Organinių junginių molekulėse esanti hidroksilo grupė gali būti siejama su aromatinė šerdis tiesiogiai ir gali būti nuo jo atskirtas vienu ar keliais anglies atomais. Galima tikėtis, kad priklausomai nuo šios savybės medžiagos labai skirsis viena nuo kitos dėl abipusės atomų grupių įtakos. Iš tiesų, organiniai junginiai, kurių sudėtyje yra aromatinio radikalo fenilo C6H5 – tiesiogiai prijungti prie hidroksilo grupės ypatingos savybės, skiriasi nuo alkoholių savybių. Tokios jungtys vadinamos fenoliai.
Organinės medžiagos, kurių molekulėse yra fenilo radikalas, susietas su viena ar daugiau hidrokso grupių. Kaip ir alkoholiai, fenoliai klasifikuojami pagal jų atomiškumą, tai yra, pagal hidroksilo grupių skaičių.
Monohidriniai fenoliai molekulėje yra viena hidroksilo grupė:
Polihidriniai fenoliai kurių molekulėse yra daugiau nei viena hidroksilo grupė:
Yra ir kitų polihidroksilių fenolių, kurių benzeno žiede yra trys ar daugiau hidroksilo grupių.
Išsamiau susipažinkime su paprasčiausio šios klasės atstovo – fenolio C 6 H 5 OH – struktūra ir savybėmis. Šios medžiagos pavadinimas sudarė pagrindą visos klasės pavadinimui – fenoliai.
Fenolis yra kieta, bespalvė kristalinė medžiaga, t ° = 43 ° C, t ° = 181 ° C, turinti aštrų būdingą kvapą. nuodingas. Fenolis kambario temperatūroje šiek tiek tirpsta vandenyje. Vandeninis fenolio tirpalas vadinamas karbolio rūgštimi. Patekus ant odos, ji sukelia nudegimus todėl su fenoliu reikia elgtis atsargiai!
Cheminės fenolių savybės
Rūgštinės savybės. Hidroksilo grupės vandenilio atomas turi rūgštinį pobūdį. Rūgštinės fenolio savybės yra ryškesnės nei vanduo ir alkoholiai. Skirtingai nuo alkoholio ir vandens, fenolis reaguoja ne tik su šarminiais metalais, bet ir su šarmais, sudarydamas fenolatus:
Tačiau rūgštinės fenolių savybės yra mažiau ryškios nei neorganinių ir karboksirūgščių. Pavyzdžiui, fenolio rūgštinės savybės yra maždaug 3000 kartų mažesnės nei anglies rūgšties. Todėl, leidžiant anglies dioksidą per vandeninį natrio fenolato tirpalą, galima išskirti laisvą fenolį.
Į vandeninį natrio fenolato tirpalą įpylus druskos arba sieros rūgšties, taip pat susidaro fenolis:
Fenolis reaguoja su geležies (III) chloridu, sudarydamas intensyviai violetinės spalvos kompleksinį junginį.
Ši reakcija leidžia jį aptikti net labai ribotais kiekiais. Kiti fenoliai, turintys vieną ar daugiau hidroksilo grupių benzeno žiede, reaguodami su geležies (III) chloridu, taip pat suteikia ryškiai mėlynai violetinę spalvą.
Hidroksilo pakaito buvimas labai palengvina elektrofilinių pakeitimų reakcijų įvykimą benzeno žiede.
1. Fenolio brominimas.
Skirtingai nuo benzeno, fenolio bromavimui nereikia pridėti katalizatoriaus (geležies (III) bromido). Be to, sąveika su fenoliu vyksta selektyviai (selektyviai): bromo atomai nukreipiami į orto ir para pozicijas, pakeičiant ten esančius vandenilio atomus. Pakeitimo selektyvumas paaiškinamas aukščiau aptartomis fenolio molekulės elektroninės struktūros ypatybėmis.
Taigi, kai fenolis sąveikauja su bromo vandeniu, susidaro baltos 2,4,6-tribromfenolio nuosėdos:
Ši reakcija, kaip ir reakcija su geležies (III) chloridu, yra skirta kokybiškam fenolio aptikimui.
2. Fenolio nitrinimas taip pat lengviau nei benzeno nitrinimas. Reakcija su praskiesta azoto rūgštimi vyksta kambario temperatūroje. Dėl to susidaro nitrofenolio orto- ir paraizomerų mišinys:
Naudojant koncentruotą azoto rūgštį, susidaro 2,4,6-trinitrofenolis - pikrino rūgštis, sprogstamoji medžiaga:
3. Aromatinio fenolio branduolio hidrinimas esant katalizatoriui, tai atsitinka lengvai:
4. Fenolio polikondensacija su aldehidais, ypač su formaldehidu, susidaro reakcijos produktai - fenolio-formaldehido dervos ir kietieji polimerai.
Fenolio sąveiką su formaldehidu galima apibūdinti pagal šią schemą:
Dimero molekulė išsaugo „judrius“ vandenilio atomus, o tai reiškia, kad reakciją galima tęsti toliau naudojant pakankamą kiekį reagentų:
Polikondensacijos reakcija, ty polimero gavimo reakcija, vykstanti išleidžiant mažos molekulinės masės šalutinį produktą (vandenį), gali tęstis toliau (kol visiškai sunaudos vienas iš reagentų), susidarant didžiuliam kiekiui. makromolekulių. Procesą galima apibūdinti bendra lygtimi:
Linijinės molekulės susidaro įprastoje temperatūroje. Vykdant šią reakciją kaitinant gaunamas produktas yra šakotos struktūros, kietas ir netirpus vandenyje. Kaitinant linijinę fenolio-formaldehido dervą su aldehido pertekliumi, gaunamas unikalių savybių kietas plastikas. Fenol-formaldehido dervų pagrindu pagaminti polimerai naudojami lakų ir dažų, plastikinių gaminių, atsparių kaitinimui, vėsinimui, vandens, šarmų ir rūgščių poveikiui, gamybai. Jie turi aukštas dielektrines savybes. Fenol-formaldehido dervų pagrindu pagaminti polimerai naudojami svarbiausioms ir svarbiausioms elektros prietaisų detalėms, maitinimo blokų korpusams ir mašinų dalims gaminti, radijo prietaisų spausdintinių plokščių polimeriniam pagrindui. Klijai, kurių pagrindą sudaro fenolio-formaldehidinės dervos, gali patikimai sujungti labai įvairias dalis, išlaikant didžiausią sukibimo stiprumą labai plačiame temperatūrų diapazone. Tokiais klijais metalinis apšvietimo lempų pagrindas tvirtinamas prie stiklinės lemputės. Taigi fenolio ir fenolio pagrindu pagaminti produktai yra plačiai naudojami.
Priklausomai nuo OH grupių skaičiaus molekulėje yra vieno, dviejų, trijų atomų fenolių (1 pav.)
Ryžiai. vienas. VIENO, DVIEJI IR TRIATOMINIAI FENOLAI
Pagal susiliejusių aromatinių ciklų skaičių molekulėje yra (2 pav.) patys fenoliai (vienas aromatinis žiedas – benzeno dariniai), naftoliai (2 susilieję žiedai – naftaleno dariniai), antranoliai (3 susilieję žiedai – antraceno dariniai) ir fenantroliai (2 pav.).
Ryžiai. 2. MONO- IR POLIBRANDUOLINIAI FENOLAI
Alkoholių nomenklatūra.
Fenolams plačiai naudojami trivialūs pavadinimai, susiformavę istoriškai. Priešdėliai taip pat vartojami pakeistų monobranduolinių fenolių pavadinimuose orto-,meta- ir pora -, naudojamas aromatinių junginių nomenklatūroje. Sudėtingesnių junginių atomai, kurie yra aromatinių ciklų dalis, yra sunumeruoti, o pakaitų padėtis nurodoma naudojant skaitmeninius indeksus (3 pav.).
Ryžiai. 3. FENOLŲ NOMENKLATŪRA. Pakaitinės grupės ir atitinkami skaitiniai indeksai aiškumo dėlei paryškinti skirtingomis spalvomis.
Cheminės fenolių savybės.
Benzeno branduolys ir OH grupė, susijungę fenolio molekulėje, veikia vienas kitą, žymiai padidindami vienas kito reaktyvumą. Fenilo grupė atitraukia vienišą elektronų porą nuo deguonies atomo OH grupėje (4 pav.). Dėl to didėja dalinis teigiamas šios grupės H atomo krūvis (rodomas d+), didėja O–H ryšio poliškumas, kuris pasireiškia šios grupės rūgščių savybių padidėjimu. Taigi, palyginti su alkoholiais, fenoliai yra stipresnės rūgštys. Dalinis neigiamas krūvis (žymimas d–), pereinantis į fenilo grupę, koncentruojamas padėtyse orto- ir pora-(OH grupės atžvilgiu). Šias reakcijos vietas gali užpulti reagentai, linkę į elektronegatyvius centrus, vadinamieji elektrofiliniai („elektronus mylintys“) reagentai.
Ryžiai. 4. ELEKTRONŲ TANKIO PASKIRSTYMAS FENOLUOSE
Dėl to fenoliams galimos dviejų tipų transformacijos: vandenilio atomo pakeitimas OH grupėje ir H-atomobenzeno branduolio pakeitimas. O atomo elektronų pora, patraukta į benzeno žiedą, padidina C–O jungties stiprumą, todėl reakcijos, kurios vyksta nutrūkus šiam ryšiui, būdingos alkoholiams, fenoliams nėra būdingos.
1. Vandenilio atomo pakeitimo reakcijos OH grupėje. Apdorojant fenolius šarmais, susidaro fenolatai (5A pav.), katalizinės reakcijos su alkoholiais metu susidaro eteriai (5B pav.), o dėl reakcijos su karboksirūgščių anhidridais arba rūgščių chloridais susidaro esteriai (5A pav.) 5C pav.). Sąveikaujant su amoniaku ( pakilusi temperatūra ir slėgis), OH grupė pakeičiama NH 2, susidaro anilinas (5D pav.), redukuojantys reagentai fenolį paverčia benzenu (5E pav.)
2. Vandenilio atomų pakeitimo reakcijos benzeno žiede.
Halogeninimo, nitrinimo, sulfoninimo ir fenolio alkilinimo metu atakuojami centrai su padidintu elektronų tankiu (4 pav.), t.y. pakeitimas daugiausia vyksta orto- ir pora- padėties (6 pav.).
Esant gilesnei reakcijai, benzeno žiede pakeičiami du ir trys vandenilio atomai.
Ypač svarbios yra fenolių kondensacijos reakcijos su aldehidais ir ketonais, iš esmės tai yra alkilinimas, kuris vyksta lengvai ir švelniomis sąlygomis (40–50 ° C temperatūroje, vandeninėje terpėje, esant katalizatoriams), o anglis. atomas yra metileno grupės CH2 pavidalu arba pakeista metileno grupė (CHR arba CR2) yra įterpta tarp dviejų fenolio molekulių. Dėl tokio kondensato dažnai susidaro polimeriniai produktai (7 pav.).
Diatominis fenolis (prekinis pavadinimas bisfenolis A, 7 pav.) naudojamas kaip preparato komponentas. epoksidinės dervos. Fenolio kondensacija su formaldehidu yra plačiai naudojamų fenolio-formaldehido dervų (fenolinių plastikų) gamybos pagrindas.
Fenolių gavimo būdai.
Fenoliai išskiriami iš akmens anglių deguto, taip pat iš rudųjų anglių ir medienos (dervos) pirolizės produktų. Pramoninis būdas Pačio C 6 H 5 OH fenolio gamyba pagrįsta aromatinio angliavandenilio kumeno (izopropilbenzeno) oksidavimu atmosferos deguonimi, o po to suskaidomas gautas hidroperoksidas, praskiestas H 2 SO 4 (8A pav.). Reakcija vyksta dideliu išeigumu ir patraukli tuo, kad leidžia iš karto gauti du techniškai vertingus produktus – fenolį ir acetoną. Kitas būdas – halogenintų benzenų katalizinė hidrolizė (8B pav.).
Ryžiai. aštuoni. FENOLIO GAVIMO METODAI
Fenolių naudojimas.
Fenolio tirpalas naudojamas kaip dezinfekavimo priemonė (karbolio rūgštis). Dviatominiai fenoliai – pirokatecholis, rezorcinolis (3 pav.), taip pat hidrochinonas ( pora- dihidroksibenzenas) naudojamas kaip antiseptikai (antibakteriniai dezinfekantai), įvedama į odos ir kailių rauginimo medžiagas, kaip tepalinių aliejų ir gumos stabilizatoriai, taip pat apdorojant fotografijos medžiagas ir kaip reagentai analitinėje chemijoje.
Atskirų junginių pavidalu fenoliai naudojami ribotai, tačiau plačiai naudojami įvairūs jų dariniai. Fenoliai naudojami kaip pradiniai junginiai gaminant įvairius polimerinius produktus, tokius kaip fenolio-aldehidinės dervos (7 pav.), poliamidai ir poliepoksidai. Fenolių pagrindu gaunama daugybė vaistų, pavyzdžiui, aspirinas, salolis, fenolftaleinas, be to, dažikliai, kvepalai, polimerų plastifikatoriai ir augalų apsaugos produktai.
Michailas Levitskis
Fenolis C 6 H 5 OH - bespalvė, kristalinė medžiaga, turinti būdingą kvapą. Jo lydymosi temperatūra = 40,9 C. V saltas vanduo jis mažai tirpsta, bet jau esant 70°C tirpsta bet kokiu santykiu. Fenolis yra nuodingas. Fenolyje hidroksilo grupė yra prijungta prie benzeno žiedo.
Cheminės savybės
1. Sąveika su šarminiais metalais.
2C 6 H 5 OH + 2 Na → 2C 6 H 5 ONa + H 2
natrio fenolatas
2. Sąveika su šarmu (fenolis yra silpna rūgštis)
C 6 H 5 OH + NaOH → C 6 H 5 ONa + H2O
3. Halogeninimas.
4. Nitravimas
5. Kokybinė reakcija į fenolį
3C 6 H 5 OH + FeCl 3 → (C 6 H 5 O) 3 Fe + 3HCl (violetinė spalva)
Taikymas
Po fenolio atradimo jis buvo greitai panaudotas – odos rauginimui, sintetinių dažiklių gamyboje. Tada medicina kurį laiką tapo pagrindiniu fenolio vartotoju. Fenolinių junginių, pirmiausia fenolio-formaldehidinių dervų, gamybos plėtra XIX amžiaus pabaigoje davė aktyvų postūmį fenolio rinkos plėtrai. Pirmojo pasaulinio karo metais fenolis buvo plačiai naudojamas stipriam sprogmeniui – pikrino rūgščiai gaminti.
Praskiesti vandeniniai fenolio tirpalai (karbolio rūgštis (5%)) naudojami patalpų ir patalynės dezinfekcijai. Kaip antiseptikas jis buvo plačiai naudojamas Europos ir Amerikos medicinoje Antrojo pasaulinio karo metais, tačiau dėl didelio toksiškumo šiuo metu jo naudojimas yra labai ribotas. Plačiai naudojamas molekulinėje biologijoje ir genų inžinerijoje DNR gryninimui. Mišinyje su chloroformu jis anksčiau buvo naudojamas DNR išskyrimui iš ląstelės. Šiuo metu šis metodas nėra aktualus, nes yra daug specializuotų banginių atrankai.
Fenolio tirpalas naudojamas kaip dezinfekavimo priemonė (karbolio rūgštis). Dvihidriniai fenoliai - pirokatecholis, rezorcinolis ir hidrochinonas (para-dihidroksibenzenas) naudojami kaip antiseptikai (antibakteriniai dezinfekantai), įvedami į odos ir kailių rauginimo priemones, kaip tepalų ir gumos stabilizatoriai, taip pat apdirbant fotografijos medžiagas ir kaip reagentus. analitinės chemijos srityje.
Profilio cheminė ir biologinė klasė
Pamokos tipas: pamoka mokantis naujos medžiagos.
Pamokų metodai:
- žodinis (pokalbis, paaiškinimas, pasakojimas);
- vizualinis (kompiuterinis pristatymas);
- praktiniai (demonstraciniai eksperimentai, laboratoriniai eksperimentai).
Pamokos tikslai:Mokymosi tikslai: fenolio pavyzdžiu konkretizuoti mokinių žinias apie fenolių klasei priklausančių medžiagų struktūrinius ypatumus, svarstyti fenolio molekulėje esančių atomų tarpusavio įtakos priklausomybę nuo jos savybių; supažindinti studentus su fenolio ir kai kurių jo junginių fizikinėmis ir cheminėmis savybėmis, tirti kokybines reakcijas į fenolius; apsvarstyti fenolio ir jo junginių buvimą gamtoje, jų biologinį vaidmenį
Ugdomieji tikslai: Sukurti sąlygas savarankiškas darbas mokinius, stiprinti mokinių darbo su tekstu įgūdžius, išryškinti tekste pagrindinį dalyką, atlikti testus.
Plėtros tikslai: Kurti dialogo sąveiką pamokoje, skatinti mokinių gebėjimų reikšti savo nuomonę, išklausyti draugą, užduoti klausimus ir papildyti vienas kito pasisakymus ugdymą.
Įranga: kreida, lenta, ekranas, projektorius, kompiuteris, elektroninė laikmena, vadovėlis „Chemija“, 10 klasė, O.S. Gabrielianas, F.N. Maskajevas, vadovėlis „Chemija: testuose, užduotyse ir pratybose“, 10 klasė, O.S. Gabrielianas, I. G. Ostroumovas.
Demonstracija: D. 1. Fenolio išstūmimas iš natrio fenoliato anglies rūgštimi.
D 2. Fenolio ir benzeno sąveika su bromo vandeniu (vaizdo klipas).
D. 3. Fenolio reakcija su formaldehidu.
Patirtis laboratorijoje:1. Fenolio tirpumas vandenyje įprastoje ir aukštesnėje temperatūroje.
2. Fenolio ir etanolio sąveika su šarmo tirpalu.
3. Fenolio reakcija su FeCl 3.
Parsisiųsti:
Peržiūra:
SAVIVALDYBĖS UGDYMO ĮSTAIGA
"GRAMATIKOS MOKYKLA Nr. 5"
TYRNYAUZA KBR
Atvira chemijos pamoka
Chemijos mokytojas: Gramoteeva S.V.
I kvalifikacinė kategorija
Klasė: 10 "A", cheminė ir biologinė
Data: 2012-02-14
Fenolis: fenolio struktūra, fizikinės ir cheminės savybės.
Fenolio naudojimas.
Profilio cheminė ir biologinė klasė
Pamokos tipas: pamoka mokantis naujos medžiagos.
Pamokų metodai:
- žodinis (pokalbis, paaiškinimas, pasakojimas);
- vizualinis (kompiuterinis pristatymas);
- praktiniai (demonstraciniai eksperimentai, laboratoriniai eksperimentai).
Pamokos tikslai: Mokymo tikslai: fenolio pavyzdžiu konkretizuoti mokinių žinias apie fenolių klasei priklausančių medžiagų struktūrinius ypatumus, svarstyti fenolio molekulėje esančių atomų tarpusavio įtakos priklausomybę nuo jos savybių; supažindinti studentus su fenolio ir kai kurių jo junginių fizikinėmis ir cheminėmis savybėmis, tirti kokybines reakcijas į fenolius; apsvarstyti fenolio ir jo junginių buvimą gamtoje, jų biologinį vaidmenį
Ugdomieji tikslai:Sudaryti sąlygas studentų savarankiškam darbui, stiprinti studentų darbo su tekstu įgūdžius, išryškinti tekste pagrindinį dalyką, atlikti testus.
Plėtros tikslai:Kurti dialogo sąveiką pamokoje, skatinti mokinių gebėjimų reikšti savo nuomonę, išklausyti draugą, užduoti klausimus ir papildyti vienas kito pasisakymus ugdymą.
Įranga: kreida, lenta, ekranas, projektorius, kompiuteris, elektroninė laikmena, vadovėlis „Chemija“, 10 klasė, O.S. Gabrielianas, F.N. Maskajevas, vadovėlis „Chemija: testuose, užduotyse ir pratybose“, 10 klasė, O.S. Gabrielianas, I. G. Ostroumovas.
Demonstracija: D. 1.Fenolio išstūmimas iš natrio fenoliato anglies rūgštimi.
D 2. Fenolio ir benzeno sąveika su bromo vandeniu (vaizdo klipas).
D. 3. Fenolio reakcija su formaldehidu.
Patirtis laboratorijoje: 1. Fenolio tirpumas vandenyje įprastoje ir aukštesnėje temperatūroje.
3. Fenolio reakcija su FeCl 3 .
UŽSIĖMIMŲ METU
- Laiko organizavimas.
- Pasiruošimas studijuoti naują medžiagą.
- Priekinė apklausa:
- Kokie alkoholiai vadinami polihidrokais? Pateikite pavyzdžių.
- Kokios yra polihidroksilių alkoholių fizinės savybės?
- Kokios reakcijos būdingos daugiahidriams alkoholiams?
- Parašykite kokybines reakcijas, būdingas daugiahidriams alkoholiams.
- Pateikite etilenglikolio ir glicerolio esterinimo reakcijos su organinėmis ir neorganinėmis rūgštimis pavyzdžius. Kokie yra reakcijos produktų pavadinimai?
- Parašykite intramolekulinės ir tarpmolekulinės dehidratacijos reakcijas. Pavadinkite reakcijos produktus.
- Parašykite daugiahidročių alkoholių sąveikos reakcijas su vandenilio halogenidais. Pavadinkite reakcijos produktus.
- Kokie yra etilenglikolio gavimo būdai?
- Kokie yra būdai gauti glicerino?
- Kokie yra daugiahidročių alkoholių naudojimo būdai?
- Namo tikrinimas. užduotys: 158 p., buv. 4-6 (neprivaloma prie lentos).
- Naujos medžiagos mokymasis pokalbio forma.
Skaidrėje parodytos organinių junginių struktūrinės formulės. Turite pavadinti šias medžiagas ir nustatyti, kuriai klasei jos priklauso.
Fenoliai – Tai medžiagos, kuriose hidrokso grupė yra tiesiogiai prijungta prie benzeno žiedo.
Kokia yra fenilo radikalo molekulinė formulė: C 6H5 - fenilas. Jei prie šio radikalo yra prijungta viena ar kelios hidroksilo grupės, gauname fenolius. Atkreipkite dėmesį, kad hidroksilo grupės turi būti tiesiogiai prijungtos prie benzeno žiedo, kitaip gauname aromatinius alkoholius.
klasifikacija
Taip pat alkoholiai, fenoliaiklasifikuojami pagal atomiškumą, t.y. pagal hidroksilo grupių skaičių.
- Monatominiai fenoliai turi vieną hidroksilo grupę molekulėje:
- Polihidroksilių fenolių molekulėse yra daugiau nei viena hidroksilo grupė:
Svarbiausias šios klasės atstovas yra fenolis. Šios medžiagos pavadinimas sudarė pagrindą visos klasės pavadinimui – fenoliai.
Daugelis iš jūsų artimiausiu metu taps gydytojais, todėl jie turėtų kuo daugiau žinoti apie fenolį. Šiuo metu yra kelios pagrindinės fenolio naudojimo sritys. Vienas iš jų – gamyba Vaistai. Dauguma šių vaistų yra salicilo rūgšties dariniai, gauti iš fenolio: o-HOC 6 H 4 COOH. Dažniausias karščiavimą mažinantis vaistas – aspirinas yra ne kas kita, kaip acetilsalicilo rūgštis. Pats salicilo rūgšties ir fenolio esteris taip pat gerai žinomas pavadinimu salol. Tuberkuliozės gydymui naudojama para-aminosalicilo rūgštis (PASA). Ir galiausiai, kai fenolis kondensuojamas su ftalio anhidridu, gaunamas fenolftaleinas, dar žinomas kaip purgenas.
Fenoliai - organinės medžiagos, kurių molekulėse yra fenilo radikalas, susietas su viena ar keliomis hidroksilo grupėmis.
Kaip manote, kodėl fenoliai buvo išskirti į atskirą klasę, nors juose yra tokia pati hidroksilo grupė kaip ir alkoholiuose?
Jų savybės labai skiriasi nuo alkoholių. Kodėl?
Molekulėje esantys atomai veikia vienas kitą. (Butlerovo teorija).
Apsvarstykite fenolių savybes paprasčiausio fenolio pavyzdyje.
Atradimų istorija
1834 metais Vokiečių organinis chemikas Friedliebas Runge'as akmens anglių deguto distiliavimo produktuose atrado baltą kristalinę medžiagą, turinčią būdingą kvapą. Medžiagos sudėties jam nustatyti nepavyko, jis tai padarė 1842 m. Augustas Laurentas. Medžiaga turėjo ryškių rūgščių savybių ir buvo benzeno darinys, atrastas prieš pat. Laurentas jį pavadino benzenu, todėl nauja rūgštis buvo pavadinta fenilu. Charlesas Gerardas gautą medžiagą laikė alkoholiu ir pasiūlė ją vadinti fenoliu.
Fizinės savybės
Patirtis laboratorijoje: 1. Fenolio fizikinių savybių tyrimas.
instrukcijų kortelė
1. Apsvarstykite jums duotą medžiagą ir parašykite jos fizines savybes.
2. Medžiagą ištirpinkite šaltame vandenyje.
3. Šiek tiek pašildykite mėgintuvėlį. Atkreipkite dėmesį į pastebėjimus.
Fenolis C6H5 OH (karbolio rūgštis)- bespalvė kristalinė medžiaga, t pl = 43 0 C, t bp = 182 0 C, oksiduojasi ir ore nusidažo rausva spalva, įprastoje temperatūroje mažai tirpsta vandenyje, bet kokiomis proporcijomis maišosi su vandeniu, aukštesnėje nei 66 °C. Fenolis yra toksiška medžiaga, sukelia odos nudegimus, yra antiseptikas, todėlsu fenoliu reikia elgtis atsargiai!
Pats fenolis ir jo garai yra nuodingi. Tačiau yra augalinės kilmės fenolių, kurių yra, pavyzdžiui, arbatoje. Jie turi teigiamą poveikį žmogaus organizmui.
О–Н jungties poliškumo ir vienišų elektronų porų buvimo ant deguonies atomo pasekmė yra hidroksi junginių gebėjimas sudaryti vandenilinius ryšius.
Tai paaiškina, kodėl fenolis turi gana aukšta temperatūra lydantis (+43) ir verdant (+182). Vandenilinių jungčių susidarymas su vandens molekulėmis skatina hidroksijunginių tirpumą vandenyje.
Gebėjimas ištirpti vandenyje mažėja didėjant angliavandenilių radikalui ir nuo daugiaatominių hidroksi junginių iki monoatominių. Metanolis, etanolis, propanolis, izopropanolis, etilenglikolis ir glicerinas maišosi su vandeniu bet kokiu santykiu. Fenolio tirpumas vandenyje yra ribotas.
Izomerizmas ir nomenklatūra
Galimi 2 tipai izomerija:
- pakaitų padėties benzeno žiede izomerija;
- šoninės grandinės izomerija (alkilo radikalo ir skaičiaus struktūrosradikalai).
Atidžiai pažiūrėkite struktūrinė formulė fenolis ir atsakykite į klausimą: „Kuo fenolis toks ypatingas, kad jis buvo atskirtas į atskirą klasę?
Tie. fenolis turi ir hidroksilo grupę, ir benzeno žiedą, kuris pagal trečiąją A.M. padėtį. Butlerovas, daryk vienas kitą.
Kokias junginių savybes formaliai turėtų turėti fenolis? Teisingai, alkoholiai ir benzenas.
Cheminės fenolių savybės yra nulemtos būtent dėl funkcinės hidroksilo grupės ir benzeno žiedo molekulėse. Todėl fenolio chemines savybes galima vertinti ir pagal analogiją su alkoholiais, ir pagal analogiją su benzenu.
Pagalvokite, su kuo reaguoja alkoholiai. Pažiūrėkime vaizdo įrašą apie fenolio sąveiką su natriu.
- Reakcijos, kuriose dalyvauja hidroksilo grupė.
- Mo sąveika su šarminiais metalais(panašus į alkoholius).
2C 6 H 5 OH + 2 Na → 2C 6 H 5 ONa + H 2 (natrio fenolatas)
Ar prisimenate, ar alkoholiai reaguoja su šarmais? Ne, o kaip su fenoliu? Atlikime laboratorinį eksperimentą.
Patirtis laboratorijoje: 2. Fenolio ir etanolio sąveika su šarmo tirpalu.
1. Į pirmąjį mėgintuvėlį įpilkite NaOH tirpalo ir 2-3 lašus fenolftaleino, tada įpilkite 1/3 fenolio tirpalo.
2. Į antrą mėgintuvėlį įlašinkite NaOH tirpalo ir 2-3 lašus fenolftaleino, tada įpilkite 1/3 dalies etanolio.
Atlikite stebėjimus ir parašykite reakcijų lygtis.
- Fenolio hidroksilo grupės vandenilio atomas yra rūgštus. Fenolio rūgštinės savybės yra ryškesnės nei vandens ir alkoholių.Skirtingai nuo alkoholio. ir vandens fenolis reaguoja ne tik su šarminiais metalais, bet ir su šarmais, sudarydamas fenolatus:
C 6 H 5 OH + NaOH → C 6 H 5 ONa + H 2 O
Tačiau rūgštinės fenolių savybės yra mažiau ryškios nei neorganinių ir karboksirūgščių. Taigi, pavyzdžiui, fenolio rūgštinės savybės yra maždaug 3000 kartų mažesnės nei anglies rūgšties, todėl, leidžiant anglies dioksidą per natrio fenolato tirpalą, galima išskirti laisvą fenolį ( demo):
C 6 H 5 ONa + H 2 O + CO 2 → C 6 H 5 OH + NaHCO 3
Į vandeninį natrio fenolato tirpalą įpylus druskos arba sieros rūgšties, taip pat susidaro fenolis:
C 6 H 5 ONa + HCl → C 6 H 5 OH + NaCl
Fenolatai naudojami kaip pradinės medžiagos eteriams ir esteriams gaminti:
C 6 H 5 ONa + C 2 H 5 Br → C 6 H 5 OC 2 H 5 + NaBr (etifenilo eteris)
C 6 H 5 ONa + CH 3 COCl → CH 3 - COOC 6 H 5 + NaCl
Acetilchlorido fenilacetatas, acto rūgšties fenilo esteris
Kaip galima paaiškinti, kad alkoholiai nereaguoja su šarmų tirpalais, o fenolis reaguoja?
Fenoliai yra poliniai junginiai (dipoliai). Benzeno žiedas yra neigiamas dipolio galas, grupė – OH – teigiama. Dipolio momentas nukreiptas į benzeno žiedą.
Benzeno žiedas traukia elektronus iš vienišos deguonies elektronų poros. Vienintelės deguonies atomo elektronų poros poslinkis link benzeno žiedo padidina poliškumą O-H obligacijos. O-H jungties poliškumo padidėjimas veikiant benzeno branduoliui ir pakankamai didelio teigiamo vandenilio atomo krūvio atsiradimas lemia tai, kad fenolio molekulėatsiriboja vandenyje sprendimusrūgšties tipas:
C 6 H 5 OH ↔ C 6 H 5 O - + H + (fenolato jonas)
Fenolis yra silpnas rūgšties. Tai yra pagrindinis skirtumas tarp fenolių iralkoholiai, kurie yrane elektrolitai.
- Reakcijos, susijusios su benzeno žiedu
Benzeno žiedas pakeitė hidrokso grupės savybes!
Ar yra atvirkštinis poveikis – ar pasikeitė benzeno žiedo savybės?
Padarykime dar vieną eksperimentą.
Demonstracija: 2. Fenolio sąveika su bromo vandeniu (vaizdo klipas).
Pakeitimo reakcijos. Elektrofilinės pakeitimo reakcijos fenolių benzeno žiede vyksta daug lengviau nei benzene ir švelnesnėmis sąlygomis dėl hidroksilo pakaito buvimo.
- Halogeninimas
Brominimas vyksta ypač lengvai vandeniniai tirpalai. Skirtingai nuo benzeno, fenolio bromavimui nereikia pridėti katalizatoriaus (FeBr 3 ). Kai fenolis reaguoja su bromo vandeniu, susidaro baltos 2,4,6-tribromfenolio nuosėdos:
- Nitravimas taip pat įvyksta lengviau nei benzeno nitrinimas. Reakcija su praskiesta azoto rūgštimi vyksta kambario temperatūroje. Dėl to susidaro nitrofenolio orto- ir paraizomerų mišinys:
O-nitrofenolis p-nitrofenolis
Naudojant koncentruotą azoto rūgštį, susidaro 2,4,6-trinitrofenolis - pikrino rūgštis, sprogstamoji medžiaga:
Kaip matote, fenolis reaguoja su bromo vandeniu ir susidaro baltos nuosėdos, o benzenas – ne. Fenolis, kaip ir benzenas, reaguoja su azoto rūgštimi, bet ne su viena molekule, o su trimis iš karto. Kas tai paaiškina?
Įgijęs elektronų tankio perteklių, benzeno žiedas destabilizavosi. Neigiamas krūvis sutelktas orto ir para padėtyse, todėl šios pozicijos yra aktyviausios. Čia vyksta vandenilio atomų pakeitimas.
Fenolis, kaip ir benzenas, reaguoja su sieros rūgštimi, bet su trimis molekulėmis.
- Sulfonavimas
Orto ir paramatų santykis nustatomas pagal reakcijos temperatūrą: kambario temperatūroje daugiausia susidaro o-fenolsulfoksilatas, esant 100 0 С yra paraizomeras.
- Fenolio polikondensacija su aldehidais, ypač su formaldehidu, atsiranda, kai susidaro reakcijos produktai - fenolio-formaldehido dervos ir kietieji polimerai ( demo):
Reakcija polikondensacija,y., polimero gamybos reakcija, kurios metu išsiskiria mažos molekulinės masės produktas (pavyzdžiui, vanduo, amoniakas ir kt.),gali tęstis toliau (iki vieno iš reagentų visiško sunaudojimo) susidarant didžiulėms makromolekulėms. Procesą galima apibūdinti bendra lygtimi:
Linijinės molekulės susidaro įprastoje temperatūroje. Vykdant šią reakciją kaitinant atsiranda tai, kad generatrix turi šakotą struktūrą, yra kieta ir netirpi vandenyje. Kaitinant linijinę fenolio-formaldehido dervą su aldehido pertekliumi, gaunamos kietos plastikinės masės, pasižyminčios unikaliomis savybėmis.
Polimerai, kurių pagrindą sudaro fenolio-formaldehidinės dervos, naudojami lakams ir dažams gaminti. Šių dervų pagrindu pagaminti plastikiniai gaminiai yra atsparūs kaitinimui, vėsinimui, šarmams ir rūgštims, taip pat pasižymi didelėmis elektrinėmis savybėmis. Fenol-formaldehido dervų pagrindu pagaminti polimerai naudojami svarbiausioms elektros prietaisų detalėms, maitinimo blokų korpusams ir mašinų detalėms gaminti, radijo prietaisų spausdintinių plokščių polimeriniam pagrindui.
Fenol-formaldehido dervų pagrindu pagaminti klijai gali patikimai sujungti įvairaus pobūdžio dalis, išlaikant didžiausią sukibimo stiprumą labai plačiame temperatūrų diapazone. Tokiais klijais stiklinėje lemputėje tvirtinamas metalinis apšvietimo lempų pagrindas.
Visi plastikai, kurių sudėtyje yra fenolio, yra pavojingi žmonėms ir gamtai. Būtina rasti naujo tipo polimerą, kuris būtų saugus gamtai ir lengvai suyra į nekenksmingas atliekas. Tai tavo ateitis. Kurkite, išraskite, neleiskite pavojingoms medžiagoms naikinti gamtos!
Kokybinė reakcija į fenolius
Vandeniniuose tirpaluose monatominiai fenoliai sąveikauja su FeCl 3 susidaro sudėtingi fenolatai, kurie turi violetinę spalvą; spalva išnyksta įpylus stiprios rūgšties
Patirtis laboratorijoje: 3. Fenolio reakcija su FeCl 3 .
Į mėgintuvėlį įpilkite 1/3 fenolio tirpalo ir lašas po lašo FeCl tirpalo 3 .
Atlikite pastebėjimus.
Kaip gauti
- kumeno metodas.
Benzenas ir propilenas naudojami kaip žaliava, iš kurių gaunamas izopropilbenzenas (kumenas), kuris toliau transformuojamas.
Kumeno metodas fenolio gamybai (SSRS, Sergeev P.G., Udris R.Yu., Kruzhalov B.D., 1949). Metodo privalumai: technologija be atliekų (išeiga naudingų produktų> 99 proc. ir ekonomija. Šiuo metu kumeno metodas naudojamas kaip pagrindinis fenolio gamyboje pasaulyje.
- Iš akmens anglių deguto.
Akmens anglių degutas, kurio vienas iš komponentų yra fenolis, pirmiausia apdorojamas šarminiu tirpalu (susidaro fenolatai), o po to – rūgštimi:
C 6 H 5 OH + NaOH → C 6 H 5 ONa + H 2 O (natrio fenolatas, tarpinis produktas)
C 6 H 5 ONa + H 2 SO 4 → C 6 H 5 OH + NaHSO 4
- Arensulfoninių rūgščių druskų suliejimas su šarmais:
3000 C
C 6 H 5 SO 3 Na + NaOH → C 6 H 5 OH + Na 2 SO 3
- Aromatinių angliavandenilių halogenų darinių sąveika su šarmais:
300 0 C, P, Cu
C 6 H 5 Cl + NaOH (8-10% tirpalas) → C 6 H 5 OH + NaCl
arba su garais:
450-500 0 C, Al 2 O 3
C 6 H 5 Cl + H 2 O → C 6 H 5 OH + HCl
Biologinis fenolio junginių vaidmuo
Teigiamas | Neigiamas (toksinis poveikis) |
|
Atitinkamai, iš tikrųjų fenolis, kaip medžiaga, yra paprasčiausias fenolio grupės atstovas ir turi vieną aromatinį branduolį ir vieną hidroksilo grupę JIS.
Izopropilbenzenas gaunamas apdorojant benzeną grynu propilenu arba propano-propileno frakcija iš naftos krekingo, išgryninto nuo kitų nesočiųjų junginių, drėgmės, merkaptanų ir vandenilio sulfido, nuodijančio katalizatorių. Pavyzdžiui, kaip katalizatorius naudojamas aliuminio trichloridas, ištirpintas polialkilbenzene. diizopropilbenzene. Alkilinimas atliekamas 85 ° C temperatūroje ir pertekliniame slėgyje 0,5 MPa, kuris užtikrina proceso tekėjimą skystoje fazėje. Izopropilbenzenas oksiduojamas į hidroperoksidą su atmosferos deguonimi arba techniniu deguonimi 110-130°C esant kintamo valentingumo metalų druskoms (geležis, nikelis, kobaltas, manganas) Hidroperoksidą suskaidyti praskiestomis rūgštimis (sieros arba fosforo) arba nedideliu kiekiu koncentruotos sieros rūgšties 30-60 °С temperatūroje. Po distiliavimo fenolis, acetonas ir tam tikras kiekis α-metilstirenas. SSRS sukurtas pramoninis kumeno metodas yra ekonomiškai naudingiausias, palyginti su kitais fenolio gamybos būdais. Fenolio gamyba naudojant benzensulfonrūgštį yra susijusi su dideliu chloro ir šarmų kiekiu. Oksidacinis benzeno chlorinimas yra susijęs su dideliu 
Benzoilsalicilo rūgštis su vandens garais skyla į salicilo ir benzenkarboksirūgštis. Fenolis susidaro dėl greito salicilo rūgšties dekarboksilinimo.
