РефератыХимияФеФенолы. Реакции нуклеофильного замещения ароматических соединений. Получение фенолов

Фенолы. Реакции нуклеофильного замещения ароматических соединений. Получение фенолов

Введение


Фенолами называют соединения общей формулы Ar-OH. Они отличаются от спиртов тем, что в них гидроксильная группа непосредственно присоединена к ароматическому кольцу. В зависимости от количества гидроксильных групп фенолы различаются по атомности: одноатомные, двухатомные, трехатомные и т.д., для бензола до шестиатомных. Для метилфенолов принято специальное название - крезолы.



Фенол 4-Метилфенол (п-крезол) a-Нафтол b-Нафтол


Производные фенолов широко распространены в природе. Тимол является антисептиком и используется в парфюмерии. Эвгенол содержится в различных эфирных маслах, в том числе в гвоздичном масле.



2-Изопропил-5-метилфенол 4-Аллил-2-метоксифенол


(тимол) (эвгенол)


Ароматическое ядро, непосредственно связанное с гидроксильной группой оказывает сильное влияние на ее поведение. Это влияние так велико, что фенолы и спирты представляют собой разные классы органических соединений. Они отличаются, прежде всего, по кислотности. Значения рКа большинства спиртов составляет около 18, в то время как фенолов - менее 11. Сравним, например, циклогексанол и фенол:



Циклогексанол Фенол


рКа = 18 рКа = 9.9


Фенолы являются более сильными кислотами, чем вода, в то время как спирты более слабыми, чем вода. В отличие от спиртов фенолы со щелочью дают соли – феноксиды (феноляты), не разрушающиеся водой, но разлагающиеся более сильной угольной кислотой.




Приведенные реакции используются для разделения фенолов, спиртов и карбоновых кислот. Фенолы, содержащие электроноакцепторные группы в ядре, имеют большую кислотность, чем сам фенол. Большая кислотность фенолов по сравнению со спиртами может быть объяснена тем, что электронная плотность в них с атома кислорода смещена на бензольное кольцо.



1. Реакции нуклеофильного замещения ароматических соединений



Нитрогруппа обладает сильно выраженным электроноакцепторным характером и оказывает значительное влияние на атомы и группы, находящиеся по отношению к ней в о- и п-положениях. Так, при нагревании нитробензола с порошкообразным КОН получается смесь о- и п-нитрофенолов:


(7)


о-Нитрофенол п-Нитрофенол


(8)


2,4-Динитрофенол


Реакция проходит по механизму нуклеофильного замещения:


(М 2)



Замещаемый водород должен покидать молекулу с парой электронов, т.е. уходить в виде гидрид-аниона. Гидрид-анион окисляется избытком нитробензола:


(9)


2,4-Динитроанилин


Хорошим нуклеофильным реагентом является гидроксиламин. При его использовании применять специальные меры для удаления гидроксид-аниона не требуется. Из тринитробензола в водноспиртовом растворе по этой реакции получается 2,4,6-тринитроанилин или пикрамид:


(10)


Пикрамид


а из a-нитронафталина _ 4-нитро-1-аминонафталин:


(11)


К реакциям нуклеофильного заме

щения атома водорода в ароматическом кольце относится синтез салициловой кислоты из бензойной под действием пероксида водорода.


(12)


Бензойная кислота Салициловая кислота


Из реакций нуклеофильного замещения электроноакцепторных групп в аренах, не содержащих активирующих групп, наибольшее значение имеют реакции замещения сульфогруппы. Сплавлением щелочных солей сульфокислот с твердыми щелочами и цианидами натрия и калия получают, соответственно, фенолы и арилцианиды.


(13)


(14)


Бензонитрил




2. Способы получения фенолов



Фенол - один из важнейших продуктов промышленной органической химии; он используется в качестве сырья в синтезе ряда важнейших продуктов, начиная с аспирина и кончая важнейшими пластиками. Мировое производство фенола превышает 3 миллиона тонн в год. Некоторое количество фенола и крезолов выделяют из легкого масла каменноугольной смолы. Используется несколько промышленных методов получения фенола.


2.1 Кумольный метод (Сергеева)


Большую часть фенола в настоящее время производят из изопропилбензола – кумола. Окислением кумола воздухом получают гидроперекись кумола, разлагающуюся под действием водных растворов минеральных кислот на фенол и ацетон. Кумол синтезируют из бензола и пропилена.


(15)


Кумол


(16)


Гидроперекись кумола


(17)


Механизм:



(М 3)



и т.д.


(М 4)




Аналогично ведет себя гидроперекись втор-бутила.


2.2 Гидролиз арилгалогенидов


Хлор в хлорбензоле малоподвижен и поэтому гидролиз ведут 8%-ным раствором NaOH в автоклаве при 250оС в присутствии солей меди:


(18)


Феноксид натрия


(19)


По методу Рашига хлорбензол получают окислением бензола в присутствии хлороводорода:


(20)


Гидролиз хлорбензола осуществляют перегретым паром в присутствии медного катализатора. Образующийся при этом хлороводород возвращают на первую стадию процесса:


(21)


Гидролиз в присутствии щелочи проходит при более низкой температуре, но при этом теряется ценная соляная кислота, сохраняющаяся в методе Рашига.


2.3 Сплавление арилсульфонатов со щелочью


При сплавлении со щелочью арилсульфонаты претерпевают реакцию замещения:


(13)


Бензолсульфокислота Бензолсульфонат натрия


Превращение фенолята натрия в фенол осуществляется с помощью диоксида серы, который образуется на второй стадии:


(20)


Фенол получают в виде водного раствора, из которого его выделяют дистилляцией. Этот метод синтеза фенола является самым старым (1890 г.). Метод используется для получения и других фенолов, например:


(21)


β-Нафтол

Сохранить в соц. сетях:
Обсуждение:
comments powered by Disqus

Название реферата: Фенолы. Реакции нуклеофильного замещения ароматических соединений. Получение фенолов

Слов:707
Символов:6470
Размер:12.64 Кб.