Тема 10. Фенолы Задания для самостоятельной работы
Задание 1. Общая характеристика и свойства фенолов.
Дать определение фенолов. Написать структурные формулы фенола, 1,2-диоксибензола (пирокатехина), 1,3-диоксибензола (резорцина), 1,4-диоксибензола (гидрохенона), орто-крезола.
Привести реакции фенола и орто-крезола с раствором NaOH. Продукты назвать.
Осуществить превращения: фенол→орто-крезол→орто-крезолят Nа → метилкрезолловый эфир.
Из фенола, через фенолят, получить фенил-изопропиловый простой эфир и уксусно-фениловый сложный эфир.
Написать схемы получения о-крезола и 2,6-динитрофенола из бензола. Какое из полученных соединений будет обладать более сильными кислотными свойствами.
Лабораторная работа № 6.. Фенолы
Реакции, характеризующие химические свойства фенолов можно разделить на 2 типа:
а) реакции, протекающие за счет фенольного гидроксила;
б) реакции, протекающие за счет бензольного ядра.
К первой группе относятся реакции образования фенолятов, алкилирования и ацилирования.
Ко второй группе – реакции электрофильного замещения атомов водорода бензольного ядра. Это реакции нитрования, сульфирования и галогенирования. Кроме того, фенолы способны к реакциям поликонденсации и окисления.
ОПЫТ №1. Растворимость фенола в воде и его кислотные свойства.
В пробирку помещают 1г кристаллического фенола и приливают 2мл воды. При встряхивании фенол частично растворяется. При осторожном нагревании фенол полностью растворяется и смесь превращается в однородную жидкость, так как с повышением температуры растворимость фенола увеличивается и выше 680С фенол смешивается с водой во всех отношениях. Полученный водный раствор фенола испытывают синей лакмусовой бумагой. Наблюдают изменение окраски, что указывает на кислый характер фенола.
Наблюдения и выводы:
ОПЫТ №2. Получение фенолята натрия.
Содержимое пробирки из предыдущего опыта взбалтывают до образования эмульсии и прибавляют по каплям 10% раствор гидроксида натрия. При этом фенол легко растворяется, образуя гомогенный раствор фенолята натрия.
Если к раствору фенолята натрия прибавить минеральную кислоту, например, 10% НСl, то происходит выделение свободного фенола в виде мельчайших капелек, о чем свидетельствует помутнение жидкости.
Химизм процесса:
Наблюдения и выводы:
ОПЫТ №3. Цветные реакции на фенольную группу.
а) Качественная реакция на фенол с хлоридом железа(III).
В пробирку наливают 5 капель раствора фенола и прибавляют 3 капли 2% раствора хлорида железа – появляется фиолетовое окрашивание вследствие образования фенолятов трехвалентного железа. Это качественная реакция на фенолы, так как все фенолы дают с FеСl3 различные окрашенные комплексы.
б) Цветные реакции фенолов с хлорным железом.
Реакция с хлорным железом является характерной реакцией на фенолы вообще. С помощью этой реакции можно отличать различные фенолы по характерной окраске, которую они дают с хлорным железом.
Заготовьте три пробирки и в каждую поместите по 3 капли 1% растворов различных фенолов: в первую – пирокатехин, во вторую – резорцин, в третью – гидрохинон. В каждую пробирку прибавьте по 1 капле 0,1н раствора FеСl3.
В первой пробирке появляется зеленое окрашивание, во второй – фиолетовое, в третьей – зеленое, очень быстро переходящее в желтое (окисление гидрохинона в хинон).
Химизм процесса и выводы:
ОПЫТ №4. Взаимодействие фенола с бромом.
В пробирку наливают 3 капли раствора фенола и при постоянном встряхивании прибавляют бромную воду до тех пор, пока жидкость в пробирке не примет светло-желтую окраску.
Наблюдения и выводы:
ОПЫТ №5. Получение фенол-формальдегидной смолы.
Поместите в пробирку 4капли жидкого фенола, добавьте к нему 4 капли 40% формалина и убедитесь в том, что вместо мутной эмульсии образуется прозрачный раствор. Добавьте к полученному раствору 2 капли 2н NН4ОН и поставьте в кипящую водяную баню. Через 20мин жидкость в пробирке расслаивается: на дне образуется фенол-формальдегидная смола – резол, а над ней водный слой.
После остывания пробирки, когда смола несколько загустеет, слейте водный слой и с помощью жгутика, свернутого из фильтровальной бумаги, снимите со стенок пробирки капли воды. К оставшейся в пробирке смоле прилейте этиловый спирт и нагрейте до растворения смолы. Полученный раствор (спиртовый лак) вылейте на предметное стекло. По мере испарения спирта на стекле постепенно образуется клейкая масса.
Схематически реакцию поликонденсации фенола с формальдегидом можно представить так: молекулы фенола связываются углеродными мостиками за счет метиленовых групп формальдегида:
В первой фазе реакции образуются цепеобразные молекулы резолов (бакелит А). Эти смолы растворимы в органических растворителях, например, в этиловом спирте, образуют так называемые бакелитовые лаки или клеи (клей БФ).
Выводы: