7.2. Кислородсодержащие органические соединения. Фенолы

Феноламиназываются производные ароматических углеводородов, молекулы которых содержат одну или несколько гидроксильных групп, непосредственно соединенных с бензольным кольцом.

Простейший представитель этого класса С₆Н₅ОН – фенол.

Строение фенола.Одна из двух неподеленных электронных пар атома кислорода втягивается в- электронную систему бензольного кольца. Это приводит к двум эффектам: а) увеличивается электронная плотность в бензольном кольце, причем максимумы электронной плотности находятся ворто –ипара – положениях по отношению к группе ОН;

б) электронная плотность на атоме кислорода напротив, уменьшается, что приводит к ослаблению связи О-Н. Первый эффект проявляется в высокой активности фенола в реакциях электрофильного замещения, а второй – в повышенной кислотности фенола по сравнению с предельными спиртами.

Монозамещенные производные фенола, например метилфенол (крезол), могут существовать в виде трех структурных изомеров орто - , мета - , пара - крезолов:

ОН ОН ОН

СН₃

СН₃

СН

о– крезолм– крезолп– крезол

Получение. Фенолы и крезолы содержатся в каменноугольной смоле, а также в нефти. Кроме того, образуются при крекинге нефти.

В промышленности фенол получают:

1)изгалогенбензолов. При нагревании хлорбензола и гидроксида натрия под давлением получают фенолят натрия, при дальнейшей обработке которого кислотой образуется фенол: С₆Н₅Сl+ 2NaOH→ С₆Н₅ONa+NaCl+H₂O;

С₆Н₅Сl+H₂SO₄→ С₆Н₅OH+NaHSO₄;

2) при каталитическом окислении изопропилбензола (кумола)кислородом воздуха, при этом образуются фенол и ацетон.

СН₃―СН―СН₃ОН

+ О₂+ СН₃―С―СН₃.

||

О

Это основной промышленный способ получения фенола.

3) фенол получают из ароматических сульфокислот. Реакция проводится при сплавлении сульфокислот со щелочами. Первоначально образующиеся феноксиды обрабатывают сильными кислотами для получения свободных фенолов.

SO₃H ONa

+ 3NaOH → + Na₂SO₃ + 2H₂O.

феноксид натрия

Физические свойства. Простейшие фенолы – вязкие жидкости или низкоплавкие твердые вещества с характернымкарболовымзапахом. Фенол растворим в воде (особенно в горячей), другие фенолы – мало растворимы. Большинство фенолов – бесцветные вещества, однако при хранении на воздухе темнеют за счет продуктов окисления.

Химические свойства.

1. Кислотностьфенола выше, чем у предельных спиртов; он реагирует как со щелочными металлами

2С₆Н₅ОН + 2Na→ 2С₆Н₅ОNa+ Н₂↑,

так и с их гидроксидами:

С₆Н₅ОН +NaОН → С₆Н₅ОNa+ Н₂О.

Фенол, однако, является очень слабой кислотой. При пропускании через раствор фенолятов углекислого или сернистого газов выделяется фенол. Это доказывает, что фенол – более слабая кислота, чем угольная или сернистая.

С₆Н₅ОNa+ СО₂+ Н₂О → С₆Н₅ОН +NaНСО₃.

2. Образование сложных эфиров. Они образуются при действии на фенол хлорангидридов карбоновых кислот (а не самих кислот, как в случае спиртов).O

||

С₆Н₅ОН + СН₃СОСl→C₆H₅―C―CH₃+HCl.

фенилацетат

3. Образование простых эфировпроисходит при взаимодействии фенола с галогеналканами.

С₆Н₅ОН + С₂Н₅Сl→ С₆Н₅―О― С₂Н_5.

фенилэтиловый эфир

5. Реакции электрофильного замещенияс фенолом протекают значительно легче, чем с ароматическими углеводородами. Поскольку ОН группа является ориентантомIрода, то в молекуле фенола увеличивается реакционная способность бензольного кольца ворто– ипара– положениях.

а)бромирование. При действии бромной воды на фенол три атома водорода замещаются на бром и образуется осадок 2, 4, 6 – трибромфенола: ОН

ОНBrBr

+ 3Вr₂ → + 3HBr.

Br

Это качественная реакция на фенол.

б) нитрование.ОН

NO₂

ОН

о–нитрофенол

ОН + Н₂О.

п–нитрофенол

NO₂

ОН ОН

NO₂ NO₂

+ 3НNO_{3 конц} → + 3H₂O.

NO₂

2,4,6 – тринитрофенол

(пикриновая кислота)

г) сульфирование.

ОН

SO₃H

ОН

+ Н₂SO_{4 конц.}OH+H₂O.

г) окисление.

ОН О ОН

О

хинон гидрохинон

ОН

Применение.Фенолв виде 5 % водного раствора (карболовая кислота) используется в качестве дезинфицирующего средства, применяется в производстве фенол - формальдегидных смол, красителей, взрывчатых веществ, лекарственных препаратов.

О - , м - , п -крезолы(СН₃―С₆Н₄―ОН) используют в производстве пластмасс и красителей, в виде смеси с мылами – как дезинфицирующее средство в ветеринарной практике.