Fenol er et fargeløst krystallinsk stoff med en veldig spesifikk lukt. Dette stoffet er mye brukt i produksjon av forskjellige fargestoffer, plast, forskjellige syntetiske fibre (hovedsakelig nylon). Før utviklingen av den petrokjemiske industrien ble fenolproduksjon utelukkende utført fra kulltjære. Denne metoden var selvfølgelig ikke i stand til å dekke alle behovene til den raskt utviklende industrien innen fenol, som nå har blitt en viktig komponent i nesten alle objektene rundt oss.
Fenol, hvis produksjon har blitt et presserende behov på grunn av fremveksten av et ekstremt bredt spekter av nye materialer og stoffer, som det er en integrert ingrediens i, brukes i synteseprosessen. Og det er i sin tur en viktig komponent av fenoler. Også en stor mengde fenol blir behandlet til cykloheksanol, som er nødvendig for produksjon i industriell skala.
Et annet viktig område er produksjonen av en blanding av kreosoler, som syntetiseres til en kreosolformaldehydharpiks som brukes til å lage mange medisiner, antiseptika og antioksidanter. Derfor er produksjonen av fenol i store mengder i dag en viktig oppgave for petrokjemi. Mange metoder er allerede utviklet for å produsere dette stoffet i tilstrekkelig volum. La oss dvele ved de viktigste.
Den eldste og mest utprøvde metoden er den alkaliske smeltemetoden, som er preget av et stort forbruk av svovelsyre for og kaustisk, etterfulgt av deres fusjon til benzensulfonatriumsalt, hvorfra dette stoffet er direkte separert. Å skaffe fenol ved hjelp av benzenkloreringsmetoden etterfulgt av forsåpning av klorbenzen er lønnsomt bare hvis det er en stor mengde billig elektrisitet som trengs for produksjon av kaustisk og klor. De viktigste ulempene med denne teknikken er behovet for å skape høyt trykk (minst tre hundre atmosfærer) og en ekstremt betydelig grad av utstyrskorrosjon.
En mer moderne metode er å oppnå fenol ved dekomponering av isopropylbenzenhydroperoksid. Riktignok er ordningen for å isolere det nødvendige stoffet her ganske komplisert, siden det involverer den foreløpige produksjonen av hydroperoksid ved metoden for benzenalkylering med en propylenløsning. Videre sørger teknologien for oksidasjon av det resulterende isopropylbenzen med en luftblanding for å danne hydroperoksid. Som en positiv faktor ved denne teknikken kan man merke seg produksjonen av et annet viktig stoff, aceton, parallelt med fenol.
Det finnes også en metode for å isolere fenol fra koks og halvkokstjære av fast brensel. En slik prosedyre er nødvendig ikke bare for å oppnå verdifull fenol, men også for å forbedre kvaliteten på forskjellige hydrokarbonprodukter. En av egenskapene til fenol er rask oksidasjon, noe som fører til akselerert aldring av oljen og dannelsen av viskøse harpiksfraksjoner i den.
Men den mest moderne metoden og den siste prestasjonen til den petrokjemiske industrien er å få fenol fra benzen direkte ved å oksidere det.Hele prosessen utføres i en spesiell adiabatisk reaktor, som inneholder en zeolittholdig katalysator. Det opprinnelige lystgass oppnås ved å oksidere ammoniakk med luft eller ved å separere det fra, mer presist, fra biprodukter som dannes under syntesen. Denne teknologien er i stand til å produsere høyrent fenol med et minimum totalt innhold av urenheter.
Basert på benzen. Under normale forhold er de faste giftige stoffer med en spesifikk aroma. I moderne industri spiller disse kjemiske forbindelsene en viktig rolle. Når det gjelder bruk, er fenol og dets derivater blant de tjue mest etterspurte kjemiske forbindelsene i verden. De er mye brukt i kjemisk og lett industri, farmasøytiske produkter og energi. Derfor er produksjon av fenol i industriell skala en av hovedoppgavene til den kjemiske industrien.
Fenolbetegnelser
Det opprinnelige navnet på fenol er karbolsyre. Senere lærte denne forbindelsen navnet "fenol". Formelen til dette stoffet er vist i figuren:
Fenolatomene er nummerert med utgangspunkt i karbonatomet som er koblet til OH-hydroksogruppen. Sekvensen fortsetter i en slik rekkefølge at de andre substituerte atomene får de laveste tallene. Fenolderivater eksisterer som tre elementer hvis egenskaper forklares av forskjellen i deres strukturelle isomerer. Ulike orto-, meta-, parakresoler er bare en modifikasjon av den grunnleggende strukturen til forbindelsen til benzenringen og hydroksylgruppen, den grunnleggende kombinasjonen av disse er fenol. Formelen til dette stoffet i kjemisk notasjon ser ut som C 6 H 5 OH.
Fysiske egenskaper til fenol
Visuelt er fenol en solid fargeløse krystaller. I friluft oksiderer de, og gir stoffet en karakteristisk rosa nyanse. Under normale forhold er fenol ganske dårlig løselig i vann, men med en økning i temperaturen til 70 ° C øker dette tallet kraftig. I alkaliske løsninger er dette stoffet løselig i alle mengder og ved hvilken som helst temperatur.
Disse egenskapene er også bevart i andre forbindelser, hvor hovedkomponenten er fenoler.
Kjemiske egenskaper
De unike egenskapene til fenol forklares av dens indre struktur. I molekylet til dette kjemikaliet danner p-orbitalen til oksygen et enkelt p-system med benzenringen. Denne tette interaksjonen øker elektrontettheten til den aromatiske ringen og senker den til oksygenatomet. I dette tilfellet øker polariteten til bindingene til hydroksogruppen betydelig, og hydrogenet i sammensetningen erstattes lett av et hvilket som helst alkalimetall. Slik dannes ulike fenolater. Disse forbindelsene dekomponerer ikke med vann, som alkoholater, men løsningene deres ligner veldig på salter av sterke baser og svake syrer, så de har en ganske uttalt alkalisk reaksjon. Fenolater interagerer med forskjellige syrer, som et resultat av reaksjonen reduseres fenoler. De kjemiske egenskapene til denne forbindelsen gjør at den kan samhandle med syrer, og dermed danne estere. For eksempel fører samspillet mellom fenol og eddiksyre til dannelsen av fenylester (fenylacetat).
Nitreringsreaksjonen er viden kjent, hvor fenol under påvirkning av 20 % salpetersyre danner en blanding av para- og ortonitrofenoler. Hvis fenol behandles med konsentrert salpetersyre, oppnås 2,4,6-trinitrofenol, som noen ganger kalles pikrinsyre.
Fenol i naturen
Som et uavhengig stoff finnes fenol i naturen i kulltjære og i visse oljekvaliteter. Men for industrielle behov spiller ikke dette beløpet noen rolle. Derfor har det å skaffe fenol kunstig blitt en prioritet for mange generasjoner av forskere. Heldigvis ble dette problemet løst og kunstig fenol ble oppnådd som et resultat.
eiendommer, få
Bruken av forskjellige halogener gjør det mulig å oppnå fenolater, hvorfra benzen dannes under videre bearbeiding. For eksempel produserer oppvarming av natriumhydroksid og klorbenzen natriumfenolat, som brytes ned til salt, vann og fenol når det utsettes for syre. Formelen for denne reaksjonen er gitt her:
C 6 H 5 -CI + 2NaOH -> C 6 H 5 -ONa + NaCl + H 2 O
Aromatiske sulfonsyrer er også en kilde for produksjon av benzen. Den kjemiske reaksjonen utføres med samtidig smelting av alkali og sulfonsyre. Som det fremgår av reaksjonen, dannes det først fenoksider. Når de behandles med sterke syrer, reduseres de til flerverdige fenoler.
Fenol i industrien
I teorien ser det slik ut å oppnå fenol på den enkleste og mest lovende måten: ved å bruke en katalysator oksideres benzen med oksygen. Men så langt er katalysatoren for denne reaksjonen ikke funnet. Derfor brukes i dag andre metoder i industrien.
En kontinuerlig industriell metode for å produsere fenol består i samspillet mellom klorbenzen og 7% natriumhydroksidløsning. Den resulterende blandingen føres gjennom et halvannen kilometer system av rør oppvarmet til en temperatur på 300 C. Under påvirkning av temperatur og opprettholdt høyt trykk reagerer utgangsmaterialene for å oppnå 2,4-dinitrofenol og andre produkter.
For ikke så lenge siden ble det utviklet en industriell metode for å oppnå fenolholdige stoffer ved kumenmetoden. Denne prosessen består av to stadier. Først oppnås isopropylbenzen (kumen) fra benzen. For å gjøre dette alkyleres benzen med propylen. Reaksjonen ser slik ut:
Etter det blir kumen oksidert med oksygen. Resultatet av den andre reaksjonen er fenol og et annet viktig produkt, aceton.
Produksjon av fenol i industriell skala er mulig fra toluen. For å gjøre dette oksideres toluen på oksygenet i luften. Reaksjonen fortsetter i nærvær av en katalysator.
Eksempler på fenoler
De nærmeste homologene av fenoler kalles kresoler.
Det finnes tre typer kresoler. Meta-kresol er under normale forhold en væske, para-kresol og orto-kresol er faste stoffer. Alle kresoler er dårlig løselige i vann, og i sine kjemiske egenskaper ligner de nesten på fenol. Kresoler finnes naturlig i kulltjære, de brukes i industrien til produksjon av fargestoffer og enkelte typer plast.
Eksempler på toverdige fenoler er para-, orto- og metahydrobenzener. Alle er faste stoffer, lett løselige i vann.
Den eneste representanten for trihydrisk fenol er pyrogallol (1,2,3-trihydroksybenzen). Formelen er vist nedenfor.
Pyrogallol er et ganske sterkt reduksjonsmiddel. Det er lett oksidert, så det brukes til å oppnå gasser renset fra oksygen. Dette stoffet er godt kjent for fotografer, det brukes som utvikler.
Produksjon av fenol ved sulfonering av benzen.
Beregninger for produksjon av fenol 1000r
Syntetisk fenol i industriell skala ble oppnådd for første gang i 1899 ved anilino-soda-fabrikken i Baden ved benzensulfonering. Siden den gang har denne metoden, stort sett modifisert og forbedret, blitt mye brukt i mange land i verden.
Sulfonering av benzen
C6H6 + H2SO4 \u003d C6H5SO3H + H2O
Nøytralisering av sulfonsyre
2С6Н5SO3Н+Na2SO3 = 2С6Н5SO3 Na+Н2О+SO2
Alkalisk smelting
С6Н5 SO3 Na+2 NaOH=С6Н5 О Na+ Na2SO3+Н2О
Dekomponering av natriumfenolat
2 C6H5 O Na + SO2 + H2O \u003d 2C6H5 OH + Na2SO3
Sulfonering av benzen kan utføres i væskefasen, i dampfasen og i en to-trinns metode.
Metoden for benzensulfonering i dampfasen ble utviklet av R.K. Eichmann og er den mest økonomiske. Kostnaden for fenol oppnådd ved denne metoden er 10 % lavere enn kostnaden for fenol produsert ved væskefase benzensulfoneringsmetoden som brukes i Tyskland, og 6 % lavere enn kostnaden for fenol produsert ved metoden som er vanlig i USA (to-trinns). metode).
Dampfaseprosessen for benzensulfonering utføres på en kontinuerlig måte. Benzendamp strømmer parallelt gjennom boblere til fire kaskadeformede svovelbeholdere utstyrt med røreverk og kapper. For sulfonering tilføres 94-95 % svovelsyre, som føres inn gjennom boblere inn i den første av svovelen. Den resulterende sulfomassen strømmer sekvensielt fra bunnsvovelapparatet til et annet. Under sulfonering oppstår følgende bivirkninger:
a) dannelsen av difenylsulfon:
С6Н5SO3Н+С6Н6?С6Н5SO2С6Н5+Н2О
b) Dannelse av benzendisulfonsyre:
С6Н5SO3Н+Н2SO4?С6Н4(SO3Н)2+ Н2О
c) fullstendig oksidasjon av benzen:
С6Н6+15 SO3?6СО2+3 Н2О+15 SO2
Disse uønskede reaksjonene akselereres med en temperaturøkning, som et resultat av at temperaturen i svovelbeholderne holdes på ikke høyere enn 160°C. Damp av vann og benzen som frigjøres under sulfonering kondenserer, og det eksfolierede benzenet etter nøytralisering returneres til sulfonering.
Den resulterende sulfomassen mates til stripping av benzen, siden ved sulfoneringstemperaturen er ca. 1,5% benzen oppløst i vekt av sulfomassen. Som et resultat av stripping, utført i vakuum eller ved hjelp av en inert gass, reduseres benzeninnholdet i den til 0,1-0,2%.
Benzendampen som frigjøres under stripping kondenseres delvis, benzenresten adsorberes fra gassene. Benzen oppnådd ved kondensering og regenerering av adsorbenten tilsettes returbenzenet.
Sulfoma etter destillasjon av benzen utsettes for kontinuerlig nøytralisering av suspensjoner av natriumsulfitt. Det resulterende svoveldioksidet brukes i fremtiden til nedbryting av natriumfenolat.
En mettet løsning av sulfosalt går til alkalisk smelting, som utføres periodisk i en kjele oppvarmet av røykgasser. For smelting brukes en 80-85% løsning av NaOH; prosessen utføres på 285-315?
Bireaksjoner oppstår på dette stadiet, noe som resulterer i dannelsen av o-p-oksydifenyler C6H5C6H4OH, difenylalkohol C6H5OC6H5, tiofenol C6H5 SH og resocine C6H4(OH)2.
Smelten går inn for bråkjøling, som utføres ved 40-50? I prosessen med bråkjøling fordamper en del av vannet og fenolen, natriumfenolat og overskudd av natriumhydroksid løses opp i resten av vannet; det resulterende natriumsulfitt utfelles.
Damper av vann og fenol som frigjøres under smelting og bråkjøling, kondenseres, og kondensatet mates til defenolisering.
Fenolatløsningen dekanteres for å skille fra natriumsulfitten. Etter dekantering filtreres sulfitten og vaskes i en automatisk sentrifuge, mens vaskevannet returneres til bråkjøleren; en del av sulfitten sendes til nøytralisatoren, og resten isoleres og brukes som et kommersielt produkt.
Etter ytterligere dekantering spaltes fenolatløsningen med svoveldioksid. I dette tilfellet dannes råfenol, som sendes til rektifisering, og en sulfittløsning, som returneres for nøytralisering.
Mangelen på svoveldioksid i prosessen består av dekomponering av natriumsulfitt oppnådd ved alkalisk smelting med svovelsyre.
Råfenol utsettes for vakuumdestillasjon, hvor følgende fraksjoner er isolert: fenolisk vann inneholdende 6-8% fenol; rå fenol som inneholder opptil 97 % fenol; kommersiell fenol som inneholder mer enn 99,5 % ren fenol; primær harpiks.
Den primære harpiksen som er igjen i kuben destilleres også i vakuum, og velger to fraksjoner - fenolvann og råfenol. MVA-rester (sekundær harpiks) inneholder 15-20% fenol, 20-25% mineralsalter og 25-30% oksydifenyler, som kan isoleres.
Produksjon av fenol ved forsåpning av klorbenzen.
Syntesen av fenol ved forsåpning av klorbenzen med en løsning av natriumhydroksid under trykk ble utført i industriell skala i 1927 av Dow Chemical Co., den største produsenten av fenol ved denne metoden, ble utformet som følger.
Tørket benzen behandles med gassformig klor ved 80°C og et overtrykk på 1,12 atm i nærvær av en katalysator (jernklorid). Reaksjonsmassen inneholder 30-50% monoklorbenzen, 3-12% diklorbenzen og ca. 30-50% ureagert benzen. For å fjerne katalysatoren og det meste av det frigjorte hydrogenkloridet, vaskes reaksjonsproduktet med en løsning av fortynnet saltsyre og nøytraliseres deretter. Hydrogenklorid brukes videre direkte eller i form av en vandig løsning.
Nøytraliserte flytende reaksjonsprodukter utsettes for rektifisering. I den første (under prosessen) kolonne destilleres ureagerte benzen og klorderivater av, hvorfra benzen, monoklorbenzen og også o- og p-diklorbenzener separeres i de følgende kolonnene. Uomsatt benzen føres tilbake til produksjonssyklusen for klorering.
Forsåpning av klorbenzen utføres med en 10–20 % natriumhydroksidløsning i et system av rørformede reaktorer ved ~375°C og under et trykk på 280 ved. Difenyleter og mindre mengder o- og p-oksydifenyler dannes som biprodukter under hydrolysen av klorbenzen:
C6H5Cl + C6H5ONa \u003d (C6H5) 2O + Na Cl
C6H5Cl + C6H5ONa + NaOH \u003d C6H5C6H4O Na + Na Cl + H2O
For å redusere utbyttet av difenyleter tilsettes ca. 10% (С6Н5)2О til den opprinnelige blandingen. Med en økning i konsentrasjonen av difenyleter øker hastigheten
(С6Н5)2О+ Н2О NaOH=2С6Н5ОН
som kompenserer for dannelsen av (C6H5)2O under prosessen.
Molekylært forhold mellom reagenser: NaOH: С6Н5Сl: (С6Н5)2О-2-2,5:0,5:0,5.
Etter avkjøling av reaksjonsblandingen sendes reaksjonsproduktene til et skillekar. Difenyleter (øvre lag) samles i en spesiell beholder, og natriumfenolat (nedre lag) mates inn i nøytralisatoren og behandles med saltsyre.
Som et resultat av nøytralisering og sedimentering dannes et lag som inneholder natriumkloridløsning og et vann-fenolisk lag. Fra saltlaken destilleres den azeotrope blandingen av fenol-vann av i den første destillasjonskolonnen og sendes til nøytralisatoren; NaCl-løsning etter rensing mates til elektrolyse.
Vann-fenolisk lag som inneholder ~75% fenol og ~25% vann, utsatt for azeotropisk destillasjon (tørking) i den andre destillasjonskolonnen. Deretter kommer råfenol inn i vakuumdestillasjonskolonnen, hvorfra kommersiell fenol tas. MVA-rester som inneholder 15 % fenol, ~85 % o- og p-oksydifenyler og spor av alkylfenoler, separert i komponenter under destillasjon.
Produksjon av fenol etter Raschig-metoden.
Syntese av fenol ved kontakthydrolyse av klorbenzen med vanndamp (Raschig-metoden) i industriell skala ble utført i Tyskland i 1938, og deretter mestret av USSR og USA.
Prosessen fortsetter som følger:
С6Н6+Н Сl+1/2О2=С6Н5 Сl+Н2О
С6Н5 Сl+Н2О=С6Н5ОН+Н Сl
С6Н6+1/2О2=С6Н5ОН
Det første trinnet - oksidativ klorering av benzen med hydrogenklorid - utføres ved 250-270 ° C i nærvær av en katalysator (aluminiumoksid aktivert av kobberklorid). Under klorering dannes det i tillegg til klorbenzen også diklorbenzener, og forholdet С6Н5Сl:С6Н4Сl2 øker med omdannelsesgraden. Derfor utføres prosessen ved en konverteringsgrad på ~10%.
Omformeren, som består av celler fylt med en katalysator, mellom hvilke avkjølt luft sirkulerer, mottar benzen og saltsyredamp, samt luft. For å unngå oksidasjon av benzen, tas oksygen i en mengde mindre enn støkiometrisk. Som biprodukter dannes polyklorbenzener, og når små mengder benzen oksideres, dannes karbondioksid og karbonmonoksid.
En blanding som inneholder benzen, klorbenzen, polyklorbenzener, karbonoksider og ureagert hydrogenklorid sendes til "delvis" kondensasjon. Ukondenserte damper kommer inn i halekondensatoren.
Det organiske laget av kondensatet som dannes i den "delvise" kondensatoren nøytraliseres med en 10 % natriumhydroksidløsning, vaskes med vann og underkastes rektifisering, hvor den ureagerte benzenen, som returneres til produksjonssyklusen, først destilleres av, og deretter fjernes klorbenzen fra polyklorbenzener.
Det sure vandige laget av kondensatet brukes i det andre trinnet av prosessen for å absorbere hydrogenklorid. Kondensatet fra halekondensatoren tilsettes returklorbenzenet, og de ukondenserte gassene ledes til benzenabsorpsjon.
Det andre trinnet - kontakthydrolysen av klorbenzen fortsetter ved interaksjon av dampene med vanndamp ved 400-500 ° C i nærvær av en katalysator (kalsiumfosfat). Reaksjonen er endoterm, prosessen utføres ved konverteringsgraden, det totale utbyttet av fenol reduseres, og katalysatoren karburiserer raskt, mister aktivitet og krever hyppig regenerering.
Reaksjonen fortsetter med sirkulasjon av ureagert klorbenzen og vann. Hydrogenklorid absorberes fra den sirkulerende blandingen, som skilles ut i form av en 15-17% saltsyreløsning, som inneholder 5% av den totale mengden fenol som dannes.
Hoveddelen av fenolen gjenvinnes fra den sirkulerende blandingen ved vasking med varmt vann og etterfølgende ekstraksjon med benzen.
Fenol inneholdt i en løsning av fortynnet saltsyre ekstraheres også med benzen. Hydrogenkloridløsningen føres tilbake til oksidativ klorering. Dermed sirkulerer hydrogenklorid konstant i systemet, og i praksis må bare noen av tapene kompenseres.
Benzen destilleres fra benzenløsningen av fenol og den isolerte råfenolen utsettes for vakuumdestillasjon for å oppnå kommersiell fenol.
Produksjon av fenol sammen med aceton gjennom isopropylbenzenhydroperoksid.
I 1949 i USSR, for første gang i verden, ble prosessen med felles produksjon av fenol og aceton gjennom isopropylbenzen (kumen) hydroperoksid utført i industriell skala.
Cumenmetoden for produksjon av fenol ble utviklet på grunnlag av forskning av P.G. Sergeev, R.Yu. Udrisa, B.D. Kruzhalov og M.S. Nemtsov.
I 1953, som et resultat av arbeidet til det engelske selskapet Distillers Companu Limited og det amerikanske selskapet Hercules Powder Companu, ble en lignende prosess introdusert ved det britisk-amerikanske Showingan-anlegget i Montreal (Canada). Siden den gang har kumenmetoden for syntese av fenol blitt utbredt i mange land.
Prosessen består av følgende trinn:
1. Å oppnå isopropylbenzen (kumen) ved alkylering av benzen med propylen:
C6H6-CH2 \u003d CH-CH3 \u003d C6H6-CH (CH3) 2
2. Oksidasjon av isopropylbenzen med atmosfærisk oksygen til hydroperoksid:
C6H5-CH(CH3)2+O2=C6H5-C(CH3)2-O-OH
3. Dekomponering av isopropylbenzenhydroperoksid til fenol og aceton:
C6H5-C(CH3)2-O-OH=C6H5OH+(CH3)2CO
Evaluering av effektiviteten til cumene-metoden og måter å utvikle den på kan bare gjøres sammenlignet med andre metoder.
Sammenligning av metoder.
Metoden for samproduksjon av fenol og aceton gjennom isopropylbenzenhydroperoksid har en rekke åpenbare fordeler i forhold til andre metoder for syntese av fenol.
Når du oppnår fenol gjennom benzensulfonsyre, er det nødvendig å konsumere store mengder av slike stoffer som svovelsyre, kaustisk soda, svoveldioksid; utstyret er utsatt for intens korrosjon, en rekke prosesser utføres med jevne mellomrom, betingelsene for å utføre individuelle stadier av prosessen er svært tøffe.
Syntesen av fenol ved forsåpning av klorbenzen er assosiert med forbruket av betydelige mengder klor, alkali og saltsyre. Bruken av svært aggressive stoffer i prosessen krever bruk av dyre anti-korrosjonsmaterialer. Ulempen er også arbeid under høyt overtrykk (opptil 300 atm).
Raschig-metoden kjennetegnes ved bruk av store mengder hydrogenklorid i prosessen, korrosjon, strenge reaksjonsforhold og lav konvertering per passering, noe som fører til høye energikostnader.
Fenolkumenmetoden kan sammenlignes gunstig med metodene som er oppført ovenfor ved de milde betingelser for gjennomføring av alle stadier av prosessen, bruk av mye mindre mengder svovelsyre og alkali, og fravær av klor og saltsyre. Korrosjon av utstyr, som oppstår under alkylering på grunn av hydrolyse av katalysatoren (aluminiumklorid) og under oksidasjon som følge av maursyrebiprodukter, er mindre intens og lettere å forhindre enn korrosjon
(373,01 Kb) nedlastinger1121 gang(er)
Hovedformålet med denne prosessen er å produsere metallurgisk koks. Biprodukter er flytende koksprodukter og gass. Ved destillasjon av flytende koksprodukter, sammen med benzen, toluen og naftalen, oppnås fenol, tiofen, pyridin og deres homologer, samt mer komplekse analoger med kondenserte kjerner. Andelen kullfenol, sammenlignet med den oppnådde kumenmetoden, er ubetydelig.
2. Halogensubstitusjon i aromatiske forbindelser
Substitusjonen av et halogen for en hydroksylgruppe foregår under tøffe forhold og er kjent som "Dow"-prosessen (1928)
Tidligere ble fenol (fra klorbenzen) oppnådd på denne måten, men nå har betydningen redusert på grunn av utviklingen av mer økonomiske metoder som ikke innebærer kostnadene for klor og alkali og dannelsen av store mengder avløpsvann.
I aktiverte haloarener (som inneholder, sammen med et halogen, en nitrogruppe i O- og P- bestemmelser), skjer substitusjonen av halogenet under mildere forhold:
Dette kan forklares med den elektrontrekkende effekten av nitrogruppen, som trekker elektrontettheten til benzenringen til seg selv og dermed deltar i stabiliseringen av σ-komplekset:
3. Raschig-metoden
Dette er en modifisert klormetode: benzen gjennomgår oksidativ klorering ved påvirkning av hydrogenklorid og luft, og deretter, uten å frigjøre det dannede klorbenzenet, hydrolyseres det med vanndamp i nærvær av kobbersalter. Som et resultat forbrukes ikke klor i det hele tatt, og den totale prosessen reduseres til oksidasjon av benzen til fenol:
4. Sulfonatmetoden
Fenoler kan oppnås i godt utbytte ved å smelte sammen aromatiske sulfonsyrer Ar-SO 3 H med en blanding av natrium- og kaliumhydroksider (reaksjon alkalismelting) ved 300С, etterfulgt av nøytralisering av det resulterende alkoholatet ved å tilsette syre:
Metoden brukes fortsatt i industrien (for å oppnå fenol) og brukes i laboratoriepraksis.
5. Cumol-metoden
Den første storskala produksjonen av fenol med kumenmetoden ble utført i 1949 i Sovjetunionen. For øyeblikket er dette hovedmetoden for å oppnå fenol og aceton.
Metoden inkluderer to trinn: oksidasjon av isopropylbenzen (kumen) med atmosfærisk oksygen til hydroperoksid og dets sure nedbrytning:
Fordelen med denne metoden er fraværet av biprodukter og den høye etterspørselen etter sluttprodukter - fenol og aceton. Metoden ble utviklet i vårt land av R.Yu. Udris, B.D. Krutalov og andre i 1949
6. Fra diazoniumsalter
Metoden består i å varme diazoniumsalter i fortynnet svovelsyre, noe som fører til hydrolyse - erstatning av en diazogruppe med en hydroksygruppe. Syntesen er veldig praktisk for å skaffe hydroksyarener i laboratoriet:
Strukturen til fenoler
Strukturen og fordelingen av elektrontetthet i et fenolmolekyl kan representeres ved følgende skjema:
Dipolmomentet til fenol er 1,55 D og er rettet mot benzenringen. Hydroksylgruppen i forhold til benzenringen viser –I-effekten og +M-effekten. Siden den mesomere effekten av hydroksygruppen råder over den induktive, har konjugasjonen av de ensomme elektronparene til oksygenatomet med -orbitalene til benzenringen en elektrondonerende effekt på det aromatiske systemet, som øker dets reaktivitet i elektrofile substitusjonsreaksjoner.
Fenoler- derivater av aromatiske hydrokarboner, som kan omfatte en eller flere hydroksylgrupper knyttet til benzenringen.
Hva er navnet på fenoler?
I følge IUPAC-reglene er navnet " fenol". Nummereringen av atomer kommer fra atomet, som er direkte koblet til hydroksygruppen (hvis den er den eldste) og er nummerert slik at substituentene får det minste antallet.
Representant - fenol - C6H5OH:
Strukturen til fenol.
Oksygenatomet har et udelt elektronpar på det ytre nivået, som "dras" inn i ringsystemet (+ M-effekt HAN-grupper). Som et resultat kan 2 effekter oppstå:
1) en økning i elektrontettheten til benzenringen til orto- og paraposisjonene. I utgangspunktet er denne effekten manifestert i elektrofile substitusjonsreaksjoner.
2) tettheten på oksygenatomet avtar, som et resultat av at bindingen HAN svekket og kan gå i stykker. Effekten er assosiert med den økte surheten til fenol sammenlignet med mettede alkoholer.
Monosubstituerte derivater fenol(kresol) kan være i 3 strukturelle isomerer:
Fysiske egenskaper til fenoler.
Fenoler er krystallinske stoffer ved romtemperatur. Dårlig løselig i kaldt vann, men godt - i varme og i vandige løsninger av alkalier. De har en karakteristisk lukt. På grunn av dannelsen av hydrogenbindinger har de et høyt koke- og smeltepunkt.
Får fenoler.
1. Fra halobenzener. Når klorbenzen og natriumhydroksid oppvarmes under trykk, oppnås natriumfenolat, som etter interaksjon med syre blir til fenol:
2. Industriell metode: under katalytisk oksidasjon av kumen i luft oppnås fenol og aceton:
3. Fra aromatiske sulfonsyrer ved fusjon med alkalier. Oftere utføres en reaksjon for å oppnå flerverdige fenoler:
Kjemiske egenskaper til fenoler.
R-orbital av oksygenatomet danner et enkelt system med den aromatiske ringen. Derfor avtar elektrontettheten på oksygenatomet, i benzenringen øker den. Kommunikasjonspolaritet HANøker, og hydrogenet i hydroksylgruppen blir mer reaktivt og kan lett erstattes med et metallatom selv under påvirkning av alkalier.
Surheten til fenoler er høyere enn for alkoholer, så reaksjoner kan utføres:
Men fenol er en svak syre. Hvis karbondioksid eller svoveldioksid føres gjennom saltene, frigjøres fenol, noe som beviser at karbonsyre og svovelsyre er sterkere syrer:
De sure egenskapene til fenoler svekkes ved innføring av substituenter av den første typen i ringen og forsterkes ved innføring av II.
2) Dannelse av estere. Prosessen fortsetter under påvirkning av syreklorider:
3) Elektrofil substitusjonsreaksjon. Fordi HAN-gruppen er en substituent av den første typen, deretter øker reaktiviteten til benzenringen i orto- og paraposisjonene. Under virkningen av bromvann på fenol observeres nedbør - dette er en kvalitativ reaksjon på fenol:
4) Nitrering av fenoler. Reaksjonen utføres med en nitrerende blanding, noe som resulterer i dannelsen av pikrinsyre:
5) Polykondensering av fenoler. Reaksjonen fortsetter under påvirkning av katalysatorer:
6) Oksidasjon av fenoler. Fenoler oksideres lett av atmosfærisk oksygen:
7) En kvalitativ reaksjon på fenol er effekten av en løsning av jernklorid og dannelsen av et fiolett kompleks.
Bruk av fenoler.
Fenoler brukes i produksjonen av fenol-formaldehydharpikser, syntetiske fibre, fargestoffer og medisiner og desinfeksjonsmidler. Pikrinsyre brukes som eksplosiver.
Laster inn...
