Фено́лы — органические соединения ароматического ряда , в молекулах которых гидроксильные группы OH− связаны с атомами углерода ароматического кольца .

Классификация

По числу ароматических ядер (бензольных колец) различают собственно фенолы (1 бензольное кольцо), нафтолы (2 кольца), антролы (3 кольца), фенантролы (4 кольца), бензотетролы (5 колец).

По числу ОН-групп различают:

• одноатомные фенолы (аренолы): фенол (C ₆ H ₅ OH) и его гомологи ;
• двухатомные фенолы (арендиолы): пирокатехин , резорцин , гидрохинон (соответственно 1,2-, 1,3- и 1,4-дигидроксибензолы);
• трёхатомные фенолы (арентриолы): пирогаллол , гидроксигидрохинон , флороглюцин (соответственно 1,2,3-, 1,2,4- и 1,3,5-тригидроксибензолы),
• многоатомные фенолы

Изомерия

Возможны 2 типа изомерии :

• изомерия положения заместителей в бензольном кольце;
• изомерия боковой цепи (строения алкильного радикала и числа радикалов ).

Электронное строение

Фенолы представляют собой полярные соединения (диполи). Бензольное кольцо является отрицательным концом диполя, а OH-группа — положительным. Дипольный момент направлен в сторону бензольного кольца.

Как известно, гидроксильная группа -OH является заместителем I рода, то есть она способствует повышению электронной плотности в бензольном кольце (особенно в орто- и пара -положениях). Это обусловлено тем, что одна из неподелённых пар электронов атома кислорода OH-группы вступает в сопряжение с π-системой бензольного кольца. Смещение неподелённой пары электронов атома кислорода в сторону бензольного кольца приводит к увеличению полярности связи O—H . Таким образом, имеет место взаимное влияние атомов и атомных групп в молекуле фенола. Это взаимное влияние отражается в свойствах фенола .

Во-первых , повышается способность к замещению атомов водорода в орто- и пара- положениях бензольного ядра, и в результате реакций замещения обычно образуются три-замещённые производные фенола.

Во-вторых , увеличение полярности связи O—H под действием бензольного ядра и появление достаточно большого положительного заряда на атоме водорода приводит к тому, что молекулы фенола диссоциируют в водных растворах по кислотному типу.

Фенол является слабой кислотой . В этом состоит главное отличие фенолов от спиртов , которые являются неэлектролитами .

Физические свойства

Большинство одноатомных фенолов при нормальных условиях представляют собой бесцветные кристаллические вещества с невысокой температурой плавления и характерным запахом. Фенолы малорастворимы в воде , хорошо растворяются в органических растворителях, токсичны, при хранении на воздухе постепенно темнеют в результате окисления. Фенол C ₆ H ₅ OH (карболовая кислота) — бесцветное кристаллическое вещество, на воздухе окисляется и становится розовым, при обычной температуре ограниченно растворим в воде, выше 66 °C смешивается с водой в любых соотношениях. Фенол — токсичное вещество, вызывает ожоги кожи, является антисептиком.

В живых организмах

Фенол представляет собой окончание боковой группы стандартной аминокислоты тирозина , и поэтому входит в состав практически каждой белковой молекулы .

Химические свойства

1. Реакции с участием гидроксильной группы

Кислотные свойства

1. Диссоциация в водных растворах с образованием фенолят-ионов и ионов водорода ;
2. Взаимодействие со щелочами с образованием фенолятов (отличие от спиртов);
3. Взаимодействие с активными металлами с образованием фенолятов (образующиеся в результате реакций 2 и 3) феноляты легко разлагаются при действии кислот. Даже такая слабая кислота, как угольная , вытесняет фенол из фенолятов, следовательно, фенол — ещё более слабая кислота, чем угольная).

При взаимодействии фенолятов с галогенпроизводными образуются простые и сложные эфиры .

2. Реакции с участием бензольного кольца

Реакции замещения

1. Галогенирование (взаимодействие с галогенами)
2. Нитрование (взаимодействие с азотной кислотой )
3. Сульфирование (взаимодействие с серной кислотой )

Реакции присоединения

1. Гидрирование (восстановление водородом до циклогексанола )

Качественные реакции на фенолы

В водных растворах одноатомные фенолы взаимодействуют с хлоридом железа(III) с образованием комплексных фенолятов, которые имеют фиолетовую окраску; окраска исчезает после прибавления синильной кислоты

Способы получения

1. Из каменноугольной смолы. Каменноугольную смолу, содержащую в качестве одного из компонентов фенол, обрабатывают вначале раствором щёлочи (образуются феноляты), а затем — кислотой.

2. Сплавление аренсульфокислот со щёлочью: C ₆ H ₅ -SO ₃ Na + NaOH → C ₆ H ₅ -OH + Na ₂ SO ₃

3. Взаимодействие галогенпроизводных ароматических углеводородов со щелочами: C ₆ H ₅ -Cl + NaOH → C ₆ H ₅ -OH + NaCl

или с водяным паром: C ₆ H ₅ -Cl + H ₂ O → C ₆ H ₅ -OH + HCl

Применение фенолов

Фенолы широко применяются в производстве пластмасс, резин, лекарств, моющих средств, ядохимикатов, топлива и других веществ. Основное применение фенолы находят в производстве различных феноло-альдегидных смол, полиамидов , полиарилатов , полиариленсульфонов, поликарбонатов , эпоксидных смол, антиоксидантов , бактерицидов и пестицидов (например, нитрафен). Алкилфенолы используют в производстве ПАВ , стабилизаторов и присадок к топливам. Двухатомные фенолы и их производные входят в состав дубителей для кожи и меха, модификаторов и стабилизаторов резин и каучуков, применяются для обработки кино- и фотоматериалов. В медицине фенолы и их производные используют в качестве антимикробных ( фенол , резорцин ), противовоспалительных ( , ), спазмолитических ( адреналин , папаверин ), жаропонижающих ( аспирин , салициловая кислота ), слабительных ( фенолфталеин ), адреномиметических ( мезатон ), вяжущих ( танины ) и других лекарственных средств, а также витаминов E и P .

Примечания

Литература

Синович А. Д., Павлов Г. П. Фенолы // Химическая энциклопедия : в 5 т. / Гл. ред. Н. С. Зефиров . — М. : Большая Российская энциклопедия , 1998. — Т. 5: Триптофан — Ятрохимия. — 783 с. — 10 000 экз. — ISBN 5-85270-310-9 .

Ссылки

• // Кругосвет : энциклопедия.