คุณสมบัติของฟีนอลเป็นพื้นฐานของการใช้งาน ฟีนอล โครงสร้าง สมบัติทางเคมี การใช้งาน

ฟีนอลแบ่งออกเป็น: โมโนอะตอมมิกและ

ไดอะตอมมิกฟีนอล:

ฟีนอลไตรทดแทน: (ไพโรกัลลอล) สมมาตรและไม่สมมาตร

ระบบการตั้งชื่อและไอโซเมอริซึม

ชื่อของฟีนอลถูกรวบรวมโดยคำนึงถึงข้อเท็จจริงที่ว่าสำหรับโครงสร้างหลักตามกฎของ IUPAC ชื่อ "ฟีนอล" เล็กน้อยจะยังคงอยู่ การกำหนดหมายเลขอะตอมคาร์บอนของวงแหวนเบนซีนเริ่มต้นจากอะตอมที่ถูกพันธะโดยตรงกับหมู่ OH และดำเนินต่อไปในลำดับที่องค์ประกอบทดแทนที่มีอยู่จะได้รับตัวเลขที่ต่ำที่สุด

โครงสร้างของฟีนอล อิทธิพลร่วมกันของวงแหวนเบนซีนและหมู่ไฮดรอกซิล

ในโมเลกุลฟีนอล วงแหวนเบนซีนและหมู่ OH มีอิทธิพลซึ่งกันและกัน อิเล็กตรอนคู่เดียวของอะตอมออกซิเจนของกลุ่ม OH อยู่ในการผัน p, π กับวงแหวนเบนซีน ดังนั้นในฟีนอล หมู่ OH นอกเหนือจากผลเชิงลบจากการอุปนัยแล้ว ยังแสดงผล mesomeric เชิงบวกอีกด้วย ขนาด +ม-ผลที่ได้มีมากกว่า – ฉัน- ผล. ดังนั้นกลุ่ม OH จึงเป็นผู้บริจาคอิเล็กตรอน (ED) โดยสัมพันธ์กับวงแหวนเบนซีนและเพิ่มขั้วของพันธะ O - H ดังนั้นการเคลื่อนที่ของอะตอมไฮโดรเจนจึงเพิ่มขึ้นและด้วยเหตุนี้จึงทำให้ดีขึ้น คุณสมบัติที่เป็นกรด

นอกจาก, +ม-ผลกระทบของหมู่ OH จะเพิ่มความหนาแน่นของอิเล็กตรอนใน ออร์โธ-และ คู่-ตำแหน่งของวงแหวนเบนซีนและในตำแหน่ง 2, 4, 6 จะมีประจุลบบางส่วนเกิดขึ้น ซึ่งเอื้อต่อปฏิกิริยาการทดแทนอิเล็กโทรฟิลิก

ศูนย์กรด

–ฉัน< +М, ส.อ

คุณสมบัติทางกายภาพ

ฟีนอลเป็นสารผลึกไม่มีสีมีกลิ่นฉุนละลายได้ไม่ดีในน้ำที่อุณหภูมิปกติและที่อุณหภูมิสูงกว่า 66 0 จะผสมกับน้ำในสัดส่วนใดก็ได้ ในอากาศจะออกซิไดซ์และเปลี่ยนเป็นสีชมพู ฟีนอลเป็นสารพิษที่ทำให้ผิวหนังไหม้ สารละลายน้ำ 10% เรียกว่ากรดคาร์โบลิกและใช้เป็นน้ำยาฆ่าเชื้อ

คุณสมบัติทางเคมี.

คุณสมบัติทางเคมีของฟีนอลเกิดจากการมีหมู่ OH และวงแหวนเบนซีน

ปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับหมู่ไฮดรอกซิล

การแยกตัวในสารละลายที่เป็นน้ำ:

ฟีโนเลตไอออน

ปฏิสัมพันธ์กับโลหะที่ใช้งานอยู่ (ความคล้ายคลึงกับแอลกอฮอล์ธรรมดา):

ปฏิกิริยากับด่าง (แตกต่างจากแอลกอฮอล์):

ฟีโนเลตที่เกิดขึ้นจะถูกสลายตัวได้ง่ายโดยการกระทำของกรด ดังนั้นภายใต้การกระทำของ H 2 CO 3 (CO 2 + H 2 O) และกรดอื่น ๆ ฟีโนเลตจะสลายตัวได้ง่ายและไม่สามารถเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับได้

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

ปฏิกิริยากับฮาโลอัลเคนเกิดเป็นอีเทอร์:

เมทิลฟีนิลอีเทอร์

ปฏิกิริยากับกรดแอนไฮไดรด์เพื่อสร้างเอสเทอร์:

ฟีนิลอะซิเตต

ปฏิกิริยากับเกลือ (เหล็ก III คลอไรด์)ปฏิกิริยานี้เป็นปฏิกิริยาเชิงคุณภาพต่อฟีนอลไฮดรอกไซด์

ฟีนอลแต่ละตัวจะให้สีที่มีลักษณะเฉพาะของตัวเองในปฏิกิริยาเชิงคุณภาพกับ FeCl 3:

ฟีนอล  สีม่วง ไฮโดรควิโนน  สีเขียวสกปรก

ไพโรคาเทคอล  เขียว ไพโรกัลลอล  แดง

รีซอร์ซินอล  สีม่วง

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

การย้อมสีม่วง

สารละลายลดฝุ่นสังกะสีเมื่อถูกความร้อน:

ค 6 ชม. 5 โอ้ + 3 ชม. 2 C 6 H 12 + สังกะสี

.R-tions บนวงแหวนเบนซีน ( ส อี )

ดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้น กลุ่ม –OH ซึ่งเป็นสารปรับทิศทางประเภท I ช่วยอำนวยความสะดวกในการทำปฏิกิริยากับวงแหวนเบนซีน โดยควบคุมการโจมตีของรีเอเจนต์อิเล็กโทรฟิลิกโดยส่วนใหญ่ไปที่ตำแหน่งออร์โธและพารา:

ฮาโลเจนฟีนอล:

2,4,6-ไตรโบรโมฟีนอล

น้ำโบรมีนจะเปลี่ยนสีและเกิดการตกตะกอนสีขาว ปฏิกิริยานี้ใช้เป็นปฏิกิริยาเชิงคุณภาพสำหรับฟีนอล

ไนเตรชันของฟีนอลภายใต้อิทธิพลของสารละลายกรดไนตริก 20% ในความเย็น ฟีนอลจะถูกแปลงเป็นส่วนผสม ออร์โธ-และ คู่-ไนโตรฟีนอล:

2-ไนโตรฟีนอล – 40% 4-ไนโตรฟีนอล – 10%

เพื่อให้ได้ 2,4,6-trinitrophenol (กรดพิริก) ฟีนอลจะถูกละลายในกรดซัลฟิวริกเข้มข้นก่อน จากนั้นจึงนำไปเติมไนเตรตด้วยกรดไนตริกเข้มข้น:

กรดพิคริก

ฟีนอลซัลโฟเนชัน:

สารละลายควบแน่น-

เมื่อทำปฏิกิริยากับฟอร์มาลดีไฮด์ฟีนอลจะก่อตัวเป็นโพลีเมอร์ของโครงสร้างต่าง ๆ (เชิงเส้น, กิ่งก้าน, เครือข่าย) - เรซินฟีนอล - ฟอร์มาลดีไฮด์

แฟรกเมนต์

ฟีนอลฟอร์มาลดีไฮด์

5. กระบวนการเติมไฮโดรเจน (ลดลง):ออกซิเดชัน.

ฟีนอลถูกออกซิไดซ์ได้ง่ายภายใต้อิทธิพลของออกซิเจนในบรรยากาศ:

ควิโนน

สารชีวภาพหลายชนิดมีระบบ "ควินอยด์": วิตามินเค 2 (ปัจจัยการแข็งตัวของเลือด), เอนไซม์รีดอกซ์ของการหายใจของเนื้อเยื่อ - ยูบิควิโนน เกิดขึ้นจากน้ำมันเบนซิน ภายใต้สภาวะปกติ สารเหล่านี้เป็นสารพิษที่เป็นของแข็งและมีกลิ่นเฉพาะ ในอุตสาหกรรมสมัยใหม่ สารประกอบทางเคมีเหล่านี้มีบทบาทสำคัญ ในแง่ของปริมาณการใช้ฟีนอลและอนุพันธ์ของฟีนอลเป็นที่นิยมมากที่สุดในกลุ่มยี่สิบสารประกอบเคมี ในโลก. มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านเคมีและอุตสาหกรรมเบา

เภสัชกรรมและพลังงาน ดังนั้นการผลิตฟีนอลในระดับอุตสาหกรรมจึงเป็นหนึ่งในภารกิจหลักของอุตสาหกรรมเคมี

การกำหนดฟีนอล ชื่อเดิมของฟีนอลคือกรดคาร์โบลิก

อะตอมฟีนอลถูกกำหนดหมายเลขจากอะตอมคาร์บอนที่เชื่อมต่อกับหมู่ไฮดรอกโซ OH ลำดับจะดำเนินต่อไปตามลำดับที่อะตอมอื่นที่ถูกแทนที่จะได้รับจำนวนที่ต่ำที่สุด อนุพันธ์ของฟีนอลมีอยู่ในรูปขององค์ประกอบ 3 ชนิดซึ่งลักษณะเฉพาะจะอธิบายได้จากความแตกต่างในองค์ประกอบเหล่านี้ ไอโซเมอร์โครงสร้าง- ออร์โธ-, เมตา-, พารา-ครีซอลต่างๆ เป็นเพียงการดัดแปลงโครงสร้างพื้นฐานของสารประกอบของวงแหวนเบนซีนและหมู่ไฮดรอกซิล ซึ่งเป็นส่วนผสมพื้นฐานคือฟีนอล สูตรของสารนี้ในสัญกรณ์เคมีดูเหมือน C 6 H 5 OH

คุณสมบัติทางกายภาพของฟีนอล

เมื่อมองเห็นฟีนอลจะปรากฏเป็นผลึกแข็งไม่มีสี บน กลางแจ้งพวกมันออกซิไดซ์ทำให้สารมีโทนสีชมพูที่มีลักษณะเฉพาะ ภายใต้สภาวะปกติฟีนอลละลายในน้ำได้ค่อนข้างต่ำ แต่เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นเป็น 70 o ตัวเลขนี้จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ในสารละลายอัลคาไลน์ สารนี้สามารถละลายได้ในทุกปริมาณและที่อุณหภูมิใดก็ได้

คุณสมบัติเหล่านี้ยังถูกเก็บรักษาไว้ในสารประกอบอื่นๆ ซึ่งมีส่วนประกอบหลักคือฟีนอล

คุณสมบัติทางเคมี

คุณสมบัติเฉพาะของฟีนอลอธิบายได้จากโครงสร้างภายใน ในโมเลกุลนี้ สารเคมี p-ออร์บิทัลของออกซิเจนก่อให้เกิดระบบ p เดี่ยวที่มีวงแหวนเบนซีน ปฏิกิริยาที่แน่นหนานี้จะเพิ่มความหนาแน่นของอิเล็กตรอนของวงแหวนอะโรมาติก และลดตัวบ่งชี้นี้สำหรับอะตอมออกซิเจน ในกรณีนี้ขั้วของพันธะของกลุ่มไฮดรอกโซจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญและไฮโดรเจนที่รวมอยู่ในองค์ประกอบจะถูกแทนที่ด้วยโลหะอัลคาไลใด ๆ ได้อย่างง่ายดาย นี่คือลักษณะการเกิดฟีโนเลตต่างๆ สารประกอบเหล่านี้ไม่สลายตัวด้วยน้ำเช่นแอลกอฮอล์ แต่สารละลายของพวกมันคล้ายกับเกลือของเบสแก่และกรดอ่อนมาก ดังนั้นจึงมีปฏิกิริยาอัลคาไลน์ที่เด่นชัดพอสมควร ฟีโนเลตทำปฏิกิริยากับกรดต่างๆ ผลจากปฏิกิริยาทำให้ฟีนอลลดลง คุณสมบัติทางเคมีของสารประกอบนี้ช่วยให้ทำปฏิกิริยากับกรดเกิดเป็นเอสเทอร์ ตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยาของฟีนอลและกรดอะซิติกทำให้เกิดฟีนิลเอสเตอร์ (ฟีนิอะซิเตต)

ปฏิกิริยาไนเตรตเป็นที่รู้จักกันอย่างแพร่หลายซึ่งฟีนอลจะก่อให้เกิดส่วนผสมของพาราและออร์โทไนโตรฟีนอลภายใต้อิทธิพลของกรดไนตริก 20% เมื่อฟีนอลได้รับการบำบัดด้วยกรดไนตริกเข้มข้น จะผลิต 2,4,6-trinitrophenol ซึ่งบางครั้งเรียกว่ากรดพิริก

ฟีนอลในธรรมชาติ

เนื่องจากเป็นสารอิสระ จึงพบฟีนอลได้ในธรรมชาติในน้ำมันถ่านหินและในน้ำมันบางชนิด แต่สำหรับความต้องการทางอุตสาหกรรม ปริมาณนี้ไม่ได้มีบทบาทใดๆ ดังนั้นการผลิตฟีนอล ทำเทียมกลายเป็นเรื่องสำคัญสำหรับนักวิทยาศาสตร์หลายรุ่น โชคดีที่ปัญหานี้ได้รับการแก้ไขและได้ฟีนอลเทียมในที่สุด

คุณสมบัติการรับ

การใช้ฮาโลเจนหลายชนิดทำให้สามารถรับฟีโนเลตได้ซึ่งเบนซีนจะก่อตัวขึ้นเมื่อผ่านกระบวนการต่อไป ตัวอย่างเช่น การให้ความร้อนโซเดียมไฮดรอกไซด์และคลอโรเบนซีนจะทำให้เกิดโซเดียมฟีโนเลต ซึ่งเมื่อสัมผัสกับกรด จะแตกตัวเป็นเกลือ น้ำ และฟีนอล สูตรสำหรับปฏิกิริยาดังกล่าวแสดงไว้ที่นี่:

C 6 H 5 -CI + 2NaOH -> C 6 H 5 -ONa + NaCl + H 2 O

กรดอะโรมาติกซัลโฟนิกก็เป็นแหล่งผลิตเบนซีนเช่นกัน ปฏิกิริยาเคมีดำเนินการโดยการละลายของกรดอัลคาไลและกรดซัลโฟนิกพร้อมกัน ดังที่เห็นได้จากปฏิกิริยา ฟีนนอกไซด์จะเกิดขึ้นก่อน เมื่อบำบัดด้วยกรดแก่ พวกมันจะลดลงเป็นโพลีไฮดริกฟีนอล

ฟีนอลในอุตสาหกรรม

ตามทฤษฎีแล้ว วิธีที่ง่ายที่สุดและมีแนวโน้มมากที่สุดในการรับฟีนอลมีลักษณะดังนี้: ด้วยความช่วยเหลือของตัวเร่งปฏิกิริยา เบนซินจะถูกออกซิไดซ์ด้วยออกซิเจน แต่จนถึงขณะนี้ยังไม่ได้เลือกตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับปฏิกิริยานี้ ดังนั้นจึงมีการใช้วิธีการอื่นในอุตสาหกรรมในปัจจุบัน

วิธีการทางอุตสาหกรรมอย่างต่อเนื่องในการผลิตฟีนอลประกอบด้วยปฏิกิริยาของคลอโรเบนซีนและสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ 7% ส่วนผสมที่ได้จะถูกส่งผ่านระบบท่อหนึ่งกิโลเมตรครึ่งที่ให้ความร้อนถึงอุณหภูมิ 300 C ภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิและบำรุงรักษา ความดันสูงสารตั้งต้นทำปฏิกิริยาเพื่อผลิต 2,4-ไดไนโตรฟีนอลและผลิตภัณฑ์อื่นๆ

ไม่นานมานี้ ได้มีการพัฒนาวิธีการทางอุตสาหกรรมสำหรับการผลิตสารที่มีฟีนอลโดยใช้วิธีคิวมีน กระบวนการนี้ประกอบด้วยสองขั้นตอน ประการแรก ไอโซโพรพิลเบนซีน (คิวมีน) ได้มาจากเบนซีน เมื่อต้องการทำเช่นนี้ เบนซินจะถูกทำให้เป็นด่างด้วยโพรพิลีน ปฏิกิริยามีลักษณะดังนี้:

หลังจากนั้นคิวมีนจะถูกออกซิไดซ์ด้วยออกซิเจน ผลลัพธ์ของปฏิกิริยาที่สองคือฟีนอลและผลิตภัณฑ์สำคัญอีกชนิดหนึ่งคืออะซิโตน

ฟีนอลสามารถผลิตได้ในระดับอุตสาหกรรมจากโทลูอีน เมื่อต้องการทำเช่นนี้ โทลูอีนจะถูกออกซิไดซ์กับออกซิเจนที่มีอยู่ในอากาศ ปฏิกิริยาเกิดขึ้นเมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยา

ตัวอย่างของฟีนอล

ความคล้ายคลึงกันของฟีนอลที่ใกล้เคียงที่สุดเรียกว่าครีซอล

ครีโซลมีสามประเภท Meta-cresol เป็นของเหลวภายใต้สภาวะปกติ para-cresol และ ortho-cresol เป็น ของแข็ง- ครีซอลทั้งหมดละลายในน้ำได้ไม่ดี และคุณสมบัติทางเคมีเกือบจะคล้ายกับฟีนอล ในรูปแบบธรรมชาติ Cresols พบได้ในน้ำมันถ่านหิน ในอุตสาหกรรมที่ใช้ในการผลิตสีย้อมและพลาสติกบางชนิด

ตัวอย่างของไดอะตอมมิกฟีนอล ได้แก่ พารา-, ออร์โธ- และเมตา-ไฮโดรเบนซีน ทั้งหมดนี้เป็นของแข็ง ละลายได้ง่ายในน้ำ

ตัวแทนเดียวของไตรไฮดริกฟีนอลคือไพโรกัลลอล (1,2,3-ไตรไฮดรอกซีเบนซีน) สูตรของมันถูกนำเสนอด้านล่าง

ไพโรกัลลอลเป็นสารรีดิวซ์ที่ค่อนข้างแรง มันออกซิไดซ์ได้ง่ายจึงใช้ในการผลิตก๊าซปราศจากออกซิเจน สารนี้เป็นที่รู้จักกันดีในหมู่ช่างภาพ มันถูกใช้เป็นนักพัฒนา

คุณสมบัติของกรดเบสความเป็นกรดของฟีนอลนั้นสูงกว่าความเป็นกรดของแอลกอฮอล์มาก (ประมาณ 5-6 ลำดับความสำคัญ) สิ่งนี้ถูกกำหนดโดยปัจจัยสองประการ: ขั้วที่มากขึ้น การเชื่อมต่อ O-Nเนื่องจากความจริงที่ว่าคู่อิเล็กตรอนเดี่ยวของอะตอมออกซิเจนเกี่ยวข้องกับการผันกับวงแหวนเบนซีน (กลุ่มไฮดรอกซิลเป็นผู้บริจาคเอฟเฟกต์ + M ที่แข็งแกร่ง) และการรักษาเสถียรภาพที่สำคัญของไอออนฟีโนเลตที่เกิดขึ้นเนื่องจากการแยกส่วนของประจุลบ ด้วยการมีส่วนร่วมของระบบอะโรมาติก:

ฟีนอลต่างจากอัลคานอลตรงที่เมื่อสัมผัสกับอัลคาลิส จะเกิดเป็นเกลือ - ฟีโนเลต ซึ่งละลายได้ในสารละลายที่เป็นน้ำของอัลคาลิส (pH > 12) อย่างไรก็ตาม ฟีนอลละลายได้ไม่ดีในสารละลายน้ำของโลหะอัลคาไลไบคาร์บอเนต (pH = 8) เนื่องจากภายใต้สภาวะเหล่านี้ ฟีโนเลตจะผ่านการไฮโดรไลซิสโดยสมบูรณ์

คุณสมบัติพื้นฐานของฟีนอลมีความเด่นชัดน้อยกว่ามาก (ประมาณ 4-5 ลำดับความสำคัญ) มากกว่าคุณสมบัติของแอลกอฮอล์ นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าการผันคู่อิเล็กตรอนเดี่ยวของอะตอมออกซิเจนกับอิเล็กตรอนπของวงแหวนเบนซีนในไอออนบวกที่เกิดขึ้นนั้นถูกทำลาย:

อะไซเลชั่นเอสเทอริฟิเคชันด้วยกรดคาร์บอกซิลิกต่อหน้า H2SO4 ซึ่งเป็นลักษณะของแอลกอฮอล์ จะช้าในกรณีของฟีนอลเนื่องจากนิวคลีโอฟิลลิซิตี้ต่ำของศูนย์ออกซิเจน ดังนั้นเพื่อให้ได้ฟีนอลเอสเทอร์จึงใช้อิเล็กโทรไลต์ที่แข็งแกร่งกว่า - กรดคลอไรด์ RC0C1 หรือแอนไฮไดรด์ [(RCO) 2 0] ของกรดคาร์บอกซิลิกภายใต้สภาวะไร้น้ำ:

อัลคิเลชันของฟีนอลนิวคลีโอฟิลิซิตี้ของศูนย์ออกซิเจนในฟีโนเลตจะสูงกว่าฟีนอลอย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นเมื่อทำการรักษาโซเดียมฟีโนเลตด้วยอัลคิลเฮไลด์จะเกิดฟีนอลอีเทอร์:

ปฏิกิริยาทั้งหมดของฟีนอลที่พิจารณาเกิดขึ้นผ่านพันธะ O-H ปฏิกิริยากับการแตกร้าว การเชื่อมต่อ S-Oในฟีนอลเช่นปฏิกิริยาทดแทนสำหรับกลุ่มไฮดรอกซิลในฟีนอลจะไม่เกิดขึ้นในร่างกาย

คุณสมบัติรีดอกซ์ฟีนอลออกซิไดซ์ในอากาศได้ง่าย ทำให้ผลึกสีขาวเปลี่ยนเป็นสีชมพูอย่างรวดเร็ว องค์ประกอบของผลิตภัณฑ์ที่เป็นผลยังไม่ได้รับการจัดตั้งขึ้นอย่างแม่นยำ

ฟีนอลมีปฏิกิริยาสีที่มีลักษณะเฉพาะกับ FeCl3 ในสารละลายในน้ำ ทำให้เกิดสีแดงม่วงซึ่งจะหายไปหลังจากการเติมกรดหรือแอลกอฮอล์เข้มข้น เชื่อกันว่าการระบายสีที่เข้มข้นนั้นสัมพันธ์กับการก่อตัว สารประกอบที่ซับซ้อนซึ่งมีฟีโนเลทแอนไอออนอยู่ในทรงกลมด้านใน:

ในสารเชิงซ้อนนี้ในบรรดาลิแกนด์ทั้งหมด ฟีโนเลตแอนไอออนเป็นนิวคลีโอไทล์และสารรีดิวซ์ที่มีฤทธิ์มากที่สุด สามารถถ่ายโอนอิเล็กตรอนหนึ่งตัวไปยังอิเล็กโทรไลต์และตัวออกซิไดซ์ซึ่งเป็นไอออนบวกของเหล็ก (3) ได้โดยมีการก่อตัวของ ทรงกลมภายในระบบไอออนเรดิคัลที่ประกอบด้วยฟีน็อกซิลเรดิคัล (C6H5O*) ซึ่งทำให้เกิดสีที่เข้มข้น:

การก่อตัวของอนุมูลที่คล้ายกันในทรงกลมภายในของสารประกอบเชิงซ้อนเนื่องจากกระบวนการรีดอกซ์ภายในสามารถเกิดขึ้นได้ในคอมเพล็กซ์ของสารตั้งต้นและเอนไซม์ของร่างกาย ในกรณีนี้ อนุภาคหัวรุนแรงสามารถคงอยู่ในทรงกลมภายในหรือกลายเป็นอิสระเมื่อออกจากทรงกลมนี้

ปฏิกิริยาที่พิจารณากับ FeCl3 บ่งชี้ว่าเกิดออกซิเดชันของฟีนอลได้ง่าย โดยเฉพาะไอออนของฟีนอล โพลีไฮดริกฟีนอลจะถูกออกซิไดซ์ได้ง่ายยิ่งขึ้น ดังนั้นไฮโดรควิโนน (โดยเฉพาะไดไอออน) จึงถูกออกซิไดซ์ได้ง่ายเนื่องจากอะตอมของคาร์บอนเป็น 1,4-เบนโซควิโนน:

ไฮโดรควิโนนถูกนำมาใช้ในการถ่ายภาพเพราะว่า... ลด AgBr ในอิมัลชันการถ่ายภาพในพื้นที่เปิดโล่งได้เร็วกว่าในพื้นที่ที่ไม่ได้รับแสง

สารประกอบที่มีหมู่ 1,4-ควินอยด์ เรียกว่า ควิโนนควิโนนเป็นสารออกซิไดซ์ทั่วไปที่สร้างคู่รีดอกซ์คอนจูเกตที่สมดุลกับไฮโดรควิโนนที่สอดคล้องกัน (ส่วนที่ 9.1) คู่ดังกล่าวในโคเอนไซม์ Q เกี่ยวข้องกับกระบวนการออกซิเดชันของสารตั้งต้นเนื่องจากการดีไฮโดรจีเนชัน (ส่วนที่ 9.3.3) และการถ่ายโอนอิเล็กตรอนไปตามห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนจากสารตั้งต้นที่ถูกออกซิไดซ์ไปยังออกซิเจน (ส่วนที่ 9.3.4) วิตามินของกลุ่ม K ซึ่งมีกลุ่มแนฟโทควิโนนช่วยให้เลือดแข็งตัวในอากาศ

การแทนที่ด้วยไฟฟ้าบนวงแหวนเบนซีนเนื่องจากผลของการบริจาคอิเล็กตรอนของกลุ่มไฮดรอกซิล ฟีนอลจึงเกิดปฏิกิริยาทดแทนอิเล็กโทรฟิลิกได้ง่ายกว่าเบนซินมาก หมู่ไฮดรอกซิลกำหนดทิศทางการโจมตีของอิเล็กโทรไลต์ที่ตำแหน่ง o และ n ตัวอย่างเช่น ฟีนอลจะลดสีของน้ำโบรมีนเมื่อใด อุณหภูมิห้องด้วยการก่อตัวของ 2,4,6-tribromophenol:

กิจกรรมของฟีนอลในปฏิกิริยาการทดแทนอิเล็กโทรฟิลิกนั้นยอดเยี่ยมมากจนทำปฏิกิริยากับอัลดีไฮด์ด้วยซ้ำ ปฏิกิริยาโพลีคอนเดนเซชันนี้เป็นเหตุของการผลิตเรซินฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์หลายชนิดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม เมื่อทำการควบแน่นในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด โพลีเมอร์เบกาไลท์,และในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง ซึ่งปฏิกิริยาจะลึกลงไปอีกเนื่องจากมีกิจกรรมสูงของฟีโนเลต แอนไอออน - รีโซลโพลีเมอร์:

ตัวแทนที่สำคัญที่สุดของแอลกอฮอล์และความสำคัญในทางปฏิบัติอัลคาโนลเป็นสารออกฤทธิ์ทางสรีรวิทยาที่มีผลกระทบต่อยาเสพติด ผลกระทบนี้จะเพิ่มขึ้นตามการแตกแขนงและการยืดตัวของโซ่คาร์บอน โดยผ่านค่าสูงสุดที่ C6-C8 รวมถึงระหว่างการเปลี่ยนจากแอลกอฮอล์ปฐมภูมิไปเป็นแอลกอฮอล์ทุติยภูมิ ผลิตภัณฑ์จากการเปลี่ยนแปลงของแอลกอฮอล์ในร่างกายอาจทำให้เกิดพิษได้

เมทานอล CH 3 OH เป็นพิษร้ายแรงเนื่องจากถูกออกซิไดซ์ในระบบทางเดินอาหารให้เป็นฟอร์มาลดีไฮด์และกรดฟอร์มิก เมื่อรับประทานในปริมาณน้อย (10 มล.) อาจทำให้ตาบอดได้

เอทานอล C2H5OH หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าแอลกอฮอล์ การใช้เอธานอล (เครื่องดื่มแอลกอฮอล์) ในระยะแรกจะมีผลกระตุ้นและซึมเศร้าต่อระบบประสาทส่วนกลาง ทำให้ความไวลดลง ทำให้การทำงานของสมองและระบบกล้ามเนื้ออ่อนแอลง และทำให้ปฏิกิริยาแย่ลง การใช้เป็นเวลานานและมากเกินไปทำให้เกิดโรคพิษสุราเรื้อรัง กลไกการออกฤทธิ์ของเอธานอลต่อร่างกายมีความซับซ้อนมากและยังไม่ได้รับการอธิบายอย่างแน่ชัด อย่างไรก็ตาม ขั้นตอนสำคัญในการเปลี่ยนแปลงในร่างกายคือการก่อตัวของอะซีตัลดีไฮด์ ซึ่งทำปฏิกิริยากับสารสำคัญหลายชนิดได้ง่าย

เอทิลีนไกลคอล HOCH2CH2OH เป็นพิษร้ายแรงเนื่องจากผลิตภัณฑ์ที่มีการเปลี่ยนแปลงในร่างกายคือกรดออกซาลิกและสารประกอบที่เป็นพิษอื่น ๆ อย่างเท่าเทียมกัน มันมีกลิ่นแอลกอฮอล์ดังนั้นจึงอาจถูกเข้าใจผิดว่าเป็นเอทานอลและทำให้เกิดอาการมึนเมาอย่างรุนแรง มันถูกใช้ในเทคโนโลยีในฐานะ deicer และสำหรับการเตรียมสารป้องกันการแข็งตัว - ของเหลวที่มีจุดเยือกแข็งต่ำ ใช้เพื่อทำให้เครื่องยนต์เย็นลงในฤดูหนาว

Glycerol HOCH 2 CH(OH)CH 2 OH เป็นของเหลวปลอดสารพิษ หนืด ไม่มีสี มีรสหวาน เป็นส่วนหนึ่งของไขมันซาโปนิไฟด์ส่วนใหญ่ ได้แก่ ไขมันสัตว์และพืช รวมถึงฟอสโฟลิพิด ใช้สำหรับการผลิตกลีเซอรอลไตรไนเตรตเป็นน้ำยาปรับผ้านุ่มในอุตสาหกรรมสิ่งทอและเครื่องหนังและเป็น ส่วนประกอบการเตรียมเครื่องสำอางเพื่อทำให้ผิวนุ่มขึ้น

แอลกอฮอล์ที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพคือสารหลายชนิดที่อยู่ในสารประกอบอินทรีย์ประเภทต่างๆ: เมนทอล -คลาสเทอร์พีน; ไซลิทอล, ซอร์บิทอล, มีโซอิโนซิทอล-โพลีไฮดริกแอลกอฮอล์ คอเลสเตอรอล, เอสตราไดออล -สเตียรอยด์

ชื่อของฟีนอลถูกรวบรวมโดยคำนึงถึงข้อเท็จจริงที่ว่าสำหรับโครงสร้างหลักตามกฎของ IUPAC ชื่อ "ฟีนอล" เล็กน้อยจะยังคงอยู่ การกำหนดหมายเลขของอะตอมคาร์บอนของวงแหวนเบนซีนเริ่มต้นจากอะตอมที่ถูกพันธะโดยตรงกับหมู่ไฮดรอกซิล (หากเป็นฟังก์ชันสูงสุด) และดำเนินต่อไปในลำดับที่องค์ประกอบทดแทนที่มีอยู่จะได้รับตัวเลขที่ต่ำที่สุด

อนุพันธ์ฟีนอลทดแทนโมโน เช่น เมทิลฟีนอล (ครีซอล) สามารถมีอยู่ในรูปของไอโซเมอร์โครงสร้างสามชนิด ได้แก่ ออร์โธ- เมตา- และพาราครีซอล

คุณสมบัติทางกายภาพ

ฟีนอลส่วนใหญ่เป็นสารที่เป็นผลึก (-ครีซอล - ของเหลว) ที่อุณหภูมิห้อง มีกลิ่นเฉพาะตัวค่อนข้างละลายในน้ำได้ไม่ดี แต่ละลายได้ดีในสารละลายที่เป็นด่าง (ดูด้านล่าง) ฟีนอลสร้างพันธะไฮโดรเจนที่แข็งแกร่งและมีค่อนข้างมาก อุณหภูมิสูงเดือด

วิธีการได้รับ

1. การเตรียมจากฮาโลเบนซีน เมื่อคลอโรเบนซีนและโซเดียมไฮดรอกไซด์ถูกให้ความร้อนภายใต้ความกดดันจะได้รับโซเดียมฟีโนเลตเมื่อมีการแปรรูปต่อไปด้วยกรดจะเกิดฟีนอล:

2. การเตรียมจากกรดอะโรมาติกซัลโฟนิก (ดูปฏิกิริยาที่ 3 ในส่วน “คุณสมบัติทางเคมีของเบนซีน”, § 21) ปฏิกิริยานี้กระทำโดยการหลอมกรดซัลโฟนิกกับด่าง ฟีนอลไซด์ที่เกิดขึ้นในช่วงแรกจะถูกบำบัดด้วยกรดแก่เพื่อให้ได้ฟีนอลอิสระ โดยปกติวิธีนี้จะใช้เพื่อให้ได้โพลีไฮดริกฟีนอล:

คุณสมบัติทางเคมี.

ในฟีนอล p-ออร์บิทัลของอะตอมออกซิเจนจะสร้างระบบเดี่ยวที่มีวงแหวนอะโรมาติก จากปฏิกิริยานี้ ความหนาแน่นของอิเล็กตรอนของอะตอมออกซิเจนจะลดลง และความหนาแน่นของวงแหวนเบนซีนจะเพิ่มขึ้น ขั้วของพันธะ OH จะเพิ่มขึ้น และไฮโดรเจนของกลุ่ม OH จะมีปฏิกิริยามากขึ้นและถูกแทนที่ด้วยโลหะได้ง่ายแม้จะอยู่ภายใต้การกระทำของด่าง (ต่างจากโมโนไฮดริกแอลกอฮอล์อิ่มตัว)

นอกจากนี้ จากอิทธิพลร่วมกันในโมเลกุลฟีนอล ปฏิกิริยาของวงแหวนเบนซีนในตำแหน่งออร์โธและคาร่าในปฏิกิริยาการแทนที่ด้วยอิเล็กโทรฟิลิก (ฮาโลเจนเนชัน ไนเตรชัน โพลีคอนเดนเสท ฯลฯ) จะเพิ่มขึ้น:

1. คุณสมบัติที่เป็นกรดของฟีนอลแสดงออกมาเมื่อทำปฏิกิริยากับด่าง (ชื่อเก่า "กรดคาร์โบลิก" ยังคงอยู่):

อย่างไรก็ตาม ฟีนอลเป็นกรดอ่อนมาก เมื่อก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์หรือก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ผ่านสารละลายฟีโนเลต ฟีนอลจะถูกปล่อยออกมา - ปฏิกิริยานี้พิสูจน์ว่าฟีนอลเป็นกรดอ่อนกว่าคาร์บอนิกและซัลเฟอร์ไดออกไซด์:

คุณสมบัติที่เป็นกรดของฟีนอลจะลดลงโดยการใส่องค์ประกอบทดแทนประเภทที่ 1 ลงในวงแหวน และปรับปรุงโดยการแนะนำองค์ประกอบทดแทนประเภทที่สอง

2. การก่อตัวของเอสเทอร์ ฟีนอลไม่ก่อให้เกิดเอสเทอร์เมื่อสัมผัสกับกรดคาร์บอกซิลิกต่างจากแอลกอฮอล์ เพื่อจุดประสงค์นี้จะใช้กรดคลอไรด์:

3. ฮาโลเจน เมื่อฟีนอลสัมผัสกับน้ำโบรมีน (เปรียบเทียบกับเงื่อนไขของโบรมีนของเบนซีน - § 21) จะเกิดการตกตะกอนของ 2,4,6-tribromophenol:

นี่เป็นปฏิกิริยาเชิงคุณภาพสำหรับการตรวจหาฟีนอล

4. ไนเตรต ภายใต้อิทธิพลของกรดไนตริก 20% ฟีนอลจะถูกเปลี่ยนเป็นส่วนผสมของออร์โธและพาราไนโตรฟีนอลได้อย่างง่ายดาย หากฟีนอลถูกไนเตรตด้วยกรดไนตริกเข้มข้นจะเกิด 2,4,6-trinitrophenol ซึ่งเป็นกรดแก่ (กรดพิริก)

5. ออกซิเดชัน ฟีนอลสามารถออกซิไดซ์ได้ง่ายแม้อยู่ภายใต้อิทธิพลของออกซิเจนในบรรยากาศ

ดังนั้นเมื่อยืนอยู่ในอากาศ ฟีนอลจะค่อยๆ เปลี่ยนเป็นสีชมพูอมแดง ในระหว่างการออกซิเดชันที่รุนแรงของฟีนอลกับส่วนผสมโครเมียม ผลิตภัณฑ์ออกซิเดชันหลักคือควิโนน ไดอะตอมมิกฟีนอลจะถูกออกซิไดซ์ได้ง่ายยิ่งขึ้น ออกซิเดชันของไฮโดรควิโนนทำให้เกิดควิโนน:

ฟีนอลหนึ่ง สอง และสามอะตอมมีความโดดเด่นขึ้นอยู่กับจำนวนกลุ่ม OH ในโมเลกุล (รูปที่ 1)

ข้าว. 1. ฟีนอลหนึ่ง BI และไตรชาติก

ตามจำนวนวงแหวนอะโรมาติกที่ควบแน่นในโมเลกุลพวกมันจะแยกความแตกต่าง (รูปที่ 2) ออกเป็นฟีนอลเอง (วงแหวนอะโรมาติกหนึ่งวง - อนุพันธ์ของเบนซีน), แนฟทอล (วงแหวนควบแน่น 2 วง - อนุพันธ์ของแนฟทาลีน), แอนแทรนอล (3 วงแหวนควบแน่น - แอนทราซีน อนุพันธ์) และฟีแนนโทรล (รูปที่ 2)

ข้าว. 2. ฟีนอลโมโนและโพลีนิวเคลียร์

ศัพท์เฉพาะของแอลกอฮอล์

สำหรับฟีนอล ชื่อเล็กๆ น้อยๆ ที่เคยพัฒนามาในอดีตถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย ชื่อของฟีนอลโมโนนิวเคลียร์ที่ถูกแทนที่ยังใช้คำนำหน้าด้วย ออร์โธ-,เมตา-และ คู่ -,ใช้ในการตั้งชื่อสารประกอบอะโรมาติก สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม สารประกอบเชิงซ้อนพวกเขานับอะตอมที่ประกอบเป็นวงแหวนอะโรมาติกและใช้ดัชนีดิจิทัลเพื่อระบุตำแหน่งขององค์ประกอบทดแทน (รูปที่ 3)

ข้าว. 3. ศัพท์เฉพาะของฟีนอล- กลุ่มการแทนที่และดัชนีดิจิทัลที่เกี่ยวข้องจะถูกเน้นด้วยสีที่ต่างกันเพื่อความชัดเจน

คุณสมบัติทางเคมีของฟีนอล

วงแหวนเบนซีนและหมู่ OH ซึ่งรวมกันเป็นโมเลกุลฟีนอล มีอิทธิพลซึ่งกันและกัน ทำให้ปฏิกิริยาของกันและกันเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ หมู่ฟีนิลดูดซับอิเล็กตรอนคู่เดียวจากอะตอมออกซิเจนในกลุ่ม OH (รูปที่ 4) เป็นผลให้ประจุบวกบางส่วนบนอะตอม H ของกลุ่มนี้เพิ่มขึ้น (ระบุด้วยสัญลักษณ์ d+) ขั้วของพันธะ O–H จะเพิ่มขึ้น ซึ่งแสดงออกในการเพิ่มขึ้น คุณสมบัติที่เป็นกรดกลุ่มนี้ ดังนั้นเมื่อเปรียบเทียบกับแอลกอฮอล์ ฟีนอลจึงเป็นกรดที่แรงกว่า ประจุลบบางส่วน (แสดงโดย d–) ซึ่งถ่ายโอนไปยังหมู่ฟีนิล กระจุกตัวอยู่ในตำแหน่ง ออร์โธ-และ คู่-(สัมพันธ์กับกลุ่ม OH) จุดปฏิกิริยาเหล่านี้สามารถถูกโจมตีโดยรีเอเจนต์ที่ไหลเข้าหาศูนย์กลางอิเลคโตรเนกาติตี ซึ่งเรียกว่ารีเอเจนต์แบบอิเล็กโตรฟิลิก (“รักอิเล็กตรอน”)

ข้าว. 4. การกระจายความหนาแน่นของอิเล็กตรอนในฟีนอล

เป็นผลให้ฟีนอลสามารถเปลี่ยนแปลงได้สองประเภท: การแทนที่อะตอมไฮโดรเจนในกลุ่ม OH และการแทนที่วงแหวน H-atomobenzene อิเล็กตรอนคู่หนึ่งของอะตอม O ซึ่งถูกดึงไปที่วงแหวนเบนซีนจะเพิ่มความแข็งแรงของพันธะ C-O ดังนั้นปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเมื่อพันธะนี้แตกซึ่งเป็นลักษณะของแอลกอฮอล์จึงไม่เป็นเรื่องปกติสำหรับฟีนอล

1. ปฏิกิริยาการแทนที่อะตอมไฮโดรเจนในกลุ่ม OH เมื่อฟีนอลสัมผัสกับด่างจะเกิดฟีโนเลตขึ้น (รูปที่ 5A) ปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยากับแอลกอฮอล์จะนำไปสู่อีเทอร์ (รูปที่ 5B) และเป็นผลมาจากปฏิกิริยากับแอนไฮไดรด์หรือกรดคลอไรด์ของกรดคาร์บอกซิลิกเอสเทอร์จะเกิดขึ้น (รูปที่ 5) 5B) เมื่อทำปฏิกิริยากับแอมโมเนีย ( อุณหภูมิสูงขึ้นและความดัน) กลุ่ม OH จะถูกแทนที่ด้วย NH 2 เกิดอะนิลีน (รูปที่ 5D) ลดรีเอเจนต์เปลี่ยนฟีนอลเป็นเบนซีน (รูปที่ 5E)

2. ปฏิกิริยาการแทนที่อะตอมไฮโดรเจนในวงแหวนเบนซีน

ในระหว่างการใช้ฮาโลเจน ไนเตรชัน ซัลโฟเนชัน และอัลคิเลชันของฟีนอลจะโจมตีศูนย์กลางที่มีความหนาแน่นของอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้น (รูปที่ 4) เช่น การเปลี่ยนเกิดขึ้นเป็นหลักใน ออร์โธ-และ คู่-ตำแหน่ง (รูปที่ 6)

ด้วยปฏิกิริยาที่ลึกกว่า อะตอมไฮโดรเจนสองและสามอะตอมจะถูกแทนที่ด้วยวงแหวนเบนซีน

สิ่งที่สำคัญเป็นพิเศษคือปฏิกิริยาการควบแน่นของฟีนอลกับอัลดีไฮด์และคีโตน โดยพื้นฐานแล้ว นี่คืออัลคิเลชันซึ่งเกิดขึ้นได้ง่ายและใน เงื่อนไขที่ไม่รุนแรง(ที่อุณหภูมิ 40–50° C ตัวกลางที่เป็นน้ำต่อหน้าตัวเร่งปฏิกิริยา) ในขณะที่อะตอมของคาร์บอนในรูปของกลุ่มเมทิลีน CH2 หรือกลุ่มเมทิลีนที่ถูกแทนที่ (CHR หรือ CR2) จะถูกแทรกระหว่างโมเลกุลฟีนอลสองตัว บ่อยครั้งที่การควบแน่นดังกล่าวนำไปสู่การก่อตัวของผลิตภัณฑ์โพลีเมอร์ (รูปที่ 7)

ไดอะตอมมิคฟีนอล (ชื่อทางการค้าบิสฟีนอล เอ รูปที่ 7) ใช้เป็นส่วนประกอบในการเตรียม อีพอกซีเรซิน- การควบแน่นของฟีนอลกับฟอร์มาลดีไฮด์ทำให้เกิดการผลิตเรซินฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์ (ฟีโนพลาสต์) ที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย

วิธีการรับฟีนอล

ฟีนอลถูกแยกได้จากน้ำมันถ่านหิน รวมถึงจากผลิตภัณฑ์ไพโรไลซิสของถ่านหินสีน้ำตาลและไม้ (ทาร์) วิธีการทางอุตสาหกรรมการผลิตฟีนอล C6H5OH นั้นขึ้นอยู่กับการเกิดออกซิเดชันของอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอนคูมีน (ไอโซโพรพิลเบนซีน) กับออกซิเจนในบรรยากาศ ตามด้วยการสลายตัวของไฮโดรเปอร์ออกไซด์ที่เกิดขึ้นซึ่งเจือจางด้วย H2SO4 (รูปที่ 8A) ปฏิกิริยาเกิดขึ้นโดยให้ผลตอบแทนสูงและมีความน่าสนใจตรงที่สามารถทำให้ได้รับผลิตภัณฑ์ที่มีคุณค่าทางเทคนิคสองรายการในคราวเดียว ได้แก่ ฟีนอลและอะซิโตน อีกวิธีหนึ่งคือการเร่งปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสของเบนซีนที่มีฮาโลเจน (รูปที่ 8B)

ข้าว. 8. วิธีการรับฟีนอล

การใช้ฟีนอล

สารละลายฟีนอลใช้เป็นยาฆ่าเชื้อ (กรดคาร์โบลิก) ไดอะตอมมิคฟีนอล - ไพโรคาเทคอล, รีซอร์ซินอล (รูปที่ 3) รวมถึงไฮโดรควิโนน ( คู่-ไดไฮดรอกซีเบนซีน) ใช้เป็นน้ำยาฆ่าเชื้อ (ยาฆ่าเชื้อต้านเชื้อแบคทีเรีย) เพิ่มในสารฟอกหนังสำหรับหนังและขนสัตว์ เป็นสารเพิ่มความคงตัวสำหรับน้ำมันหล่อลื่นและยาง เช่นเดียวกับการประมวลผลวัสดุการถ่ายภาพและเป็นตัวทำปฏิกิริยาในเคมีวิเคราะห์

ฟีนอลถูกใช้ในรูปแบบของสารประกอบเดี่ยวในระดับที่จำกัด แต่มีอนุพันธ์ต่างๆ ที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ฟีนอลทำหน้าที่เป็นสารประกอบเริ่มต้นสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์โพลีเมอร์ต่างๆ - เรซินฟีนอล (รูปที่ 7), โพลีเอไมด์, โพลีอีพอกไซด์ ขึ้นอยู่กับฟีนอลมากมาย ยาเช่น แอสไพริน ซาลอล ฟีนอลธาทาลีน สีย้อม น้ำหอม พลาสติไซเซอร์สำหรับโพลีเมอร์และผลิตภัณฑ์อารักขาพืช

มิคาอิล เลวิทสกี้