Interacțiunea fenolului cu hidrogenul. Prepararea fenolului

fenoli - substanțe organice ale căror molecule conțin un radical fenil legat de una sau mai multe grupări hidroxo. La fel ca alcoolul, fenolii sunt clasificați prin atomicitate, adică prin numărul de grupări hidroxil.

Fenoli monohidric conțin o grupare hidroxil în moleculă:

Fenoli polihidric conţin mai mult de o grupare hidroxil în molecule:

Există, de asemenea, fenoli polihidroxici care conțin trei sau mai multe grupări hidroxil în ciclul benzenic.

Să aruncăm o privire mai atentă asupra structurii și proprietăților celui mai simplu reprezentant al acestei clase - fenolul C 6 H 5 OH. Numele acestei substanțe a stat la baza denumirii întregului cass - fenoli.

Proprietățile fizice ale fenolului

Fenolul este o substanță cristalină solidă, incoloră, punct de topire = 43 ° C, punct de fierbere = 181 ° C, cu un miros caracteristic ascuțit temperatura camerei usor solubil in apa. O soluție apoasă de fenol se numește acid carbolic. La contactul cu pielea provoacă arsuri, Prin urmare, fenolul trebuie manevrat cu mare atenție!

Proprietățile chimice ale fenolului

În majoritatea reacțiilor, fenolii sunt mai activi la legătura O–H, deoarece această legătură este mai polară datorită deplasării densității electronilor de la atomul de oxigen către inelul benzenic (participarea perechii de electroni singuri a atomului de oxigen în p -sistemul de conjugare). Aciditatea fenolilor este mult mai mare decât cea a alcoolilor. Pentru fenoli, reacții de rupere Conexiuni S-O nu sunt caracteristice, deoarece atomul de oxigen este ferm legat de atomul de carbon al inelului benzenic datorită participării perechii sale de electroni singuri în sistemul de conjugare. Influența reciprocă a atomilor din molecula de fenol se manifestă nu numai în comportamentul grupării hidroxi, ci și în reactivitatea mai mare a inelului benzenic. Gruparea hidroxil crește densitatea electronilor în inelul benzenic, în special la pozițiile orto și para (grupări OH)

Proprietățile acide ale fenolului

Atomul de hidrogen al grupării hidroxil este de natură acidă. Deoarece Proprietățile acide ale fenolului sunt mai pronunțate decât cele ale apei și alcoolilor, atunci fenolul reacționează nu numai cu metale alcaline, dar și cu alcaline cu formare de fenolați:

Aciditatea fenolilor depinde de natura substituenților (donator sau acceptor de densitate de electroni), de poziția față de grupa OH și de numărul de substituenți. Cea mai mare influență asupra acidității OH a fenolilor o exercită grupările situate în pozițiile orto și para. Donatorii cresc puterea Conexiuni O-N(reducând astfel mobilitatea hidrogenului și proprietățile acide), acceptorii reduc rezistența legăturii O-H, în timp ce aciditatea crește:

Cu toate acestea, proprietățile acide ale fenolului sunt mai puțin pronunțate decât cele ale acizilor anorganici și carboxilici. De exemplu, proprietățile acide ale fenolului sunt de aproximativ 3000 de ori mai mici decât cele ale acidului carbonic. Prin urmare, prin trecerea dioxidului de carbon printr-o soluție apoasă de fenolat de sodiu, fenolul liber poate fi izolat.

Adăugând la soluție apoasă fenolatul de sodiu al acidului clorhidric sau sulfuric duce, de asemenea, la formarea de fenol:


Reacție calitativă la fenol

Fenolul reacționează cu clorura ferică pentru a forma un compus complex violet. Această reacție permite detectarea acestuia chiar și în cantități foarte limitate. Alți fenoli care conțin una sau mai multe grupe hidroxil pe inelul de benzen dau, de asemenea, o culoare albastru-violet strălucitoare în reacția cu ferul. clorura(3).

Reacții ale inelului benzenic al fenolului

Prezența unui substituent hidroxil facilitează foarte mult apariția reacțiilor de substituție electrofile în ciclul benzenic.

  1. Bromurarea fenolului. Spre deosebire de benzen, bromurarea fenolului nu necesită adăugarea unui catalizator (bromură de fier(3)). În plus, interacțiunea cu fenolul are loc selectiv: atomii de brom sunt direcționați către orto-Şi pereche- pozitii, inlocuind atomii de hidrogen situati acolo. Selectivitatea substituției este explicată prin caracteristicile discutate mai sus ale structurii electronice a moleculei de fenol.

Astfel, atunci când fenolul reacţionează cu apa cu brom, se formează un precipitat alb de 2,4,6-tribromofenol:

Această reacție, ca și reacția cu clorura de fier(3), servește la detectarea calitativă a fenolului.

2.Nitrarea fenolului de asemenea, apare mai ușor decât nitrarea benzenului. Reacția cu acidul azotic diluat are loc la temperatura camerei. Ca rezultat, se formează un amestec orto-Şi paro izomerii nitrofenolului:

Când se utilizează acid azotic concentrat, se formează 2,4,6, acid trinitrifenol-picric, un exploziv:

3. Hidrogenarea inelului aromatic al fenoluluiîn prezența unui catalizator trece ușor:

4.Policondensarea fenolului cu aldehide,în special, cu formaldehida se produce cu formarea de produși de reacție - rășini fenol-formaldehidă și polimeri solizi.

Interacțiunea fenolului cu formaldehida poate fi descrisă prin următoarea schemă:

Molecula dimer reține atomi de hidrogen „mobili”, ceea ce înseamnă că continuarea reacției este posibilă cu un număr suficient de reactivi:

Reacţie policondensare, aceste. reacția de producere a polimerului, care are loc cu eliberarea unui produs secundar cu greutate moleculară mică (apa), poate continua mai departe (până când unul dintre reactivi este consumat complet) cu formarea de macromolecule uriașe. Procesul poate fi descris prin ecuația rezumativă:

Formarea moleculelor liniare are loc la temperaturi obișnuite. Efectuarea aceleiași reacții la încălzire duce la faptul că produsul rezultat are o structură ramificată, este solid și insolubil în apă Ca urmare a încălzirii unei rășini fenol-formaldehidice cu o structură liniară cu un exces de aldehidă, plastic solid. se obtin mase cu proprietăți unice. Polimerii pe bază de rășini fenol-formaldehidă sunt utilizați pentru fabricarea lacurilor și vopselelor, produse din plastic rezistente la încălzire, răcire, apă, alcalii și acizi. Au proprietăți dielectrice ridicate. Cele mai critice și importante părți ale aparatelor electrice, carcaselor unităților de alimentare, pieselor de mașini și bazele polimerice sunt fabricate din polimeri pe bază de rășini fenol-formaldehidă. plăci de circuite imprimate pentru dispozitivele radio. Adezivii pe bază de rășini fenol-formaldehidă sunt capabili să conecteze în mod fiabil părți de o mare varietate de naturi, menținând cea mai mare rezistență a îmbinării într-un interval de temperatură foarte larg. Acest adeziv este folosit pentru a atașa baza metalică a lămpilor de iluminat pe un bec de sticlă. Astfel, fenolul și produsele pe bază de acesta sunt utilizate pe scară largă.

Aplicarea fenolilor

Fenolul este o substanță solidă cu un miros caracteristic care provoacă arsuri dacă intră în contact cu pielea. Otrăvitoare. Se dizolvă în apă, soluția sa se numește acid carbolic (antiseptic). Ea a fost primul antiseptic introdus în operație. Folosit pe scară largă în producția de plastic, medicamente(acid salicilic și derivații săi), coloranți, explozivi.

Ele pot fi găsite în natură, dar cele mai cunoscute omului sunt cele obținute artificial. Ele sunt acum utilizate pe scară largă în industria chimică, construcții, producția de materiale plastice și chiar în medicină. Datorită proprietăților sale toxice ridicate, stabilității compușilor săi și capacității de a pătrunde în corpul uman prin piele și sistemul respirator, otrăvirea cu fenol apare adesea. Prin urmare, această substanță a fost clasificată ca un compus toxic foarte periculos și utilizarea sa a fost strict reglementată.

Ce sunt fenolii

Apar în mod natural și produs în condiţii artificiale. Fenolii naturali pot fi benefici - sunt antioxidanți, polifenoli, care fac ca unele plante să se vindece pentru oameni. Iar fenolii sintetici sunt substanțe toxice. Dacă intră în contact cu pielea, provoacă o arsură dacă intră în corpul uman, provoacă otrăvire gravă. Acești compuși complecși, clasificați ca hidrocarburi aromatice volatile, se transformă în stare gazoasă deja la o temperatură de puțin peste 40 de grade. Dar în condiții normale este o substanță cristalină transparentă cu un miros specific.

Definiția fenolului este studiată la școală la cursul de chimie organică. În același timp, vorbește despre compoziția sa, structura moleculară și proprietăți nocive. Mulți oameni nu știu nimic despre substanțele naturale din acest grup, care joacă un rol important în natură. Cum poate fi caracterizat fenolul? Compoziția acestui compus chimic este foarte simplă: o moleculă de grup benzoic, hidrogen și oxigen.

Tipuri de fenoli

Aceste substanțe sunt prezente în multe plante. Ele oferă culoare tulpinilor lor, parfumează florile sau resping dăunătorii. Există și compuși sintetici care sunt otrăvitori. Aceste substanțe includ:

  1. Compușii fenolici naturali sunt capsaicina, eugenolul, flavonoidele, ligninele și altele.
  2. Cel mai faimos și otrăvitor fenol este acidul carbolic.
  3. Compuși butilfenol, clorofenol.
  4. Creozot, Lysol și altele.

Dar, practic, oamenii obișnuiți cunosc doar două nume: fenolul însuși.

Proprietățile acestor compuși

Aceste substanțe chimice nu sunt doar toxice. Sunt folosite de oameni cu un motiv. Pentru a determina ce calități are fenolul, compoziția este foarte importantă. Combinația de carbon, hidrogen și oxigen o dă proprietăți speciale. Acesta este motivul pentru care fenolul este utilizat atât de larg de către oameni. Proprietățile acestei conexiuni sunt următoarele:


Rolul fenolilor în natură

Aceste substanțe se găsesc în multe plante. Ei participă la crearea culorii și aromei lor. Capsaicina dă ardeiului iute picant. Antocianinele și flavonoidele colorează coaja copacilor, iar ketolul sau eugenolul oferă aroma florilor. Unele plante contin polifenoli, substante formate prin combinarea mai multor molecule de fenol. Sunt bune pentru sănătatea umană. Polifenolii includ lignine, flavonoide și altele. Aceste substanțe sunt în ulei de măsline, fructe, nuci, ceai, ciocolată și alte produse. Se crede că unele dintre ele au un efect anti-îmbătrânire și protejează organismul de cancer. Dar există și compuși toxici: taninuri, urushiol, acid carbolic.

Daune ale fenolilor pentru oameni

Această substanță și toți derivații ei pătrund ușor în organism prin piele și plămâni. În sânge, fenolul formează compuși cu alte substanțe și devine și mai toxic. Cu cât concentrația sa în organism este mai mare, cu atât poate provoca mai multe daune. Fenolul perturbă activitatea nervoase și sistemul cardiovascular, afectează ficatul și rinichii. Distruge celulele roșii din sânge, provocând reacții alergice și ulcere.

Cel mai adesea, otrăvirea cu fenol apare prin apă potabilă, precum și prin aer în încăperile în care derivații săi au fost utilizați în construcții, vopsea sau producția de mobilă.

Când compușii săi sunt inhalați, apare iritația nazofaringelui și chiar edem pulmonar. Dacă fenolul ajunge pe piele, produce o puternică arsuri chimice, după care se dezvoltă ulcere care se vindecă slab. Și dacă mai mult de un sfert din pielea unei persoane este afectată, aceasta duce la moartea acesteia. În cazul în care doze mici de fenol sunt ingerate accidental, de exemplu prin apă contaminată, se dezvoltă ulcere gastrice, tulburări de coordonare a mișcărilor, infertilitate, insuficiență cardiacă, sângerare și cancer. Dozele mari duc imediat la moarte.

Unde se folosesc fenolii?

După descoperirea acestei substanțe, a fost descoperită capacitatea ei de a-și schimba culoarea în aer. Această calitate a fost folosită pentru producerea de coloranți. Dar apoi au fost descoperite celelalte proprietăți ale sale. Și substanța fenol a devenit utilizată pe scară largă în activitățile umane:


Aplicație în medicină

Când au fost descoperite proprietățile bactericide ale fenolului, acesta a început să fie utilizat pe scară largă în medicină. În principal pentru dezinfectarea spațiilor, uneltelor și chiar a mâinilor personalului. În plus, fenolii sunt componentele principale ale unor medicamente populare: aspirina, purgen, medicamente pentru tratamentul tuberculozei, boli fungice și diverse antiseptice, de exemplu, xeroform.

Acum fenolul este adesea folosit în cosmetologie pentru peelingul profund al pielii. În acest caz, se folosește proprietatea sa de a arde strat superior epidermă.

Utilizarea fenolului pentru dezinfecție

Există de asemenea medicament special sub formă de unguent și soluție de uz extern. Este folosit pentru a dezinfecta lucruri și suprafețe interioare, unelte și lenjerie. Sub supraveghere medicală, fenolul este utilizat pentru a trata condiloamele, piodermele, impetigoul, foliculita, rănile purulente și alte boli ale pielii. Soluția în combinație cu este utilizată pentru dezinfectarea spațiilor și înmuierea rufelor. Dacă îl amestecați cu kerosen sau terebentină, capătă proprietăți de combatere a dăunătorilor.

Zonele mari de piele, precum și încăperile destinate pregătirii și depozitării alimentelor, nu trebuie tratate cu fenol.

Cum poți fi otrăvit cu fenol?

Doza letală a acestei substanțe pentru un adult poate fi de la 1 g, iar pentru un copil - 0,05 g otrăvirea cu fenol poate apărea din următoarele motive:

  • nerespectarea măsurilor de siguranță atunci când se lucrează cu substanțe toxice;
  • în caz de accident;
  • în caz de nerespectare a dozării medicamentelor;
  • atunci când utilizați produse din plastic care conțin fenol, cum ar fi jucării sau vase;
  • dacă produsele chimice de uz casnic sunt depozitate incorect.

În cazurile acute, acestea sunt imediat vizibile și poate fi oferit ajutor persoanei. Dar pericolul fenolului este că atunci când se iau doze mici, acesta poate să nu fie observat. Prin urmare, dacă o persoană locuiește într-o cameră în care a fost folosită materiale de finisare, produse de vopsea sau mobilier care emit fenol, apare intoxicația cronică.

Simptome de otrăvire

Este foarte important să recunoaștem problema la timp. Acest lucru va ajuta la începerea tratamentului la timp și la prevenirea decesului. Principalele simptome sunt aceleași ca pentru orice altă otrăvire: greață, vărsături, somnolență, amețeli. Dar există și trăsături caracteristice, prin care puteți afla că o persoană a fost otrăvită de fenol:

  • miros caracteristic din gură;
  • leșin;
  • o scădere bruscă a temperaturii corpului;
  • pupile dilatate;
  • paloare;
  • dispnee;
  • transpirație rece;
  • scăderea ritmului cardiac și a tensiunii arteriale;
  • Dureri de stomac;
  • diaree cu sânge;
  • pete albe pe buze.

De asemenea, trebuie să cunoașteți semnele intoxicației cronice. Când doze mici intră în organism, nu există semne puternice ale acestui lucru. Dar fenolul subminează sănătatea. Simptomele intoxicației cronice sunt:

  • migrene frecvente, dureri de cap;
  • greaţă;
  • dermatită și reacții alergice;
  • insomnie;
  • tulburări intestinale;
  • oboseală severă;
  • iritabilitate.

Primul ajutor și tratamentul otrăvirii

Victimei trebuie să i se acorde primul ajutor și dusă la un medic cât mai curând posibil. Măsurile care trebuie luate imediat după contactul cu fenolul depind de locul pătrunderii acestuia în organism:

  1. Dacă substanța intră în contact cu pielea, clătiți un număr mare apă, nu tratați arsurile cu unguent sau grăsime.
  2. Dacă fenolul ajunge pe mucoasa bucală, clătiți și nu înghițiți nimic.
  3. Dacă intră în stomac, beți un sorbent, de exemplu, cărbune, „Polysorb”, nu este recomandat să clătiți stomacul pentru a evita arsurile la nivelul mucoasei.

Într-o unitate medicală, tratamentul otrăvirii este complex și de durată. Se efectuează ventilația plămânilor, terapia de detoxifiere, se administrează un antidot - se folosesc gluconat de calciu, adsorbanți, antibiotice, medicamente cardiace,

Reguli de siguranță pentru utilizarea fenolilor

Standardele sanitare și epidemiologice din toate țările au stabilit maxim nivel admisibil concentrația de fenol în aerul interior. O doză sigură este considerată a fi de 0,6 mg per 1 kg de greutate umană. Dar aceste standarde nu țin cont de faptul că, chiar și cu o astfel de concentrație de fenol care intră în mod regulat în organism, se acumulează treptat și poate provoca daune grave sănătății. Această substanță poate fi eliberată în aer din produse din plastic, vopsele, mobilier, materiale de construcție și decor și produse cosmetice. Prin urmare, este necesar să monitorizați cu atenție compoziția produselor pe care le achiziționați și, dacă observați un miros dulce și neplăcut de la ceva, este mai bine să scăpați de el. Când utilizați fenol pentru dezinfecție, este necesar să respectați cu strictețe regulile de dozare și depozitare a soluțiilor.

Reacțiile fenolului pot fi împărțite în reacții cu grupări hidroxil și reacții de substituție a inelului aromatic.

Reacții cu grupări hidroxil

1. Disocierea:

C6H5 + H2O «C6H5O- + H3O+

fenol - slab acid (pK a=10,0), mai slab decât carbonul, dar mai puternic decât alcoolii (рК a » 16,0).

2. Anionul fenoxid este stabilizat prin delocalizarea sarcinii de-a lungul inelului aromatic (Fig. 42).

Dacă în inel există grupuri de atragere de electroni, electronii sunt atrași și mai puternic din atomul de oxigen, ceea ce duce la o stabilizare suplimentară a anionului. Prin urmare, 4-cloro-

Fig.42. Interacțiunea dintre electronii orbitalului unui atom de oxigen încărcat negativ și inelul aromatic din anionul fenolat

fenolul este un acid mai puternic decât fenolul, iar 2,4,6-trinitrofenolul este un acid foarte puternic cpK a=0,42. Dimpotrivă, substituenții donatori de electroni, cum ar fi -CH3, reduc aciditatea fenolilor (vezi mai jos).

Efectul substituenților asupra acidității fenolului

4. Formarea eterilor

Reacția anionului fenoxid cu haloalcanii este cunoscută sub numele de sinteza Williamson:

5. Înlocuirea grupării hidroxil cu hidrogen: C 6 H 5 OH + Zn®C 6 H 6 + ZnO

Înlocuire în ring

1. Fenolul reacţionează cu electrofilii mai uşor decât benzenul. Motivul este interacțiunea perechii de electroni singuri a atomului de oxigen și electronii p ai inelului aromatic, în urma căreia densitatea electronilor crește.

Să ne amintim!

Efect inductiv

Efectul inductiv este cauzat de polarizarea legăturilor s. Legătura dintre carbon și elementul mai electronegativ X este polarizată. Aceasta înseamnă că densitatea norului de electroni este mai mare la un capăt al legăturii, lângă atomul X, și mai mică la celălalt, lângă atomul C. Acest efect al atomului X se numește efect inductiv. Dacă X este un element mai electronegativ decât carbonul, cum ar fi F, Cl, Br, se spune că X are un efect inductiv negativ (-I).

Grupările alchil sunt donatori de electroni și au un efect inductiv pozitiv (+I).

Efect mezoric

Efectul mezomer este cauzat de polarizarea legăturilor p. Electronii p ai unei legături multiple sunt deplasați către cel mai electronegativ dintre cei doi atomi. În grupul carbonil, aranjamentul electronilor este intermediar între două structuri:

Structura reală a grupării carbonil este descrisă după cum urmează:

Schimbarea densității electronilor transmise prin legăturile p se numește efect mezomer ( M-efect).

Substituenți de pe inelul benzenic

Când un substituent este introdus în inelul benzenic în loc de unul dintre atomii de hidrogen, reactivitatea compusului rezultat diferă de reactivitatea benzenului. Dacă vorbim despre interacțiunea cu particule electrofile, cum ar fi cationul de nitroniu NO + 2, atunci substituenții care furnizează electroni inelului accelerează, iar substituenții care retrag electroni încetinesc reacția. Substituenții cu efect +I, cum ar fi gruparea -CH3, contribuie cu electroni la inel. Astfel de substituenți sunt numiți atacând. Substituenții cu efect -I, cum ar fi gruparea -NO 2, retrag electronii și dezactivează inelul, se numesc decontaminare.

Influența substituentului OH este mai complexă. Pe lângă efectul -I, care se manifestă prin retragerea electronilor din inel, un alt efect joacă un rol. Atomul de oxigen are două perechi singure de electroni. Acești electroni pot fi furnizați orbitalilor p ai inelului aromatic ca rezultat al efectului mezomer. Deplasarea perechilor de electroni este indicată de o săgeată curbă:

Efectul M al grupării hidroxil este mai puternic decât efectul -I, astfel încât gruparea hidroxil activează ciclul.

Prin urmare, reacțiile de substituție în inelul fenol apar în condiții mai blânde decât în ​​cazul toluenului.

2. Halogenare

Când fenolul este expus la apă cu brom, se formează un precipitat de 2,4,6-tribromofenol:

4. Oxidarea

Fenolii sunt ușor de oxidat chiar și sub influența oxigenului atmosferic. Când este oxidată de agenți oxidanți puternici, se formează chinona:

6. Sulfonare

Acid sulfuric concentrat sulfonat fenol la

temperatura camerei.

În tabel 38 compară proprietățile etanolului și ale fenolului. Reacțiile fenolilor cu sărurile de diazoniu vor fi discutate în §6 ( Proprietăți chimice aldehide).

Eteri

Eterii sunt compuși cu un comun formula R-O-R", unde R și R" sunt radicali alchil sau arii. Mai jos sunt câteva exemple.

Nume de eteri:

CH3-O-CH3Metoximetan (dimetil eter)

CH3-O-CH2CH3Metoxietan (eter metil etilic)

CH3CH2-O-CH2CH3Etoxietan (eter dietilic)

Dacă R și R" sunt două grupe identice, eterul se numește simetric, dacă este diferit - asimetric sau mixt. Eterii pot fi considerați ca derivați de alcool ai hidrocarburilor.

Etoxietanul, numit în mod obișnuit dietil eter sau pur și simplu eter, este un solvent comun. De asemenea, este folosit în medicină pentru anestezie.

Eteri alifatici au formula C n H 2 n +2 O.

Sunt izomeri pentru alcooli. Epoxietan ciclic

are mare valoareîn sinteza organică.

Eteri aromatici includ compuși cu formula ArOR, în care Ar este o grupare arii și R este o grupare alchil sau arii, de exemplu:

Proprietăți fizice

Volatilitate

1. Eteri sunt substanțe foarte volatile și inflamabile.

2. Eteri alifatici inferiori sunt gaze sau lichide foarte volatile. Eteri fierb la temperaturi mai mici decât alcoolii lor izomeri. Eterul difenilic este un solid, punct de topire = 28°C.

Solubilitate

1. Eterii sunt slab solubili în apă.

2. Cu toate acestea, eterii sunt folosiți pe scară largă ca solvenți pentru substanțele organice.

Densitate

Vaporii de eter sunt mai grei decât vaporii de apă.

Vaporii eterici grei, inflamabili sunt foarte periculoși în ceea ce privește focul.

Prepararea eterului dietilic Eterul dietil se obține din etanol:

Sinteză de laborator

1. Eterul dietil se obține în același mod ca în industrie - dintr-un amestec de etanol și acid sulfuric (vezi mai sus).

2. Sinteza Williamson

Un amestec de derivat de sodiu al alcoolului sau fenolului cu haloalcani se fierbe în alcool până când precipită un precipitat de halogenură de sodiu. Apoi eterul este izolat din amestec prin distilare fracționată:

Proprietăți chimice

1. Eteri sunt compuși destul de inerți. Reactivitatea eterilor este scăzută; ei suferă doar câteva reacții. Esterii ard ușor, producând dioxid de carbon și apă. Deoarece atomul de oxigen are o pereche de electroni singuratică, acesta poate fi protonat de acizi puternici. În acest caz, se formează un ion de oxoniu:

Ionul oxoniu poate fi atacat de un nucleofil puternic. O reacție de acest tip are loc atunci când eterii alifatici sunt încălziți cu acid iodhidric:

Alcoolul rezultat R"-OH reacționează și cu HI:

R"OH® HI R"OH2® I-R"I+H2O

Ca rezultat, se formează un amestec de doi iodoalcani: R-O-R"+2HI®RI+R"I+H2O

Alte halogenuri de hidrogen, HBr și HCl, reacționează mult mai greu cu eterii.

Eteri alchil arii reacţionează cu acidul iodhidric, dând fenol şi iodoalcan:

ArOR+HI®ArOH+RI

Când sunt expuși la lumină, eterii reacționează cu oxigenul din aer, formând peroxizi explozivi.

Mai jos este o diagramă a metodelor pentru sinteza și reacțiile eterilor.

Fenolii cu unu, doi și trei atomi se disting în funcție de numărul de grupări OH din moleculă (Fig. 1)

Orez. 1. FENOLI UNURI, BI-ȘI TRIHATICI

În conformitate cu numărul de inele aromatice condensate din moleculă, ele se disting (Fig. 2) în fenoli înșiși (un inel aromatic - derivați de benzen), naftoli (2 inele condensate - derivați de naftalenă), antranoli (3 inele condensate - antracen). derivaţi) şi fenantroli (fig. 2).

Orez. 2. FENOLI MONO-ȘI POLINUCLEARI

Nomenclatura alcoolilor.

Pentru fenoli, denumirile banale care s-au dezvoltat istoric sunt utilizate pe scară largă. Numele de fenoli mononucleari substituiți folosesc și prefixe orto-,meta-Şi pereche -, utilizate în nomenclatura compuşilor aromatici. Pentru compușii mai complecși, atomii care fac parte din inelele aromatice sunt numerotați și poziția substituenților este indicată folosind indici digitali (Fig. 3).

Orez. 3. NOMENCLATURA FENOLOR. Grupurile de înlocuire și indicii digitali corespunzători sunt evidențiați în culori diferite pentru claritate.

Proprietățile chimice ale fenolilor.

Inelul benzenic și gruparea OH, combinate într-o moleculă de fenol, se influențează reciproc, crescând semnificativ reciproc reactivitatea. Gruparea fenil absoarbe o pereche singură de electroni din atomul de oxigen din grupa OH (Fig. 4). Ca urmare, sarcina pozitivă parțială a atomului de H din acest grup crește (indicată prin simbolul d+), crește polaritatea legăturii O–H, ceea ce se manifestă printr-o creștere a proprietăților acide ale acestui grup. Astfel, în comparație cu alcoolii, fenolii sunt mai mulți acizi tari. O sarcină negativă parțială (notată cu d–), care se transferă la gruparea fenil, este concentrată în poziții orto-Şi pereche-(față de grupa OH). Aceste puncte de reacție pot fi atacate de reactivi care gravitează spre centrii electronegativi, așa-numiții reactivi electrofili („iubitoare de electroni”).

Orez. 4. DISTRIBUȚIA DENSIȚII ELECTRONICE ÎN FENOL

Ca urmare, sunt posibile două tipuri de transformări pentru fenoli: substituția unui atom de hidrogen în grupa OH și substituirea inelului H-atomobenzen. O pereche de electroni ai atomului O, atrași de inelul benzenic, crește rezistența legăturii C–O, prin urmare reacțiile care apar odată cu ruperea acestei legături, caracteristice alcoolilor, nu sunt tipice pentru fenoli.

1. Reacții de substituție a unui atom de hidrogen în grupa OH. Când fenolii sunt expuși la alcalii, se formează fenolați (Fig. 5A), interacțiunea catalitică cu alcoolii duce la eteri (Fig. 5B), iar ca rezultat al reacției cu anhidride sau cloruri acide ale acizilor carboxilici, se formează esteri (Fig. 5B). Când interacționează cu amoniacul (creșterea temperaturii și a presiunii), gruparea OH este înlocuită cu NH 2, se formează anilină (Fig. 5D), reactivii reducători transformă fenolul în benzen (Fig. 5E)

2. Reacții de substituție a atomilor de hidrogen din ciclul benzenic.

În timpul halogenării, nitrării, sulfonării și alchilării fenolului sunt atacați centrii cu densitate electronică crescută (Fig. 4), adică. înlocuirea are loc în principal în orto-Şi pereche- poziții (Fig. 6).

Cu o reacție mai profundă, doi și trei atomi de hidrogen sunt înlocuiți în inelul benzenic.

De o importanță deosebită sunt reacțiile de condensare a fenolilor cu aldehide și cetone, în esență, aceasta este o alchilare care are loc ușor și în condiții blânde (la 40–50 ° C, un mediu apos în prezența catalizatorilor), cu atomul de carbon în; forma unei grupări metilen CH2 sau a unei grupări metilen substituite (CHR sau CR2) este inserată între două molecule de fenol. Adesea, o astfel de condensare duce la formarea de produse polimerice (Fig. 7).

Fenolul diatomic (denumirea comercială bisfenol A, Fig. 7) este utilizat ca componentă în preparat rășini epoxidice. Condensarea fenolului cu formaldehida stă la baza producerii de rășini fenol-formaldehidice (fenoplaste) utilizate pe scară largă.

Metode de obţinere a fenolilor.

Fenolii sunt izolați din gudronul de cărbune, precum și din produsele de piroliză ai cărbunelui brun și a lemnului (gudron). Metoda industrială de producere a fenolului C6H5OH în sine se bazează pe oxidarea cumenului de hidrocarbură aromatică (izopropilbenzen) cu oxigenul atmosferic, urmată de descompunerea hidroperoxidului rezultat diluat cu H2SO4 (Fig. 8A). Reacția se desfășoară cu un randament ridicat și este atractivă prin faptul că permite obținerea simultană a două produse valoroase din punct de vedere tehnic - fenol și acetonă. O altă metodă este hidroliza catalitică a benzenilor halogenați (Fig. 8B).

Orez. 8. METODE DE OBTINEREA FENOLULUI

Aplicarea fenolilor.

O soluție de fenol este utilizată ca dezinfectant (acid carbolic). Fenoli diatomici - pirocatecol, resorcinol (Fig. 3), precum și hidrochinonă ( pereche- dihidroxibenzen) sunt utilizate ca antiseptice (dezinfectanți antibacterieni), adăugate la agenții de tăbăcire pentru piele și blană, ca stabilizatori pentru uleiuri lubrifiante și cauciuc, precum și pentru prelucrarea materialelor fotografice și ca reactivi în chimia analitică.

Fenolii sunt utilizați într-o măsură limitată sub formă de compuși individuali, dar diferiții lor derivați sunt utilizați pe scară largă. Fenolii servesc ca compuși de pornire pentru producerea diferitelor produse polimerice - rășini fenolice (Fig. 7), poliamide, poliepoxizi. Din fenoli se obțin numeroase medicamente, de exemplu, aspirina, salol, fenolftaleină, în plus, coloranți, parfumuri, plastifianți pentru polimeri și produse de protecție a plantelor.

Mihail Levitsky

Acidul carbolic este unul dintre denumirile fenolului, indicând comportamentul său special în procesele chimice. Această substanță suferă reacții de substituție nucleofilă mai ușor decât benzenul. Proprietățile acide inerente compusului sunt explicate prin mobilitatea atomului de hidrogen în grupare hidroxil asociat cu inelul. Studierea structurii moleculei și a reacțiilor calitative la fenol fac posibilă clasificarea substanței ca compus aromatic - derivați de benzen.

Fenol (hidroxibenzen)

În 1834, chimistul german Runge a izolat acidul carbolic din gudronul de cărbune, dar nu a putut să-i descifreze compoziția. Mai târziu, alți cercetători au propus o formulă și au clasificat noul compus ca alcool aromatic. Cel mai simplu reprezentant al acestui grup este fenolul (hidroxibenzenul). În forma sa pură, această substanță este cristale transparente cu un miros caracteristic. Când este expus la aer, culoarea fenolului se poate schimba, devenind roz sau roșu. Alcoolul aromat se caracterizează printr-o solubilitate slabă în apa receși bun - în solvenți organici. Fenolul se topește la o temperatură de 43°C. Este un compus toxic și provoacă arsuri grave la contactul cu pielea. Partea aromatică a moleculei este reprezentată de radicalul fenil (C6H5—). Oxigenul grupării hidroxil (—OH) este legat direct de unul dintre atomii de carbon. Prezența fiecărei particule este demonstrată printr-o reacție calitativă corespunzătoare la fenol. Formula care arată conținutul total de atomi elemente chimiceîn moleculă - C6H6O. Structura este reflectată de includerea ciclului Kekule și a grupării funcționale - hidroxil. O reprezentare vizuală a moleculei de alcool aromatic este oferită de modelele cu bile și băț.

Caracteristicile structurii moleculei

Interacțiunea dintre inelul benzenic și gruparea OH determină reactii chimice fenol cu ​​metale, halogeni și alte substanțe. Prezența unui atom de oxigen asociat cu inelul aromatic duce la o redistribuire a densității electronilor în moleculă. Legătura O-H devine mai polară, ceea ce duce la o creștere a mobilității hidrogenului în grupa hidroxil. Protonul poate fi înlocuit cu atomi de metal, ceea ce indică aciditatea fenolului. La rândul său, gruparea OH crește proprietățile de reacție ale inelului benzenic. Delocalizarea electronilor și capacitatea de substituție electrofilă în nucleu crește. În acest caz, mobilitatea atomilor de hidrogen asociați cu carbonul în pozițiile orto și para crește (2, 4, 6). Acest efect se datorează prezenței unui donator de densitate de electroni - gruparea hidroxil. Datorită influenței sale, fenolul se comportă mai activ decât benzenul în reacțiile cu anumite substanțe, iar noii substituenți sunt orientați către poziții orto și para.

Proprietăți acide

În grupul hidroxil al alcoolilor aromatici, atomul de oxigen capătă o sarcină pozitivă, slăbind legătura sa cu hidrogenul. Eliberarea protonului este facilitată, astfel încât fenolul se comportă ca un acid slab, dar mai puternic decât alcoolii. Reacțiile calitative la fenol includ testarea cu hârtie de turnesol, care își schimbă culoarea de la albastru la roz în prezența protonilor. Prezența atomilor de halogen sau a grupărilor nitro asociate cu inelul benzenic duce la o creștere a activității hidrogenului. Efectul se observă în moleculele de nitro derivați ai fenolului. Substituenții precum gruparea amino și alchil (CH3-, C2H5- și alții) reduc aciditatea. Compușii care combină un inel benzenic, o grupare hidroxil și un radical metil includ crezolul. Proprietățile sale sunt mai slabe decât acidul carbolic.

Reacția fenolului cu sodiu și alcalii

La fel ca acizii, fenolul interacționează cu metalele. De exemplu, reacţionează cu sodiul: 2C6H5—OH + 2Na = 2C6H5—ONa + H2. Se formează și se eliberează hidrogenul gazos. Fenolul reacţionează cu bazele solubile. Apare cu formarea de sare și apă: C6H5–OH + NaOH = C6H5–ONa + H2O. Capacitatea de a dona hidrogen în grupa hidroxil a fenolului este mai mică decât cea a majorității acizilor anorganici și carboxilici. Chiar și dioxidul de carbon (acidul carbonic) dizolvat în apă îl înlocuiește din săruri. Ecuația reacției: C6H5—ONa + CO2 + H2O = C6H5—OH + NaHCO3.

Reacții cu inel benzen

Proprietățile aromatice se datorează delocalizării electronilor din inelul benzenic. Hidrogenul din inel este înlocuit cu atomi de halogen și o grupare nitro. Un proces similar în molecula de fenol are loc mai ușor decât în ​​benzen. Un exemplu este bromurarea. Halogenul acționează asupra benzenului în prezența unui catalizator, producând bromobenzen. Fenolul reacţionează cu apa cu brom în condiţii normale. Ca rezultat al interacțiunii, se formează un precipitat alb de 2,4,6-tribromofenol, al cărui aspect face posibilă distingerea substanței de testat de compuși aromatici similari. Bromurarea este o reacție calitativă la fenol. Ecuația: C6H5–OH + 3Br2 = C6H2Br3 + HBr. Al doilea produs al reacției este bromura de hidrogen. Când fenolul reacţionează cu o soluţie diluată, se obţin derivaţi nitro. Produsul reacției cu acid azotic concentrat, 2,4,6-trinitrofenol sau acid picric, are o mare importanță practică.

Reacții calitative la fenol. Listă

Atunci când substanțele interacționează, se obțin anumite produse care permit stabilirea compoziției calitative a substanțelor inițiale. O serie de reacții de culoare indică prezența particulelor și a grupurilor funcționale, ceea ce este convenabil pentru analiza chimică. Reacțiile calitative la fenol dovedesc prezența unui inel aromatic și a unei grupări OH în molecula substanței:

  1. Într-o soluție de fenol, hârtia de turnesol albastră devine roșie.
  2. Reacțiile de culoare la fenoli sunt, de asemenea, efectuate într-un mediu alcalin slab cu săruri de diazoniu. Se formează coloranți azoici galbeni sau portocalii.
  3. Reacționează cu apa cu brom maro, apare un precipitat alb de tribromofenol.
  4. Ca rezultat al reacției cu o soluție de clorură ferică, se obține fenoxid feric - o substanță cu o culoare albastră, violetă sau verde.

Prepararea fenolilor

Producția de fenol în industrie are loc în două sau trei etape. În prima etapă, cumenul (denumirea trivială pentru izopropilbenzen) este obținut din propilenă și benzen în prezență. Ecuația reacției Friedel-Crafts: C6H5—OH + C3H6 = C9H12 (cumen). Benzenul și propilena într-un raport de 3:1 sunt trecute peste un catalizator acid. Din ce în ce mai mult, în locul catalizatorului tradițional - clorură de aluminiu - se folosesc zeoliți ecologici. În etapa finală, oxidarea se efectuează cu oxigen în prezența acidului sulfuric: C6H5—C3H7 + O2 = C6H5—OH + C3H6O. Fenolii pot fi obținuți din cărbune prin distilare și sunt compuși intermediari în producerea altor substanțe organice.

Utilizarea fenolilor

Alcoolii aromatici sunt utilizați pe scară largă în producția de materiale plastice, coloranți, pesticide și alte substanțe. Producerea acidului carbolic din benzen este primul pas în crearea unui număr de polimeri, inclusiv policarbonati. Fenolul reacţionează cu formaldehida pentru a produce răşini fenol-formaldehidă.

Ciclohexanolul servește ca materie primă pentru producția de poliamide. Fenolii sunt folosiți ca antiseptice și dezinfectanți în deodorante și loțiuni. Folosit pentru a produce fenacetină, acid salicilic și altele medicamente. Fenolii sunt utilizați în producția de rășini, care sunt utilizate în produse electrice (întrerupătoare, prize). De asemenea, sunt utilizați la prepararea coloranților azoici, cum ar fi fenilamina (anilina). Acidul picric, care este un derivat nitro al fenolului, este folosit pentru vopsirea țesăturilor și fabricarea explozivilor.



Ți-a plăcut articolul? Împărtășește-l
Imprimați acest articol
Top