Фенолът е безцветно кристално вещество с много специфична миризма. Това вещество се използва широко в производството на различни багрила, пластмаси, различни синтетични влакна (главно найлон). Преди развитието на нефтохимическата промишленост производството на фенол се извършва изключително от каменовъглен катран. Разбира се, този метод не беше в състояние да покрие всички нужди на бързо развиващата се индустрия от фенол, който сега се превърна във важен компонент на почти всички обекти около нас.
В процеса на синтеза се използва фенол, чието производство се е превърнало в спешна нужда поради появата на изключително широка гама от нови материали и вещества, от които той е неразделна съставка. А той от своя страна е важен компонент на фенолните съединения. Също така голямо количество фенол се преработва в циклохексанол, който е необходим за производство в промишлен мащаб.
Друга важна област е производството на смес от креозоли, която се синтезира в креозолна формалдехидна смола, използвана за производството на много лекарства, антисептици и антиоксиданти. Следователно, днес производството на фенол в големи количества е важна задача на нефтохимията. Вече са разработени много методи за производство на това вещество в достатъчни обеми. Нека се спрем на основните.
Най-старият и доказан метод е алкалния метод на топене, който се характеризира с голяма консумация на сярна киселина за и каустик, последвано от тяхното сливане в бензолсулфонатриева сол, от която това вещество се отделя директно. Получаването на фенол чрез метода на хлориране на бензол, последвано от осапуняване на хлоробензен, е изгодно само ако има голямо количество евтина електроенергия, необходима за производството на каустик и хлор. Основните недостатъци на тази техника са необходимостта от създаване на високо налягане (най-малко триста атмосфери) и изключително значителна степен на корозия на оборудването.
По-модерен метод е получаването на фенол чрез разлагане на изопропилбензен хидропероксид. Вярно е, че схемата за изолиране на необходимото вещество тук е доста сложна, тъй като включва предварително производство на хидропероксид по метода на бензолово алкилиране с разтвор на пропилен. Освен това технологията предвижда окисляване на получения изопропилбензен с въздушна смес до образуване на хидропероксид. Като положителен фактор на тази техника може да се отбележи производството на друго важно вещество, ацетон, успоредно с фенола.
Съществува и метод за изолиране на фенол от кокс и полукоксови катрани от твърди горивни материали. Такава процедура е необходима не само за получаване на ценен фенол, но и за подобряване на качеството на различни въглеводородни продукти. Едно от свойствата на фенола е бързото окисление, което води до ускорено стареене на маслото и образуването на вискозни смолисти фракции в него.
Но най-модерният метод и най-новото постижение на нефтохимическата индустрия е да се получи фенол от бензол директно чрез окисляването му. Целият процес се извършва в специален адиабатен реактор, който съдържа катализатор, съдържащ зеолит. Първоначалният азотен оксид се получава чрез окисляване на амоняка с въздух или чрез отделянето му от, по-точно, от неговите странични продукти, образувани по време на синтеза. Тази технология е в състояние да произвежда фенол с висока чистота с минимално общо съдържание на примеси.
На базата на бензол. При нормални условия те са твърди токсични вещества със специфичен аромат. В съвременната индустрия тези химични съединения играят важна роля. По отношение на употреба, фенолът и неговите производни са сред двадесетте най-търсени химически съединения в света. Те намират широко приложение в химическата и леката промишленост, фармацевтиката и енергетиката. Следователно производството на фенол в промишлен мащаб е една от основните задачи на химическата промишленост.
Фенолни обозначения
Оригиналното име на фенола е карболова киселина. По-късно това съединение научи името "фенол". Формулата на това вещество е показана на фигурата:
Фенолните атоми са номерирани, като се започне от въглеродния атом, който е свързан с OH хидроксо групата. Последователността продължава в такъв ред, че другите заместени атоми получават най-ниските числа. Фенолните производни съществуват като три елемента, чиито характеристики се обясняват с разликата в техните структурни изомери. Различните орто-, мета-, паракрезоли са само модификация на основната структура на съединението на бензеновия пръстен и хидроксилната група, чиято основна комбинация е фенол. Формулата на това вещество в химически обозначения изглежда като C 6 H 5 OH.
Физични свойства на фенола
Визуално фенолът е твърди безцветни кристали. На открито те се окисляват, придавайки на веществото характерен розов оттенък. При нормални условия фенолът е доста слабо разтворим във вода, но с повишаване на температурата до 70 ° C тази цифра се увеличава рязко. В алкални разтвори това вещество е разтворимо във всякакви количества и при всяка температура.
Тези свойства се запазват и в други съединения, чийто основен компонент са фенолите.
Химични свойства
Уникалните свойства на фенола се обясняват с неговата вътрешна структура. В молекулата на този химикал р-орбитала на кислорода образува единична р-система с бензоловия пръстен. Това тясно взаимодействие увеличава електронната плътност на ароматния пръстен и понижава тази на кислородния атом. В този случай полярността на връзките на хидроксо групата се увеличава значително и водородът в неговия състав лесно се заменя с всеки алкален метал. Така се образуват различни фенолати. Тези съединения не се разлагат с вода, като алкохолати, но техните разтвори са много подобни на соли на силни основи и слаби киселини, така че имат доста изразена алкална реакция. Фенолатите взаимодействат с различни киселини, в резултат на реакцията фенолите се редуцират. Химичните свойства на това съединение му позволяват да взаимодейства с киселини, като по този начин образува естери. Например, взаимодействието на фенол и оцетна киселина води до образуването на фенилов естер (фениацетат).
Широко известна е реакцията на нитриране, при която под въздействието на 20% азотна киселина фенолът образува смес от пара- и ортонитрофеноли. Ако фенолът се третира с концентрирана азотна киселина, се получава 2,4,6-тринитрофенол, който понякога се нарича пикринова киселина.
Фенол в природата
Като самостоятелно вещество, фенолът се намира в природата в каменовъглен катран и в определени степени на масло. Но за промишлени нужди тази сума не играе никаква роля. Ето защо получаването на фенол по изкуствен път се е превърнало в приоритет за много поколения учени. За щастие този проблем беше решен и в резултат се получи изкуствен фенол.
имоти, получаване
Използването на различни халогени прави възможно получаването на фенолати, от които се образува бензол при по-нататъшна обработка. Например при нагряване на натриев хидроксид и хлоробензен се получава натриев фенолат, който се разлага на сол, вода и фенол, когато е изложен на киселина. Формулата за тази реакция е дадена тук:
C 6 H 5 -CI + 2NaOH -> C 6 H 5 -ONa + NaCl + H 2 O
Ароматните сулфонови киселини също са източник за производството на бензол. Химическата реакция се извършва с едновременно топене на алкали и сулфонова киселина. Както се вижда от реакцията, първо се образуват феноксиди. Когато се третират със силни киселини, те се редуцират до многовалентни феноли.
Фенол в индустрията
На теория получаването на фенол по най-простия и обещаващ начин изглежда така: с помощта на катализатор бензолът се окислява с кислород. Но досега катализаторът за тази реакция не е намерен. Следователно в момента в индустрията се използват други методи.
Непрекъснат индустриален метод за производство на фенол се състои във взаимодействието на хлоробензен и 7% разтвор на натриев хидроксид. Получената смес се прекарва през една и половина километрова система от тръби, загрята до температура 300 С. Под влияние на температурата и поддържано високо налягане изходните материали реагират, за да се получи 2,4-динитрофенол и други продукти.
Не толкова отдавна беше разработен индустриален метод за получаване на фенол-съдържащи вещества по метода на кумола. Този процес се състои от два етапа. Първо, от бензол се получава изопропилбензен (кумол). За да направите това, бензолът се алкилира с пропилен. Реакцията изглежда така:
След това кумолът се окислява с кислород. Резултатът от втората реакция е фенол и друг важен продукт, ацетон.
Производството на фенол в промишлен мащаб е възможно от толуен. За да направите това, толуенът се окислява върху кислорода, съдържащ се във въздуха. Реакцията протича в присъствието на катализатор.
Примери за феноли
Най-близките хомолози на фенолите се наричат крезоли.
Има три вида крезоли. Метакрезолът при нормални условия е течност, пара-крезолът и орто-крезолът са твърди вещества. Всички крезоли са слабо разтворими във вода и по своите химични свойства са почти подобни на фенола. Крезоли се намират естествено в каменовъгления катран, те се използват в промишлеността при производството на багрила и някои видове пластмаси.
Примери за двувалентни феноли са пара-, орто- и мета-хидробензени. Всички те са твърди вещества, лесно разтворими във вода.
Единственият представител на тривалентния фенол е пирогалол (1,2,3-трихидроксибензен). Формулата му е показана по-долу.
Пирогалолът е доста силен редуциращ агент. Лесно се окислява, така че се използва за получаване на газове, пречистени от кислород. Това вещество е добре познато на фотографите, използва се като проявител.
Производство на фенол чрез сулфониране на бензол.
Изчисления за производство на фенол 1000r
Синтетичният фенол в промишлен мащаб е получен за първи път през 1899 г. в фабриката за анилино-сода в Баден чрез сулфониране на бензол. Оттогава този метод, до голяма степен модифициран и подобрен, се използва широко в много страни по света.
Сулфониране на бензол
C6H6 + H2SO4 \u003d C6H5SO3H + H2O
Неутрализиране на сулфоновата киселина
2С6Н5SO3Н+Na2SO3 = 2С6Н5SO3 Na+N2О+SO2
Алкално топене
С6Н5 SO3 Na+2 NaOH=С6Н5 О Na+ Na2SO3+Н2О
Разлагане на натриев фенолат
2 C6H5 O Na + SO2 + H2O \u003d 2C6H5 OH + Na2SO3
Сулфонирането на бензола може да се извърши в течна фаза, в парна фаза и по двуетапен метод.
Методът за сулфониране на бензол в парната фаза е разработен от R.K. Айхман и е най-икономичният. Цената на фенола, получен по този метод, е с 10% по-ниска от цената на фенола, произведен по метода на течнофазно сулфониране на бензол, използван в Германия, и с 6% по-ниска от цената на фенола, произведен по метода, разпространен в САЩ (двустепенен метод).
Парофазният процес на сулфониране на бензол се извършва непрекъснато. Парите на бензол протичат успоредно през барботерите към четири каскадни сулфуризатори, оборудвани с бъркалки и кожуси. За сулфониране се подава 94-95% сярна киселина, която се вкарва чрез барботори в първия от сулфуризаторите. Получената сулфомаса последователно преминава от долния сулфоризатор към друг. По време на сулфониране възникват следните странични реакции:
а) образуването на дифенилсулфон:
С6Н5SO3Н+С6Н6?С6Н5SO2С6Н5+Н2О
б) Образуване на бензен дисулфонова киселина:
С6Н5SO3Н+Н2SO4?С6Н4(SO3Н)2+ Н2О
в) пълно окисление на бензола:
С6Н6+15 SO3?6СО2+3 Н2О+15 SO2
Тези нежелани реакции се ускоряват с повишаване на температурата, в резултат на което температурата в сулфураторите се поддържа не по-висока от 160°C. Парите на водата и бензола, освободени по време на сулфониране, кондензират, а ексфолираният бензен след неутрализация се връща към сулфониране.
Получената сулфомаса се подава за извличане на бензол, тъй като при температурата на сулфониране около 1,5% бензол се разтваря спрямо теглото на сулфомасата. В резултат на отстраняване, извършено във вакуум или с помощта на инертен газ, съдържанието на бензол в него се намалява до 0,1-0,2%.
Парите на бензола, отделяни по време на отстраняването, са частично кондензирани, бензоловият остатък се адсорбира от газовете. Към обратния бензен се добавя бензол, получен чрез кондензация и регенерация на адсорбента.
Сулфома след дестилация на бензол се подлага на непрекъсната неутрализация на суспензии на натриев сулфит. Полученият серен диоксид се използва в бъдеще за разлагането на натриев фенолат.
Наситен разтвор на сулфосол преминава към алкално топене, което се извършва периодично в котел, нагряван от димни газове. За топене се използва 80-85% разтвор на NaOH; процесът се извършва при 285-315?
На този етап възникват странични реакции, които водят до образуването на о-р-оксидифенили C6H5C6H4OH, дифенилов алкохол C6H5OC6H5, тиофенол C6H5 SH и резоцин C6H4(OH)2.
Стопилката влиза за закаляване, което се извършва при 40-50? В процеса на гасене част от водата и фенола се изпаряват, натриевият фенолат и излишъкът от натриев хидроксид се разтварят в останалата част от водата; полученият натриев сулфит се утаява.
Парите на водата и фенола, отделяни по време на топене и гасене, се кондензират и кондензатът се подава за дефенолизация.
Фенолатният разтвор се декантира, за да се отдели от натриевия сулфит. След декантиране сулфитът се филтрира и промива в автоматична центрофуга, като промивната вода се връща в гасителя; част от сулфита се изпраща в неутрализатора, а останалата част се изолира и се използва като търговски продукт.
След допълнително декантиране, разтворът на фенолата се разлага със серен диоксид. В този случай се образува суров фенол, който се изпраща за ректификация и сулфитен разтвор, който се връща за неутрализиране.
Липсата на серен диоксид в процеса се компенсира от разлагането на натриевия сулфит, получен чрез алкално топене със сярна киселина.
Суровият фенол се подлага на вакуумна дестилация, при която се изолират следните фракции: фенолна вода, съдържаща 6-8% фенол; суров фенол, съдържащ до 97% фенол; търговски фенол, съдържащ повече от 99,5% чист фенол; първична смола.
Първичната смола, останала в кубчето, също се дестилира във вакуум, като се избират две фракции - фенол вода и суров фенол. ДДС остатък (вторична смола) съдържа 15-20% фенол, 20-25% минерални соли и 25-30% оксидифенили, които могат да бъдат изолирани.
Производство на фенол чрез осапуняване на хлоробензен.
Синтезът на фенол чрез осапуняване на хлоробензен с разтвор на натриев хидроксид под налягане е извършен в промишлен мащаб през 1927 г. от Dow Chemical Co., най-големият производител на фенол по този метод, е проектиран по следния начин.
Изсушеният бензен се обработва с газообразен хлор при 80°C и свръхналягане от 1,12 atm в присъствието на катализатор (железен хлорид). Реакционната маса съдържа 30-50% монохлоробензен, 3-12% дихлорбензен и около 30-50% нереагирал бензен. За отстраняване на катализатора и по-голямата част от освободения хлороводород, реакционният продукт се промива с разтвор на разредена солна киселина и след това се неутрализира. Хлороводородът се използва допълнително директно или под формата на воден разтвор.
Неутрализираните течни реакционни продукти се подлагат на ректификация. В първата (по време на процеса) колона се отдестилират нереагирал бензен и хлорни производни, от които в следващите колони се отделят бензол, монохлоробензен, а също и о- и р-дихлорбензол. Нереагиралият бензен се връща в производствения цикъл за хлориране.
Осапуняването на хлоробензен се извършва с 10-20% разтвор на натриев хидроксид в система от тръбни реактори при ~375°C и под налягане 280 at. Дифенилетер и незначителни количества о- и р-оксидифенили се образуват като странични продукти по време на хидролизата на хлоробензен:
C6H5Cl + C6H5ONa \u003d (C6H5) 2O + Na Cl
C6H5Cl + C6H5ONa + NaOH \u003d C6H5C6H4O Na + Na Cl + H2O
За да се намали добива на дифенил етер, към изходната смес се добавя около 10% (С6Н5)2О. С увеличаване на концентрацията на дифенил етер скоростта се увеличава
(С6Н5)2О+ Н2О NaOH=2С6Н5ОН
който компенсира образуването на (C6H5)2O по време на процеса.
Молекулно съотношение на реагентите: NaOH: С6Н5Сl: (С6Н5)2О-2-2,5:0,5:0,5.
След охлаждане на реакционната смес, реакционните продукти се изпращат в разделителен съд. Дифениловият етер (горният слой) се събира в специален контейнер, а натриевият фенолат (долният слой) се подава в неутрализатора и се обработва със солна киселина.
В резултат на неутрализиране и утаяване се образува слой, съдържащ разтвор на натриев хлорид и водно-фенолен слой. От саламура, азеотропната смес от фенол-вода се отдестилира в първата дестилационна колона и се изпраща към неутрализатора; Разтвор на NaCl след пречистване се подава към електролиза.
Водно-фенолен слой, съдържащ ~75% фенол и ~25% вода, подложен на азеотропна дестилация (сушене) във втората дестилационна колона. След това суровият фенол влиза във вакуумната дестилационна колона, от която се взема търговски фенол. ДДС остатък, съдържащ 15% фенол, ~85% о- и р-оксидифенили и следи от алкилфеноли, разделени на компоненти по време на дестилация.
Производство на фенол по метода на Рашиг.
Синтезът на фенол чрез контактна хидролиза на хлоробензен с водна пара (метод на Рашиг) в промишлен мащаб е извършен в Германия през 1938 г., след което е овладян от СССР и САЩ.
Процесът протича по следния начин:
С6Н6+Н Сl+1/2О2=С6Н5 Сl+Н2О
С6Н5 Сl+Н2О=С6Н5ОН+Н Сl
С6Н6+1/2О2=С6Н5ОН
Първият етап - окислително хлориране на бензол с хлороводород - се извършва при 250-270 ° C в присъствието на катализатор (алуминиев триоксид, активиран от меден хлорид). При хлориране освен хлорбензен се образуват и дихлорбензени, като съотношението С6Н5Сl:С6Н4Сl2 нараства със степента на превръщане. Следователно процесът се провежда при степен на преобразуване от ~10%.
Конверторът, който се състои от клетки, пълни с катализатор, между които циркулира охладен въздух, получава пари на бензол и солна киселина, както и въздух. За да се избегне окисляването на бензола, кислородът се приема в количество, по-малко от стехиометричното. Като странични продукти се образуват полихлоробензени и при окисляване на малки количества бензен се образуват въглероден диоксид и въглероден оксид.
Смес, съдържаща бензен, хлоробензен, полихлорбензоли, въглеродни оксиди и нереагирал хлороводород, се изпраща до "частична" кондензация. Некондензираните пари влизат в задния кондензатор.
Органичният слой от кондензата, образуван в „частичния“ кондензатор, се неутрализира с 10% разтвор на натриев хидроксид, промива се с вода и се подлага на ректификация, при която нереагиралият бензен, който се връща в производствения цикъл, първо се дестилира, и след това хлоробензенът се отстранява от полихлорбензолите.
Киселинният воден слой на кондензата се използва във втория етап от процеса за абсорбиране на хлороводород. Кондензатът от задния кондензатор се добавя към връщащия се хлорбензен, а некондензираните газове се насочват към абсорбция на бензол.
Вторият етап - контактната хидролиза на хлорбензол протича чрез взаимодействието на неговите пари с водна пара при 400-500 ° C в присъствието на катализатор (калциев фосфат). Реакцията е ендотермична, процесът се извършва при степен на преобразуване, общият добив на фенол намалява, а катализаторът бързо се въглеродизира, губи активност и изисква честа регенерация.
Реакцията протича с циркулация на нереагирал хлорбензен и вода. От циркулиращата смес се абсорбира хлороводород, който се отделя под формата на 15-17% разтвор на солна киселина, който съдържа 5% от общото количество образуван фенол.
Основната част от фенола се извлича от циркулиращата смес чрез промиване с гореща вода и последваща екстракция с бензол.
Фенолът, съдържащ се в разтвор на разредена солна киселина, също се екстрахира с бензол. Разтворът на хлороводород се връща към окислително хлориране. Така хлороводородът постоянно циркулира в системата и на практика трябва да се компенсират само част от загубите му.
Бензолът се дестилира от бензеновия разтвор на фенол и изолираният суров фенол се подлага на вакуумна дестилация, за да се получи търговски фенол.
Производство на фенол заедно с ацетон чрез изопропилбензен хидропероксид.
През 1949 г. в СССР за първи път в света се осъществява процесът на съвместно производство на фенол и ацетон чрез изопропилбензен (кумол) хидропероксид в промишлен мащаб.
Методът на кумола за производство на фенол е разработен въз основа на изследвания на P.G.Sergeev, R.Yu. Удриса, Б.Д. Кружалов и М. С. Немцов.
През 1953 г., в резултат на работата на английската компания Distillers Companu Limited и американската компания Hercules Powder Companu, подобен процес е въведен в завода British-AmericanShowingan в Монреал (Канада). Оттогава методът на кумола за синтез на фенол е широко разпространен в много страни.
Процесът се състои от следните стъпки:
1. Получаване на изопропилбензен (кумол) чрез алкилиране на бензол с пропилен:
C6H6-CH2 \u003d CH-CH3 = C6H6-CH (CH3) 2
2. Окисление на изопропилбензен с атмосферен кислород до хидропероксид:
C6H5-CH(CH3)2+O2=C6H5-C(CH3)2-O-OH
3. Разлагане на изопропилбензен хидропероксид до фенол и ацетон:
C6H5-C(CH3)2-O-OH=C6H5OH+(CH3)2CO
Оценката на ефективността на метода на кумола и начините за неговото развитие може да се направи само в сравнение с други методи.
Сравнение на методи.
Методът за съвместно производство на фенол и ацетон чрез изопропилбензен хидропероксид има редица очевидни предимства пред другите методи за синтез на фенол.
При получаване на фенол чрез бензенсулфонова киселина е необходимо да се консумират големи количества такива вещества като сярна киселина, сода каустик, серен диоксид; оборудването е подложено на интензивна корозия, периодично се извършват редица процеси, условията за провеждане на отделни етапи от процеса са много тежки.
Синтезът на фенол чрез осапуняване на хлоробензен е свързан с консумацията на значителни количества хлор, алкали и солна киселина. Използването на силно агресивни вещества в процеса изисква използването на скъпи антикорозионни материали. Недостатъкът е и работата при високо свръхналягане (до 300 атм).
Методът на Рашиг се характеризира с използването на големи количества хлороводород в процеса, корозия, тежки реакционни условия и ниско преобразуване на преминаване, което води до високи разходи за енергия.
Методът с фенол кумол се сравнява с изброените по-горе по меките условия за провеждане на всички етапи на процеса, използването на много по-малки количества сярна киселина и алкали и отсъствието на хлор и солна киселина. Корозията на оборудването, която възниква по време на алкилиране поради хидролиза на катализатора (алуминиев хлорид) и по време на окисляване в резултат на страничните продукти на мравчена киселина, е по-малко интензивна и по-лесна за предотвратяване от корозия
(373.01 Kb) изтегляния 1121 пъти
Основната цел на този процес е производството на металургичен кокс. Страничните продукти са течни продукти от коксуване и газ. Чрез дестилация на течни продукти на коксуването наред с бензол, толуен и нафталин се получават фенол, тиофен, пиридин и техните хомолози, както и по-сложни аналози с кондензирани ядра. Делът на въглищния фенол в сравнение с получения кумолен метод е незначителен.
2. Халогенно заместване в ароматни съединения
Заместването на халоген с хидроксилна група протича при тежки условия и е известно като процес "Дау" (1928 г.)
Преди това фенолът (от хлорбензен) се получаваше по този начин, но сега неговото значение е намаляло поради разработването на по-икономични методи, които не включват разходите за хлор и алкали и образуването на голямо количество отпадъчни води.
В активирани халоарени (съдържащи заедно с халоген нитрогрупа в О-и П-разпоредби), заместването на халогена протича при по-меки условия:
Това може да се обясни с ефекта на изтегляне на електрони на нитрогрупата, която привлича електронната плътност на бензеновия пръстен към себе си и по този начин участва в стабилизирането на σ-комплекса:
3. Метод на Рашиг
Това е модифициран хлорен метод: бензенът се подлага на окислително хлориране под действието на хлороводород и въздух и след това, без да отделя образувания хлорбензен, се хидролизира с водна пара в присъствието на медни соли. В резултат на това хлорът изобщо не се консумира и целият процес се свежда до окисляване на бензола до фенол:
4. Сулфонатен метод
Фенолите могат да бъдат получени с добър добив чрез сливане на ароматни сулфонови киселини Ar-SO 3 H със смес от натриев и калиев хидроксид (реакция алкално топене) при 300С, последвано от неутрализация на получения алкохолат чрез добавяне на киселина:
Методът все още се използва в промишлеността (за получаване на фенол) и се използва в лабораторната практика.
5. Метод на Кумол
Първото широкомащабно производство на фенол по метода на кумола е извършено през 1949 г. в Съветския съюз. В момента това е основният метод за получаване на фенол и ацетон.
Методът включва два етапа: окисляване на изопропилбензен (кумол) с атмосферен кислород до хидропероксид и неговото киселинно разлагане:
Предимството на този метод е липсата на странични продукти и голямото търсене на крайни продукти - фенол и ацетон. Методът е разработен у нас от Р.Ю. Удрис, Б.Д. Круталов и др. през 1949г
6. От диазониеви соли
Методът се състои в нагряване на диазониеви соли в разредена сярна киселина, което води до хидролиза - заместване на диазогрупа с хидрокси група. Синтезът е много удобен за получаване на хидроксиарени в лабораторията:
Структурата на фенолите
Структурата и разпределението на електронната плътност в фенолна молекула могат да бъдат представени със следната схема:
Диполният момент на фенола е 1,55 D и е насочен към бензоловия пръстен. Хидроксилната група по отношение на бензеновия пръстен проявява –I ефект и +М ефект. Тъй като мезомерният ефект на хидроксилната група преобладава над индуктивния, конюгирането на самотни електронни двойки на кислородния атом с -орбиталите на бензеновия пръстен има електрон-даряващ ефект върху ароматната система, което повишава нейната реактивност в електрофилни реакции на заместване.
феноли- производни на ароматни въглеводороди, които могат да включват една или повече хидроксилни групи, свързани към бензоловия пръстен.
Какво е името на фенолите?
Според правилата на IUPAC името " фенол". Номерирането на атомите идва от атома, който е пряко свързан с хидроксилната група (ако е най-старата) и са номерирани така, че заместителите да получат най-малък брой.
Представител - фенол - C6H5OH:
Структурата на фенола.
Кислородният атом има несподелена електронна двойка на външното ниво, която е „изтеглена“ в пръстенната система (+ М-ефект ТОЙ-групи). В резултат на това могат да възникнат 2 ефекта:
1) увеличаване на електронната плътност на бензоловия пръстен до орто и пара позиции. По принцип този ефект се проявява в реакции на електрофилно заместване.
2) плътността върху кислородния атом намалява, в резултат на което връзката ТОЙотслабен и може да се счупи. Ефектът е свързан с повишената киселинност на фенола в сравнение с наситените алкохоли.
Монозаместени производни фенол(крезол) може да бъде в 3 структурни изомера:
Физични свойства на фенолите.
Фенолите са кристални вещества при стайна температура. Слабо разтворим в студена вода, но добре - в гореща и във водни разтвори на алкали. Те имат характерна миризма. Поради образуването на водородни връзки те имат висока точка на кипене и топене.
Получаване на феноли.
1. От халобензени. Когато хлоробензен и натриев хидроксид се нагряват под налягане, се получава натриев фенолат, който след взаимодействие с киселина се превръща във фенол:
2. Индустриален метод: по време на каталитичното окисление на кумола във въздуха се получават фенол и ацетон:
3. От ароматни сулфонови киселини чрез сливане с основи. По-често се провежда реакция за получаване на многовалентни феноли:
Химични свойства на фенолите.
Р-орбитала на кислородния атом образува единна система с ароматния пръстен. Следователно, електронната плътност на кислородния атом намалява, в бензоловия пръстен се увеличава. Комуникационна полярност ТОЙсе увеличава, а водородът на хидроксилната група става по-реактивен и лесно може да бъде заменен с метален атом дори под действието на алкали.
Киселинността на фенолите е по-висока от тази на алкохолите, така че могат да се проведат реакции:
Но фенолът е слаба киселина. Ако въглеродният диоксид или серен диоксид се пропусне през неговите соли, тогава се отделя фенол, което доказва, че въглеродната и сярната киселина са по-силни киселини:
Киселинните свойства на фенолите се отслабват от въвеждането на заместители от първи вид в пръстена и се засилват от въвеждането на II.
2) Образуване на естери. Процесът протича под въздействието на киселинни хлориди:
3) Реакция на електрофилно заместване. Защото ТОЙ-групата е заместител от първи вид, тогава реактивността на бензоловия пръстен в орто и пара позиции се увеличава. Под действието на бромната вода върху фенола се наблюдава утаяване - това е качествена реакция към фенола:
4) Нитриране на феноли. Реакцията се провежда с нитрираща смес, което води до образуването на пикринова киселина:
5) Поликондензация на феноли. Реакцията протича под въздействието на катализатори:
6) Окисление на феноли. Фенолите лесно се окисляват от атмосферния кислород:
7) Качествена реакция към фенол е ефектът на разтвор на железен хлорид и образуването на виолетов комплекс.
Използването на феноли.
Фенолите се използват в производството на фенол-формалдехидни смоли, синтетични влакна, багрила и лекарства и дезинфектанти. Пикринова киселина се използва като експлозив.
Зареждане...
