Propiedades físicas del fenol. Fenoles

Los fenoles de uno, dos y tres átomos se distinguen según la cantidad de grupos OH en la molécula (Fig. 1)

Arroz. 1. FENOLE UNO, BI- Y TRICHÁTICOS

De acuerdo con el número de anillos aromáticos condensados ​​en la molécula, se distinguen (Fig.2) en fenoles (un anillo aromático - derivados del benceno), naftoles (2 anillos condensados ​​- derivados de naftaleno), antranoles (3 anillos condensados ​​- antraceno derivados) y fenantroles (Fig. 2).

Arroz. 2. FENOLES MONO Y POLINUCLEARES

Nomenclatura de alcoholes.

Para los fenoles, se utilizan ampliamente nombres triviales que se han desarrollado históricamente. Los nombres de fenoles mononucleares sustituidos también utilizan prefijos. orto-,meta- Y par -, utilizado en la nomenclatura de compuestos aromáticos. Para compuestos más complejos, los átomos que forman parte de los anillos aromáticos se numeran y la posición de los sustituyentes se indica mediante índices digitales (Fig. 3).

Arroz. 3. NOMENCLATURA DE FENOLES. Los grupos de sustitución y los índices digitales correspondientes se resaltan en diferentes colores para mayor claridad.

Propiedades químicas de los fenoles.

El anillo de benceno y el grupo OH, combinados en una molécula de fenol, se influyen entre sí, aumentando significativamente la reactividad de cada uno. El grupo fenilo absorbe un par solitario de electrones del átomo de oxígeno en el grupo OH (Fig. 4). Como resultado, aumenta la carga positiva parcial en el átomo de H de este grupo (indicado por el símbolo d+), aumenta la polaridad del enlace O-H, lo que se manifiesta en un aumento de las propiedades ácidas de este grupo. Por tanto, en comparación con los alcoholes, los fenoles son ácidos más fuertes. Una carga negativa parcial (indicada por d–), que se transfiere al grupo fenilo, se concentra en las posiciones orto- Y par-(en relación con el grupo OH). Estos puntos de reacción pueden ser atacados por reactivos que gravitan hacia centros electronegativos, los llamados reactivos electrófilos (“amantes de los electrones”).

Arroz. 4. DISTRIBUCIÓN DE LA DENSIDAD ELECTRÓNICA EN FENOL

Como resultado, son posibles dos tipos de transformaciones para los fenoles: la sustitución de un átomo de hidrógeno en el grupo OH y la sustitución del anillo H-atomobenceno. Un par de electrones del átomo de O, atraídos por el anillo de benceno, aumenta la fuerza del enlace C-O, por lo que las reacciones que ocurren con la ruptura de este enlace, características de los alcoholes, no son típicas de los fenoles.

1. Reacciones de sustitución de un átomo de hidrógeno en el grupo OH. Cuando los fenoles se exponen a álcalis, se forman fenolatos (Fig. 5A), la interacción catalítica con alcoholes conduce a éteres (Fig. 5B) y, como resultado de la reacción con anhídridos o cloruros de ácidos carboxílicos, se forman ésteres (Fig. 5C). Al interactuar con el amoníaco (aumento de temperatura y presión), el grupo OH es reemplazado por NH 2, se forma anilina (Fig. 5D), los reactivos reductores convierten el fenol en benceno (Fig. 5E)

2. Reacciones de sustitución de átomos de hidrógeno en el anillo de benceno.

Durante la halogenación, nitración, sulfonación y alquilación de fenol, se atacan los centros con mayor densidad de electrones (Fig.4), es decir, el reemplazo se lleva a cabo principalmente en orto- Y par- posiciones (Fig. 6).

En una reacción más profunda, se reemplazan dos y tres átomos de hidrógeno en el anillo de benceno.

De particular importancia son las reacciones de condensación de fenoles con aldehídos y cetonas esencialmente, se trata de una alquilación que se produce fácilmente y en condiciones suaves (a 40-50°C, medio acuoso en presencia de catalizadores), con el átomo de carbono en su interior; la forma de un grupo metileno CH 2 o un grupo metileno sustituido (CHR o CR 2) se inserta entre dos moléculas de fenol. A menudo, esta condensación conduce a la formación de productos poliméricos (Fig. 7).

El fenol diatómico (nombre comercial bisfenol A, Fig. 7) se utiliza como componente en la producción de resinas epoxi. La condensación de fenol con formaldehído es la base de la producción de resinas de fenol-formaldehído (fenoplastos) ampliamente utilizadas.

Métodos de obtención de fenoles.

Los fenoles se aíslan del alquitrán de hulla, así como de los productos de pirólisis del lignito y la madera (alquitrán). El método industrial para producir fenol C6H5OH se basa en la oxidación del hidrocarburo aromático cumeno (isopropilbenceno) con oxígeno atmosférico, seguida de la descomposición del hidroperóxido resultante diluido con H2SO4 (Fig. 8A). La reacción se produce con un alto rendimiento y es atractiva porque permite obtener dos productos técnicamente valiosos a la vez: fenol y acetona. Otro método es la hidrólisis catalítica de bencenos halogenados (Fig. 8B).

Arroz. 8. MÉTODOS PARA LA OBTENCIÓN DE FENOL

Aplicación de fenoles.

Se utiliza una solución de fenol como desinfectante (ácido carbólico). Fenoles diatómicos: pirocatecol, resorcinol (Fig.3), así como hidroquinona ( par- dihidroxibenceno) se utilizan como antisépticos (desinfectantes antibacterianos), añadidos a curtientes para cuero y pieles, como estabilizadores para aceites lubricantes y caucho, así como para procesar materiales fotográficos y como reactivos en química analítica.

Los fenoles se utilizan de forma limitada en forma de compuestos individuales, pero sus diversos derivados se utilizan ampliamente. Los fenoles sirven como compuestos de partida para la producción de diversos productos poliméricos: resinas fenólicas (Fig. 7), poliamidas y poliepóxidos. A partir de los fenoles se obtienen numerosos fármacos, por ejemplo aspirina, salol, fenolftaleína, además de colorantes, perfumes, plastificantes para polímeros y productos fitosanitarios.

Mijaíl Levitski

Propiedades ácido-base. La acidez de los fenoles es mucho mayor (entre 5 y 6 órdenes de magnitud) que la acidez de los alcoholes. Esto está determinado por dos factores: la mayor polaridad del enlace O-H debido a que el par de electrones solitarios del átomo de oxígeno participa en la conjugación con el anillo de benceno (el grupo hidroxilo es un donante fuerte según el efecto +M) , y estabilización significativa del ion fenolato resultante debido a la deslocalización de la carga negativa con la participación del sistema aromático:

A diferencia de los alcanoles, los fenoles, cuando se exponen a los álcalis, forman sales: fenolatos, solubles en soluciones acuosas de álcalis (pH > 12). Sin embargo, los fenoles son poco solubles en soluciones acuosas de bicarbonatos de metales alcalinos (pH = 8), ya que en estas condiciones los fenolatos sufren una hidrólisis completa.

Las propiedades básicas del fenol son mucho menos pronunciadas (entre 4 y 5 órdenes de magnitud) que las de los alcoholes. Esto se debe al hecho de que la conjugación del par de electrones solitarios del átomo de oxígeno con los electrones π del anillo de benceno en el catión resultante se rompe:

Acilación. La esterificación con ácidos carboxílicos en presencia de H2SO4, característica de los alcoholes, es lenta en el caso del fenol debido a la baja nucleofilicidad de su centro oxigenado. Por lo tanto, para obtener ésteres de fenol, se utilizan electrófilos más fuertes: cloruros de ácido RC0C1 o anhídridos [(RCO) 2 0] de ácidos carboxílicos en condiciones anhidras:

Todas las reacciones de los fenoles consideradas ocurren a través del enlace O-H. Las reacciones con la ruptura del enlace C-O en los fenoles, es decir, reacciones de sustitución del grupo hidroxilo en el fenol, no ocurren en el cuerpo.

Propiedades redox. El fenol se oxida fácilmente en el aire, lo que hace que sus cristales blancos se vuelvan rosados ​​rápidamente. La composición de los productos resultantes no se ha establecido con precisión.

Los fenoles tienen una reacción de color característica con FeCl3 en soluciones acuosas con apariencia de color rojo violeta, que desaparece después de la adición de un ácido o alcohol fuerte. Se supone que el color intenso está asociado a la formación de un compuesto complejo que contiene un anión fenolato en la esfera interna:

En este complejo, de todos los ligandos, el anión fenolato es el nucleófilo y agente reductor más activo. Es capaz de transferir un electrón a un electrófilo y un agente oxidante, un catión hierro(3), con la formación en la esfera interna de un sistema iónico radical que contiene un radical fenoxilo (C6H5O*), lo que conduce a la aparición de intensos color:

Una formación similar de radicales en la esfera interna de un compuesto complejo debido al proceso redox interno también puede ocurrir en los complejos sustrato-enzima del cuerpo. En este caso, la partícula radical puede permanecer unida en la esfera interna o liberarse al salir de esta esfera.

La reacción considerada con FeCl3 indica la facilidad de oxidación del fenol, especialmente su anión. Los fenoles polihídricos se oxidan aún más fácilmente. Por tanto, la hidroquinona (especialmente su dianión) se oxida fácilmente debido a los átomos de carbono a 1,4-benzoquinona:

La hidroquinona se utiliza en fotografía porque... Reduce AgBr en una emulsión fotográfica en áreas expuestas más rápido que en áreas no expuestas.

Los compuestos que contienen un grupo 1,4-quinoide se llaman quinonas. Las quinonas son agentes oxidantes típicos que forman un par redox conjugado en equilibrio con las hidroquinonas correspondientes (Sección 9.1). Tal par en la coenzima Q está involucrado en el proceso de oxidación del sustrato debido a la deshidrogenación (Sección 9.3.3) y la transferencia de electrones a lo largo de la cadena de transporte de electrones desde el sustrato oxidado al oxígeno (Sección 9.3.4). Las vitaminas del grupo K, que contienen un grupo de naftoquinonas, aseguran la coagulación de la sangre en el aire.

Sustitución electrófila en el anillo de benceno. Debido al efecto donador de electrones del grupo hidroxilo, el fenol sufre reacciones de sustitución electrófila mucho más fácilmente que el benceno. El grupo hidroxilo orienta el ataque del electrófilo en las posiciones o y n. Por ejemplo, el fenol decolora el agua con bromo a temperatura ambiente para formar 2,4,6-tribromofenol:

Los representantes más importantes de los alcoholes y su importancia práctica. Los alcanoles son sustancias fisiológicamente activas con efectos narcóticos. Este efecto aumenta con la ramificación y el alargamiento de la cadena de carbono, pasando por un máximo en C6-C8, así como durante la transición de alcoholes primarios a secundarios. Los productos de la transformación de los alcoholes en el organismo pueden provocar sus efectos tóxicos.

El metanol CH 3 OH es un veneno fuerte, ya que se oxida en el tracto digestivo en formaldehído y ácido fórmico. Ya en pequeñas dosis (10 ml) puede provocar ceguera.

Etanol C2H5OH, comúnmente llamado simplemente alcohol. Beber etanol (bebidas alcohólicas) inicialmente tiene un efecto estimulante y luego depresivo sobre el sistema nervioso central, embota la sensibilidad, debilita la función del cerebro y del sistema muscular y empeora las reacciones. Su uso prolongado y excesivo conduce al alcoholismo. El mecanismo de acción del etanol en el organismo es extremadamente complejo y aún no ha sido completamente dilucidado. Sin embargo, un paso importante en su transformación en el organismo es la formación de acetaldehído, que reacciona fácilmente con muchos metabolitos importantes.

El etilenglicol HOCH2CH2OH es un veneno fuerte, ya que los productos de su transformación en el organismo son ácido oxálico y otros compuestos igualmente tóxicos. Tiene olor a alcohol y, por tanto, puede confundirse con etanol y provocar una intoxicación grave. Se utiliza en tecnología como descongelador y para la preparación de anticongelantes, líquidos con un punto de congelación bajo que se utilizan para enfriar motores en invierno.

El glicerol HOCH 2 CH(OH)CH 2 OH es un líquido no tóxico, viscoso, incoloro y de sabor dulce. Forma parte de la mayoría de lípidos saponificados: grasas animales y vegetales, así como fosfolípidos. Se utiliza para la producción de trinitrato de glicerol, como suavizante en la industria textil y del cuero y como parte integral de preparaciones cosméticas para suavizar la piel.

Los alcoholes biológicamente activos son muchos metabolitos que pertenecen a diferentes clases de compuestos orgánicos: mentol - clase de terpenos; xilitol, sorbitol, mesoinositol-alcoholes polihídricos; colesterol, estradiol - esteroides.

Perfil de clase química y biológica.

Tipo de lección: Lección de aprendizaje de material nuevo.

Métodos de enseñanza de lecciones:

• verbal (conversación, explicación, historia);
• visual (presentación por computadora);
• práctico (experimentos de demostración, experimentos de laboratorio).

Objetivos de la lección:Objetivos de aprendizaje: usando el ejemplo del fenol, concretar el conocimiento de los estudiantes sobre las características estructurales de las sustancias que pertenecen a la clase de los fenoles, considerar la dependencia de la influencia mutua de los átomos en la molécula de fenol de sus propiedades; presentar a los estudiantes las propiedades físicas y químicas del fenol y algunos de sus compuestos, estudiar reacciones cualitativas a los fenoles; considerar la presencia en la naturaleza, el uso de fenol y sus compuestos, su papel biológico

Metas educativas: Cree condiciones para que los estudiantes trabajen de forma independiente, fortalezca sus habilidades para trabajar con texto, resalte los puntos principales del texto y realice pruebas.

Metas de desarrollo: Cree una interacción de diálogo en la lección, promueva el desarrollo de las habilidades de los estudiantes para expresar sus opiniones, escuchar a un amigo, hacerse preguntas unos a otros y complementar los discursos de los demás.

Equipo: tiza, pizarra, pantalla, proyector, computadora, medios electrónicos, libro de texto “Química”, décimo grado, O.S. Gabrielyan, F.N. Maskaev, libro de texto “Química: en pruebas, problemas y ejercicios”, décimo grado, O.S. Gabrielyan, I.G. Ostroumov.

Demostración: D.1. Desplazamiento de fenol del fenolato de sodio con ácido carbónico.

D 2. Interacción de fenol y benceno con agua de bromo (video).

D.3. Reacción del fenol con formaldehído.

Experiencia de laboratorio:1. Solubilidad del fenol en agua a temperaturas normales y elevadas.

2. Interacción de fenol y etanol con solución alcalina.

3. Reacción del fenol con FeCl 3.

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INSTITUCIÓN EDUCATIVA MUNICIPAL

"ESCUELA GRAMATICAL № 5"

TYRNYAUZA KBR

Lección abierta-investigación en química.

Profesora de química: Gramoteeva S.V.

I categoría de calificación

Clase: 10 "A", química y biológica.

Fecha: 14/02/2012

Fenol: estructura, propiedades físicas y químicas del fenol.

Aplicación de fenol.

Perfil de clase química y biológica.

Tipo de lección: Lección de aprendizaje de material nuevo.

Métodos de enseñanza de lecciones:

1. verbal (conversación, explicación, historia);
2. visual (presentación por computadora);
3. práctico (experimentos de demostración, experimentos de laboratorio).

Objetivos de la lección: Objetivos de aprendizaje: usando el ejemplo del fenol, concretar el conocimiento de los estudiantes sobre las características estructurales de las sustancias que pertenecen a la clase de los fenoles, considerar la dependencia de la influencia mutua de los átomos en la molécula de fenol de sus propiedades; presentar a los estudiantes las propiedades físicas y químicas del fenol y algunos de sus compuestos, estudiar reacciones cualitativas a los fenoles; considerar la presencia en la naturaleza, el uso de fenol y sus compuestos, su papel biológico

Metas educativas:Cree condiciones para que los estudiantes trabajen de forma independiente, fortalezca sus habilidades para trabajar con texto, resalte los puntos principales del texto y realice pruebas.

Metas de desarrollo:Cree una interacción de diálogo en la lección, promueva el desarrollo de las habilidades de los estudiantes para expresar sus opiniones, escuchar a un amigo, hacerse preguntas unos a otros y complementar los discursos de los demás.

Equipo: tiza, pizarra, pantalla, proyector, computadora, medios electrónicos, libro de texto “Química”, décimo grado, O.S. Gabrielyan, F.N. Maskaev, libro de texto “Química: en pruebas, problemas y ejercicios”, décimo grado, O.S. Gabrielyan, I.G. Ostroumov.

Demostración: D.1.Desplazamiento de fenol del fenolato de sodio con ácido carbónico.

D 2. Interacción de fenol y benceno con agua de bromo (video).

D.3. Reacción del fenol con formaldehído.

Experiencia de laboratorio: 1. Solubilidad del fenol en agua a temperaturas normales y elevadas.

3. Reacción del fenol con FeCl. 3 .

DURANTE LAS CLASES

1. Organizar el tiempo.
2. Preparándose para estudiar material nuevo.

1. Encuesta frontal:

1. ¿Qué alcoholes se llaman polihídricos? Dar ejemplos.
2. ¿Cuáles son las propiedades físicas de los alcoholes polihídricos?
3. ¿Qué reacciones son típicas de los alcoholes polihídricos?
4. Escribe reacciones cualitativas características de los alcoholes polihídricos.
5. Dé ejemplos de la reacción de esterificación del etilenglicol y glicerol con ácidos orgánicos e inorgánicos. ¿Cómo se llaman los productos de reacción?
6. Escribe las reacciones de deshidratación intramolecular e intermolecular. Nombra los productos de la reacción.
7. Escribe las reacciones de alcoholes polihídricos con haluros de hidrógeno. Nombra los productos de la reacción.
8. ¿Cuáles son los métodos para producir etilenglicol?
9. ¿Cuáles son los métodos para producir glicerina?
10. ¿Cuáles son las aplicaciones de los alcoholes polihídricos?

1. Revisando la casa. asignaciones: página 158, ej. 4-6 (selectivamente en el tablero).

1. Aprender material nuevo en forma de conversación.

La diapositiva muestra las fórmulas estructurales de compuestos orgánicos. Es necesario nombrar estas sustancias y determinar a qué clase pertenecen.

Fenoles - Se trata de sustancias en las que el grupo hidroxo está conectado directamente al anillo de benceno.

¿Cuál es la fórmula molecular del radical fenilo: C? 6 h 5 – fenilo. Si a este radical se le añaden uno o más grupos hidroxilo obtenemos fenoles. Tenga en cuenta que los grupos hidroxilo deben estar unidos directamente al anillo de benceno, de lo contrario obtendremos alcoholes aromáticos.

Clasificación

Igual que los alcoholes, fenoles.clasificado por atomicidad, es decir. por el número de grupos hidroxilo.

1. Los fenoles monohídricos contienen un grupo hidroxilo en la molécula:

1. Los fenoles polihídricos contienen más de un grupo hidroxilo en sus moléculas:

El representante más importante de esta clase es el fenol. El nombre de esta sustancia formó la base del nombre de toda la clase: fenoles.

Muchos de ustedes se convertirán en médicos en un futuro próximo, por lo que deberían saber todo lo posible sobre el fenol. Actualmente, existen varias áreas principales de uso del fenol. Uno de ellos es la producción de medicamentos. La mayoría de estos medicamentos son derivados del ácido salicílico derivado del fenol: o-HOC 6 h 4 COOH. El antipirético más común, la aspirina, no es más que ácido acetilsalicílico. El éster del ácido salicílico y el propio fenol también se conocen con el nombre de salol. El ácido paraaminosalicílico (PAS para abreviar) se utiliza en el tratamiento de la tuberculosis. Y finalmente, la condensación del fenol con anhídrido ftálico produce fenolftaleína, también conocida como purgen.

Fenoles – sustancias orgánicas cuyas moléculas contienen un radical fenilo asociado a uno o más grupos hidroxi.

¿Por qué crees que los fenoles se clasifican en una clase separada, aunque contienen el mismo grupo hidroxilo que los alcoholes?

Sus propiedades son muy diferentes a las de los alcoholes. ¿Por qué?

Los átomos de una molécula se influyen mutuamente. (La teoría de Butlerov).

Veamos las propiedades de los fenoles usando como ejemplo el fenol más simple.

Historia del descubrimiento

En 1834 El químico orgánico alemán Friedlieb Runge descubrió una sustancia cristalina blanca con un olor característico en los productos de la destilación del alquitrán de hulla. No pudo determinar la composición de la sustancia; lo hizo en 1842. Augusto Laurent. La sustancia tenía propiedades ácidas pronunciadas y era un derivado del benceno, descubierto poco antes. Laurent lo llamó bencenofenona, por lo que el nuevo ácido se llamó ácido fenílico. Charles Gerard consideró que la sustancia resultante era alcohol y propuso llamarla fenol.

Propiedades físicas

Experiencia de laboratorio: 1. Estudio de las propiedades físicas del fenol.

tarjeta de instrucciones

1.Mira la sustancia que te dan y escribe sus propiedades físicas.

2.Disuelva la sustancia en agua fría.

3. Caliente ligeramente el tubo de ensayo. Tenga en cuenta las observaciones.

Fenol C6H5 OH (ácido carbólico)- sustancia cristalina incolora, t pl = 43 0 C, t hervir = 182 0 C, en el aire se oxida y se vuelve rosado, a temperaturas normales es poco soluble en agua, por encima de 66 °C es miscible con agua en cualquier proporción. El fenol es una sustancia tóxica, provoca quemaduras en la piel, es antiséptico, por lo tantoEl fenol debe manipularse con cuidado.!

El fenol en sí y sus vapores son venenosos. Pero también existen fenoles de origen vegetal, que se encuentran, por ejemplo, en el té. Tienen un efecto beneficioso sobre el cuerpo humano.

Una consecuencia de la polaridad del enlace O-H y la presencia de pares libres de electrones en el átomo de oxígeno es la capacidad de los compuestos hidroxi para formar enlaces de hidrógeno.

Esto explica por qué el fenol tiene puntos de fusión (+43) y puntos de ebullición (+182) bastante altos. La formación de enlaces de hidrógeno con moléculas de agua promueve la solubilidad de los compuestos hidroxi en agua.

La capacidad de disolverse en agua disminuye con el aumento de radicales hidrocarbonados y de compuestos hidroxi poliatómicos a monoatómicos. Se mezclan metanol, etanol, propanol, isopropanol, etilenglicol y glicerina con agua en cualquier proporción. La solubilidad del fenol en agua es limitada.

Isomería y nomenclatura

2 tipos posibles isomería:

1. isomería de la posición de los sustituyentes en el anillo de benceno;
2. Isomería de cadena lateral (estructura del radical alquilo y númeroradicales).

Propiedades químicas

Mire detenidamente la fórmula estructural del fenol y responda la pregunta: "¿Qué tiene de especial el fenol que lo ubicaron en una clase separada?"

Aquellos. El fenol contiene tanto un grupo hidroxilo como un anillo de benceno que, según la tercera posición de la teoría de A.M. Butlerov, se influyen mutuamente.

¿Qué propiedades debe tener formalmente el fenol? Así es, alcoholes y benceno.

Las propiedades químicas de los fenoles se deben precisamente a la presencia de un grupo hidroxilo funcional y un anillo de benceno en las moléculas. Por tanto, las propiedades químicas del fenol pueden considerarse tanto por analogía con los alcoholes como por analogía con el benceno.

Recuerde con qué sustancias reaccionan los alcoholes. Veamos un video de la interacción del fenol con el sodio.

1. Reacciones que involucran al grupo hidroxilo.

1. Interacción con metales alcalinos.(similitud con los alcoholes).

2C 6 H 5 OH + 2Na → 2C 6 H 5 ONa + H 2 (fenolato de sodio)

¿Recuerdas si los alcoholes reaccionan con los álcalis? No, ¿qué pasa con el fenol? Realicemos un experimento de laboratorio.

Experiencia de laboratorio: 2. Interacción de fenol y etanol con solución alcalina.

1. Vierta una solución de NaOH y 2-3 gotas de fenolftaleína en el primer tubo de ensayo, luego agregue 1/3 de la solución de fenol.

2. Agregue una solución de NaOH y 2-3 gotas de fenolftaleína al segundo tubo de ensayo, luego agregue 1/3 parte de etanol.

Hacer observaciones y escribir ecuaciones de reacción.

1. El átomo de hidrógeno del grupo hidroxilo del fenol es de naturaleza ácida. Las propiedades ácidas del fenol son más pronunciadas que las del agua y los alcoholes.A diferencia de los alcoholes y agua El fenol reacciona no sólo con metales alcalinos, sino también con álcalis para formar fenolatos:

C 6 H 5 OH + NaOH → C 6 H 5 ONa + H 2 O

Sin embargo, las propiedades ácidas de los fenoles son menos pronunciadas que las de los ácidos inorgánicos y carboxílicos. Por ejemplo, las propiedades ácidas del fenol son aproximadamente 3000 veces menores que las del ácido carbónico, por lo tanto, al pasar dióxido de carbono a través de una solución de fenolato de sodio, se puede aislar el fenol libre ( demostración):

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

La adición de ácido clorhídrico o sulfúrico a una solución acuosa de fenolato de sodio también conduce a la formación de fenol:

C 6 H 5 ONa + HCl → C 6 H 5 OH + NaCl

Los fenolatos se utilizan como materiales de partida para la preparación de éteres y ésteres:

C 6 H 5 ONa + C 2 H 5 Br → C 6 H 5 OC 2 H 5 + NaBr (éter etilfenílico)

C 6 H 5 ONa + CH 3 COCl → CH 3 – COOC 6 H 5 + NaCl

Cloruro de acetilo fenilacetato, éster fenílico del ácido acético

¿Cómo se puede explicar el hecho de que los alcoholes no reaccionen con soluciones alcalinas, pero el fenol sí?

Los fenoles son compuestos polares (dipolos). El anillo de benceno es el extremo negativo del dipolo, el grupo OH es el extremo positivo. El momento dipolar se dirige hacia el anillo de benceno.

El anillo de benceno extrae electrones del par solitario de electrones del oxígeno. El desplazamiento del par de electrones solitarios del átomo de oxígeno hacia el anillo de benceno conduce a un aumento de la polaridad del enlace O-H. Un aumento en la polaridad del enlace O-H bajo la influencia del anillo de benceno y la aparición de una carga positiva suficientemente grande en el átomo de hidrógeno conduce al hecho de que la molécula de fenoldisocia en agua solucionestipo de ácido:

C 6 H 5 OH ↔ C 6 H 5 O - + H + (ion fenolato)

El fenol es débil. ácido. Esta es la principal diferencia entre fenoles yalcoholes, que sonno electrolitos.

1. Reacciones que involucran el anillo de benceno.

¡El anillo de benceno cambió las propiedades del grupo hidroxo!

¿Existe un efecto inverso? ¿Han cambiado las propiedades del anillo de benceno?

Hagamos un experimento más.

Demostración: 2. Interacción de fenol con agua de bromo (video).

Reacciones de sustitución. Las reacciones de sustitución electrófila en el anillo de benceno de los fenoles ocurren mucho más fácilmente que en el benceno, y en condiciones más suaves, debido a la presencia de un sustituyente hidroxilo.

1. Halogenación

La bromación se produce con especial facilidad en soluciones acuosas. A diferencia del benceno, la bromación del fenol no requiere la adición de un catalizador (FeBr 3 ). Cuando el fenol reacciona con agua con bromo, se forma un precipitado blanco de 2,4,6-tribromofenol:

1. Nitración También ocurre más fácilmente que la nitración de benceno. La reacción con ácido nítrico diluido se produce a temperatura ambiente. Como resultado, se forma una mezcla de isómeros orto y para de nitrofenol:

O-nitrofenol p-nitrofenol

Cuando se utiliza ácido nítrico concentrado, se forma 2,4,6-trinitrofenol, ácido pícrico, un explosivo:

Como puede ver, el fenol reacciona con el agua con bromo para formar un precipitado blanco, pero el benceno no reacciona. El fenol, como el benceno, reacciona con el ácido nítrico, pero no con una molécula, sino con tres a la vez. ¿Qué explica esto?

Habiendo adquirido un exceso de densidad electrónica, el anillo de benceno se desestabilizó. La carga negativa se concentra en las posiciones orto y para, por lo que estas posiciones son las más activas. Aquí se produce la sustitución de los átomos de hidrógeno.

El fenol, como el benceno, reacciona con el ácido sulfúrico, pero con tres moléculas.

1. Sulfonación

La proporción de dimensiones orto y para está determinada por la temperatura de reacción: a temperatura ambiente, se forma principalmente o-fenolsulfoxilato, a una temperatura de 100 0 C – para-isómero.

1. La policondensación de fenol con aldehídos, en particular con formaldehído, se produce con la formación de productos de reacción: resinas de fenol-formaldehído y polímeros sólidos ( demostración):

Reacción policondensación,es decir, una reacción de producción de polímero que se produce con la liberación de un producto de bajo peso molecular (por ejemplo, agua, amoníaco, etc.),Puede continuar más (hasta que uno de los reactivos se consuma por completo) con la formación de enormes macromoléculas. El proceso se puede describir mediante la ecuación resumida:

La formación de moléculas lineales ocurre a temperaturas ordinarias. La realización de esta reacción cuando se calienta conduce al hecho de que los componentes tienen una estructura ramificada, son sólidos e insolubles en agua. Como resultado del calentamiento de una resina lineal de fenol-formaldehído con un exceso de aldehído, se obtienen masas plásticas duras con propiedades únicas.

Los polímeros a base de resinas de fenol-formaldehído se utilizan para la fabricación de barnices y pinturas. Los productos plásticos fabricados a base de estas resinas son resistentes al calentamiento, enfriamiento, álcalis y ácidos, y también tienen altas propiedades eléctricas. Las partes más importantes de los aparatos eléctricos, las carcasas de las unidades de potencia y las piezas de máquinas, así como la base polimérica de las placas de circuito impreso para dispositivos de radio, están hechas de polímeros a base de resinas de fenol-formaldehído.

Los adhesivos a base de resinas de fenol-formaldehído son capaces de conectar de forma fiable piezas de una amplia variedad de naturalezas, manteniendo la mayor resistencia de las juntas en un rango de temperaturas muy amplio. Este pegamento se utiliza para unir la base metálica de las lámparas a una bombilla de vidrio.

Todos los plásticos que contienen fenol son peligrosos para los seres humanos y la naturaleza. Es necesario encontrar un nuevo tipo de polímero que sea seguro para la naturaleza y que se descomponga fácilmente en residuos seguros. Este es tu futuro. ¡Crea, inventa, no dejes que sustancias peligrosas destruyan la naturaleza!

Reacción cualitativa a los fenoles.

En soluciones acuosas, los fenoles monohídricos reaccionan con FeCl. 3 con formación de fenolatos complejos, que tienen un color violeta; El color desaparece después de agregar ácido fuerte.

Experiencia de laboratorio: 3. Reacción del fenol con FeCl. 3 .

Añadir 1/3 de la solución de fenol al tubo de ensayo y gota a gota la solución de FeCl 3 .

Registre sus observaciones.

Métodos de obtención

1. Método cumeno.

Como materias primas se utilizan benceno y propileno, a partir de los cuales se obtiene isopropilbenceno (cumeno), que sufre más transformaciones.

Método cumeno para producir fenol (URSS, Sergeev P.G., Udris R.Yu., Kruzhalov B.D., 1949). Ventajas del método: tecnología sin residuos (rendimiento de productos útiles > 99%) y rentabilidad. Actualmente, el método del cumeno se utiliza como método principal en la producción mundial de fenol.

1. Elaborado a partir de alquitrán de hulla.

El alquitrán de hulla, que contiene fenol como uno de sus componentes, se trata primero con una solución alcalina (se forman fenolatos) y luego con un ácido:

C 6 H 5 OH + NaOH → C 6 H 5 ONa + H 2 O (fenolato de sodio, intermedio)

C 6 H 5 ONa + H 2 SO 4 → C 6 H 5 OH + NaHSO 4

1. Fusión de sales de ácidos arenosulfónicos con álcali:

300 0 C

C 6 H 5 SO 3 Na + NaOH → C 6 H 5 OH + Na 2 SO 3

1. Interacción de derivados halógenos de hidrocarburos aromáticos con álcalis:

300 0 C, P, Cu

C6H5 Cl + NaOH (solución al 8-10%) → C 6H5OH + NaCl

o con vapor de agua:

450-500 0 C, Al 2 O 3

C6H5Cl + H2O → C6H5OH + HCl

Papel biológico de los compuestos fenólicos.