31. Фенолы. Строение. Классификация по атомности. Изомерия и номенклатура. Получение. Физические свойства. Причина меньшей растворимости фенола в воде по сравнению с соответствующими предельными спиртами.

Фено́лы — органические соединения ароматического ряда, в молекулах которых гидроксильные группы связаны с атомами углерода ароматического кольца.

Строение. Фенолы представляют собой полярные соединения (диполи). Бензольное кольцо является отрицательным концом диполя, группа — OH — положительным. Дипольный момент направлен в сторону бензольного кольца. Как известно, гидроксильная группа -OH является заместителем I рода, то есть она способствует повышению электронной плотности в бензольном кольце. Фенол является слабой кислотой. В этом состоит главное отличие фенолов от спиртов, которые являются неэлектролитами.

Классификация по атомности: - одноатомные фенолы (аренолы): фенол (C₆H₅OH) и его гомологи; - двухатомные фенолы (арендиолы): гидрохинон, пирокатехин, резорцин; - трёхатомные фенолы (арентриолы): пирогаллол, флороглюцин, гидроксигидрохинон и т. д.

Изомерия и номенклатура. Возможны 2 типа изомерии:

• изомерия положения заместителей в бензольном кольце;

• изомерия боковой цепи (строения алкильного радикала и числа радикалов).

В названиях замещенных моноядерных фенолов используются также приставки орто-,  мета- и пара -, употребляемые в номенклатуре ароматических соединений. Для более сложных соединений нумеруют атомы, входящие в состав ароматических циклов и с помощью цифровых индексов указывают положение заместителей.

Способы получения. 1. Получение из галогенбензолов. При нагревании хлорбензола и гидроксида натрия под давлением получают фенолят натрия, при дальнейшей обработке которого кислотой образуется фенол:

С₆Н₅―Сl + 2NaOH   →  C₆H₅―ONa + NaCl + Н₂О.

2. При каталитическом окислении изопропилбензола (кумола) кислородом воздуха образуются фенол и ацетон:

                Это — основной промышленный способ получения фенола.

3. Получение из ароматических сульфокислот. Реакция про­водится при сплавлении сульфокислот с щелочами. Первоначально образующиеся феноксиды обрабатывают сильными кислотами для получения свободных фенолов. Метод обычно применяют для получения многоатомных фенолов:

Физические свойства. Большинство одноатомных фенолов при нормальных условиях представляют собой бесцветные кристаллические вещества с невысокой температурой плавления и характерным запахом. Фенолы малорастворимы вводе, хорошо растворяются в органических растворителях, токсичны, при хранении на воздухе постепенно темнеют в результате окисления. Фенол — токсичное вещество, вызывает ожоги кожи, является антисептиком!

Причина меньшей растворимости фенола в воде по сравнению с соответствующими предельными спиртами. Если сравнить спирты и фенолы, то видна разница: в спиртах гидроксил связан с алифатическим радикалом, а в фенолах - с бензольным кольцом. Если с гидроксильной группой связан обычный радикал, то он отталкивает от себя электронную плотность в сторону гидроксила, уменьшая тем самым его поляризацию, а значит, и способность водородного атома «отрываться» от молекул. Что же касается бензольного кольца, то оно, наоборот, несколько оттягивает электронную плотность в свою сторону, увеличивая поляризацию гидроксильной группы. Это и способствует отрыву от неё атома водорода в виде протона. Так как спирты могут легко образовывать водородные связи с водой, они лучше растворяются.

32. Фенолы. Общая характеристика химических свойств. Сравнительный анализ кислотных свойств фенола и предельных одноатомных спиртов, экспериментальное обоснование.

Фено́лы — органические соединения ароматического ряда, в молекулах которых гидроксильные группы связаны с атомами углерода ароматического кольца.

Общая характеристика химических свойств: 1. Реакции с участием гидроксильной группы

Кислотные свойства:

1. Диссоциация в водных растворах с образованием фенолят-ионов и ионов водорода;

2. Взаимодействие со щелочами с образованием фенолятов (отличие от спиртов);

3. Взаимодействие с активными металлами с образованием фенолятов (образующиеся в результате реакций 2 и 3) феноляты легко разлагаются при действии кислот. Даже такая слабая кислота, как угольная, вытесняет фенол из фенолятов, следовательно, фенол — ещё более слабая кислота, чем угольная).

2. Реакции с участием бензольного кольца.

Реакции замещения

1. Галогенирование (взаимодействие с галогенами)

2. Нитрование (взаимодействие с азотной кислотой)

3. Сульфирование (взаимодействие с серной кислотой)

Реакции присоединения

1. Гидрирование (восстановление водородом до циклогексанола)

Качественные реакции на фенолы

В водных растворах одноатомные фенолы взаимодействуют с хлоридом железа (III) с образованием комплексных фенолятов, которые имеют фиолетовую окраску; окраска исчезает после прибавления синильной кислоты

Сравнительный анализ кислотных свойств фенола и предельных одноатомных спиртов, экспериментальное обоснование. Гидроксильная группа в разных соединениях проявляет себя по-разному. Спирт - соединение нейтральное, а фенол, содержащий ту же гидроксильную группу, хотя и слабая, но всё же кислота. Если сравнить спирты и фенолы, то видна разница: в спиртах гидроксил связан с алифатическим радикалом, а в фенолах - с бензольным кольцом. Если с гидроксильной группой связан обычный радикал, то он отталкивает от себя электронную плотность в сторону гидроксила, уменьшая тем самым его поляризацию, а значит, и способность водородного атома «отрываться» от молекул. Что же касается бензольного кольца, то оно, наоборот, несколько оттягивает электронную плотность в свою сторону, увеличивая поляризацию гидроксильной группы. Это и способствует отрыву от неё атома водорода в виде протона. Итак, спирты будут реагировать с разрывом О-Н или О-С связи благодаря их высокой полярности. В первом случае они проявляют очень слабые кислотные свойства. Свойства фенола существенно отличаются от свойств предельных одноатомных спиртов. Их кислотность значительно выше, они легче окисляются, но не дегидратируются, ароматическое кольцо склонно к реакциям электрофильного замещения, при этом замещения гидроксильной группы на галоген не происходит.

а) Рассмотрим реакции фенола по ОН-группе: Кислотные свойства у фенола выражены сильнее, чем у спирта С₂Н₅ОН. Фенол – слабая кислота (карболовая).

33. Фенолы. Реакции замещения атомов водорода в бензольном кольце (Se). Сравнительный анализ реакционной способности фенола и бензола в реакциях (Se), экспериментальное обоснование. Какими реагентами можно отличить водный раствор фенола от бензола?

Фено́лы — органические соединения ароматического ряда, в молекулах которых гидроксильные группы связаны с атомами углерода ароматического кольца.

Реакции замещения атомов водорода в бензольном кольце (Se).

Сравнительный анализ реакционной способности фенола и бензола в реакциях (Se), экспериментальное обоснование. Гидроксигруппа является заместителем I-ого рода и активирует ароматическое ядро в реакциях S_E. Бензол не активирован, фенол активирован гидроксильной группой.

Взаимодействие с бромной водой (качественная реакция на фенол) : C6H5OH + 3Br2(aqua) → C6H2(Br)3OH + 3HBr С6Н6 + 3Br2(aqua) → не реагирует

Какими реагентами можно отличить водный раствор фенола от бензола?

- раствор хлорида железа (|||), бромная вода; 6C₆H₅OH + FeCl₃ → [Fe(C₆H₅OH)₆]Cl₃ образуется трихлоридфенолят железа (III)(фиолетовое окрашивание) C₆H₅OH + 3Br_2(aqua) → C₆H₂(Br)₃OH + 3HBr образуется твердое вещество белого цвета 2,4,6-трибромфенол