Vlastnosti fenolu jsou základem jeho použití. Fenol, jeho struktura, chemické vlastnosti, použití

Podle počtu OH skupin se fenoly dělí na: jednosytné a

diatomické fenoly:

trisubstituované fenoly: (pyrogalol), symetrické a nesymetrické

Nomenklatura a izomerie.

Názvy fenolů jsou sestaveny s ohledem na skutečnost, že pro mateřskou strukturu je podle pravidel IUPAC zachován triviální název „fenol“. Číslování atomů uhlíku benzenového kruhu začíná od atomu přímo vázaného na OH skupinu a pokračuje v takovém pořadí, že existující substituenty obdrží nejnižší čísla.

Struktura fenolu, vzájemné ovlivnění benzenového kruhu a hydroxylové skupiny.

V molekule fenolu se benzenový kruh a OH skupina vzájemně ovlivňují. Osamělý pár elektronů atomu kyslíku OH skupiny je v p, π konjugaci s benzenovým kruhem. Proto ve fenolu skupina OH, kromě negativního indukčního účinku, vykazuje pozitivní mezomerní účinek. Velikost +M-účinek je větší než – já- účinek. Skupina OH je tedy ve vztahu k benzenovému kruhu donorem elektronů (ED) a zvyšuje polaritu vazby O – H, a proto se zvyšuje pohyblivost atomu vodíku a tím zvyšuje kyselé vlastnosti.

Kromě, +M- působením OH skupiny se zvyšuje elektronová hustota v ortho-A pár- polohách benzenového kruhu a v polohách 2, 4, 6 vzniká parciální záporný náboj, který usnadňuje elektrofilní substituční reakce.

Kyselé centrum

–já< +М, ED

Fyzikální vlastnosti.

Fenol je bezbarvá krystalická látka štiplavého zápachu za běžných teplot je ve vodě špatně rozpustná a při teplotách nad 66 0 se mísí s vodou v libovolném poměru. Na vzduchu oxiduje a zrůžoví. Fenol je toxická látka, která způsobuje popáleniny kůže, jeho 10% vodný roztok se nazývá kyselina karbolová a používá se jako antiseptikum.

Chemické vlastnosti.

Chemické vlastnosti fenolů jsou způsobeny přítomností OH skupiny a benzenového kruhu.

Reakce zahrnující hydroxylovou skupinu.

Disociace ve vodných roztocích:

fenolátový iont

Interakce s aktivními kovy (podobnost s jednoduchými alkoholy):

Interakce s alkáliemi (rozdíl od alkoholů):

Vzniklé fenoláty se působením kyselin snadno rozkládají. Proto se působením H 2 CO 3 (CO 2 + H 2 O) a dalších kyselin snadno rozkládají fenoláty a zpětná reakce není možná.

C 6 H 5 ONa + CO 2 + H 2 O  C 6 H 5 OH + NaHCO 3

Reakce s halogenalkany za vzniku etherů:

methylfenylether

Reakce s anhydridy kyselin za vzniku esterů:

fenylacetát

Interakce se solemi (chlorid železitý). Tato reakce je kvalitativní reakcí na fenolický hydroxid

Každý fenol dává svou vlastní charakteristickou barvu v kvalitativní reakci s FeCl 3:

Fenol  fialová, hydrochinon  špinavě zelená,

Pyrokatechol  Zelená, Pyrogalol  Červená.

Resorcinol  Fialová

3C 6 H 5 OH + FeC1 3  (C 6 H 5 O) 3 Fe + 3HC1

Fialové barvení

Redukční řešení se zinkovým prachem při zahřátí:

C6H5OH + 3H 2 C6H12 + ZnO

R-ionty na benzenovém kruhu ( S E )

Jak bylo zmíněno výše, skupina –OH, orientační činidlo typu I, usnadňuje reakce na benzenovém kruhu a směřuje útok elektrofilního činidla převážně do ortho- a para-poloh:

Halogenace fenolu:

2,4,6-tribromfenol

Bromová voda se zbarví a vytvoří se bílá sraženina. Tato reakce se používá jako kvalitativní reakce pro fenol.

Nitrace fenolu. Pod vlivem 20% roztoku kyseliny dusičné za studena se fenol přemění na směs orto- A pár- nitrofenol:

2-nitrofenol – 40 % 4-nitrofenol – 10 %

K získání 2,4,6-trinitrofenolu (kyseliny pikrové) se fenol nejprve rozpustí v koncentrované kyselině sírové a poté se podrobí nitraci koncentrovanou kyselinou dusičnou:

kyselina pikrová

Sulfonace fenolu:

Kondenzační roztok.

Při interakci s formaldehydem tvoří fenol polymery různých struktur (lineární, rozvětvené, síťové) - fenolformaldehydové pryskyřice.

Fragment

fenol-formaldehyd

5. Proces hydrogenace (redukce): Oxidace.

Fenoly se snadno oxidují vlivem vzdušného kyslíku:

chinon

Mnoho biologických látek obsahuje „chinoidní“ systém: vitamín K 2 (faktor srážení krve), redoxní enzymy tkáňového dýchání – ubichinony. Vzniká na bázi benzenu. Za normálních podmínek jsou to pevné toxické látky se specifickým aroma. V moderním průmyslu hrají tyto chemické sloučeniny důležitou roli. Z hlediska objemu použití patří fenol a jeho deriváty mezi dvacet nejoblíbenějších chemické sloučeniny ve světě. Jsou široce používány v chemické a lehký průmysl

, farmacie a energetika. Proto je výroba fenolu v průmyslovém měřítku jedním z hlavních úkolů chemického průmyslu.

Označení fenolů Původní název fenolu je kyselina karbolová

Atomy fenolu jsou číslovány od atomu uhlíku, který je připojen k OH hydroxoskupině. Sekvence pokračuje v takovém pořadí, že ostatní substituované atomy obdrží nejnižší čísla. Fenolové deriváty existují ve formě tří prvků, jejichž vlastnosti jsou vysvětleny jejich rozdílem strukturní izomery. Různé ortho-, meta-, para-kresoly jsou pouze modifikací základní struktury sloučeniny benzenového kruhu a hydroxylové skupiny, jejíž základní kombinací je fenol. Vzorec této látky v chemickém zápisu vypadá jako C 6 H 5 OH.

Fyzikální vlastnosti fenolu

Vizuálně se fenol jeví jako pevné, bezbarvé krystaly. Na venku oxidují a dodávají látce charakteristický růžový odstín. Za normálních podmínek je fenol ve vodě velmi špatně rozpustný, ale se zvýšením teploty na 70 o tento údaj prudce narůstá. V alkalických roztocích je tato látka rozpustná v jakémkoli množství a při jakékoli teplotě.

Tyto vlastnosti jsou zachovány i v dalších sloučeninách, jejichž hlavní složkou jsou fenoly.

Chemické vlastnosti

Jedinečné vlastnosti fenolu jsou vysvětleny jeho vnitřní strukturou. V molekule tohoto chemická látka P-orbital kyslíku tvoří jeden p-systém s benzenovým kruhem. Tato těsná interakce zvyšuje elektronovou hustotu aromatického kruhu a snižuje tento indikátor pro atom kyslíku. V tomto případě se polarita vazeb hydroxoskupiny výrazně zvyšuje a vodík obsažený v jejím složení je snadno nahrazen jakýmkoli alkalickým kovem. Tak vznikají různé fenoláty. Tyto sloučeniny se nerozkládají vodou jako alkoholáty, ale jejich roztoky jsou velmi podobné solím silných zásad a slabých kyselin, takže mají poměrně výraznou alkalickou reakci. Fenoláty reagují s různými kyselinami v důsledku reakce, fenoly jsou redukovány. Chemické vlastnosti této sloučeniny jí umožňují reagovat s kyselinami za tvorby esterů. Například reakce fenolu a kyseliny octové vede ke vzniku fenylesteru (fenylacetátu).

Všeobecně známá je nitrační reakce, při které pod vlivem 20% kyseliny dusičné tvoří fenol směs para- a orthonitrofenolů. Když se na fenol působí koncentrovanou kyselinou dusičnou, vzniká 2,4,6-trinitrofenol, který se někdy nazývá kyselina pikrová.

Fenol v přírodě

Jako samostatná látka se fenol nachází v přírodě v černouhelném dehtu a v určitých typech ropy. Pro průmyslové potřeby však toto množství nehraje žádnou roli. Proto výroba fenolu uměle se stal prioritou mnoha generací vědců. Naštěstí se tento problém vyřešil a nakonec se podařilo získat umělý fenol.

Vlastnosti, příjem

Použití různých halogenů umožňuje získat fenoláty, ze kterých při dalším zpracování vzniká benzen. Například zahříváním hydroxidu sodného a chlorbenzenu vzniká fenolát sodný, který se působením kyseliny rozkládá na sůl, vodu a fenol. Vzorec pro takovou reakci je uveden zde:

C6H5-CI + 2NaOH -> C6H5-ONa + NaCl + H20

Aromatické sulfonové kyseliny jsou také zdrojem pro výrobu benzenu. Chemická reakce se provádí současným tavením alkálie a kyseliny sulfonové. Jak je z reakce patrné, nejprve se tvoří fenoxidy. Při ošetření silnými kyselinami se redukují na vícemocné fenoly.

Fenol v průmyslu

Teoreticky vypadá nejjednodušší a nejslibnější způsob získání fenolu takto: za pomoci katalyzátoru se benzen oxiduje kyslíkem. Ale až dosud nebyl vybrán katalyzátor pro tuto reakci. Proto se v současnosti v průmyslu používají jiné metody.

Kontinuální průmyslový způsob výroby fenolu spočívá v interakci chlorbenzenu a 7% roztoku hydroxidu sodného. Výsledná směs prochází jeden a půl kilometrovým systémem trubek zahřátých na teplotu 300 C. Vlivem teploty a udržované vysoký tlak výchozí látky reagují za vzniku 2,4-dinitrofenolu a dalších produktů.

Není to tak dávno, co byl vyvinut průmyslový způsob výroby látek obsahujících fenol pomocí kumenové metody. Tento proces se skládá ze dvou fází. Nejprve se z benzenu získá isopropylbenzen (kumen). K tomu je benzen alkalizován propylenem. Reakce vypadá takto:

Poté se kumen oxiduje kyslíkem. Výstupem druhé reakce je fenol a další důležitý produkt, aceton.

Fenol lze v průmyslovém měřítku vyrábět z toluenu. K tomu se toluen oxiduje na kyslíku obsaženém ve vzduchu. Reakce probíhá v přítomnosti katalyzátoru.

Příklady fenolů

Nejbližší homology fenolů se nazývají kresoly.

Existují tři druhy kresolů. Metakresol je za normálních podmínek kapalina, parakresol a ortho-kresol jsou pevné látky. Všechny kresoly jsou špatně rozpustné ve vodě a jejich chemické vlastnosti jsou téměř podobné fenolu. V přírodní formě se kresoly nacházejí v černouhelném dehtu, v průmyslu se používají při výrobě barviv a některých druhů plastů.

Příklady dvouatomových fenolů zahrnují para-, ortho- a meta-hydrobenzeny. Všechny jsou pevné látky, snadno rozpustné ve vodě.

Jediným zástupcem trojmocného fenolu je pyrogallol (1,2,3-trihydroxybenzen). Jeho vzorec je uveden níže.

Pyrogalol je poměrně silné redukční činidlo. Snadno oxiduje, proto se používá k výrobě bezkyslíkatých plynů. Tato látka je fotografům dobře známá, používá se jako vývojka.

Acidobazické vlastnosti. Kyselost fenolů je mnohem vyšší (o 5-6 řádů) než kyselost alkoholů. To je určeno dvěma faktory: větší polaritou O-N připojení díky skutečnosti, že osamocený elektronový pár atomu kyslíku se účastní konjugace s benzenovým kruhem (hydroxylová skupina je silným donorem +M-efektu), a významné stabilizaci výsledného fenolátového iontu díky delokalizaci záporného náboje za účasti aromatického systému:

Na rozdíl od alkanolů tvoří fenoly působením alkálií soli - fenoláty, rozpustné ve vodných roztocích alkálií (pH > 12). Fenoly jsou však špatně rozpustné ve vodných roztocích hydrogenuhličitanů alkalických kovů (pH = 8), protože za těchto podmínek fenoláty podléhají úplné hydrolýze.

Základní vlastnosti fenolu jsou mnohem méně výrazné (o 4-5 řádů) než u alkoholů. To je způsobeno skutečností, že konjugace osamělého elektronového páru atomu kyslíku s π-elektrony benzenového kruhu ve výsledném kationtu je přerušena:

Acylace. Esterifikace karboxylovými kyselinami v přítomnosti H2SO4, která je charakteristická pro alkoholy, je v případě fenolu pomalá kvůli nízké nukleofilitě jeho kyslíkového centra. Proto se k získání fenolesterů používají silnější elektrofily - chloridy kyselin RC0C1 nebo anhydridy [(RCO) 2 0] karboxylových kyselin za bezvodých podmínek:

Alkylace fenolu. Nukleofilita kyslíkového centra ve fenolátech je výrazně vyšší než ve fenolu. Při zpracování fenolátu sodného alkylhalogenidy se tedy tvoří fenolethery:

Všechny reakce uvažovaných fenolů probíhají prostřednictvím vazby O-H. Reakce s prasknutím S-O připojení ve fenolech, tj. v těle neprobíhají substituční reakce za hydroxylovou skupinu ve fenolu.

Redoxní vlastnosti. Fenol na vzduchu snadno oxiduje a jeho bílé krystaly rychle zrůžoví. Složení výsledných produktů nebylo přesně stanoveno.

Fenoly mají charakteristickou barevnou reakci s FeCl3 ve vodných roztocích s výskytem červenofialového zbarvení, které po přidání silné kyseliny nebo alkoholu mizí. Předpokládá se, že intenzivní zbarvení je spojeno s tvorbou komplexní sloučenina, obsahující fenolátový anion ve vnitřní sféře:

V tomto komplexu je ze všech ligandů fenolátový anion nejaktivnějším nukleofilem a redukčním činidlem. Je schopen přenést jeden elektron na elektrofil a oxidační činidlo - kationt železa (3) - za vzniku vnitřní sféra radikálový iontový systém obsahující fenoxylový radikál (C6H5O*), který vede ke vzniku intenzivní barvy:

K podobné tvorbě radikálů ve vnitřní sféře komplexní sloučeniny v důsledku vnitřního redoxního procesu může dojít také v komplexech substrát-enzym v těle. V tomto případě může radikálová částice buď zůstat vázaná ve vnitřní sféře, nebo se uvolnit při opuštění této sféry.

Uvažovaná reakce s FeCl3 ukazuje na snadnost oxidace fenolu, zejména jeho aniontu. Vícesytné fenoly se oxidují ještě snadněji. Hydrochinon (zejména jeho dianion) se tedy snadno oxiduje díky atomům uhlíku na 1,4-benzochinon:

Hydrochinon se používá ve fotografii, protože... redukuje AgBr ve fotografické emulzi v exponovaných oblastech rychleji než v neexponovaných oblastech.

Sloučeniny obsahující 1,4-chinoidní skupinu se nazývají chinony. Chinony jsou typická oxidační činidla, která tvoří rovnovážný konjugovaný redoxní pár s odpovídajícími hydrochinony (oddíl 9.1). Takový pár v koenzymu Q se podílí na procesu oxidace substrátu v důsledku dehydrogenace (kapitola 9.3.3) a přenosu elektronů podél elektronového transportního řetězce z oxidovaného substrátu na kyslík (kapitola 9.3.4). Vitamíny skupiny K, obsahující naftochinonovou skupinu, zajišťují srážlivost krve na vzduchu.

Elektrofilní substituce na benzenovém kruhu. V důsledku účinku hydroxylové skupiny poskytující elektrony podléhá fenol elektrofilním substitučním reakcím mnohem snadněji než benzen. Hydroxylová skupina orientuje atak elektrofilu v polohách o- a n-. Například fenol odbarvuje bromovou vodu, když pokojová teplota s tvorbou 2,4,6-tribromfenolu:

Aktivita fenolu v elektrofilních substitučních reakcích je tak velká, že reaguje i s aldehydy. Tato polykondenzační reakce je základem výroby různých fenolformaldehydových pryskyřic široce používaných v průmyslu. Když se polykondenzace provádí v kyselém prostředí, bakelitové polymery, a v alkalickém prostředí, kde reakce jde hlouběji kvůli vysoké aktivitě fenolátového aniontu, - rezolové polymery:

Nejdůležitější zástupci alkoholů a jejich praktický význam. Alkanoly jsou fyziologicky aktivní látky s narkotickými účinky. Tento účinek se zvyšuje s větvením a prodlužováním uhlíkového řetězce, procházejícího maximem na C6-C8, stejně jako při přechodu z primárních na sekundární alkoholy. Produkty přeměny alkoholů v těle mohou způsobit jejich toxické účinky.

Metanol CH 3 OH je prudký jed, protože se v trávicím traktu oxiduje na formaldehyd a kyselinu mravenčí. Již v malých dávkách (10 ml) může způsobit slepotu.

Ethanol C2H5OH, běžně nazývaný jednoduše alkohol. Užívání etanolu (alkoholických nápojů) působí zpočátku stimulačně a následně depresivně na centrální nervový systém, otupuje citlivost, oslabuje funkci mozku a svalového systému a zhoršuje reakce. Jeho dlouhodobé a nadměrné užívání vede k alkoholismu. Mechanismus působení etanolu na organismus je mimořádně složitý a dosud není zcela objasněn. Důležitým krokem při jeho přeměně v těle je však tvorba acetaldehydu, který snadno reaguje s mnoha důležitými metabolity.

Ethylenglykol HOCH2CH2OH je silný jed, protože produkty jeho přeměny v těle jsou kyselina šťavelová a další stejně toxické sloučeniny. Má alkoholový zápach, a proto může být zaměněn za etanol a způsobit těžkou intoxikaci. V technice se používá jako odmrazovač a pro přípravu nemrznoucích kapalin - kapalin s nízkým bodem tuhnutí, používaných k chlazení motorů v zimě.

Glycerol HOCH 2 CH(OH)CH 2 OH je netoxická, viskózní, bezbarvá kapalina nasládlé chuti. Je součástí většiny zmýdelněných lipidů: živočišných a rostlinných tuků a také fosfolipidů. Používá se k výrobě glyceroltrinitrátu, jako změkčovadlo v textilním a kožedělném průmyslu a jako komponent kosmetické přípravky pro změkčení pokožky.

Biologicky aktivní alkoholy jsou mnoho metabolitů patřících do různých tříd organických sloučenin: mentol - třída terpenů; xylitol, sorbitol, mesoinositol- vícemocné alkoholy; cholesterol, estradiol - steroidy.

Názvy fenolů jsou sestaveny s ohledem na skutečnost, že pro mateřskou strukturu je podle pravidel IUPAC zachován triviální název „fenol“. Číslování atomů uhlíku benzenového kruhu začíná od atomu přímo vázaného na hydroxylovou skupinu (pokud je to nejvyšší funkce) a pokračuje v takovém pořadí, že dostupné substituenty obdrží nejnižší čísla.

Monosubstituované deriváty fenolu, například methylfenol (kresol), mohou existovat ve formě tří strukturních izomerů - ortho-, meta- a para-kresolů.

Fyzikální vlastnosti.

Fenoly jsou většinou krystalické látky (-kresol - kapalné) při pokojové teplotě. Mají charakteristický zápach, jsou spíše špatně rozpustné ve vodě, ale dobře se rozpouštějí ve vodných roztocích alkálií (viz níže). Fenoly tvoří silné vodíkové vazby a mají docela vysoké teploty vařící.

Způsoby získávání.

1. Příprava z halogenbenzenů. Zahřátím chlorbenzenu a hydroxidu sodného pod tlakem se získá fenolát sodný, jehož dalším zpracováním s kyselinou vzniká fenol:

2. Příprava z aromatických sulfonových kyselin (viz reakce 3 v části „Chemické vlastnosti benzenu“, § 21). Reakce se provádí fúzí sulfonových kyselin s alkáliemi. Původně vzniklé fenoxidy se zpracují silnými kyselinami za získání volných fenolů. Tato metoda se obvykle používá k získání vícemocných fenolů:

Chemické vlastnosti.

Ve fenolech tvoří p-orbital atomu kyslíku jediný -systém s aromatickým kruhem. V důsledku této interakce klesá elektronová hustota atomu kyslíku a roste hustota benzenového kruhu. Zvyšuje se polarita vazby O-H a vodík OH skupiny se stává reaktivnějším a je snadno nahrazen kovem i při působení alkálií (na rozdíl od nasycených jednosytných alkoholů).

Navíc v důsledku takového vzájemného ovlivňování v molekule fenolu vzrůstá reaktivita benzenového kruhu v poloze ortho a cara při elektrofilních substitučních reakcích (halogenace, nitrace, polykondenzace atd.):

1. Kyselé vlastnosti fenolu se projevují v reakcích s alkáliemi (zachoval se starý název „kyselina karbolová“):

Fenol je však velmi slabá kyselina. Při průchodu plynů oxidu uhličitého nebo oxidu siřičitého roztokem fenolátů se uvolňuje fenol – tato reakce dokazuje, že fenol je slabší kyselina než oxid uhličitý a oxid siřičitý:

Kyselé vlastnosti fenolů jsou oslabeny zavedením substituentů prvního druhu do kruhu a zesíleny zavedením substituentů druhého druhu.

2. Tvorba esterů. Na rozdíl od alkoholů, fenoly netvoří estery, když jsou vystaveny karboxylovým kyselinám; K tomuto účelu se používají chloridy kyselin:

3. Halogenace. Při vystavení fenolu bromové vodě (srovnej s podmínkami pro bromaci benzenu - § 21) se vytvoří sraženina 2,4,6-tribromfenolu:

Jedná se o kvalitativní reakci pro detekci fenolu.

4. Nitrace. Působením 20% kyseliny dusičné se fenol snadno přemění na směs ortho- a para-nitrofenolů. Pokud se fenol nitruje koncentrovanou kyselinou dusičnou, vzniká 2,4,6-trinitrofenol - silná kyselina (kyselina pikrová).

5. Oxidace. Fenoly snadno oxidují i ​​působením vzdušného kyslíku.

Při stání na vzduchu se tedy fenol postupně zbarvuje do růžovočervena. Při prudké oxidaci fenolu směsí chrómu je hlavním produktem oxidace chinon. Dvouatomové fenoly se oxidují ještě snadněji. Oxidací hydrochinonu vzniká chinon:

V závislosti na počtu OH skupin v molekule se rozlišují jedno-, dvou- a tříatomové fenoly (obr. 1).

Rýže. 1. JEDNO-, BI- A TRICHATICKÉ FENOLY

V souladu s počtem kondenzovaných aromatických kruhů v molekule se rozlišují (obr. 2) na samotné fenoly (jeden aromatický kruh - deriváty benzenu), naftoly (2 kondenzované kruhy - deriváty naftalenu), anthranoly (3 kondenzované kruhy - antracen). deriváty) a fenantrolů (obr. 2).

Rýže. 2. MONO- A POLYNUKLEÁRNÍ FENOLY

Názvosloví alkoholů.

Pro fenoly se hojně používají triviální názvy, které se vyvíjely historicky. Názvy substituovaných mononukleárních fenolů také používají předpony orto-,meta- A pár -, používá se v nomenklatuře aromatických sloučenin. Pro více komplexní sloučeninyčíslují atomy, které tvoří aromatické kruhy, a používají digitální indexy k označení polohy substituentů (obr. 3).

Rýže. 3. NÁZVOSLOVÍ FENOLŮ. Substituční skupiny a odpovídající digitální indexy jsou pro přehlednost zvýrazněny různými barvami.

Chemické vlastnosti fenolů.

Benzenový kruh a OH skupina, spojené v molekule fenolu, se vzájemně ovlivňují a významně zvyšují vzájemnou reaktivitu. Fenylová skupina absorbuje osamocený pár elektronů z atomu kyslíku ve skupině OH (obr. 4). V důsledku toho se zvyšuje parciální kladný náboj na atomu H této skupiny (označeno symbolem d+), zvyšuje se polarita vazby O–H, což se projevuje zvýšením kyselé vlastnosti tato skupina. Ve srovnání s alkoholy jsou tedy fenoly silnějšími kyselinami. Částečný záporný náboj (označený d–), přecházející na fenylovou skupinu, je koncentrován v polohách orto- A pár-(vzhledem k OH skupině). Tyto reakční body mohou být atakovány činidly, která tíhnou k elektronegativním centrům, tzv. elektrofilními („elektron-milujícími“) činidly.

Rýže. 4. DISTRIBUCE ELEKTRONOVÉ HUSTOTY VE FENOLU

V důsledku toho jsou pro fenoly možné dva typy přeměn: substituce atomu vodíku v OH skupině a substituce H-atomobenzenového kruhu. Dvojice elektronů atomu O, přitažená k benzenovému kruhu, zvyšuje sílu vazby C–O, proto reakce, ke kterým dochází při porušení této vazby, charakteristické pro alkoholy, nejsou pro fenoly typické.

1. Reakce substituce atomu vodíku v OH skupině. Když jsou fenoly vystaveny alkáliím, tvoří se fenoláty (obr. 5A), katalytická interakce s alkoholy vede k etherům (obr. 5B) a v důsledku reakce s anhydridy nebo chloridy karboxylových kyselin vznikají estery (obr. 5B). 5B). Při interakci s amoniakem ( zvýšená teplota a tlakem) je OH skupina nahrazena NH 2, vzniká anilin (obr. 5D), redukční činidla přeměňují fenol na benzen (obr. 5E)

2. Reakce substituce atomů vodíku v benzenovém kruhu.

Při halogenaci, nitraci, sulfonaci a alkylaci fenolu dochází k napadení center se zvýšenou elektronovou hustotou (obr. 4), tzn. výměna probíhá především v orto- A pár- polohách (obr. 6).

Při hlubší reakci jsou v benzenovém kruhu nahrazeny dva a tři atomy vodíku.

Zvláště důležité jsou kondenzační reakce fenolů s aldehydy a ketony, jde v podstatě o alkylaci, která probíhá snadno a in mírné podmínky(při 40–50 °C, vodné prostředí za přítomnosti katalyzátorů), přičemž mezi dvě molekuly fenolu je vložen atom uhlíku ve formě methylenové skupiny CH2 nebo substituované methylenové skupiny (CHR nebo CR2). Často taková kondenzace vede k tvorbě polymerních produktů (obr. 7).

Jako složka v přípravku se používá diatomický fenol (obchodní název bisfenol A, obr. 7). epoxidové pryskyřice. Kondenzace fenolu s formaldehydem je základem výroby široce používaných fenolformaldehydových pryskyřic (fenoplastů).

Způsoby získávání fenolů.

Fenoly se izolují z černouhelného dehtu, stejně jako z produktů pyrolýzy hnědého uhlí a dřeva (dehtu). Průmyslová metoda Samotná výroba fenolu C6H5OH je založena na oxidaci aromatického uhlovodíku kumenu (isopropylbenzenu) vzdušným kyslíkem s následným rozkladem vzniklého hydroperoxidu zředěného H2SO4 (obr. 8A). Reakce probíhá s vysokým výtěžkem a je atraktivní tím, že umožňuje získat dva technicky cenné produkty najednou - fenol a aceton. Další metodou je katalytická hydrolýza halogenovaných benzenů (obr. 8B).

Rýže. 8. ZPŮSOBY ZÍSKÁVÁNÍ FENOLU

Aplikace fenolů.

Jako dezinfekční prostředek se používá roztok fenolu (kyselina karbolová). Dvouatomové fenoly - pyrokatechol, resorcinol (obr. 3), stejně jako hydrochinon ( pár- dihydroxybenzen) se používají jako antiseptika (antibakteriální dezinfekční prostředky), přidávají se do tříslovin na kůži a kožešiny, jako stabilizátory do mazacích olejů a pryže, dále ke zpracování fotografických materiálů a jako činidla v analytické chemii.

Fenoly se v omezené míře používají ve formě jednotlivých sloučenin, široce se však používají jejich různé deriváty. Fenoly slouží jako výchozí sloučeniny pro výrobu různých polymerních produktů - fenolových pryskyřic (obr. 7), polyamidů, polyepoxidů. Na bázi fenolů, četné léky např. aspirin, salol, fenolftalein, dále barviva, parfémy, změkčovadla do polymerů a přípravky na ochranu rostlin.

Michail Levický