26. Фенолы

Фенолы — это производные ароматических углеводородов, содержащие одну или несколько гидроксильных групп у атомов углерода бензольного кольца.

Классификация: Одноатомные, Двуатомные, Трехатомные.

Номенклатура и изомерия

Возможны два типа изомерии: изомерия положения за­местителей в бензольном кольце и изомерия боковой цепи (строения алкильного радикала и числа радикалов).

Многие фенолы имеют тривиальные названия.

С₆H₅OH – фенол

Э лектронное строение

Фенолы представляют собой полярные соединения (ди­поли). Бензольное кольцо является отрицательным концом диполя, группа — ОН — положительным. Дипольный мо­мент направлен в сторону бензольного кольца.

Фенол является слабой кислотой. В этом состоит главное отличие фенолов от спиртов, которые являются неэлектролитами.

Физические свойства

Большинство одноатомных фенолов при нормальных ус­ловиях представляют собой бесцветные кристаллические ве­щества с невысокой температурой плавления и характерным запахом. Фенолы малорастворимы в воде, хорошо растворя­ются в органических растворителях, токсичны, при хране­нии на воздухе постепенно темнеют в результате окисления.

Фенол С₆Н₅ОН (карболовая кислота) — бесцветное кри­сталлическое вещество, 1°_тят = 43°С, /°_кип = 182°С, на воз­духе окисляется и становится розовым, при обычной температуре ограниченно растворим в воде, выше 66°С смеши­вается с водой в любых соотношениях. Фенол — токсичное вещество, вызывает ожоги кожи, является антисептиком.

Химические свойства

Химические свойства фенолов обусловлены наличием в их молекулах функциональной группы — ОН и бензольно­го кольца.

I. 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):

C₆H₆OH + NaOH = C₆H₆ONa + H₂O фенолят натрия

3) Взаимодействие с активными металлами с образова­нием фенолятов

2C₆H₆OH + 2K = 2C₆H₆OK + H₂

Образующиеся в результате реакций 2) и 3) феноляты легко разлагаются при действии кислот. C6H6ONa + H2CO3 = C6H6OH + NaHCO3

Феноляты используются в качестве исходных веществ для получения простых и сложных эфиров фенола: C₆H₆ONa + CH₃CH₂Br = C₆H₆-OCH₂CH₃ + NaBr

II. Реакции с участием бензольного кольца

1. Реакции замещения

Реакции замещения в бензольном кольце фенолов про­текают легче, чем у бензола, и в более мягких условиях.

1. Галогенирование. 2C₆H₆OH + 2Cl₂ = C₆H₅OHCl + C₆H₅OHCl (к разным атомам)

2. Нитрование. C₆H₆OH + 3HONO₂ =H₂SO₄ конц= С₆H₃OH-(NO₂)₃ 2,4,6-тринитрофенол

3. Сульфирование (c H₂SO₄). Соотношение о- и n-изомеров определяется температурой реакции: при комнатной температуре в основном образуется о-фенолсульфокислота, при t°= 100°С — пара-изомер.

2. Реакции присоединения. C₆H₆OH + 3H₂ = Ni, 150C, P= C₆H₁₂OH циклогексанол

III. Качественные реакции на фенолы

В водных растворах одноатомные фенолы взаимодей­ствуют с хлоридом железа (III) FeCl₃ с образованием комплексных фенолятов, которые имеют фиолетовую окраску; окраска исчезает после прибавления сильной кислоты.

Способы получения

1. Из каменноугольной смолы.

Каменноугольную смолу, содержащую в качестве одно­го из компонентов фенол, обрабатывают вначале раствором щелочи (образуются феноляты), а затем — кислотой:

С₆Н₅ОН + NaOH = C₆H₅ONa + Н₂О Фенолят натрия (промежуточный продукт)

C₆H₅ONa + H₂SO₄ = C6H₅OH + NaHSO₄

2. Сплавление солей аренсульфокислот со щелочью:

C6H6SO3Na + NAOH =300C= C6H6OH + Na2SO3

3. Взаимодействие галогенпроизводных ароматических УВ со щелочами:

C₆H₅Cl + NaOH =300C, P, Cu= C₆H₅OH + NaCl

C₆H₅Cl + HOH пар =450-500C, Al₂O₃= C₆H₅OH + NaCl

4. Кумольный способ. В качестве исходного сырья используют бензол и про­пилен, из которых получают изопропилбензол (кумол), под­вергающийся дальнейшим превращениям.