Фенолы. Способы получения. Химические свойства

Фенолы

Цель: изучить строение, способы получения, химические свойства, применение фенола

План лекции

1. Строение фенолов

2. Способы получения

3. Химические свойства

4. Применение фенолов

Фенолами называются производные аренов, в которых один или несколько атомов водорода ароматического кольца замещены на гидроксильные группы. По числу гидроксильных групп в ароматическом кольце различают одно- и многоатомные (двух- и трёхатомные) фенолы. Для большинства фенолов используются тривиальные названия. Структурная изомерия фенолов связана с различным положением гидроксильных групп.

Способы получения

1. C₆H₅Cl + NaOH (p, 340°С) → C₆H₅OH + NaCl (щелочной гидролиз галогеноуглеводородов)

Преимущества метода: безотходная технология (выход полезных продуктов > 99%) и экономичность. В настоящее время кумольный способ используется как основной в мировом производстве фенола.

3. C₆H₅SO₃Na + NaOH (300-350°С) → C₆H₅OH + Na₂SO₃ (щелочное плавление солей ароматических сульфоновых кислот)

Основными недостатками этого способа являются жёсткие условия процесса и большое количество отходов, загрязняющих окружающую среду.

Химические свойства

Фенолы в большинстве реакций по связи О–Н активнее спиртов, поскольку эта связь более полярна за счёт смещения электронной плотности от атома кислорода в сторону бензольного кольца (участие неподелённой электронной пары атома кислорода в системе p-сопряжения). Кислотность фенолов значительно выше, чем спиртов. Для фенолов реакции разрыва связи С-О не характерны, поскольку атом кислорода прочно связан с атомом углерода бензольного кольца за счёт участия своей неподелённой электронной пары в системе сопряжения. Взаимное влияние атомов в молекуле фенола проявляется не только в особенностях поведения гидроксигруппы, но и в большей реакционной способности бензольного ядра. Гидроксильная группа повышает электронную плотность в бензольном кольце, особенно, в орто- и пара-положениях (+М-эффект ОН-группы). Для обнаружения фенолов используется качественная реакция с хлоридом железа (III). Одноатомные фенолы дают устойчивое сине-фиолетовое окрашивание, что связано с образованием комплексных соединений железа.

1. 2C₆H₅OH + 2Na ® 2C₆H₅ONa + H₂ (также как и этанол)

2. C₆H₅OH + NaOH ® С₆H₅ONa + H₂O (в отличии от этанола)

C₆H₅ONa + H₂O + CO₂ ® C₆H₅OH + NaHCO₃ (фенол более слабая кислота, чем угольная)

3. Кислотность фенолов зависит от природы (донор, акцептор), положения относительно ОН-группы и количества заместителей. Наибольшее влияние на ОН-кислотность фенолов оказывают группы, расположенные в орто- и пара-положениях. Доноры увеличивают прочность связи О-Н, акцепторы уменьшают.

Фенолы не образуют сложные эфиры в реакциях с кислотами. Для этого используются более реакционноспособные производные кислот (ангидриды, хлорангидриды).

5. C₆H₅OH + CH₃CH₂OH C₆H₅OCH₂CH₃ +NaBr (О-алкилирование)

8. nC₆H₅OH +nCH₂O ® nH₂O + (-C₆H₃OH-CH₂-)_n (поликонденсация, получение фенолформальдегидных смол)

Применение фенолов

Фенол - твёрдое вещество, с характерным запахом, вызывает ожоги при попадании на кожу. Ядовит. Растворяется в воде, его раствор называют карболовой кислотой (антисептик). Она была первым антисептиком, введённым в хирургию. Широко используется для производства пластмасс, лекарственных средств (салициловая кислота и ее производные), красителей, взрывчатых веществ.