РефератыХимияФеФенолы и нафтолы

Фенолы и нафтолы

Лекция 10.Фенолы и нафтолы


Фенолы
– органические соединения, содержащие в молекулах гидроксильную группу, связанную непосредственно с бензольным кольцом.



В зависимости от числа ОН-груп в бензольном кольце бывают: одно-, двух и трёхатомные.


Номенклатура и изомерия


1. Тривиальная

(фенол, резорцин, гидрохинон, пирокатехин)


2. Систематическая

(гидроксибензол, 1,3-дигидроксибензол, 1,4-дигидроксибензол, 1,2-дигидроксибензол)


Примеры:



гидроксибензол(фенол) 1,2-дигидроксибензол 1,3-дигидроксибензол


(бензендиол-1,2) (бензендиол-1,3)


(пирокатехин) резорцин


1,4-дигидрокибензол


(бензендиол-1,4)


гидрохинон.


Изомерия в многоатомных фенолах обусловлена положением ОН-групп.



1,2,3-тригидроксибензол 1,2,4-тригидроксибзл 1,3,5-тригидроксибзл


(бензентриол-1,2,3) (бензентриол-1,2,4) (бензентриол-1,3,5)


пирогаллол оксигидрохинон флороглюцин


Способы получения.


1.Фенол получают из каменноугольной смолы.


2.Синтетический путь получения фенола - кумольный метод из изопропилбензола:



(кумол) гидроперекись фенол ацетон


изопропилбензол кумола


3.Гидролиз хлорбензола (SN
) :



Условия протекания реакции:


а) давление, температура 300-350о
С, автоклав;


б) катализатор - соль Сu +8% p-pNaOH


4. Получение двухатомных и трехатомных спиртов синтетическим путём сложнее, чем одноатомных. В природе источником их является сланец.Резорцин получают окислением м-диизопропилбензола, пирокатехин – окислением о-диизопропилбензола, гидрохинон – окислением п-диизопропилбензола:




Бензолдисульфокислоты дифенолятдинатриевая соль


После кислотной обработки дифенолят легко превращается в пирокатехин.


5. Трёхатомные фенолы , например, оксигидрохинон получают из хинона:



Физические свойства.


Фенол

– кристаллическое бесцветное вещество, трудно растворимое в Н2
О. С увеличением количества ОН-групп растворимость фенолов в Н2
О увеличивается. Ядовит, Является антисептиком, при попадании на кожу вызывает ожоги. Имеет tплав
= 43о
С. С Н2
О образует гидрат, называемый карболовой кислотой.


Пирокатехин (

1,2-бензендиол) имеет tплав
= 104о
С. При хранении темнеет. С FeCl3
дает зелёное окрашивание, которое переходит в красное при добавлении NaHCO3
.


Резорцин

(1,3-бензендиол) имеет tплав
= 118о
С.С FeCl3
дает фиолетовое окрашивание.


Химические свойства.


Химические свойства определяются ОН-группой и бензольным кольцом

.


1. Фенолы обладают кислотными свойствами.


В отличие от спиртов в фенолах



увеличивается поляризация связи О-Н.


oo


СН3
––>O–H


oo
наличие группы СН3
уменьшает поляризацию связи в спиртах


В молекуле фенола неподеленные пары О вступают во взаимодействие (сопряжение) с π-электронами бензольного кольца.



В результате поляризация ОН-группы усиливается и отрыв атома Н облегчается. Фенол -слабая кислота, слабее, чем Н2
СО3
, СН3
СООН,


КД
= 1,8*10-5
СН3
СООН


КД
= 4,9*10-7
Н2
СО3
у фенола КД
меньше, чем кислот, но


КД
= 1,3*10-10
фенол


КД
= 1,8*10-16
Н2
О больше, чем у H2
O


CO2
выделяет свободный фенол из фенолятов.


NB

!!!

Кислотные свойства фенола можно усилить

. Для этого в бензольное кольцо вводят некоторые заместители, обладающие –J– индуктивным эффектом, например, NO2
.



2,4,6-тринитрофенол (пикриновая кислота)


По кислотности пикриновая кислота приближается к минеральным кислотам.


2.
Образование солей (фенолятов)


NB

!!! В отличие от спиртов фенолы реагируют с

NaOH

.


С6
H5
OH + NaOH → С6
H5
ONa + H2
O


фенолят натрия


Фенолят натрия легко гидролизуется под действием кислот, даже таких слабых, как угольная кислота:


С6
H5
OH+CO2
+H2
O––>C6
H5
OH+NaHCO3


3.
Гидрирование


циклогексанол


Реакция используется для получения искусственного волокна (перлон, нейлон, капрон).


4.
Реакции электрофильного замещения:


Так как ОН-группа является ориентантом I-рода , то она направляет другие заместители в о- и n-положения, например:


а) Реакция бромирования
протекает легко в отличие от бензола, даже с бромной водой.



Замещение идёт преимущественно в n-положение, получается смесь о- и n-изомеров.


б) Реакция нитрования
.



о-нитрофенол n-нитрофенол


Если азотная кис

лота разбавленная, то при нитровании получают преимущественно о-изомер.


Если кислота концентрированная, то можно получить 2,4,6-тринитрофенол



в) Сульфирование
– получение о- или п-изомеров зависит от температуры проведения реакции:


5. Реакция алкилирования фенолов


.


Сначала получают более реакционноспособные феноляты, а затем проводят их алкилирование.


C6
H5
ONa+C2
H5
Br––>C6
H5
OC2
H5
+NaBr


Этилфеноловый эфир


6. Реакция с окисью этилена (ОЭ) – оксиэтилирование
:



Фениловый эфир полиэтилен гликоля ПАВ



полиэтиленовые эфиры октилфенола


Такие эфиры являются поверхностно-активными веществами. Технические названия: ОП-7 (n = 7), ОП-10 (n = 10)


7. Сложные эфиры фенолов можно получить только взаимодействием фенолятов
с галогенангидридами кислот
:



Реакция протекает в пиридине. В результате получается фениловый эфир уксусной кислоты


8. ОН-группа в фенолах с трудом
замещается галогеном
. Облегчить процесс её замещения можно только путем введения в о- и n-положения электроотрицательной группы, например, NO2
:



9. Реакции конденсации с формальдегидом или ароматическими альдегидами
:


а) в присутствии Н+
или ОН-

протекает конденсация фенола

c

CH

2

O

в о- и n-положениях. Реакция идет в две стадии. На первой стадии образуется феноло-спирт, который на второй стадии реагирует с фенолом:




феноло-спирт


фенолоформальдегидная смола ( новолак)


Таким образом получают так называемые лаковые, бакелитовые смолы.


Если реакцию проводят при нагревании, то конденсация приводит к образованию нерастворимого разветвленного продукта.


б) с ароматическими альдегидами



Таким образом получают красители.


Химические свойства многоатомных фенолов


Химические свойства двухатомных фенолов аналогичны свойствам одноатомных, но есть и специфика. Она заключается в следующем:


1. Так как в молекуле имеется две ОН-группы, то двухатомные фенолы проявляют более сильные кислотные свойства

, чем одноатомные. Они реагируют не только со щелочными металлами, но и их гидроксидами.


2. Для двухатомных фенолов характерна реакция образования нерастворимых солей

свинца:


3.



Пирокатехин не растворимая соль свинца и пирокатехина


4. Реакции замещения и конденсации

с участием атома Н бензольного кольца протекают легче, чем у фенола

:


5.



1,5-дигидрокси -2,4- бензолдисульфокислота



6. Двухатомные фенолы легко окисляются

, являясь сильными восстановителями:


7.


о-хинон


Качественные реакции фенолов


Фенол и резорцин –
при взаимодействии с FeCl3
дают фиолетовое окрашивание, образуя трифенолят (трирезорцинолят) железа, пирокатехин и гидрохинон – зелёное и жёлтое окрашивание соответственно.


Применение фенолов


Фенол

– используют в производстве полимеров, красителей, лекарств, взрывчатки.


Гидрохинон

– применяют в фотографии в качестве проявителя. Является ингибитором полимеризации, а также антиокислителем жиров и масел.


Резорцин

– входит в состав красителей, используется в медицине, для синтеза поликонденсационных смол.


Нафтолы


Нафтолы
- это гидроксильные производные нафталина. Различают α-нафтол и β-нафтол в зависимости от положения ОН-групп в кольце. α-нафтол и β-нафтол – кристаллические вещества. β-нафтол имеет более высокую температуру плавления, чем α-нафтол. Оба нафтола трудно р-римы в H2
O. Дают окраску с FeCl3
, растворяются в растворах гидроксида натрия и калия.


Химические свойства


Основной тип реакций, характерный для нафтолов, реакции замещения
, которые идут в соответствии с ранее рассмотренными правилами ориентации.


а) галогенирование
(взаимодействие с Сl2
)


б) нитрование
( взаимодействие с HONO2
)


в) сульфирование
(взаимодействие с HOSO3
H)



α-нафтол 4-нитронафтол 4-нитро-1-окси-2-нафтолинсульфокислота


Нитрование, сульфирование, хлорирование идут в п-положение по отношению к ОН-группе в том же кольце, в котором находится ОН-группа. Следующий заместитель занимает о-положение.


У β-нафтола замещение протекает в α-положении:



β-нафтол 1-бромнафтол 1,6-дибром-2- нафтол


С хлоридом железа (III) в спирто-водном растворе α-нафтол даёт фиолетовое окрашивание, β-нафтол – жёлтое. Важным является получение эфиров нафтолов. Эфиры нафтола имеют приятный запах. Используются, например, метиловый эфир β-нафтола, в парфюмерии. На основе нафтолов синтезируют красители для тканей.

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

Название реферата: Фенолы и нафтолы

Слов:1162
Символов:11615
Размер:22.69 Кб.