Химические свойства фенолов

Фенолы

План:

1. Oпределение. Классификация. 

2. Номенклатура. Изомерия.

3.Одноатомные фенолы, физические и химические свойства.

4. Отдельные представители одноатомных фенолов. Фенол, пикриновая кислота, тимол.

5. Двухатомные фенолы: резорцин, гидрохинон, пирокатехин, адреналин.

 

Мотивация: на занятии по теме «Фенолы» изучаются вопросы: классификация, заместительная и тривиальная номенклатура, структурная изомерия, физические и химические свойства, применение в медицине. Фенол (карболовая кислота) обладает сильной бактерицидной активностью, растворы применяют для дезинфекции больничных предметов обихода, белья, выделений, фенол входит в препарат «Фукорцин» - антигрибковое средство. Трикрезол - смесь орто-, мета- и пара – крезолов, используют как дезинфицирующее средство и консервант инъекционных растворов. Резорцин применяют при кожных заболеваниях. Адреналин – гормон мозгового слоя надпочечников, синтезируется в организме человека.

Фенолы – производные ароматических углеводородов, получающихся из аренов в результате замещения одного или нескольких атомов водорода в ядре гидроксильными группами.

В зависимости от числа ОН-групп в бензольном кольце, бывают: одно-, двух и трёхатомные.

Номенклатура и изомерия. При построении названий фенолов атомы углерода в бензольном кольце принято обозначать от 1 до 6, начиная с углерода, связанного с ОН-группой (номенклатура схожа с ароматическими углеводородами). Цифрами и приставками указывают положение и число заместителей, с добавлением основы – фенол.

Например:

 

                 3,5-диметилфенол                                    4-этилфенол

 

Часто для фенолов разной степени замещенности употребляют тривиальные названия.    (резорцин, гидрохинон, пирокатехин, крезолы- это метилфенолы, или гидрокситолуолы.)

Примеры:

 

Гидроксибензол (фенол)	1,2-дигидроксибензол (пирокатехин)	1,3-дигидроксибензол  (резорцин)
1,4-дигидроксибензол     гидрохинон.	1,2,3-тригидроксибензол Пирогаллол	1,3,5-тригидроксибензол флороглюцин

ИЗОМЕРИЯ. Монозамещенные фенолы могут существовать в виде трех структурных изомеров (орто,- мета-, пара-),в многоатомных фенолах обусловлена положением ОН-групп.

Способы получения.                 

1) Выделение из продуктов сухой каменноугольной смолы, а также из продуктов пиролиза бурых углей и древесины (деготь).

2) Через бензолсульфокислоту. Сначала бензол обрабатывают при нагревании концентрированной серной кислотой

C₆H₆ + H₂SO₄ = C₆H₅SO₃H + H₂O

Полученную бензолсульфокислоту сплавляют со щёлочью

C₆H₅SO₃H + 3NaOH = C₆H₅ONa + 2H₂O + Na₂SO₃

После обработки фенолята сильной кислотой получают фенол.

3) Синтетический путь получения фенола - кумольный метод из изопропилбензола:

(кумол)                        гидроперекись    фенол    ацетон

4)Гидролиз хлорбензола (S_N):

Условия протекания реакции: а) давление, температура 300-350^оС, автоклав; б) катализатор - соль Сu +8% p-p NaOH

Физические свойства. Фено́л представляет собой бесцветные игольчатые кристаллы, розовеющие на воздухе из-за окисления, приводящего к окрашенным продуктам. Обладают специфическим запахом гуаши. Растворим в воде (6 г на 100 г воды), в растворах щелочей, в спирте, в бензоле, в ацетоне. Является сильным антисептиком, за счет денатурирующих белки свойств (образования межмолекулярных водородных связей). Ядовит. Является антисептиком, при попадании на кожу вызывает ожоги. С водой образует гидрат, называемый карболовой кислотой.

Химические свойства фенолов

Строение молекулы фенола. Бензольное кольцо и ОН-группа,                                                                                объединенные в молекуле фенола, влияют друг на друга, взаимно повышая реакционную способность друг друга. Фенильная группа оттягивает на себя неподеленную электронную пару от атома кислорода в ОН-группе, увеличивается поляризация связи О-Н

В результате на атоме Н этой группы увеличивается частичный положительный заряд (d⁺), полярность связи О–Н возрастает, что проявляется в увеличении кислотных свойств этой группы. В сравнении со спиртами, фенолы представляют собой более сильные кислоты. В молекуле фенола неподеленные электронные пары кислорода вступают во взаимодействие (сопряжение) с π-электронами бензольного кольца. ОН-группа является электродонором, электронная плотность повышена в орто и пара положениях. Эти реакционные точки могут атаковаться электрофильными реагентами, («любящими электроны»). Пара электронов атома кислорода,                                                                                        оттянутая к бензольному кольцу, увеличивает прочность связи С–О, поэтому реакции, протекающие с разрывом этой связи, характерные для спиртов, для фенолов возможны, но не типичны.

Для фенолов возможны два типа превращений:

1) замещение атома водорода в ОН-группе.

2) замещение водородных атомов бензольного кольца.

3) замещение ОН-группы не совсем типично.