ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.12.2023
Просмотров: 194
Скачиваний: 1
5ОН называют просто фенол. 4. При наличии нескольких заместителей начало нумерации определяет гидроксильная группа и эти соединения рассматриваются как производные фенола. 5. Иногда в соединениях сложного строения наличие гидроксильной группы обозначают префиксом гидрокси-.6. Многие фенолы имеют тривиальные названия, принятые номенклатурой ИЮПАК (см. рис. 24.1-24.4).Изомерия. Как видно из приведенных примеров, фенолам свойственна структурная изомерия (изомерия положения гидроксигруппы).Использование фенолов. На основе фенола получают: - лекарственные препараты, например, аспирин, салол, фенолфталеин;- красители;- парфюмерные продукты;- пластификаторы для полимеров;- средства защиты растений. Раствор фенола используют в качестве дезинфицирующего средства (карболовая кислота). Двухатомныефенолы – пирокатехин, резорцин, гидрохинон (пара-дигидроксибензол): применяют как антисептики (антибактериальные обеззараживающие вещества);входят в состав дубителей для кожи и меха;используют как стабилизаторы смазочных масел и резины;используют для обработки фотоматериалов и как реагенты в аналитической химии. В виде отдельных соединений фенолы используются ограниченно, зато их различные производные применяют широко. Фенолы служат исходными соединениями для получения разнообразных полимерных продуктов – феноло-альдегидных смол, полиамидов, полиэпоксидов. Физические свойства. Фенол и его низшие гомологи представляю собой бесцветные низкоплавкие кристаллическиевещества или жидкости с сильным характерным запахом. Двух- и трехатомные фенолы - твердые вещества с более высокими температурами плавления, без запаха. Фенолы малорастворимы в воде, но легко растворяются в неполярных растворителях: эфире, бензоле, спирте и хлороформе. Способы получения. Основными способами получения фенолов являются синтетические способы, основанные на введениигидроксильной группы опосредованно вместо имеющихся в бензольном кольце заместителей, например путем замещения атома хлора.
Гидролиз галогенпроизводных. В промышленности используют способ взаимодействия хлорбензола с раствором щелочи NaOH, при высоких температурах (в зависимости от особенностей технологического регламента, от 280ºС до 350ºС) и высоком давлении (порядка 30 МПа):Рис. 24.5. Схема реакции гидролиза галогенпроизводных бензола Реакция идет в две стадии, сначала получение фенолята натрия, затем его реакция с соляной кислотой:Рис. 24.6. Схема реакции получения фенола гидролизом хлорбензолаЩелочное плавление солей ароматических сульфоновых кислот. Способ заключается в сплавлениинатриевых и калиевых солей ароматических сульфоновых кислот с твердымищелочами при температуре 300-350ºС. Примером может служить синтезβ-нафтола из нафталина: Рис. 24.7. Схема получения β-нафтола из нафталина1. Образующуюся на первой стадии нафталин-2-сульфоновую кислоту переводят в натриевую соль, которую сплавляют со щелочью, поэтому данный способ называют щелочным плавом. 2. После подкисленияминеральной кислотой выделяется конечный продукт - β-нафтол.Многатомные фенолы тоже могут быть получены способом щелочного плава. Так, для получения пирокатехина используют о- или п-гидроксибензолсульфоновыекислоты, для синтеза резорцина – бензол-1,3-дисульфоновая кислота:Рис. 24.8. Схема получения двухатомных спиртов: пирокатехина и резорцинаОсновным недостатком способа являются жесткие условия процесса и большое количество отходов, загрязняющих окружающую среду. Кумольный способ (окисление изопропиларенов, изпропилбензол - кумол). Преимущество метода: безотходная технология (выход полезных продуктов >
99%).В настоящее время кумольный метод используется как основной в мировом производстве кумола (до 80% всего производства).Кумольный способ включает в себя две последовательные стадии. 1. Сначала кумол окисляют кислородом воздуха в гидропироксид кумола. Это радикальное окисление протекает по третичному атому углерода с образованием промежуточного устойчивогорадикалабензильного типа. 2. На второй стадии достаточно стабильный гидропироксидкумоларазлагают разбавленной серной кислотой:Рис. 24.9. Схема получения фенола окислением изопропилбензолаДостоинством кумольного способа является также и то, что кроме фенола получается ацетон (на 1 кгфенола образуется 0,6 кгацетона).Аналогичным путем из м- и п-цимолов (м- и п-метилкумолов) получают м- и п-крезолы, из 2-изопропилнафталина получают β-нафтол.Разложение солей арилдиазония. Этот важный лабораторный способ синтеза фенолов заключается в переводеароматической группы в диазогруппу с последующим замещениемдиазогруппы на гидроксильную:Рис. 24.10. Схема получения фенола разложением солей диазонияВыходы фенолов при разложении солей арилдиазония обычно невысоки (50-60%). Этот способ использую в случае:- необходимо получить замещенный фенол, свободный от изомеров; - иные способы получения фенолов менее эффективны. Химические свойства. Реакционными центрами в молекуле фенолов являются фенольная гидроксильная группа и ароматическая группа, которые взаимно влияют друг на друга:Рис. 24.11. Электронная формула фенолаПричины повышенной кислотности фенолов по сравнению со спиртами. Фенольная гидроксильная группа за счет р,π-сопряжения с ароматическим кольцом обусловливает дефицит электронной плотности на атоме кислорода, в результате чего протонгидроксильной группы
становится более подвижным, чем в спиртах, т.е. увеличивает кислотные свойства.
Благодаря электронодонорному влиянию фенольного гидроксила (+М-эффект ОН-группы) электронная плотность ароматического кольца повышена по сравнению с бензолом, особенно в орто- и пара-положениях. Это существенно облегчает протекание реакций электрофильного замещеения и окисления.
С другой стороны, наличие положительного мезомерного эффекта приводит к укорачиванию связи С-ОН, что приводит к снижению основных и нуклеофильных свойства фенольного гидроксила (по сравнению со спиртами) и делает практически невозможными реакции нуклеофильного замещения.
Влияние заместителей на кислотность фенола. На кислотность фенола оказывают влияние заместители в ароматическом ядре.
1. При наличии в пара-положении электроноакцепторных заместителей (-NO2,
-С1 др.) кислотные свойства усиливаются.
2. Если в п-положение ввести электронодонорные заместители (-NН2, -ОСН3 и др.), то происходит снижение кислотных свойств, поскольку уменьшается поляризация О-Н-связи, что затрудняет отрыв протона:
Рис. 24.12. Влияние заместителей в бензольном кольце на кислотные свойства фенола
Получение простых и сложных эфиров. Фенолы, являясь слабыми основаниями, обладают и низкой нуклеофильностью. Реакции с участием фенолов в роли нуклеофила протекают с большим трудом.
Значительно облегчает протекание реакции использование щелочной среды, в которой фенолы превращают в феноксид-ионы ArO- (феноляты), обладающие высокой нуклеофильностью.
Получение фенолятов. Кислотность фенолов значительно выше, чем спиртов, поскольку феноксид-ионы в результате мезомерной делокализации отрицательного заряда стабильнее алкоксид-ионов:
Рис. 24.13. Схема мезомерной делокализации заряда в феноксид-ионе