Táto látka bola objavená v r 1771 rok. Hneď po objavení sa začal používať ako farbivo. Textilní robotníci si ním farbili látky. AT 1834 ročníka nemecký chemik Friedlib Runge objavený v produktoch destilácie uhoľného dechtového belu kryštalická látka s charakteristickým zápachom, no nevedel určiť jeho zloženie. A iba v 1841 rok Auguste Laurent stanovila svoj vzorec.
- Stanovenie fenolov.
- Klasifikácia a izoméria fenolov.
Ako je zrejmé z uvedených príkladov, fenoly sa vyznačujú tým štruktúrna izoméria(izoméria polohy hydroxyskupiny).
- Fyzikálne vlastnosti fenol.
Toto vysvetľuje prečo pri fenole dosť vysoké teploty topenie(+43 ) a varenie (+ 182 ). Tvorba vodíkových väzieb s molekulami vody prispieva k rozpustnosti hydroxyzlúčenín vo vode:
Schopnosť rozpúšťať sa vo vode klesá so zvyšujúcim sa uhľovodíkovým radikálom a od polyatómových hydroxyzlúčenín k monoatomickým. Metanol, etanol, propanol, izopropanol, etylénglykol a glycerín sú miešateľné s vodou v akomkoľvek pomere. Rozpustnosť fenolu vo vode je obmedzená.
Pre lepšie pochopenie fyzikálnych vlastností si pozrite video:
- Štruktúra molekuly fenolu.
- osamelý elektrónový pár atómu kyslíka je priťahovaný 6-elektrónovým oblakom benzénového kruhu, vďaka čomu je O-H väzba ešte viac polarizovaná. Fenol je silnejšia kyselina ako voda a alkoholy.
- V benzénovom kruhu je porušená symetria elektrónového mraku, hustota elektrónov sa zvyšuje v polohách 2, 4, 6. Vďaka tomu sú väzby C-H v polohách 2, 4, 6 reaktívnejšie a? - väzby benzénového kruhu.
- Chemické vlastnosti fenol.
a) kyslé vlastnosti:
Kyslosť fenolu je výrazne vyššia ako kyslosť nasýtených alkoholov; reaguje s oboma alkalickými kovmi,a s ich hydroxidmi (preto staré meno"kyselina karbolová"):
Kyslé vlastnosti fenolu sú výraznejšie ako vlastnosti alkoholu C 2 H 5 OH. Fenol – slabá kyselina (karbolová).
Fenol je však veľmi slabá kyselina. Pri prechode oxidu uhličitého alebo oxidu siričitého cez roztok fenolátov sa uvoľňuje fenol; takáto reakcia dokazuje, že fenol je slabšia kyselina ako uhličitá a sírová:
C6H5ONa + CO2 + H20 → C6H5OH+ NaHC03.
! Kyslé vlastnosti fenolov sú oslabené zavedením substituentov do kruhu ja druhu a sú posilnené zavedením substituentov II druhu.b) Tvorba esterov.
Na rozdiel od alkoholov, fenoly netvoria estery, keď sú vystavené karboxylovým kyselinám; Na tento účel sa používajú chloridy kyselín:
C6H5OH + CH3- CO - Cl -> C6H5 - O - CO - CH3+ HCl.
II. Reakcie fenolu na benzénovom kruhu:
- interakcia s brómovou vodou:
- interakcia s kyselinou dusičnou:
Keď sa fenol nitruje koncentrovanou kyselinou dusičnou, tri atómy vodíka sa nahradia nitroskupinou a vznikne 2,4,6-trinitrofenol (kyselina pikrová):
- polykondenzačná reakcia
- C 6 H 5 OH + FeCl 3 —> fialová farba
- C6H5OH + Br2 -> biela zrazenina
- C6H4(OH)2 + FeCl3 —> zelená farba
- C6H3(OH)3 + FeCl3 -> červené sfarbenie
IV. Oxidácia.
Fenoly ľahko oxidujú aj pôsobením vzdušného kyslíka. Takže pri státí na vzduchu sa fenol postupne mení na ružovo-červenú farbu. Pri intenzívnej oxidácii fenolu zmesou chrómu je hlavným oxidačným produktom chinón. Dvojsýtne fenoly sa oxidujú ešte ľahšie. Pri oxidácii hydrochinón tiež tvorili chinón:
- Získanie fenolu.
1 . Získavanie z halogénbenzénov . Pri zahrievaní chlórbenzénu a hydroxidu sodného pod tlakom sa získa fenolát sodný, z ktorého ďalším spracovaním s kyselinou vzniká fenol:
C6H5 - OD 1 + 2 NaOH → C6H5-ONa + NaCl + H20.
2. Pri katalytickej oxidácii izopropylbenzénu (kuménu) vzdušným kyslíkom vzniká fenol a acetón:
(1)
3. Získavanie z aromatických sulfónových kyselín. Reakcia sa uskutočňuje fúziou sulfónových kyselín s alkáliami. Pôvodne vytvorené fenoxidy sa spracujú so silnými kyselinami, aby sa získali voľné fenoly. Táto metóda sa zvyčajne používa na získanie viacsýtnych fenolov:
Fenol, chemická látka organického pôvodu, patrí do skupiny aromatických uhľovodíkov.
V roku 1842 sa francúzskemu organickému Augustovi Laurentovi podarilo odvodiť vzorec fenolu (C6H5OH), ktorý sa skladá z benzénového kruhu a hydroxyskupiny OH. Fenol má viacero názvov, ktoré sa používajú ako vo vedeckej literatúre, tak aj v hovorovej reči a vznikli zo zloženia tejto látky. Preto sa často nazýva fenol oxybenzén alebo kyselina karbolová.
Fenol je jedovatý. Prach a roztok fenolu dráždia sliznice očí, dýchacieho traktu, koža. Má mierne kyslé vlastnosti, pôsobením zásad vytvára soli - fenoláty. Pôsobením brómu vzniká tribrómfenol, ktorý sa používa na získanie antiseptika - xeroformu. Benzénové jadro a OH skupina spojené v molekule fenolu sa navzájom ovplyvňujú, čím sa výrazne zvyšuje vzájomná reaktivita. Zvlášť dôležité sú kondenzačné reakcie fenolov s aldehydmi a ketónmi, v dôsledku ktorých sa získajú polymérne produkty.
Fyzikálne vlastnosti fenolu
Chemické vlastnosti fenolu
Fenol je kryštalická látka biela farba, s charakteristickým ostrým sladko-cukrovým zápachom, ktorý sa pri interakcii so vzduchom ľahko oxiduje, pričom najskôr získa ružovkastú a po určitom čase bohatú hnedú farbu. Charakteristickým znakom fenolu je jeho vynikajúca rozpustnosť nielen vo vode, ale aj v alkohole, alkalickom prostredí, benzéne a acetóne. Okrem toho má fenol veľmi nízky bod topenia a ľahko sa skvapalňuje pri +42 °C a má tiež slabé kyslé vlastnosti. Preto pri interakcii s alkáliami tvorí fenol soli nazývané fenoláty.
V závislosti od výrobnej technológie a účelu sa fenol vyrába v troch stupňoch: A, B a C podľa GOST 23519-93. Nižšie sú uvedené jeho technické špecifikácie.
Technické vlastnosti fenolu podľa GOST 23519-93
|
Názov indikátora |
Význam | ||
| Stupeň A | Mark B | stupeň B | |
| Vzhľad | biely kryštalický látka |
Biely kryštál - chesky in-in. Povolený ružovkasté resp žltkastý nádych |
|
| Teplota kryštalizácie, °С, nie nižšia | 40,7 | 40,6 | 40,4 |
| Hmotnostný podiel neprchavého zvyšku, %, max | 0,001 | 0,008 | 0,01 |
| Optická hustota vodného roztoku fenolu (8,3 g značky A, 8,0 g značky B, 5,0 g značky C v 100 cm3 vody) pri 20 °C, nie viac |
0,03 | 0,03 | 0,03 |
| Optická hustota sulfónovaného fenolu nie viac ako | 0,05 | Neprideľujte prídely | |
| Farba taveniny fenolu podľa platina-kobaltu mierka, Hazenove jednotky: |
|||
| od výrobcu už nie | 5 | Neprideľujte prídely | |
| u spotrebiteľa: | |||
| počas potrubnej prepravy a nerezové nádrže, nič viac |
10 | To isté | |
| pri preprave v nádržiach vyrobených z uhlíka oceľ a pozink, nie viac |
20 | >> | |
| Hmotnostný podiel vody, %, nie viac | 0,03 | Neprideľujte prídely | |
| Hmotnostný podiel celkových organických nečistôt, %, max | 0,01 | Neprideľujte prídely | |
| vrátane mezityloxidu, %, nie viac | 0,0015 | 0,004 | Neprideľujte prídely |
| sumy -metylstyrénu a izopropylbenzénu (kuménu), %, max | Neprideľujte prídely | 0,01 | To isté |
Spôsoby získavania fenolu
Fenol sa v prírode nevyskytuje v čistej forme, je to umelý produkt. organická chémia. V súčasnosti existujú tri hlavné spôsoby získavania fenolu v priemyselnom meradle. Hlavný podiel na jeho výrobe pripadá na takzvanú kupolovú metódu, pri ktorej dochádza k oxidácii aromatickej organickej zlúčeniny izopropylbenzénu vzduchom. V dôsledku chemickej reakcie sa získa kumpolový hydroperoxid, ktorý sa pri interakcii s kyselinou sírovou rozkladá na acetón, po ktorom nasleduje vyzrážanie fenolu vo forme kryštalickej zrazeniny. Na výrobu sa používa aj metylbenzén (toluén), v dôsledku oxidácie ktorého vzniká táto chemikália a kyselina benzoová. Okrem toho sa v niektorých odvetviach, ako je výroba hutníckeho koksu, z uhoľného dechtu uvoľňuje fenol. Tento spôsob výroby je však nerentabilný z dôvodu zvýšenej spotreby energie. Medzi najnovšie úspechy chemického priemyslu patrí výroba fenolu interakciou benzénu a kyseliny octovej, ako aj oxidačná chlorácia benzénu.
Prvýkrát v priemyselných objemoch fenol získala nemecká spoločnosť BASF v roku 1899 sulfonáciou benzénu kyselinou sírovou. Technológia jej výroby spočívala v tom, že následne bola kyselina sulfónová podrobená alkalickému taveniu, v dôsledku čoho vznikol fenol. Táto metóda sa používa už viac ako 100 rokov, ale v druhej polovici 20. storočia bol chemický priemysel nútený ju opustiť pre obrovské množstvo odpadu siričitanu sodného, ktorý bol vedľajším produktom organickej syntézy fenol.
V prvej polovici 20. stor americká spoločnosť Spoločnosť Dow Chemical zaviedla ďalší spôsob výroby fenolu, a to chlórovaním benzénu, ktorý sa nazýva Raschigov proces. Metóda sa ukázala ako pomerne účinná, pretože špecifická hmotnosť výslednej látky dosiahla 85%. Následne tá istá firma zaviedla metódu oxidácie metylbenzolu s následným rozkladom kyseliny benzoovej, avšak pre problematickú deaktiváciu katalyzátora ju dnes využíva asi 3-4% chemického priemyslu.
Najúčinnejšia je kupolová metóda na výrobu fenolu, ktorú vyvinul sovietsky chemik Pyotr Sergeev a uviedol ju do výroby v roku 1942. Prvý kupolový závod, postavený v roku 1949 v meste Dzeržinsk v regióne Gorkij, dokázal pokryť tretinu dopytu ZSSR po fenole.
Rozsah fenolu
Spočiatku sa fenol používal na výrobu rôznych druhov farbív, kvôli jeho vlastnosti meniť farbu počas procesu oxidácie zo svetloružového na hnedý odtieň. Táto chemikália sa nachádza v mnohých typoch syntetických farieb. Okrem toho sa vlastnosť fenolu ničiť baktérie a mikroorganizmy osvojila v kožiarskom priemysle pri opaľovaní zvieracích koží. Neskôr sa fenol úspešne používal v medicíne ako jeden z prostriedkov dezinfekcie a dezinfekcie. chirurgické nástroje a priestorov a ako 1,4% vodný roztok - ako analgetikum a antiseptikum na vnútorné a vonkajšie použitie. Okrem toho fenol kyselina salicylová je základom aspirínu a jeho derivát - kyselina para-aminosalicylová - sa používa na liečbu pacientov s tuberkulózou. Fenol je tiež súčasťou silného laxatíva - purgenu.
V súčasnosti je hlavným účelom fenolu chemický priemysel, kde sa táto látka používa na výrobu plastov, fenolformaldehydových živíc, umelých vlákien ako nylon a nylon, ako aj rôznych antioxidantov. Okrem toho sa fenol používa na výrobu zmäkčovadiel, prísad do olejov a je jednou zo zložiek, ktoré tvoria prípravky na ochranu rastlín. Fenol sa tiež aktívne používa v genetické inžinierstvo a molekulárna biológia ako prostriedok na čistenie a izoláciu molekúl DNA.
Škodlivé vlastnosti fenolu
Takmer okamžite po získaní fenolu vedci zistili, že táto chemikália má nielen užitočné vlastnosti, čo umožňuje jeho použitie v rôznych odboroch vedy a priemyslu, ale je aj silným jedom. Krátkodobá inhalácia fenolových pár teda môže viesť k podráždeniu nosohltanu, popáleniu dýchacích ciest a následnému pľúcnemu edému s fatálnym koncom. Keď sa roztok fenolu dostane do kontaktu s pokožkou, chemické popáleniny, ktoré sa následne transformujú na vredy. Ak je viac ako 25 percent kože ošetrených roztokom, môže to spôsobiť smrť človeka. Požitie fenolu do tela s pitná voda, vedie k rozvoju peptický vred, svalová atrofia, zhoršená koordinácia pohybov, krvácanie. Okrem toho vedci zistili, že fenol je príčinou rakoviny, prispieva k rozvoju srdcového zlyhania a neplodnosti.
Vzhľadom na vlastnosť oxidácie, výpary tohto chemickýúplne sa rozpustí na vzduchu asi po 20-25 hodinách. Po uvoľnení do pôdy si fenol zachováva svoje toxické vlastnosti počas celého dňa. Vo vode však jeho životaschopnosť môže dosiahnuť 7-12 dní. Preto je najpravdepodobnejšia cesta pre vstup tejto toxickej látky do Ľudské telo a na koži - kontaminovaná voda.
V zložení plastov fenol nestráca svoje prchavé vlastnosti, preto je dnes používanie fenolických plastov v potravinárskom priemysle, výrobe domácich potrieb a detských hračiek prísne zakázané. Ich použitie sa tiež neodporúča pri dokončovaní obytných a kancelárskych priestorov, kde človek trávi aspoň niekoľko hodín denne. Spravidla sa fenol vylučuje z tela potom a močom do 24 hodín, no počas tejto doby stihne spôsobiť nenapraviteľné škody na zdraví človeka. kvôli škodlivé vlastnosti v mnohých krajinách sveta existuje obmedzenie používania tejto látky na lekárske účely.
Podmienky prepravy a skladovania
Existovať medzinárodné normy transport fenolu, navrhnutý tak, aby sa zabránilo uvoľneniu látky do životného prostredia.
Fenol od železnice prepravované v súlade s pravidlami pre prepravu tovaru v cisternách vybavených vykurovacím zariadením. Nádrže musia byť vyrobené z nehrdzavejúcej chrómniklovej ocele, pozinkovanej uhlíkovej ocele alebo uhlíkovej ocele. Fenol, určený na výrobu medicínskych produktov, sa prepravuje v železničných cisternách vyrobených z nehrdzavejúcej chrómniklovej ocele a uhlíkovej ocele s pozinkovaným povrchom. Fenol sa dopravuje aj vyhrievaným potrubím z nehrdzavejúcej chrómniklovej ocele.
Fenol v roztavenom a pevnom stave sa skladuje v utesnených nádržiach z nehrdzavejúcej chrómniklovej ocele, pozinkovanej uhlíkovej ocele alebo uhlíkovej ocele, ako aj v nádržiach z masívneho hliníka. Fenol je možné skladovať v roztavenom stave pod dusíkom (objemový podiel kyslíka v dusíku by nemal presiahnuť 2 %) pri teplote (60 ± 10) °C počas 2-3 dní. pri skladovaní v hliníkových nádobách musí byť teplota prísne kontrolovaná, aby sa zabránilo rozpusteniu hliníka v produkte.
Fenol (hydroxybenzén,kyselina karbolová) – toto jeoorganickéaromatická zlúčenina so vzorcamiohC6H5OH. Patrí do triedy rovnakého mena - fenoly.
Na druhej strane Fenoly- je to trieda organických zlúčenín aromatického radu, v ktorých sú hydroxylové skupiny Oh- viazaný na uhlík aromatického kruhu.
Podľa počtu hydroxylových skupín existujú:
- jednosýtne fenoly (arenoly): fenol a jeho homológy;
- dvojsýtne fenoly (arendioly): pyrokatechol, rezorcinol, hydrochinón;
- trojsýtne fenoly (arentrioly): pyrogallol, hydroxyhydrochinón, floroglucinol;
- viacsýtne fenoly.
Podľa toho vlastne fenol, ako látka je najjednoduchším zástupcom fenolovej skupiny a má jedno aromatické jadro a jednu hydroxylovú skupinu ON.
Vlastnosti fenolu
Čerstvo destilovaný fenol sú bezfarebné ihličkovité kryštály s teplotou topenia 41 °С a bod varu 182 °C. Skladovaním, najmä vo vlhkej atmosfére a za prítomnosti malého množstva solí železa a medi, rýchlo získava červenú farbu. Fenol je miešateľný v akomkoľvek pomere s alkoholom, vodou (pri zahrievaní vyššie 60 °С), voľne rozpustný v éteri, chloroforme, glyceríne, sírouhlíku.
Vzhľadom na prítomnosť -OH hydroxylová skupina, fenol má chemické vlastnosti charakteristické pre alkoholy aj aromatické uhľovodíky.
Podľa hydroxylovej skupiny vstupuje fenol do nasledujúcich reakcií:
- Keďže fenol má o niečo silnejšie kyslé vlastnosti ako alkoholy, pod vplyvom zásad vytvára soli - fenoláty (napr. fenolát sodný - C6H5ONa):
C6H5OH + NaOH -> C6H5ONa + H20
- V dôsledku interakcie fenolu s kovovým sodíkom sa tiež získa fenolát sodný:
2C6H5OH + 2Na -> 2C6H5ONa + H2
- Fenol nie je priamo esterifikovaný karboxylovými kyselinami; estery sa získavajú reakciou fenolátov s anhydridmi alebo halogenidmi kyselín:
C6H5OH + CH3COOH -> C6H5OCOCH3 + NaCl
- Počas destilácie fenolu so zinkovým prachom dochádza k reakcii substitúcie hydroxylovej skupiny vodíkom:
C6H5OH + Zn -> C6H6 + ZnO
Reakcie fenolu na aromatickom kruhu:
- Fenol vstupuje do elektrofilných substitučných reakcií pri aromatický kruh. OH skupina, ktorá je jednou z najsilnejších donorových skupín (v dôsledku zníženia hustoty elektrónov na funkčnej skupine), zvyšuje reaktivitu kruhu na tieto reakcie a riadi substitúciu orto- a pár- ustanovenia. Fenol je ľahko alkylovaný, acylovaný, halogénovaný, nitrovaný a sulfonovaný.
- Kolbe-Schmittova reakcia slúži na syntézu kyseliny salicylovej a jej derivátov ( kyselina acetylsalicylová a ďalšie).
C6H5OH + CO2 - NaOH -> C6H4OH (COONa)
C6H4OH (COONa) - H2SO4 -> C6H4OH (COOH)
Kvalitatívne reakcie na fenol:
- V dôsledku interakcie s brómovou vodou:
C6H5OH + 3Br2 -> C6H2Br3OH + 3HBr
tvorené 2,4,6-tribrómfenol je biela pevná látka.- S koncentrovanou kyselinou dusičnou:
C6H5OH + 3HN03 -> C6H2(NO2)3OH + 3H20
- S chloridom železitým ( kvalitatívna reakcia pre fenol):
C6H5OH + FeCl3 -> ⌈Fe (C6H5OH)6 ⌉Cl3
adičná reakcia
- Hydrogenácia fenolu v prítomnosti kovových katalyzátorov Pt/Pd , Pd/Ni , získajte cyklohexylalkohol:
C6H5OH -> C6H11OH
Oxidácia fenolu
V dôsledku prítomnosti hydroxylovej skupiny v molekule fenolu je odolnosť voči oxidácii oveľa nižšia ako odolnosť benzénu. V závislosti od povahy oxidačného činidla a reakčných podmienok sa získajú rôzne produkty.
- Takže pri pôsobení peroxidu vodíka v prítomnosti železného katalyzátora nie veľké množstvo diatomický fenol - pyrokatechol:
C6H5OH + 2H202 - Fe> C6H4 (OH)2
- Pri interakcii so silnejšími oxidačnými činidlami (zmes chrómu, oxid manganičitý v kyslom prostredí) vzniká parachinón.
Získanie fenolu
Fenol sa získava z uhoľného dechtu (koksárenský produkt) a synteticky.
Uhoľný decht z výroby koksu obsahuje od 0,01 do 0,1 % fenoly v polokoksárenských výrobkoch od 0,5 do 0,7 %; v oleji vznikajúcom pri hydrogenácii a v odpadovej vode spolu - od 0,8 do 3,7 %. Hnedouhoľný decht a polokoksárenské odpadové vody obsahujú od 0,1 do 0,4 % fenoly. Uhoľný decht sa destiluje, pričom sa vyberie fenolová frakcia, ktorá sa vyvarí pri 160-250 °C. Zloženie fenolovej frakcie zahŕňa fenol a jeho homológy (25-40%), naftalén (25-40%) a organické zásady (pyridín, chinolín). Naftalén sa oddelí filtráciou a zvyšok frakcie sa spracuje 10 až 14 % roztokom hydroxidu sodného.
Výsledné fenoláty sa oddelia od neutrálnych olejov a pyridínových zásad prefukovaním živou parou a potom sa spracujú oxidom uhličitým. Izolované surové fenoly sa podrobia rektifikácii, pričom sa postupne vyberú fenol, krezoly a xylenoly.
Väčšina fenolu, ktorý sa v súčasnosti vyrába v priemyselnom meradle, sa získava rôznymi syntetickými metódami.
Syntetické metódy získavania fenolu
- Autor: benzénsulfonátovou metódou benzén sa zmieša s vitriolovým olejom. Na výsledný produkt sa pôsobí sódou a získa sa sodná soľ kyseliny benzénsulfónovej, potom sa roztok odparí, oddelí sa vyzrážaný síran sodný a sodná soľ kyseliny benzénsulfónovej sa taví s alkáliou. Buď nasýtite výsledný fenolát sodný oxidom uhličitým alebo pridajte kyselinu sírovú, kým sa oxid siričitý nezačne vyvíjať a oddestiluje fenol.
- Chlórbenzénová metóda spočíva v priamej chlorácii benzénu plynným chlórom za prítomnosti železa alebo jeho solí a zmydelnení vzniknutého chlórbenzénu roztokom hydroxidu sodného alebo počas hydrolýzy za prítomnosti katalyzátora.
- Modifikovaná Raschigova metóda na báze oxidačnej chlorácie benzénu chlorovodíkom a vzduchom s následnou hydrolýzou chlórbenzénu a izoláciou fenolu destiláciou.
- kuménová metóda spočíva v alkylácii benzénu, oxidácii vzniknutého izopropylbenzénu na hydroperoxid kuménu a jeho následnom rozklade na fenol a acetón:
Izopropylbenzén sa získava spracovaním benzénu s čistým propylénom alebo propán-propylénovou frakciou krakovania oleja, ktorá sa čistí od iných nenasýtených zlúčenín, vlhkosti, merkaptánov a sírovodíka, ktoré otrávia katalyzátor. Ako katalyzátor sa používa napríklad chlorid hlinitý rozpustený v polyalkylbenzéne. v diizopropylbenzéne. Alkylácia sa uskutočňuje pri 85 °C a pretlak 0,5 MPa, ktorý zabezpečuje tok procesu v kvapalnej fáze. Izopropylbenzén sa oxiduje na hydroperoxid so vzdušným kyslíkom alebo technickým kyslíkom pri 110 až 130 °C v prítomnosti solí kovov rôznej mocnosti (železo, nikel, kobalt, mangán) rozložiť hydroperoxid zriedenými kyselinami (sírovou alebo fosforečnou) alebo malými množstvami koncentrovanej kyseliny sírovej pri 30-60 °C. Po destilácii fenol, acetón a určité množstvo a-metylstyrén. Priemyselná kuménová metóda vyvinutá v ZSSR je ekonomicky najvýhodnejšia v porovnaní s inými metódami výroby fenolu. Výroba fenolu prostredníctvom kyseliny benzénsulfónovej je spojená so spotrebou veľkého množstva chlóru a zásad. Oxidačná chlorácia benzénu je spojená s veľkou spotrebou pary - 3-6 krát väčšou ako pri použití iných metód; okrem toho počas chlorácie dochádza k silnej korózii zariadení, čo si vyžaduje použitie špeciálnych materiálov. Kuménová metóda je jednoduchá v dizajne hardvéru a umožňuje súčasne získať dva technicky hodnotné produkty: fenol a acetón.
- Počas oxidačnej dekarboxylácie kyseliny benzoovej najprv sa uskutoční katalytická oxidácia toluénu v kvapalnej fáze na kyselinu benzoovú, ktorá v prítomnosti Сu 2+ premenený na kyselinu benzénsalicylovú. Tento proces možno opísať pomocou nasledujúceho diagramu:
Kyselina benzoylsalicylová sa rozkladá vodnou parou na kyselinu salicylovú a benzoovú. Fenol vzniká v dôsledku rýchlej dekarboxylácie kyseliny salicylovej.
Aplikácia fenolu
Fenol sa používa ako surovina na výrobu polymérov: polykarbonát a (najskôr sa syntetizuje bisfenol A a potom tieto), fenolformaldehydové živice, cyklohexanol (s následnou výrobou nylonu a nylonu).
V procese rafinácie ropy pomocou fenolu sa oleje čistia od živicových látok, zlúčenín obsahujúcich síru a polycyklických aromatických uhľovodíkov.
Okrem toho fenol slúži ako surovina na výrobu ionolu, neonolov (), kreosólov, aspirínu, antiseptík a pesticídov.
Fenol je dobrý konzervačný a antiseptický prostriedok. Používa sa na dezinfekciu v chove zvierat, medicíne a kozmeteológii.
Toxické vlastnosti fenolu
Fenol je toxický (trieda nebezpečnosti II). Inhalácia fenolu narúša funkcie nervový systém. Prach, výpary a roztok fenolu, ak sa dostanú do kontaktu so sliznicami očí, dýchacích ciest, pokožky, spôsobujú poleptanie. Pri kontakte s pokožkou sa fenol absorbuje v priebehu niekoľkých minút a začne ovplyvňovať centrálny nervový systém. Vo veľkých dávkach môže spôsobiť ochrnutie dýchacieho centra.Smrteľná dávka pre človeka pri požití 1-10 g, pre deti 0,05-0,5 g.
Bibliografia:
Kuznetsov EV, Prokhorova IP Album technologických schém na výrobu polymérov a plastov na nich založených. Ed. 2. M., Chémia, 1975. 74 s.
Knop A., Sheib V. Fenolové živice a materiály na ich báze. M., Chémia, 1983. 279 s.
Bachman A., Muller K. Phenoplasts. M., Chémia, 1978. 288 s.
Nikolaev A.F. Technológia plastov, L., Chémia, 1977. 366 s.
Molekulový vzorec: C6H5-OH.
Štruktúra molekuly: v molekule fenolu je hydroxylová skupina atómov naviazaná na benzénový kruh (jadro).
Aromatický fenylový radikál (C 6 H 5 -) alebo benzénové jadro má na rozdiel od radikálov nasýtených uhľovodíkov tú vlastnosť, že priťahuje elektróny kyslíkového atómu hydroxylovej skupiny k sebe, teda v molekule fenolu, chemická väzba medzi atómami kyslíka a vodíka sa stáva polárnejšou a atóm vodíka sa stáva mobilnejším ako v molekulách alkoholu a fenol vykazuje vlastnosti slabej kyseliny (nazýva sa to kyselina karbolová).
Na druhej strane hydroxylová skupina ovplyvňuje benzénový kruh (jadro) tak, že sa v ňom prerozdelí elektrónová hustota a atómy vodíka v polohách 2,4,6 sa stanú mobilnejšími ako v molekule benzénu. Preto sa pri substitučných reakciách fenol vyznačuje substitúciou troch atómov vodíka v polohách 2,4,6 (v benzéne je nahradený iba jeden atóm vodíka). V molekule fenolu sa teda pozoruje vzájomný vplyv hydroxylovej skupiny a benzénového kruhu na seba.
Fyzikálne vlastnosti: fenol - bezfarebná kryštalická látka s charakteristickým zápachom, vyskytuje sa vo vzduchu Ružová farba, pretože oxidované. Teplota topenia - 42 °C.
Fenol je jedovatý! Spôsobuje popáleniny pri kontakte s pokožkou!
Chemické vlastnosti: chem. vlastnosti sú spôsobené hydroxylovou skupinou a benzénovým kruhom (jadrom).
· Reakcie prebiehajúce na hydroxylovej skupine:
Atóm vodíka v hydroxylovej skupine fenolu je pohyblivejší ako v alkoholoch, preto fenol vykazuje vlastnosti slabej kyseliny (druhý názov je kyselina karbolová) a interaguje nielen s aktívnymi kovmi, ako sú alkoholy, ale aj s alkáliami (alkoholy áno nereaguje s alkáliami!).
2C6H5OH + 2Na -> 2C6H5ONa + H2. C6H5OH + NaOH -> C6H5ONa + H20
fenol hydroxid sodný fenolát sodný
· Reakcie prebiehajúce na benzénovom kruhu (jadro):
Fenol prudko reaguje (bez zahrievania a katalyzátorov) s brómom a kyselinou dusičnou, pričom v benzénovom kruhu sú nahradené tri atómy vodíka v polohách 2,4,6.
fenol bróm 2,4,6 - tribrómfenol hydrogénbromid
fenol kyselina dusičná 2,4,6-trinitrofenol
Aplikácia: Na výrobu sa používa fenol liečivých látok, farbivá, dezinfekčné prostriedky (antiseptiká), plasty (fenolické plasty), výbušniny
Potvrdenie: uhoľný decht a benzén.
Aldehydy, ich štruktúra a vlastnosti. Získavanie, aplikácia aldehydov kyseliny mravčej a kyseliny octovej.
Aldehydy - organickej hmoty obsahujúce funkčnú aldehydovú skupinu
Je spojený s uhľovodíkovým radikálom alebo atómom vodíka.
Všeobecný vzorec aldehydy: alebo R - COH
Štruktúra molekúl. V molekule aldehydu sú σ-väzby medzi atómami uhlíka a vodíka a jedna σ-väzba a jedna π-väzba medzi atómami uhlíka a kyslíka. Hustota elektrónov je posunutá z atómu uhlíka k viac elektronegatívnemu atómu, atómu kyslíka. To. atóm uhlíka aldehydovej skupiny získava čiastočný kladný náboj (δ+) a atóm kyslíka získava čiastočný záporný náboj (δ–).
Nomenklatúra. Názvy aldehydov sa uvádzajú: 1) od historické mená relevantné organické kyseliny, na ktoré sa pri oxidácii premieňajú – mravenčí aldehyd, acetaldehyd atď. 2) podľa medzinárodnej nomenklatúry - z názvov zodpovedajúcich uhľovodíkov + prípona - al. Napríklad,
H-C alebo H-CHO mravenčí aldehyd alebo metanál
CH3-C alebo CH3-CHO acetaldehyd alebo etanal
fyzikálne vlastnosti. Metánal je bezfarebný plyn štipľavého zápachu, etanal a nasledujúce aldehydy sú kvapaliny, vyššie aldehydy sú pevné látky.
Chemické vlastnosti.
Oxidačné reakcie. Kvalitatívne reakcie na aldehydy:
1) reakcia „strieborného zrkadla“ - oxidácia aldehydov roztokom amoniaku oxidu strieborného pri zahrievaní:
CH 3 - CHO + Ag 2 O → CH 3 - COOH + 2Ag ↓
Acetaldehyd octová kyselina
oxidačné činidlo oxid strieborný sa redukuje na striebro, ktoré sa usadzuje na stenách skúmavky a aldehyd sa oxiduje na zodpovedajúcu kyselinu
2) Oxidácia aldehydov hydroxidom meďnatým pri zahrievaní.
H - CHO + 2 Cu(OH) 2 → H - COOH + 2CuOH + H2O
modrá žltá
aldehyd kyseliny mravčej
2CuOH → Cu20 + H20
žltá Červená
Oxidačným činidlom je meď s oxidačným stavom +2, ktorá sa redukuje na meď s oxidačným stavom +1.
Adičné reakcie.
3) Aldehydy pri zahrievaní a v prítomnosti katalyzátora pridávajú vodík rozbitím dvojitej väzby v aldehydovej skupine. V tomto prípade sa aldehyd redukuje - mení sa na zodpovedajúci alkohol. Napríklad metán sa premieňa na metanol:
H– CHO + H 2 → CH 3 - OH
metanmetylalkohol (metanol)
Potvrdenie.
Aldehydy možno získať:
1. Oxidácia primárnych alkoholov, napr.
2CH30H + 02 -> 2H - CHO + 2H20
metylalkohol mravčia aldehyd (metán).
2. metán možno získať aj priamou oxidáciou metánu:
CH4+02 → H - CHO + H20
3. Acetaldehyd možno získať hydratáciou etylénu v prítomnosti katalyzátora (ortuťové soli) – reakcia M.G. Kucherov:
H - C = C - H + H20 -> CH3 - CHO
Aplikácia. Najpoužívanejšie sú metan a etanal.
· Metán sa používa na výrobu fenolformaldehydovej živice, z ktorej sa vyrábajú plasty - fenolické plasty.
Rozpustením tejto živice v acetóne alebo alkohole sa získajú rôzne laky.
· Metán sa používa na výrobu niektorých liekov a farbív.
Široko používané 40% vodný roztok metan - formalín. Používa sa pri činení koží (zráža bielkoviny - šupka stvrdne a nehnije), na konzerváciu biologických prípravkov, na dezinfekciu a ošetrenie semien.
· Etanal sa používa hlavne na výrobu kyseliny octovej.
Podľa počtu OH skupín sa fenoly delia na: jednoatomové a
dvojsýtne fenoly:
trisubstituované fenoly: (pyrogalol), symetrické a nesymetrické
Nomenklatúra a izoméria.
Názvy fenolov sú vyrobené s prihliadnutím na skutočnosť, že triviálny názov "fenol" je zachovaný pre rodičovskú štruktúru podľa pravidiel IUPAC. Číslovanie atómov uhlíka benzénového kruhu začína od atómu priamo viazaného na OH skupinu a pokračuje v takom poradí, aby dostupné substituenty dostali najmenšie čísla.
Štruktúra fenolu, vzájomný vplyv benzénového kruhu a hydroxylovej skupiny.
V molekule fenolu sa benzénový kruh a OH skupina navzájom ovplyvňujú. Jediný elektrónový pár atómu kyslíka OH skupiny je v p, π-konjugácii s benzénovým kruhom. Preto vo fenole skupina OH okrem negatívneho indukčného účinku vykazuje pozitívny mezomérny účinok. Hodnota +M- väčší účinok ako – ja- účinok. Preto je OH skupina donorom elektrónov (ED) vzhľadom na benzénový kruh a zvyšuje polaritu väzby O - H a následne dochádza k zvýšeniu pohyblivosti atómu vodíka a tým k zvýšeniu kyslé vlastnosti.
okrem toho +M-účinkom OH skupiny sa zvyšuje hustota elektrónov v orto-a pár- polohách benzénového kruhu a v polohách 2, 4, 6 vzniká čiastočný záporný náboj, ktorý uľahčuje elektrofilné substitučné reakcie.
kyslé centrum
–ja<
+М,
ED
fyzikálne vlastnosti.
Fenol je bezfarebná kryštalická látka štipľavého zápachu, pri bežnej teplote je zle rozpustná vo vode a pri teplotách nad 66 0 je miešateľná s vodou v akomkoľvek pomere. Na vzduchu oxiduje a sfarbuje sa do ružova. Fenol je toxická látka, ktorá spôsobuje popáleniny kože, jeho 10% vodný roztok sa nazýva kyselina karbolová a používa sa ako antiseptikum.
Chemické vlastnosti.
Chemické vlastnosti fenolov sú spôsobené prítomnosťou OH skupiny a benzénového kruhu.
Reakcie zahŕňajúce hydroxylovú skupinu.
Disociácia vo vodných roztokoch:
fenolát - ión
Interakcia s aktívnymi kovmi (podobne ako jednoduché alkoholy):
Interakcia s alkáliami (odlišnosť od alkoholov):
Vzniknuté fenoláty sa pôsobením kyselín ľahko rozkladajú. Preto sa fenoláty pôsobením H 2 CO 3 (CO 2 + H 2 O) a iných kyselín ľahko rozkladajú a spätná reakcia nie je možná.
C 6 H 5 ONa + CO 2 + H 2 O C 6 H 5 OH + NaHC03
Interakcia s halogénalkánmi za vzniku éterov:
metylfenyléter
Interakcia s anhydridmi kyselín za vzniku esterov:
fenylacetát
Interakcia so soľami (chlorid železitý III). Táto reakcia je kvalitatívnou reakciou pre fenolický hydroxid
Každý fenol dáva svoju charakteristickú farbu v kvalitatívnej reakcii s FeCl 3:
Fenol fialová, hydrochinón špinavá zelená,
Pyrokatechín zelený, pyrogalol červený.
Resorcinol Fialový
3C 6 H 5 OH + FeC1 3 (C 6 H 5 O) 3 Fe + 3HC1
fialové sfarbenie
Regenerácia R-tion so zinkovým prachom pri zahrievaní:
C6H5OH + 3H 2 
C6H12 + ZnO
R-ión na benzénovom kruhu ( S E )
Ako je uvedené vyššie, skupina –OH je orientant typu I, ktorý uľahčuje reakcie pozdĺž benzénového kruhu, pričom smeruje útok elektrofilného činidla hlavne do polohy orto a para:
Halogenácia fenolu:
2,4,6-tribrómfenol
Brómová voda sa odfarbí a vytvorí sa biela zrazenina. Táto reakcia sa používa ako kvalitatívna reakcia pre fenol.
Nitrácia fenolu. Pod vplyvom 20% roztoku kyseliny dusičnej za studena sa fenol premení na zmes orto- a pár- nitrofenol:
2-nitrofenol - 40% 4-nitrofenol - 10%
Na získanie 2,4,6-trinitrofenolu (kyseliny pikrovej) sa fenol predbežne rozpustí v koncentrovanej kyseline sírovej a potom sa podrobí nitrácii koncentrovanou kyselinou dusičnou:
kyselina pikrová
Sulfonácia fenolu:
R-ión kondenzácie. Pri interakcii s formaldehydom vytvára fenol polyméry rôznych štruktúr (lineárne, rozvetvené, sieťové) - fenolformaldehydové živice.
Fragment
fenol-formaldehyd
5. R-ión hydrogenácie (regenerácia):
Oxidácia. Fenoly sa ľahko oxidujú pôsobením vzdušného kyslíka:
chinón
Mnohé biologické látky obsahujú „chinoidný“ systém: vitamín K 2 (faktor zrážania krvi), redoxné enzýmy tkanivového dýchania – ubichinóny.