14.1. Номенклатура

За номенклатурою IUPAC феноли розглядають як заміщені бензени. Нумерацію починають від атома Карбону, біля якого знаходиться гідроксигрупа. Поряд з тим феноли, як і інші ароматичні сполуки, зберегли тривіальні назви, які ще широко використовуються в органічній хімії.

14.2. Методи добування

Ще і тепер не втратив актуальності метод добування фенолу з кам’яновугільної смоли. Враховуючи велике значення фенолу і продуктів, які добувають на його основі, розроблено ряд синтетичних методів його добування. Найважливіші з них:

1. Гідроліз арилгалогенідів твердими їдкими лугами або перегрітою парою над каталізатором − один із сучасних промислових методів добування фенолів:

2. Лужний плав сульфокислот ароматичного ряду:

3. Окиснення ізопропілбензену (кумолу). Кумольний метод добування фенолу (метод Сергєєва), за яким одночасно можна добути два цінні продукти – фенол і ацетон, має найбільше промислове значення:

4. Гідроліз солей арилдіазонію:

14.3. Фізичні властивості

Фенол – біла кристалічна речовина з характерним запахом, має дезинфікуючі та антисептичні властивості. Фенол – отруйна речовина, при попаданні на шкіру утворює опіки.

14.4. Хімічні властивості.

Фенол – класичний приклад для ілюстрації взаємного впливу атомів та груп атомів в молекулі.

1. Вплив фенілу на гідроксил полягає в тому, що феніл, як сильний акцептор електронів, відтягує електронну густину від атома Оксигену гідроксильної групи. Внаслідок спряження електронна густина на атомі Оксигену в молекулі фенолу зменшується, послаблюється зв’язок О−Н. Тому Гідроген досить легко протонізується (відщеплюється у вигляді протону):

.

Саме легкість протонізації Гідрогену характеризує міру кислих властивостей сполуки, а тому фенол називають ще карболовою кислотою (використовується як бактеріостатичний дезинфікуючий засіб).

2. Вплив гідроксилу на феніл полягає в тому, що –ОН група як орієнтант І роду, що має +М-ефект, зсуває свою електронну густину на ароматичне ядро, а тому полегшує перебіг S_Е-реакцій в ядрі. Найбільше підвищується електронна густина в орто- і пара-положеннях відносно гідроксилу.

Перше положення ілюструється взаємодією фенолу з водним розчином лугу і утворенням солей – фенолятів:

(Спирти з водним розчином лугу не реагують; для них ця реакція обернена, тому що спирти набагато слабші кислоти ніж феноли).

Друге положення ілюструється реакціями нітрування або галогенування фенолу:

Феноли легко вступають в реакції конденсації за електрофільним механізмом з різними сполуками. Так, фенол з формальдегідом у присутності кислого каталізатора утворює полімери лінійної будови – новолачні смоли:

За наявності надлишку формальдегіду і лужних каталізаторів утворюються резольні смоли (реактопласти, або термоактивні полімери) з розгалуженою лінійною будовою:

У разі подальшого нагрівання резоли дають нерозчинні резити з тривимірною (зшитою) структурою:

.

14.5. Окремі представники

Фенол (гідроксибензен, карболова кислота) – безбарвна кристалічна речовина з характерним різким запахом, добре розчинна в більшості органічних розчинників, але обмежено розчинна у воді. Водний розчин застосовується як антисептик. Фенол – отруйна речовина, потрапляючи на шкіру, викликає опіки. Він використовується для добування барвників, пластмас, лікарських препаратів, ароматизуючих речовин тощо.

Крезоли добувають поряд з фенолом з кам’яновугільної смоли. Застосовують для добування штучних смол, а також в якості антисептиків.

14.6. Дво- та триатомні феноли, нафтоли та їх похідні

Гідрохінон використовується як проявник у фотографії, а також як інгібітор полімерізації ненасичених сполук. Пірогалол застосовують як поглинач кисню в газовому аналізі, а також для фарбування волосся та хутра. Похідні нафтолів (їх сульфокислоти) використовують у виробництві синтетичних барвників.

Контрольні запитання та завдання

1. Наведіть атомно-молекулярну модель молекули метилового спирту. Охарактеризуйте полярність зв’язків С–О і О–Н. Які йони утворюються при гетеролітичному розриві зв’язку О–Н? Які властивості спиртів зв’язані з цим процесом?

2. Порівняйте будову метану і метилового спирту та дайте відповідь на такі запитання: 1. Чому метан – газ, а метиловий спирт – рідина? 2. Чому метан практично не розчиняється в воді, а метанол змішується з водою у будь-якому відношенні?

3. У чому полягає схожість і відмінність між одно- і багатоатомними спиртами в реакціях дегідратації та окиснення?

4. Чому у дво- і триатомних фенолів ароматичний характер виражений меншою мірою, ніж у фенолу? Для пояснення використовуйте можливі таутомерні структури.

5. Як кислотні властивості фенолів залежать від електронодонорних та електроноакцепторних замісників у ароматичному кільці та від їх розміщення відносно фенольного гідроксилу?

6. Напишіть реакції етиленгліколю (1,2-етандіолу) з такими реагентами: а) Na (мет.); б) HBr; в) CH₃COOH [H⁺]; г) HNO₃; е) HIO₄.

7. За допомогою яких реакцій можна розрізнити такі сполуки:

а) 1-бутанол і 2-бутанол; б) ізобутиловий і трет-бутиловий спирти; в) пропіловий і аліловий спирти; г) аліловий і пропаргіловий спирти; д) етанол і етандіол; е)1,2-пропандіол і 1,3-пропандіол?