ΟΡΙΣΜΟΣ
Φαινόλες- παράγωγα αρωματικών υδρογονανθράκων, στα μόρια των οποίων οι υδροξυλομάδες συνδέονται απευθείας με τα άτομα άνθρακα του δακτυλίου βενζολίου. Η λειτουργική ομάδα, όπως και οι αλκοόλες, είναι το ΟΗ.
Η φαινόλη είναι μια συμπαγής άχρωμη κρυσταλλική ουσία, χαμηλού σημείου τήξης, πολύ υγροσκοπική, με χαρακτηριστική οσμή. Στον αέρα, η φαινόλη οξειδώνεται, έτσι οι κρύσταλλοι της αποκτούν αρχικά μια ροζ απόχρωση (Εικ. 1) και σκουραίνουν και γίνονται πιο κόκκινοι κατά τη μακροχρόνια αποθήκευση. Είναι ελαφρώς διαλυτό στο νερό σε θερμοκρασία δωματίου, αλλά διαλύεται γρήγορα και καλά στους 60 - 70 o C. Η φαινόλη είναι εύτηκτη, το σημείο τήξης της είναι 43 o C. Δηλητηριώδη.
Ρύζι. 1. Φαινόλη. Εμφάνιση.
Λήψη φαινόλης
Σε βιομηχανική κλίμακα, η φαινόλη λαμβάνεται από λιθανθρακόπισσα. Μεταξύ των εργαστηριακών μεθόδων που χρησιμοποιούνται συχνότερα είναι οι ακόλουθες:
– υδρόλυση χλωροβενζολίου
C 6 H 5 Cl + NaOH→ C 6 H 5 OH + NaCl (kat = Cu, t 0).
— αλκαλική τήξη αλάτων αρενοσουλφονικών οξέων
C 6 H 5 SO 3 Na + 2NaOH → C 6 H 5 OH + Na 2 SO 3 + H 2 O (t 0).
– μέθοδος κουμένιου (οξείδωση ισοπροπυλοβενζολίου)
C6H5-C (CH3) H-CH3 + O2 → C6H5OH + CH3-C (O) -CH3 (H +, t0).
Χημικές ιδιότητες της φαινόλης
Οι χημικοί μετασχηματισμοί της φαινόλης προχωρούν κυρίως με διάσπαση:
1) Συνδέσεις O-N
- αλληλεπίδραση με μέταλλα
2C 6 H 5 OH + 2Na→ 2C 6 H 5 ONa + H 2 .
- αλληλεπίδραση με αλκάλια
C 6 H 5 OH + NaOH → C 6 H 5 ONa + H 2 O.
— αλληλεπίδραση με ανυδρίτες καρβοξυλικών οξέων
C6H5-OH + Cl-C (O) -O-C (O) -CH3 → C6H5-O-C (O) -CH3 + CH3COOH (t 0).
- αλληλεπίδραση με αλογονίδια καρβοξυλικού οξέος
C6H5-OH + Cl-C (O) -CH3 → C6H5-O-C (O) -CH3 + HCl (t 0).
- αλληλεπίδραση με FeCl 3 (ποιοτική αντίδραση στη φαινόλη - εμφάνιση μωβ χρώματος που εξαφανίζεται όταν προστίθεται οξύ)
6C 6 H 5 OH + FeCl 3 → (C 6 H 5 OH) 3 + 3Cl -.
2) συνδέσεις Γ sp 2 -Η κυρίως σε σχετικά με- Και n-προμήθειες
- βρωμίωση
C 6 H 5 -OH + 3Br 2 (aq) →Br 3 -C 6 H 2 -OH ↓ + 3HBr.
- νίτρωση (σχηματισμός πικρινικού οξέος)
C 6 H 5 -OH + 3HONO 2 (συμπ.) → (NO 2) 3 -C 6 H 2 -OH + 3H 2 O (H +).
3) ένα μόνο νέφος 6π-ηλεκτρονίων του βενζολικού δακτυλίου
– υδρογόνωση
C 6 H 5 OH + 3H 2 → C 6 H 11 -OH (kat \u003d Ni, t 0 \u003d 130 - 150, p \u003d 5 - 20 atm).
Εφαρμογή φαινόλης
Η φαινόλη χρησιμοποιείται σε μεγάλες ποσότητες για την παραγωγή βαφών, πλαστικών φαινόλης-φορμαλδεΰδης και φαρμακευτικών ουσιών.
Από τις διατομικές φαινόλες, η ρεσορκινόλη χρησιμοποιείται στην ιατρική ως αντισηπτικό και ως ουσία για ορισμένες κλινικές δοκιμές, και η υδροκινόνη και άλλες διατομικές φαινόλες χρησιμοποιούνται ως δημιουργοί στην επεξεργασία φωτογραφικών υλικών.
Στην ιατρική, η λυσόλη, η οποία περιλαμβάνει διάφορες φαινόλες, χρησιμοποιείται για την απολύμανση δωματίων και επίπλων.
Ορισμένες φαινόλες χρησιμοποιούνται ως αντιοξειδωτικά - ουσίες που εμποδίζουν την αλλοίωση των τροφίμων κατά τη μακροχρόνια αποθήκευση (λίπη, έλαια, συμπυκνώματα τροφίμων).
Παραδείγματα επίλυσης προβλημάτων
ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 1
| Το έργο | Ένα υδατικό διάλυμα που περιέχει 32,9 g φαινόλης υποβλήθηκε σε επεξεργασία με περίσσεια βρωμίου. Υπολογίστε τη μάζα του βρωμοπαραγώγου που προκύπτει. |
| Λύση | Ας γράψουμε την εξίσωση αντίδρασης για την αλληλεπίδραση φαινόλης με βρώμιο: C 6 H 5 OH + 3Br 2 → C 6 H 2 Br 3 OH + 3HBr. Ως αποτέλεσμα αυτής της αλληλεπίδρασης, σχηματίζεται 2,4,6-τριβρωμοφαινόλη. Υπολογίστε την ποσότητα της ουσίας φαινόλης (η μοριακή μάζα είναι 94 g / mol): η (C6H5OH) \u003d m (C6H5OH) / M (C6H5OH); n (C 6 H 5 OH) \u003d 32,9 / 94 \u003d 0,35 mol. Σύμφωνα με την εξίσωση αντίδρασης n(C6H5OH) :n(C6H2Br3OH) = 1:1, δηλ. n (C 6 H 2 Br 3 OH) \u003d n (C 6 H 5 OH) \u003d 0,35 mol. Τότε η μάζα της 2,4,6-τριβρωμοφαινόλης θα είναι ίση με (μοριακή μάζα -331 g / mol): m (C 6 H 2 Br 3 OH) \u003d 0,35 × 331 \u003d 115,81 g. |
| Απάντηση | Η μάζα του προκύπτοντος βρωμοπαραγώγου είναι 115,81 g. |
ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 2
| Το έργο | Πώς να πάρετε φαινόλη από το ιωδοβενζόλιο; Υπολογίστε τη μάζα της φαινόλης που μπορεί να ληφθεί από 45,9 g ιωδοβενζολίου. |
| Λύση | Γράφουμε την εξίσωση αντίδρασης για την παραγωγή φαινόλης από ιωδοβενζόλιο: C 6 H 5 I + NaOH → C 6 H 5 OH + NaI (kat = Cu, t 0). |
Αν και οι φαινόλες είναι δομικά παρόμοιες με τις αλκοόλες, είναι πολύ ισχυρότερα οξέα από τις αλκοόλες. Ταυτόχρονα, η μετατόπιση φορτίου στο ιόν φαινοξειδίου συμβαίνει σε μικρότερο βαθμό από ό,τι στο καρβοξυλικό ιόν· κατά συνέπεια, οι φαινόλες είναι ασθενέστερα οξέα σε σύγκριση με τα καρβοξυλικά οξέα. Οι φαινόλες είναι διαλυτές σε υδατικό υδροξείδιο του νατρίου, αλλά δεν αντιδρούν με όξινο ανθρακικό νάτριο. Αυτή είναι η απλούστερη, αν και όχι πολύ αξιόπιστη δοκιμή με την οποία μπορεί κανείς να διακρίνει τις φαινόλες και τα καρβοξυλικά οξέα, τα οποία αλληλεπιδρούν με το διττανθρακικό νάτριο για την απελευθέρωση διοξειδίου του άνθρακα. Η επίδραση ενός υποκαταστάτη στον δακτύλιο βενζολίου στην οξύτητα των φαινολών είναι συνεπής με την έννοια των ηλεκτρονικών τους επιδράσεων. Οι υποκαταστάτες που δότες ηλεκτρονίων μειώνονται και οι υποκαταστάτες που αποσπούν ηλεκτρόνια ενισχύουν τις όξινες ιδιότητες των φαινολών. Οι φαινόλες διασπώνται σε υδατικά διαλύματα για να σχηματίσουν φαινολικά ιόντα και ιόντα υδρογόνου:
Σε αντίθεση με τις αλκοόλες, οι φαινόλες αντιδρούν όχι μόνο με μέταλλα αλκαλίων και αλκαλικών γαιών, αλλά και με αλκαλικά διαλύματα, σχηματίζοντας φαινόλες:
Με την αύξηση του μήκους της ρίζας υδρογονάνθρακα, ο ρυθμός αυτής της αντίδρασης επιβραδύνεται. Παρουσία ιχνών υγρασίας, οι προκύπτουσες αλκοολικές ενώσεις αποσυντίθενται στις μητρικές αλκοόλες.
Ταυτομερισμός των φαινολών
Υπάρχει μια ορισμένη αναλογία μεταξύ αμφίντου φαινοξειδίου και ενολικού ιόντος. Η φαινόλη είναι επίσης ανάλογο της ενόλης και μεταξύ αυτής και των κετομορφών της (2,4- και 2,5-κυκλοεξαδιένια) θα πρέπει να υπάρχουν σχέσεις παρόμοιες με εκείνες που παρατηρούνται για την ισορροπία των κετομορφών και των ενολικών μορφών των κετονών.
Η αναλογία των δύο ταυτομερών μορφών εδώ είναι εντελώς αντίθετη από αυτή που παρατηρείται για τις κετόνες, όπου κυριαρχεί η κετομορφή. Η σταθερότητα των ταυτομερών κετομορφών αυξάνεται με τη μετάβαση σε πολυατομικές φαινόλες. Έτσι, η τήξη του 1,4-διυδροξυναφθαλενίου οδηγεί σε ένα μίγμα ισορροπίας που περιέχει 10% δικετομορφές.
Το 1968, ο V.A. Koptyug και οι συνεργάτες του πρότειναν έναν απλό και εξαιρετικά αποτελεσματικό τρόπο σταθεροποίησης της κετομορφής διαφόρων φαινολών χρησιμοποιώντας ισχυρά οξέα Lewis - χλωριούχο αλουμίνιο ή βρωμίδιο. Αυτά τα σκληρά οξέα Lewis δεσμεύουν το σκληρό καρβονυλ οξυγόνο της κετομορφής σε ένα πολύ σταθερό σύμπλοκο που μπορεί να σταθεροποιηθεί. Ο ταυτομερισμός της κετο-ενόλης αποτελεί τη βάση της υποκατάστασης του υδροξυλίου φαινόλης για μια αμινομάδα, η οποία συμβαίνει όταν 1- ή 2-υδροξυναφθαλίνιο, σουλφοπαράγωγα α- και β-ναφθολών, 6- ή 8-υδροξυκινολίνες και άλλα υδροξυπαράγωγα της ναφθαλίνης, Η κινολίνη θερμαίνεται με υδατικό διάλυμα θειώδους ή υδροθειώδους αμμωνίου στους 130-150 o C.
2.3 Εστεροποίηση φαινολών
Οι αρυλεστέρες των καρβοξυλικών οξέων λαμβάνονται με ακυλίωση φαινολών ή των αλάτων Na-, K με αλογονίδια ή ανυδρίτες οξέων.
Αντιδράσεις ηλεκτρόφιλης υποκατάστασης σε αρωματικό δακτύλιο
Η ομάδα υδροξυλίου είναι μία από τις ομάδες που ενεργοποιεί την ηλεκτροφιλική υποκατάσταση στον αρωματικό δακτύλιο και κατευθύνει τον υποκαταστάτη στις θέσεις ορθο και παρά. Η ενεργοποίηση της ομάδας υδροξυλίου είναι τόσο ισχυρή που σε ορισμένες περιπτώσεις είναι δύσκολο να σταματήσει η αντίδραση στο στάδιο της εισαγωγής μόνο ενός υποκαταστάτη. Οι φαινόλες εισέρχονται σε όλες σχεδόν τις τυπικές αντιδράσεις ηλεκτρόφιλης υποκατάστασης τόσο με ισχυρούς όσο και με ασθενείς ηλεκτροφιλικούς παράγοντες.
Αλογόνωση φαινολών
Η αλογόνωση των φαινολών δεν απαιτεί κατάλυση από οξέα Lewis (FeCl 3 , FeBr 3 , AlCl 3 κ.λπ.) και πραγματοποιείται εύκολα υπό τη δράση ενός μοριακού αλογόνου. Η αλογόνωση της φαινόλης με μοριακό βρώμιο ή χλώριο σε ένα πολικό μέσο είναι σχεδόν αδύνατο να σταματήσει στο στάδιο της μονοαλογόνωσης, καθώς το σωματίδιο που αντιδρά εδώ είναι το φαινολικό ιόν. Το φαινολικό ιόν περιέχει μια πολύ ισχυρή ομάδα ενεργοποίησης, το ανιόν οξυγόνου, και ο ρυθμός αλογόνωσης του φαινολικού ιόντος είναι τουλάχιστον χίλιες φορές υψηλότερος από αυτόν της φαινόλης. Η αλογονωμένη φαινόλη είναι ισχυρότερο οξύ από τη φαινόλη, διασπάται πιο εύκολα, γεγονός που διευκολύνει την εισαγωγή του δεύτερου και του τρίτου ατόμων αλογόνου στις θέσεις ορθο και παρά.
Όταν η φαινόλη βρωμιώνεται σε διάλυμα υδροβρωμικού οξέος ή όταν χλωριωθεί σε υδροχλωρικό οξύ, η διάσταση καταστέλλεται πλήρως και η ίδια η φαινόλη υφίσταται αλογόνωση. Σε αυτή την περίπτωση, ανάλογα με τις συνθήκες και την ποσότητα του αλογόνου, μπορεί να ληφθεί ρ-βρωμοφαινόλη ή 2,4-διβρωμοφαινόλη.
Η χλωρίωση της φαινόλης προχωρά με παρόμοιο τρόπο, αλλά εδώ λαμβάνεται σημαντική ποσότητα ο-χλωροφαινόλης. Τα μονοαλογονωμένα παράγωγα των φαινολών λαμβάνονται εύκολα με αλογόνωση σε ένα μη πολικό μέσο, το οποίο επίσης αποκλείει τη διάσταση των φαινολών.
Σε όλες τις περιπτώσεις, η αναλογία παρα- και ορθο-ισομερών κατά τη βρωμίωση και την ιωδίωση είναι πολύ μεγαλύτερη από ό,τι κατά τη χλωρίωση.
Σύμφωνα με τον αριθμό των υδροξυλομάδων:
μονοατομική? για παράδειγμα:
διατονικός; για παράδειγμα:
τριατομική? για παράδειγμα:
Υπάρχουν φαινόλες και υψηλότερη ατομικότητα.
Οι απλούστερες μονοατομικές φαινόλες
C 6 H 5 OH - φαινόλη (υδροξυβενζόλιο), το τετριμμένο όνομα είναι καρβολικό οξύ.
Οι απλούστερες διυδρικές φαινόλες
Η ηλεκτρονική δομή του μορίου της φαινόλης. Αμοιβαία επίδραση των ατόμων σε ένα μόριο
Η ομάδα υδροξυλίου -ΟΗ (όπως οι ρίζες αλκυλίου) είναι ένας υποκαταστάτης του 1ου είδους, δηλαδή ένας δότης ηλεκτρονίων. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ένα από τα μόνα ζεύγη ηλεκτρονίων του ατόμου του υδροξυλικού οξυγόνου εισέρχεται σε p, π-σύζευξη με το π-σύστημα του πυρήνα του βενζολίου.
Το αποτέλεσμα αυτού είναι:
Αύξηση της πυκνότητας ηλεκτρονίων στα άτομα άνθρακα στις θέσεις ορθο και παρα του πυρήνα του βενζολίου, που διευκολύνει την αντικατάσταση των ατόμων υδρογόνου σε αυτές τις θέσεις.
Αύξηση της πολικότητας του δεσμού Ο-Η, που οδηγεί σε αύξηση των όξινων ιδιοτήτων των φαινολών σε σύγκριση με τις αλκοόλες.
Σε αντίθεση με τις αλκοόλες, οι φαινόλες διασπώνται μερικώς σε υδατικά διαλύματα σε ιόντα:
δηλ. παρουσιάζουν ασθενώς όξινες ιδιότητες.
Φυσικές ιδιότητες
Οι απλούστερες φαινόλες υπό κανονικές συνθήκες είναι άχρωμες κρυσταλλικές ουσίες χαμηλής τήξης με χαρακτηριστική οσμή. Οι φαινόλες είναι ελάχιστα διαλυτές στο νερό, αλλά εύκολα διαλυτές σε οργανικούς διαλύτες. Είναι τοξικές ουσίες που προκαλούν εγκαύματα στο δέρμα.
Χημικές ιδιότητες
I. Αντιδράσεις που περιλαμβάνουν την ομάδα υδροξυλίου (όξινες ιδιότητες)
(αντίδραση εξουδετέρωσης, σε αντίθεση με τις αλκοόλες)
Η φαινόλη είναι ένα πολύ ασθενές οξύ, επομένως οι φαινολικές ενώσεις αποσυντίθενται όχι μόνο από ισχυρά οξέα, αλλά ακόμη και από ένα τόσο ασθενές οξύ όπως το ανθρακικό:
II. Αντιδράσεις που περιλαμβάνουν την ομάδα υδροξυλίου (σχηματισμός εστέρων και αιθέρων)
Όπως οι αλκοόλες, οι φαινόλες μπορούν να σχηματίσουν αιθέρες και εστέρες.
Οι εστέρες σχηματίζονται από την αλληλεπίδραση της φαινόλης με ανυδρίτες ή χλωρίδια των καρβοξυλικών οξέων (η άμεση εστεροποίηση με καρβοξυλικά οξέα είναι πιο δύσκολη):
Οι αιθέρες (αλκυλαρύλιο) σχηματίζονται από την αλληλεπίδραση φαινολικών με αλκυλαλογονίδια:
III. Αντιδράσεις υποκατάστασης που περιλαμβάνουν τον δακτύλιο βενζολίου
Ο σχηματισμός ενός λευκού ιζήματος τριβρωμοφαινόλης θεωρείται μερικές φορές ως ποιοτική αντίδραση στη φαινόλη.
IV. Αντιδράσεις προσθήκης (υδρογόνωση)
V. Ποιοτική αντίδραση με χλωριούχο σίδηρο (III).
Μονατομικές φαινόλες + FeCl 3 (διάλυμα) → Μπλε-ιώδες χρώμα, εξαφανίζεται με την οξίνιση.
Τα ονόματα των φαινολών γίνονται λαμβάνοντας υπόψη το γεγονός ότι το ασήμαντο όνομα "φαινόλη" διατηρείται για τη μητρική δομή σύμφωνα με τους κανόνες της IUPAC. Η αρίθμηση των ατόμων άνθρακα του δακτυλίου βενζολίου ξεκινά από το άτομο που συνδέεται άμεσα με την ομάδα υδροξυλίου (αν είναι η υψηλότερη συνάρτηση) και συνεχίζεται με τέτοια σειρά ώστε οι υπάρχοντες υποκαταστάτες να μαθαίνουν τους μικρότερους αριθμούς.
Τα μονο-υποκατεστημένα παράγωγα φαινόλης, όπως η μεθυλφαινόλη (κρεσόλη), μπορούν να υπάρχουν με τη μορφή τριών δομικών ισομερών - ορθο-, μετα- και παρα-κρεσολών.
φυσικές ιδιότητες.
Οι φαινόλες είναι κυρίως κρυσταλλικές (-κρεσόλη - υγρή) σε θερμοκρασία δωματίου. Έχουν χαρακτηριστική οσμή, είναι μάλλον ελάχιστα διαλυτά στο νερό, αλλά διαλύονται καλά σε υδατικά διαλύματα αλκαλίων (βλ. παρακάτω). Οι φαινόλες σχηματίζουν ισχυρούς δεσμούς υδρογόνου και έχουν αρκετά υψηλά σημεία βρασμού.
Τρόποι για να αποκτήσετε.
1. Λήψη από αλογονοβενζόλια. Όταν το χλωροβενζόλιο και το υδροξείδιο του νατρίου θερμαίνονται υπό πίεση, λαμβάνεται φαινολικό νάτριο, μετά από περαιτέρω επεξεργασία του οποίου με οξύ, σχηματίζεται φαινόλη:
2. Λήψη από αρωματικά σουλφονικά οξέα (βλ. αντίδραση 3 στην ενότητα «Χημικές ιδιότητες του βενζολίου», § 21). Η αντίδραση πραγματοποιείται με σύντηξη σουλφονικών οξέων με αλκάλια. Τα αρχικά σχηματισμένα φαινοξείδια επεξεργάζονται με ισχυρά οξέα για να ληφθούν ελεύθερες φαινόλες. Η μέθοδος χρησιμοποιείται συνήθως για τη λήψη πολυϋδρικών φαινολών:
Χημικές ιδιότητες.
Στις φαινόλες, το ρ-τροχιακό του ατόμου οξυγόνου σχηματίζει ένα ενιαίο σύστημα με τον αρωματικό δακτύλιο. Λόγω αυτής της αλληλεπίδρασης, η πυκνότητα ηλεκτρονίων στο άτομο οξυγόνου μειώνεται και στον δακτύλιο βενζολίου αυξάνεται. Η πολικότητα του δεσμού Ο-Η αυξάνεται και το υδρογόνο της ομάδας ΟΗ γίνεται πιο αντιδραστικό και αντικαθίσταται εύκολα από ένα μέταλλο ακόμη και υπό τη δράση αλκαλίων (σε αντίθεση με τις κορεσμένες μονοϋδρικές αλκοόλες).
Επιπλέον, ως αποτέλεσμα μιας τέτοιας αμοιβαίας επιρροής στο μόριο της φαινόλης, η αντιδραστικότητα του δακτυλίου βενζολίου στις θέσεις ορθο και κάρα σε αντιδράσεις ηλεκτροφιλικής υποκατάστασης (αλογόνωση, νίτρωση, πολυσυμπύκνωση κ.λπ.) αυξάνεται:
1. Οι όξινες ιδιότητες της φαινόλης εκδηλώνονται σε αντιδράσεις με αλκάλια (η παλιά ονομασία «καρβολικό οξύ» έχει διατηρηθεί):
Η φαινόλη, ωστόσο, είναι ένα πολύ ασθενές οξύ. Όταν το διοξείδιο του άνθρακα ή το διοξείδιο του θείου διέρχεται από ένα διάλυμα φαινολικών, απελευθερώνεται φαινόλη - μια τέτοια αντίδραση αποδεικνύει ότι η φαινόλη είναι ασθενέστερο οξύ από το ανθρακικό και το θείο:
Οι όξινες ιδιότητες των φαινολών εξασθενούν με την εισαγωγή υποκαταστατών του πρώτου είδους στον δακτύλιο και ενισχύονται με την εισαγωγή υποκαταστατών του δεύτερου είδους.
2. Σχηματισμός εστέρων. Σε αντίθεση με τις αλκοόλες, οι φαινόλες δεν σχηματίζουν εστέρες όταν εκτίθενται σε καρβοξυλικά οξέα. Για αυτό, χρησιμοποιούνται χλωρίδια οξέος:
3. Αλογόνωση. Όταν το βρωμιούχο νερό δρα στη φαινόλη (συγκρίνετε με τις συνθήκες για τη βρωμίωση βενζολίου - § 21), σχηματίζεται ένα ίζημα 2,4,6-τριβρωμοφαινόλης:
Πρόκειται για μια ποιοτική αντίδραση για την ανίχνευση της φαινόλης.
4. Νίτρωση. Κάτω από τη δράση νιτρικού οξέος 20%, η φαινόλη μετατρέπεται εύκολα σε ένα μείγμα ορθο- και παρα-νιτροφαινολών. Εάν η φαινόλη νιτρωθεί με πυκνό νιτρικό οξύ, τότε σχηματίζεται 2,4,6-τρινιτροφαινόλη - ένα ισχυρό οξύ (picric).
5. Οξείδωση. Οι φαινόλες οξειδώνονται εύκολα ακόμη και υπό τη δράση του ατμοσφαιρικού οξυγόνου.
Έτσι, όταν στέκεται στον αέρα, η φαινόλη σταδιακά μετατρέπεται σε ροζ-κόκκινο χρώμα. Στην έντονη οξείδωση της φαινόλης με ένα μείγμα χρωμίου, η κινόνη είναι το κύριο προϊόν οξείδωσης. Οι διυδρικές φαινόλες οξειδώνονται ακόμα πιο εύκολα. Όταν η υδροκινόνη οξειδώνεται, σχηματίζεται κινόνη:
Οι χημικές ιδιότητες των φαινολών προσδιορίζονται από την παρουσία μιας ομάδας υδροξυλίου και ενός δακτυλίου βενζολίου στο μόριο.
Αντιδράσεις στην ομάδα υδροξυλίου
Οι φαινόλες, όπως και οι αλειφατικές αλκοόλες, έχουν όξινες ιδιότητες, δηλ. ικανό να σχηματίσει άλατα φαινολάτες. Ωστόσο, είναι ισχυρότερα οξέα και επομένως μπορούν να αλληλεπιδράσουν όχι μόνο με αλκαλικά μέταλλα (νάτριο, λίθιο, κάλιο), αλλά και με αλκάλια και ανθρακικά:
Σταθερά οξύτητας RK αλλάΗ φαινόλη είναι 10. Η υψηλή οξύτητα της φαινόλης συνδέεται με την ιδιότητα δέκτη του δακτυλίου βενζολίου ( εφέ ζευγαρώματος) και εξηγείται από τη σταθεροποίηση συντονισμού του προκύπτοντος φαινολικού ανιόντος. Το αρνητικό φορτίο στο άτομο οξυγόνου του φαινολικού ανιόντος μπορεί να ανακατανεμηθεί στον αρωματικό δακτύλιο λόγω του φαινομένου σύζευξης· αυτή η διαδικασία μπορεί να περιγραφεί από ένα σύνολο δομών συντονισμού:
Καμία από αυτές τις δομές μεμονωμένα δεν περιγράφει την πραγματική κατάσταση του μορίου, αλλά η χρήση τους καθιστά δυνατή την εξήγηση πολλών αντιδράσεων.
Οι φαινολικές ενώσεις αντιδρούν εύκολα με αλογονοαλκάνια και αλογονίδια οξέων:
Η αλληλεπίδραση αλάτων φαινόλης με αλογονοαλκάνια είναι η αντίδραση Ο-αλκυλίωσης των φαινολών. Αυτή είναι μια μέθοδος για τη λήψη αιθέρων (αντίδραση Williamson, 1852).
Η φαινόλη μπορεί να αλληλεπιδράσει με αλογονίδια και ανυδρίτες οξέων για να δώσει εστέρες (Ο-ακυλίωση):
Η αντίδραση προχωρά παρουσία μικρών ποσοτήτων ανόργανου οξέος ή με θέρμανση.
Αντιδράσεις στον δακτύλιο βενζολίου
Το Hydroxyl είναι μια ομάδα που δίνει ηλεκτρόνια και ενεργοποιείται ορθο- Και ζεύγος- θέσεις σε αντιδράσεις ηλεκτροφιλικής υποκατάστασης:
Αλογόνωση
Η αλογόνωση των φαινολών με τη δράση αλογόνων ή παραγόντων αλογόνωσης προχωρά με υψηλό ρυθμό:
Περιέχων άζωτον
Όταν το νιτρικό οξύ σε οξικό οξύ (παρουσία μικρής ποσότητας θειικού οξέος) δρα στη φαινόλη, λαμβάνεται 2-νιτροφαινόλη:
Υπό τη δράση του συμπυκνωμένου νιτρικού οξέος ή ενός μίγματος νιτροποίησης, η φαινόλη οξειδώνεται εντατικά, γεγονός που οδηγεί σε βαθιά καταστροφή του μορίου της. Όταν χρησιμοποιείται αραιό νιτρικό οξύ, η νίτρωση συνοδεύεται από ισχυρό κόμμι παρά την ψύξη στους 0°C και οδηγεί στον σχηματισμό σχετικά με-Και Π-ισομερή με υπεροχή του πρώτου από αυτά:
Όταν η φαινόλη νιτρώνεται με τετροξείδιο του διαζώτου σε έναν αδρανή διαλύτη (βενζόλιο, διχλωροαιθάνιο), σχηματίζεται 2,4-δινιτροφαινόλη:
Η νίτρωση του τελευταίου με ένα μείγμα νιτροποίησης προχωρά εύκολα και μπορεί να χρησιμεύσει ως μέθοδος για τη σύνθεση του πικρικού οξέος:
Αυτή η αντίδραση προχωρά με αυτοθέρμανση.
Το πικρινικό οξύ λαμβάνεται επίσης μέσω ενός σταδίου σουλφόνωσης. Για να γίνει αυτό, η φαινόλη υποβάλλεται σε επεξεργασία στους 100 ° C με περίσσεια θειικού οξέος, λαμβάνεται ένα παράγωγο 2,4-δισουλφο, το οποίο, χωρίς να απομονωθεί από το μείγμα αντίδρασης, επεξεργάζεται με ατμίζον νιτρικό οξύ:
Η εισαγωγή δύο σουλφο ομάδων (καθώς και νιτροομάδων) στον πυρήνα του βενζολίου τον καθιστά ανθεκτικό στην οξειδωτική δράση του ατμίζοντος νιτρικού οξέος, η αντίδραση δεν συνοδεύεται από ρητινοποίηση. Αυτή η μέθοδος λήψης πικρικού οξέος είναι βολική για παραγωγή σε βιομηχανική κλίμακα.
Σουλφονίωση . Η σουλφόνωση της φαινόλης, ανάλογα με τη θερμοκρασία, προχωρά ορθο- ή ζεύγος-θέση:
Αλκυλίωση και ακυλίωση κατά Friedel-Crafts . Οι φαινόλες σχηματίζουν ανενεργά άλατα ArOAlCl 2 με χλωριούχο αργίλιο, επομένως, για την αλκυλίωση των φαινολών, ως καταλύτες χρησιμοποιούνται πρωτικά οξέα (H 2 SO 4) ή καταλύτες οξειδίου μετάλλου τύπου οξέος (Al 2 O 3). Αυτό επιτρέπει μόνο αλκοόλες και αλκένια να χρησιμοποιούνται ως αλκυλιωτικοί παράγοντες:
Η αλκυλίωση προχωρά διαδοχικά με το σχηματισμό μονο-, δι- και τριαλκυλοφαινολών. Ταυτόχρονα, λαμβάνει χώρα μια καταλυόμενη από οξύ αναδιάταξη με τη μετανάστευση των αλκυλομάδων:
Συμπύκνωση με αλδεΰδες και κετόνες . Κάτω από τη δράση αλκαλικών ή όξινων καταλυτών σε μείγμα φαινόλης και λιπαρής αλδεΰδης, εμφανίζεται συμπύκνωση σε σχετικά με- Και Π-προμήθειες. Αυτή η αντίδραση έχει μεγάλη πρακτική σημασία, καθώς αποτελεί τη βάση της παραγωγής σημαντικών πλαστικών και βάσεων βερνικιού. Σε συνηθισμένη θερμοκρασία, η ανάπτυξη ενός μορίου λόγω συμπύκνωσης προχωρά σε γραμμική κατεύθυνση:
Εάν η αντίδραση διεξάγεται υπό θέρμανση, η συμπύκνωση αρχίζει με το σχηματισμό διακλαδισμένων μορίων:
Ως αποτέλεσμα της προσχώρησης για όλους τους διαθέσιμους σχετικά με- Και Π-θέσεις, σχηματίζεται ένα τρισδιάστατο θερμοσκληρυνόμενο πολυμερές - βακελίτης.Ο βακελίτης χαρακτηρίζεται από υψηλή ηλεκτρική αντίσταση και αντοχή στη θερμότητα. Είναι ένα από τα πρώτα βιομηχανικά πολυμερή.
Η αντίδραση της φαινόλης με την ακετόνη παρουσία ενός ανόργανου οξέος οδηγεί στην παραγωγή δισφαινόλης:
Το τελευταίο χρησιμοποιείται για τη λήψη εποξειδικών ενώσεων.
Αντίδραση Κόλμπε-Σμιτ. Σύνθεση φαινυλοκαρβοξυλικών οξέων.
Οι φαινολικές ενώσεις νατρίου και καλίου αντιδρούν με το διοξείδιο του άνθρακα, σχηματίζοντας, ανάλογα με τη θερμοκρασία, ορθο- ή παρα-ισομερή φαινυλοκαρβοξυλικών οξέων:
Οξείδωση
Η φαινόλη οξειδώνεται εύκολα από τη δράση του χρωμικού οξέος σε Π-βενζοκινόνη:
Ανάκτηση
Η αναγωγή της φαινόλης σε κυκλοεξανόνη χρησιμοποιείται για την παραγωγή πολυαμιδίου (νάιλον-6,6)
