Ֆենոլների քիմիական հատկությունները. Ֆենոլների քիմիական հատկությունները թթվային ֆենոլների հատկությունները Ֆենոլ կարբոնաթթու

Ֆենոլներ- արոմատիկ ածխաջրածինների ածանցյալներ, որոնք կարող են պարունակել մեկ կամ մի քանի հիդրօքսիլ խմբեր՝ կապված բենզոլային օղակի հետ։

Ինչ են կոչվում ֆենոլներ:

Համաձայն IUPAC կանոնների՝ անվանումը « ֆենոլ« Ատոմների համարակալումը գալիս է այն ատոմից, որն ուղղակիորեն կապված է հիդրօքսի խմբի հետ (եթե այն ավագն է) և համարակալված է այնպես, որ փոխարինողները ստանան նվազագույն թիվը։

Ներկայացուցիչ - ֆենոլ - C 6 H 5 OH:

Ֆենոլի կառուցվածքը.

Թթվածնի ատոմն իր արտաքին մակարդակում ունի միայնակ էլեկտրոնային զույգ, որը «քաշվում» է օղակային համակարգի մեջ (+M էֆեկտ ՆԱ- խմբեր): Արդյունքում կարող են առաջանալ 2 ազդեցություն.

1) բենզոլային օղակի էլեկտրոնային խտության բարձրացում դեպի օրթո- և պարա- դիրքեր. Հիմնականում այս ազդեցությունը դրսևորվում է էլեկտրոֆիլային փոխարինման ռեակցիաներում:

2) թթվածնի ատոմի վրա խտությունը նվազում է, ինչի արդյունքում կապը ՆԱթուլանում է և կարող է պոկվել: Էֆեկտը կապված է ֆենոլի թթվայնության բարձրացման հետ՝ համեմատած հագեցած սպիրտների հետ։

Մոնո-փոխարինված ածանցյալներ ֆենոլ(cresol) կարող է լինել 3 կառուցվածքային իզոմերների:

Ֆենոլների ֆիզիկական հատկությունները.

Ֆենոլները սենյակային ջերմաստիճանում բյուրեղային նյութեր են։ Վատ է լուծվում սառը ջրում, բայց լավ է լուծվում տաք ջրում և ալկալիների ջրային լուծույթներում։ Նրանք ունեն բնորոշ հոտ: Ջրածնային կապերի առաջացման շնորհիվ նրանք ունեն բարձր եռման եւ հալման ջերմաստիճան։

Ֆենոլների պատրաստում.

1. Հալոբենզոլներից. Ճնշման տակ քլորբենզոլը և նատրիումի հիդրօքսիդը տաքացնելիս ստացվում է նատրիումի ֆենոլատ, որը թթվի հետ հակազդելուց հետո վերածվում է ֆենոլի.

2. Արդյունաբերական մեթոդ. օդում կումենի կատալիտիկ օքսիդացումից առաջանում է ֆենոլ և ացետոն.

3. Անուշաբույր սուլֆոնիկ թթուներից՝ ալկալիների հետ միաձուլմամբ։ Բազմաջրային ֆենոլներ արտադրելու համար առավել հաճախ իրականացվող ռեակցիան հետևյալն է.

Ֆենոլների քիմիական հատկությունները.

ՌԹթվածնի ատոմի ուղեծրը բուրավետ օղակով կազմում է մեկ համակարգ: Հետևաբար, թթվածնի ատոմի վրա էլեկտրոնային խտությունը նվազում է, իսկ բենզոլային օղակի վրա՝ մեծանում։ Հաղորդակցության բևեռականություն ՆԱավելանում է, և հիդրօքսիլ խմբի ջրածինը դառնում է ավելի ռեակտիվ և կարող է հեշտությամբ փոխարինվել մետաղի ատոմով նույնիսկ ալկալիների ազդեցության տակ:

Ֆենոլների թթվայնությունը ավելի բարձր է, քան սպիրտները, ուստի կարող են իրականացվել հետևյալ ռեակցիաները.

Բայց ֆենոլը թույլ թթու է։ Եթե ​​ածխածնի երկօքսիդը կամ ծծմբի երկօքսիդը անցնում են նրա աղերի միջով, ապա ֆենոլ է արտազատվում, ինչը վկայում է, որ ածխածնի և ծծմբաթթուները ավելի ուժեղ թթուներ են.

Ֆենոլների թթվային հատկությունները թուլանում են I տիպի փոխարինիչների ներմուծմամբ օղակ և ուժեղանում են II տիպի ներմուծմամբ։

2) էսթերների առաջացում. Գործընթացը տեղի է ունենում թթվային քլորիդների ազդեցության տակ.

3) Էլեկտրաֆիլային փոխարինման ռեակցիա. Որովհետեւ ՆԱ- խումբը առաջին տեսակի փոխարինող է, ապա բենզոլային օղակի ռեակտիվությունը օրթո- և պարա-դիրքերում մեծանում է: Երբ ֆենոլը ենթարկվում է բրոմ ջրին, նկատվում է նստվածք. սա որակական ռեակցիա է ֆենոլին.

4) ֆենոլների նիտրացում. Ռեակցիան իրականացվում է նիտրացնող խառնուրդով, որի արդյունքում առաջանում է պիկրաթթու.

5) ֆենոլների պոլիկոնդենսացիա. Ռեակցիան տեղի է ունենում կատալիզատորների ազդեցության տակ.

6) ֆենոլների օքսիդացում. Ֆենոլները հեշտությամբ օքսիդանում են մթնոլորտային թթվածնով.

7) Ֆենոլի նկատմամբ որակական ռեակցիան երկաթի քլորիդի լուծույթի ազդեցությունն է և մանուշակագույն բարդույթի առաջացումը։

Ֆենոլների կիրառում.

Ֆենոլները օգտագործվում են ֆենոլ-ֆորմալդեհիդային խեժերի, սինթետիկ մանրաթելերի, ներկերի և դեղամիջոցների, ինչպես նաև ախտահանիչների արտադրության մեջ։ Պիկրին թթուն օգտագործվում է որպես պայթուցիկ:

Օրգանական միացությունների մոլեկուլներում հիդրօքսիլ խումբը կարող է կապված լինել անուշաբույր միջուկուղղակիորեն, կամ կարող է բաժանվել դրանից մեկ կամ մի քանի ածխածնի ատոմներով: Կարելի է ակնկալել, որ կախված այս հատկությունից, նյութերը զգալիորեն կտարբերվեն միմյանցից ատոմների խմբերի փոխադարձ ազդեցության պատճառով։ Իրոք, օրգանական միացությունները, որոնք պարունակում են անուշաբույր ռադիկալ ֆենիլ C 6 H 5 - ուղղակիորեն կապված հիդրօքսիլ խմբի հետ, դրսևորվում են. հատուկ հատկություններ, տարբերվում է սպիրտների հատկություններից։ Նման կապերը կոչվում են ֆենոլներ.

Օրգանական նյութեր, որոնց մոլեկուլները պարունակում են ֆենիլային ռադիկալ՝ կապված մեկ կամ մի քանի հիդրոքսո խմբերի հետ։ Ինչպես սպիրտները, այնպես էլ ֆենոլները դասակարգվում են ըստ իրենց ատոմականության, այսինքն՝ ըստ հիդրօքսիլ խմբերի քանակի:

Միաձույլ ֆենոլներմոլեկուլում պարունակում է մեկ հիդրօքսիլ խումբ.

Պոլիհիդրիկ ֆենոլներմոլեկուլներում պարունակում է մեկից ավելի հիդրօքսիլ խումբ.

Բենզոլային օղակի վրա կան նաև այլ պոլիհիդրային ֆենոլներ, որոնք պարունակում են երեք կամ ավելի հիդրօքսիլ խմբեր։

Եկեք մանրամասն նայենք այս դասի ամենապարզ ներկայացուցչի՝ C 6 H 5 OH ֆենոլի կառուցվածքին և հատկություններին: Այս նյութի անվանումը հիմք է հանդիսացել ամբողջ դասի անվանման համար՝ ֆենոլներ:

Ֆենոլը պինդ, անգույն բյուրեղային նյութ է՝ t° = 43 °C, t° = 181 °C, սուր բնորոշ հոտով։ Թունավոր. Ֆենոլը մի փոքր լուծելի է ջրի մեջ սենյակային ջերմաստիճանում: Ֆենոլի ջրային լուծույթը կոչվում է կարբոլաթթու։ Մաշկի հետ շփման դեպքում այն առաջացնում է այրվածքներ, ուստի ֆենոլի հետ պետք է զգույշ վարվել:

Ֆենոլների քիմիական հատկությունները

Թթվային հատկություններ. Հիդրօքսիլ խմբի ջրածնի ատոմն իր բնույթով թթվային է։ Ֆենոլի թթվային հատկություններն ավելի արտահայտված ենքան ջրի և սպիրտների: Ի տարբերություն ալկոհոլի և ջրի. Ֆենոլը փոխազդում է ոչ միայն ալկալային մետաղների, այլև ալկալիների հետ՝ առաջացնելով ֆենոլատներ:

Այնուամենայնիվ, ֆենոլների թթվային հատկությունները ավելի քիչ են արտահայտված, քան անօրգանական և կարբոքսիլային թթուները։ Օրինակ, ֆենոլի թթվային հատկությունները մոտավորապես 3000 անգամ ավելի քիչ են, քան կարբոնաթթունը: Հետևաբար, ածխաթթու գազը նատրիումի ֆենոլատի ջրային լուծույթի միջով անցնելով, ազատ ֆենոլը կարող է մեկուսացվել։

Նատրիումի ֆենոլատի ջրային լուծույթին աղաթթվի կամ ծծմբաթթվի ավելացումը հանգեցնում է նաև ֆենոլի ձևավորմանը.

Ֆենոլը փոխազդում է երկաթի (III) քլորիդի հետ՝ ձևավորելով ինտենսիվ մանուշակագույն բարդ միացություն։

Այս ռեակցիան թույլ է տալիս այն հայտնաբերել նույնիսկ շատ սահմանափակ քանակությամբ: Բենզոլի օղակի վրա մեկ կամ մի քանի հիդրօքսիլ խմբեր պարունակող այլ ֆենոլներ նույնպես արտադրում են վառ կապույտ-մանուշակագույն գույներ, երբ փոխազդում են երկաթի (III) քլորիդի հետ:

Հիդրօքսիլ փոխարինողի առկայությունը մեծապես նպաստում է բենզոլային օղակում էլեկտրոֆիլ փոխարինող ռեակցիաների առաջացմանը։

1. Ֆենոլի բրոմացում.

Ի տարբերություն բենզոլի, ֆենոլի բրոմացումը չի պահանջում կատալիզատորի ավելացում (երկաթի (III) բրոմիդ): Բացի այդ, ֆենոլի հետ փոխազդեցությունն ընթանում է ընտրովի. բրոմի ատոմներն ուղղվում են դեպի օրթո և պարա դիրքերը՝ փոխարինելով այնտեղ տեղակայված ջրածնի ատոմներին։ Փոխարինման ընտրողականությունը բացատրվում է վերը քննարկված ֆենոլի մոլեկուլի էլեկտրոնային կառուցվածքի առանձնահատկություններով։

Այսպիսով, երբ ֆենոլը փոխազդում է բրոմ ջրի հետ, ձևավորվում է 2,4,6-տրիբրոմոֆենոլի սպիտակ նստվածք.

Այս ռեակցիան, ինչպես երկաթի (III) քլորիդի հետ ռեակցիան, ծառայում է ֆենոլի որակական հայտնաբերմանը։

2. Ֆենոլի նիտրացիանաև ավելի հեշտ է առաջանում, քան բենզոլի նիտրացումը: Նոսրացած ազոտաթթվի հետ ռեակցիան տեղի է ունենում սենյակային ջերմաստիճանում: Արդյունքում ձևավորվում է նիտրոֆենոլի օրթո- և պարաիզոմերների խառնուրդ.

Երբ օգտագործվում է կենտրոնացված ազոտական ​​թթու, ձևավորվում է 2,4,6-տրինիտրոֆենոլ՝ պիկրաթթու, պայթուցիկ.

3. Ֆենոլի անուշաբույր միջուկի հիդրոգենացումկատալիզատորի առկայության դեպքում հեշտությամբ տեղի է ունենում.

4. Ֆենոլի պոլիկոնդենսացիա ալդեհիդներով, մասնավորապես, ֆորմալդեհիդի հետ առաջանում է ռեակցիայի արտադրանքի ձևավորում՝ ֆենոլ-ֆորմալդեհիդային խեժեր և պինդ պոլիմերներ։

Ֆենոլի փոխազդեցությունը ֆորմալդեհիդի հետ կարելի է նկարագրել հետևյալ սխեմայով.

Դիմերի մոլեկուլը պահպանում է «շարժական» ջրածնի ատոմները, ինչը նշանակում է, որ ռեակցիայի հետագա շարունակությունը հնարավոր է բավարար քանակությամբ ռեակտիվներով.

Պոլիկոնդենսացիայի ռեակցիան, այսինքն՝ պոլիմերի առաջացման ռեակցիան, որը տեղի է ունենում ցածր մոլեկուլային ենթամթերքի (ջուր) արտազատմամբ, կարող է շարունակվել հետագա (մինչև ռեակտիվներից մեկն ամբողջությամբ սպառվել է) հսկայական մակրոմոլեկուլների ձևավորմամբ։ . Գործընթացը կարելի է նկարագրել ամփոփ հավասարմամբ.

Գծային մոլեկուլների ձևավորումը տեղի է ունենում սովորական ջերմաստիճանում: Տաքացման ժամանակ այս ռեակցիայի իրականացումը հանգեցնում է նրան, որ ստացված արտադրանքն ունի ճյուղավորված կառուցվածք, այն պինդ է և ջրի մեջ անլուծելի։ Ալդեհիդի ավելցուկով գծային ֆենոլ-ֆորմալդեհիդային խեժը տաքացնելու արդյունքում ստացվում են յուրահատուկ հատկություններով պինդ պլաստիկ զանգվածներ։ Ֆենոլ-ֆորմալդեհիդային խեժերի վրա հիմնված պոլիմերներն օգտագործվում են լաքերի և ներկերի, պլաստմասսայե արտադրանքների արտադրության համար, որոնք դիմացկուն են ջեռուցման, սառեցման, ջրի, ալկալիների և թթուների նկատմամբ: Նրանք ունեն բարձր դիէլեկտրական հատկություններ: Էլեկտրական սարքերի ամենակարևոր և կարևոր մասերը, էներգաբլոկի պատյանները և մեքենաների մասերը, ինչպես նաև ռադիոսարքերի տպագիր տպատախտակների պոլիմերային հիմքը պատրաստված են ֆենոլ-ֆորմալդեհիդային խեժերի վրա հիմնված պոլիմերներից: Սոսինձները, որոնք հիմնված են ֆենոլ-ֆորմալդեհիդային խեժերի վրա, ունակ են հուսալիորեն միացնել տարբեր բնույթի մասեր՝ պահպանելով հոդերի ամենաբարձր ուժը շատ լայն ջերմաստիճանի միջակայքում: Այս սոսինձը օգտագործվում է լուսավորող լամպերի մետաղական հիմքը ապակե լամպի վրա ամրացնելու համար: Այսպիսով, ֆենոլը և դրա վրա հիմնված արտադրանքը լայնորեն կիրառվում են։

ՍԱՀՄԱՆՈՒՄ

Ֆենոլներ- անուշաբույր ածխաջրածինների ածանցյալներ, որոնց մոլեկուլներում հիդրօքսիլային խմբերն ուղղակիորեն կապված են բենզոլի օղակի ածխածնի ատոմներին. Ֆունկցիոնալ խումբը, ինչպես սպիրտները, OH-ն է։

Ֆենոլը պինդ, անգույն, բյուրեղային նյութ է, ցածր հալեցման, շատ հիգրոսկոպիկ, բնորոշ հոտով։ Օդում ֆենոլը օքսիդանում է, ուստի նրա բյուրեղները սկզբում ձեռք են բերում վարդագույն երանգ (նկ. 1), իսկ երկարատև պահպանման ժամանակ դրանք մգանում են և դառնում ավելի կարմիր։ Սենյակային ջերմաստիճանում փոքր-ինչ լուծվում է ջրում, բայց արագ և լավ լուծվում է 60 - 70 o C ջերմաստիճանում: Ֆենոլը ցածր հալեցման է, հալման ջերմաստիճանը 43 o C է, թունավոր է:

Բրինձ. 1. Ֆենոլ. Արտաքին տեսք.

Ֆենոլի պատրաստում

Արդյունաբերական մասշտաբով ֆենոլը ստացվում է քարածխի խեժից։ Լաբորատոր մեթոդներից ես առավել հաճախ օգտագործում եմ հետևյալը.

- քլորբենզոլի հիդրոլիզ

C 6 H 5 Cl + NaOH→C 6 H 5 OH + NaCl (kat = Cu, t 0):

- arenesulfonic թթուների աղերի ալկալային հալեցում

C 6 H 5 SO 3 Na + 2NaOH → C 6 H 5 OH + Na 2 SO 3 + H 2 O (t 0):

- կումենի մեթոդ (իզոպրոպիլբենզոլի օքսիդացում)

C 6 H 5 -C (CH 3) H-CH 3 + O 2 → C 6 H 5 OH + CH 3 -C (O) -CH 3 (H +, t 0):

Ֆենոլի քիմիական հատկությունները

Ֆենոլի քիմիական փոխակերպումները տեղի են ունենում հիմնականում պառակտմամբ.

1) O-H միացումներ

- փոխազդեցություն մետաղների հետ

2C 6 H 5 OH + 2Na → 2C 6 H 5 ONa + H 2:

- փոխազդեցություն ալկալիների հետ

C 6 H 5 OH + NaOH → C 6 H 5 ONa + H 2 O:

- փոխազդեցություն կարբոքսիլաթթվի անհիդրիդների հետ

C 6 H 5 -OH + Cl-C(O)-O-C(O)-CH 3 → C 6 H 5 -O-C(O)-CH 3 + CH 3 COOH (t 0):

- փոխազդեցություն կարբոքսիլաթթվի հալոգենիդների հետ

C 6 H 5 -OH + Cl-C(O)-CH 3 → C 6 H 5 -O-C(O)-CH 3 + HCl (t 0):

- փոխազդեցություն FeCl 3-ի հետ (որակական ռեակցիա ֆենոլին - մանուշակագույն գույնի տեսք, որը անհետանում է թթվի ավելացման ժամանակ)

6C 6 H 5 OH + FeCl 3 → (C 6 H 5 OH) 3 + 3Cl - .

2) պարտատոմսեր Գ sp 2 -H գերակշռում է Օ- Եվ n- դրույթներ

- բրոմացում

C 6 H 5 -OH + 3Br 2 (aq) →Br 3 -C 6 H 2 -OH↓ + 3HBr:

- նիտրացիա (պիկրաթթվի ձևավորում)

C 6 H 5 -OH + 3HONO 2 (conc) → (NO 2) 3 -C 6 H 2 -OH + 3H 2 O (H +):

3) բենզոլային օղակի մեկ 6π-էլեկտրոնային ամպ

- հիդրոգենացում

C 6 H 5 OH + 3H 2 → C 6 H 11 -OH (kat = Ni, t 0 = 130 - 150, p = 5 - 20 atm):

Ֆենոլի կիրառում

Ֆենոլը մեծ քանակությամբ օգտագործվում է ներկանյութերի, ֆենոլ-ֆորմալդեհիդային պլաստմասսաների և բուժիչ նյութերի արտադրության համար։

Դիատոմային ֆենոլներից ռեզորցինոլը բժշկության մեջ օգտագործվում է որպես հակասեպտիկ և նյութ որոշ կլինիկական թեստերի համար, իսկ հիդրոքինոնը և այլ դիատոմային ֆենոլները օգտագործվում են որպես մշակողներ լուսանկարչական նյութերի մշակման համար:

Բժշկության մեջ Լիզոլը, որը պարունակում է տարբեր ֆենոլներ, օգտագործվում է սենյակների և կահույքի ախտահանման համար։

Որոշ ֆենոլներ օգտագործվում են որպես հակաօքսիդանտներ՝ նյութեր, որոնք կանխում են սննդամթերքի փչացումը երկարատև պահպանման ժամանակ (ճարպեր, յուղեր, սննդի խտանյութեր):

Խնդիրների լուծման օրինակներ

ՕՐԻՆԱԿ 1

ՕՐԻՆԱԿ 2

Ֆենոլները, ինչպես մյուս էնոլները, բնութագրվում են կետո-էնոլ տավտոմերիզմով։ Այնուամենայնիվ, միահիդրիկ ֆենոլների մեծ մասը գոյություն ունի բացառապես էնոլ ձևով: Կետոնների համեմատ էնոլի ձևի այս կայունությունը պայմանավորված է բենզոլային օղակի բուրավետությամբ, ինչպես նաև հիդրօքսիլ թթվածնի ատոմի զույգ էլեկտրոնների կոնյուգացիայի բարձր աստիճանով բենզոլային օղակի $\pi$-էլեկտրոնային համակարգի հետ։ ($\rho-\pi$-խոնարհում):

Նկար 1.

Այս խոնարհման արդյունքում թթվածնի էլեկտրոնային խտությունը տեղափոխվում է բենզոլային օղակ և ուժեղացնում է նրա էլեկտրոն նվիրաբերող հատկությունները՝ չնայած $OH$ խմբի $-I$ ազդեցությանը։ Այս դեպքում $O-H$ կապը դառնում է ավելի բևեռ, ինչը նպաստում է դրա իոնացմանը՝ պրոտոնի և ֆենոլատ անիոնի առաջացմամբ։ Այսպիսով, ֆենոլները բնորոշ $OH$ թթուներ են.

Նկար 2.

Ֆենոլատ անիոնում թթվածնի ատոմի բացասական լիցքը զգալիորեն ապատեղայնացված է, ինչը մեծացնում է նրա կայունությունը, սակայն նվազեցնում է հիմնայնությունը՝ համեմատած $RO^-$ ալկօքսիդ անիոնի հետ։ Բացասական լիցքի ցրումը կարող է փոխանցվել I-IV ռեզոնանսային կառուցվածքների միջոցով, որոնք հնարավոր չեն ալիֆատիկ սպիրտների համար.

Նկար 3.

Ֆենոլները որպես թթուներ

Որպես թթուներ, ֆենոլներն ավելի ուժեղ են, քան ջուրը և սպիրտները, բայց ավելի թույլ են, քան կարբոնաթթուները, ցիանիդը և կարբոքսիլաթթուները.

Նկար 4.

Հետեւաբար, ֆենոլները փոխազդում են ոչ միայն նատրիումի, այլեւ, ի տարբերություն ալկանոլների, ուժեղ հիմքերի՝ ալկալիների հետ։ Ֆենոլները չեն փոխազդում թույլ հիմքերի հետ, ինչպիսիք են ալկալիական մետաղների բիկարբոնատները.

Նկար 5.

Այն օգտագործվում է սպիրտների, ֆենոլների և կարբոքսիլաթթուների խառնուրդները բաժանելու համար հետևյալ սխեմայի համաձայն.

Նկար 6.

Վերոհիշյալ տարանջատման մեթոդը չի կարող կիրառվել, եթե բոլոր երեք սկզբնական միացությունները լուծելի են ջրի մեջ:

Ալկալիական մետաղների ֆենոլատները, ինչպես ուժեղ հիմքերի և թույլ թթուների աղերը, հեշտությամբ հիդրոլիզվում են ջրով, և լուծույթը ցուցադրում է խիստ ալկալային ռեակցիա.

Նկար 7.

Ֆենոլների թթվայնության կախվածությունը կախված է միջուկում գտնվող փոխարինողից

Ֆենոլների թթվայնությունը կախված է միջուկում գտնվող փոխարինողի բնույթից։ Էլեկտրոններ հանող փոխարինիչները բարձրացնում են թթվայնությունը, իսկ էլեկտրոն նվիրաբերող փոխարինիչները նվազեցնում են թթվայնությունը։ Փոխարինողի բնույթի ազդեցությունը ֆենոլների վրա հակադրվում է արոմատիկ ամինների հիմնականության վրա դրա ազդեցությանը։ Այսպիսով, ուժեղ ընդունող նիտրո խմբի ներմուծումը փոխում է ֆենոլների $pK_a$ թթվայնության ինդեքսի արժեքը հետևյալ կերպ.

Նկար 8.

Թթվայնության բարձրացումը բացատրվում է $NO_2$ խմբի ունակությամբ՝ մասնակցելու ֆենօքսիդ անիոնի բացասական լիցքի տեղակայմանը։ Եթե ​​ֆենոլի մոլեկուլում կան երեք նիտրո խմբեր, ապա, օրինակ, պիկրինաթթվի թթվային հատկությունները հասնում են հանքայինի մակարդակին։

Աղյուսակ 1-ը ցույց է տալիս ջրի մեջ որոշ փոխարինված ֆենոլների $pK_a$ թթվայնության ինդեքսը 25$^\circ$С ջերմաստիճանում, որտեղ փոխարինողը գտնվում է. օրթո-, մետա- Եվ զույգ- դիրք.

$pK_a$ արժեքը օրթո-, մետա- Եվ զույգ-փոխարինված ֆենոլներ ջրի մեջ 25$^\circ$С:

Նկար 9.

Աղյուսակ 2-ում ներկայացված է ջրի մեջ որոշ փոխարինված ֆենոլների $pK_a$ թթվայնության ինդեքսը 25$^\circ$С ջերմաստիճանում:

$pK_a$ փոխարինված ֆենոլների արժեքը ջրում 25$^\circ$С-ում:

Նկար 10.

Ծանր մետաղների ֆենոլատներ

Ֆենոլներն ունակ են ֆենոլատներ առաջացնել ոչ միայն ալկալային մետաղների, այլև ծանր մետաղների աղերի հետ։ Այսպիսով, երկաթի (III) աղերով նրանք տալիս են մանուշակագույն բարդ միացություններ, հետևաբար $Fe$(III) աղերը հանդես են գալիս որպես ռեագենտներ էնոլ (ֆենիլ) հիդրոքսիլի համար.

Նկար 11.

Ֆենոլներ -օրգանական նյութեր, որոնց մոլեկուլները պարունակում են ֆենիլ ռադիկալ՝ կապված մեկ կամ մի քանի հիդրոքսո խմբերի հետ։ Ճիշտ այնպես, ինչպես ալկոհոլը, ֆենոլները դասակարգվում ենատոմականությամբ, այսինքն. հիդրօքսիլ խմբերի քանակով։

Միաձույլ ֆենոլներմոլեկուլում պարունակում է մեկ հիդրօքսիլ խումբ.

Պոլիհիդրիկ ֆենոլներմոլեկուլներում պարունակում է մեկից ավելի հիդրօքսիլ խումբ.

Բենզոլային օղակում կան նաև պոլիհիդրիկ ֆենոլներ, որոնք պարունակում են երեք կամ ավելի հիդրօքսիլ խմբեր։

Եկեք մանրամասն նայենք այս դասի ամենապարզ ներկայացուցչի՝ C 6 H 5 OH ֆենոլի կառուցվածքին և հատկություններին: Այս նյութի անվանումը հիմք է հանդիսացել ամբողջ կասի անվանման համար՝ ֆենոլներ:

Ֆենոլի ֆիզիկական հատկությունները

Ֆենոլը պինդ, անգույն բյուրեղային նյութ է, հալման ջերմաստիճանը = 43°C, եռման ջերմաստիճանը = 181°C, սուր բնորոշ հոտով։Թունավոր։Ֆենոլը սենյակային ջերմաստիճանում մի փոքր լուծվում է ջրում։ Ֆենոլի ջրային լուծույթը կոչվում է կարբոլաթթու։ Մաշկի հետ շփման դեպքում այն ​​առաջացնում էայրվածքներ, Հետևաբար, ֆենոլի հետ պետք է շատ զգույշ վարվել:

Ֆենոլի քիմիական հատկությունները

Ռեակցիաների մեծ մասում ֆենոլներն ավելի ակտիվ են O–H կապում, քանի որ այս կապն ավելի բևեռային է թթվածնի ատոմից բենզոլի օղակի վրա էլեկտրոնի խտության տեղաշարժի պատճառով (թթվածնի ատոմի միայնակ էլեկտրոնային զույգի մասնակցությունը p. - խոնարհման համակարգ): Ֆենոլների թթվայնությունը շատ ավելի բարձր է, քան սպիրտներինը։ Ֆենոլների համար C-O կապի խզման ռեակցիաները բնորոշ չեն, քանի որ թթվածնի ատոմը ամուր կապված է բենզոլի օղակի ածխածնի ատոմի հետ՝ կապված նրա միակ էլեկտրոնային զույգի խոնարհման համակարգում: Ֆենոլի մոլեկուլում ատոմների փոխադարձ ազդեցությունը դրսևորվում է ոչ միայն հիդրօքսի խմբի վարքագծով, այլև բենզոլային օղակի ավելի մեծ ռեակտիվությամբ։ Հիդրօքսիլ խումբը մեծացնում է էլեկտրոնի խտությունը բենզոլային օղակում, հատկապես օրթո և պարա դիրքերում (OH խմբեր)

Ֆենոլի թթվային հատկությունները

Հիդրօքսիլ խմբի ջրածնի ատոմն իր բնույթով թթվային է։ Որովհետեւ Քանի որ ֆենոլի թթվային հատկություններն ավելի ցայտուն են, քան ջրինը և սպիրտները, ֆենոլը փոխազդում է ոչ միայն ալկալային մետաղների, այլև ալկալիների հետ՝ առաջացնելով ֆենոլատներ.

Ֆենոլների թթվայնությունը կախված է փոխարինողների բնույթից (էլեկտրոնների խտության դոնոր կամ ընդունող), դիրքից OH խմբի նկատմամբ և փոխարինողների քանակից։ Ֆենոլների OH-թթվայնության վրա ամենամեծ ազդեցությունն ունեն օրթո- և պարա-դիրքերում տեղակայված խմբերը։ Դոնորները մեծացնում են O-H կապի ուժը (դրանով իսկ նվազեցնելով ջրածնի շարժունակությունը և թթվային հատկությունները), ընդունողները նվազեցնում են O-H կապի ուժը, մինչդեռ թթվայնությունը մեծանում է.

Այնուամենայնիվ, ֆենոլի թթվային հատկությունները ավելի քիչ են արտահայտված, քան անօրգանական և կարբոքսիլային թթուները: Օրինակ, ֆենոլի թթվային հատկությունները մոտավորապես 3000 անգամ ավելի քիչ են, քան կարբոնաթթունը: Հետևաբար, ածխաթթու գազը նատրիումի ֆենոլատի ջրային լուծույթի միջով անցնելով, ազատ ֆենոլը կարող է մեկուսացվել։

Նատրիումի ֆենոլատի ջրային լուծույթին աղաթթվի կամ ծծմբաթթվի ավելացումը հանգեցնում է նաև ֆենոլի ձևավորմանը.

Որակական ռեակցիա ֆենոլին

Ֆենոլը փոխազդում է երկաթի քլորիդի հետ՝ ձևավորելով ինտենսիվ մանուշակագույն բարդ միացություն: Այս ռեակցիան թույլ է տալիս այն հայտնաբերել նույնիսկ շատ սահմանափակ քանակությամբ: Բենզոլի օղակի վրա մեկ կամ մի քանի հիդրօքսիլ խմբեր պարունակող այլ ֆենոլներ նույնպես տալիս են վառ կապույտ-մանուշակագույն գույն՝ երկաթի հետ ռեակցիայի մեջ: քլորիդ (3).

Ֆենոլի բենզոլային օղակի ռեակցիաները

Հիդրօքսիլ փոխարինողի առկայությունը մեծապես նպաստում է բենզոլային օղակում էլեկտրոֆիլ փոխարինող ռեակցիաների առաջացմանը։

1. Ֆենոլի բրոմացում.Ի տարբերություն բենզոլի, ֆենոլի բրոմացումը չի պահանջում կատալիզատորի ավելացում (երկաթի(3) բրոմիդ): Բացի այդ, ֆենոլի հետ փոխազդեցությունը տեղի է ունենում ընտրովի. բրոմի ատոմներն ուղղված են դեպի օրթո-Եվ զույգ-դիրքերը՝ փոխարինելով այնտեղ տեղակայված ջրածնի ատոմներին։ Փոխարինման ընտրողականությունը բացատրվում է վերը քննարկված ֆենոլի մոլեկուլի էլեկտրոնային կառուցվածքի առանձնահատկություններով։

Այսպիսով, երբ ֆենոլը փոխազդում է բրոմ ջրի հետ, ձևավորվում է 2,4,6-տրիբրոմոֆենոլի սպիտակ նստվածք.

Այս ռեակցիան, ինչպես երկաթ(3) քլորիդի հետ ռեակցիան, ծառայում է ֆենոլի որակական հայտնաբերում.

2.Ֆենոլի նիտրացիանաև ավելի հեշտ է առաջանում, քան բենզոլի նիտրացումը: Նոսրացած ազոտաթթվի հետ ռեակցիան տեղի է ունենում սենյակային ջերմաստիճանում: Արդյունքում առաջանում է խառնուրդ օրթո-Եվ պարոՆիտրոֆենոլի իզոմերներ.

Երբ օգտագործվում է կենտրոնացված ազոտաթթու, ձևավորվում է 2,4,6, պայթուցիկ, տրինիտրիֆենոլ-պիկրիկ թթու.

3. Ֆենոլի անուշաբույր օղակի հիդրոգենացումկատալիզատորի առկայության դեպքում հեշտությամբ անցնում է.

4.Ֆենոլի պոլիկոնդենսացիա ալդեհիդներով,Մասնավորապես, ֆորմալդեհիդի դեպքում այն ​​առաջանում է ռեակցիայի արտադրանքի ձևավորման հետ՝ ֆենոլ-ֆորմալդեհիդային խեժեր և պինդ պոլիմերներ։

Ֆենոլի փոխազդեցությունը ֆորմալդեհիդի հետ կարելի է նկարագրել հետևյալ սխեմայով.

Դիմերի մոլեկուլը պահպանում է «շարժական» ջրածնի ատոմները, ինչը նշանակում է, որ ռեակցիայի հետագա շարունակությունը հնարավոր է բավարար քանակությամբ ռեակտիվներով.

Արձագանք պոլիկոնդենսացիա,դրանք. պոլիմերների արտադրության ռեակցիան, որը տեղի է ունենում ցածր մոլեկուլային քաշի կողմնակի արտադրանքի (ջուր) արտազատմամբ, կարող է շարունակվել հետագա (մինչև ռեակտիվներից մեկն ամբողջությամբ սպառվել է) հսկայական մակրոմոլեկուլների ձևավորմամբ: Գործընթացը կարելի է նկարագրել ամփոփ հավասարմամբ.

Գծային մոլեկուլների ձևավորումը տեղի է ունենում սովորական ջերմաստիճանում: Տաքացման ժամանակ նույն ռեակցիան իրականացնելը հանգեցնում է նրան, որ ստացված արտադրանքն ունի ճյուղավորված կառուցվածք, այն պինդ է և ջրի մեջ չլուծվող: Գծային կառուցվածքի ֆենոլ-ֆորմալդեհիդային խեժը ալդեհիդի ավելցուկով տաքացնելու արդյունքում պինդ պլաստիկ. ստացվում են յուրահատուկ հատկություններով զանգվածներ։ Ֆենոլ-ֆորմալդեհիդային խեժերի վրա հիմնված պոլիմերներն օգտագործվում են լաքերի և ներկերի, պլաստմասե արտադրանքների արտադրության համար, որոնք դիմացկուն են տաքացման, սառեցման, ջրի, ալկալիների և թթուների նկատմամբ: Նրանք ունեն բարձր դիէլեկտրական հատկություններ: Էլեկտրական սարքերի ամենակարևոր և կարևոր մասերը, էներգաբլոկի պատյանները և մեքենաների մասերը, ինչպես նաև ռադիոսարքերի տպագիր տպատախտակների պոլիմերային հիմքը պատրաստված են ֆենոլ-ֆորմալդեհիդային խեժերի վրա հիմնված պոլիմերներից: Սոսինձները, որոնք հիմնված են ֆենոլ-ֆորմալդեհիդային խեժերի վրա, ունակ են հուսալիորեն միացնել տարբեր բնույթի մասեր՝ պահպանելով հոդերի ամենաբարձր ուժը շատ լայն ջերմաստիճանի միջակայքում: Այս սոսինձը օգտագործվում է լուսավորող լամպերի մետաղական հիմքը ապակե լամպին ամրացնելու համար, ուստի լայնորեն կիրառվում է ֆենոլը և դրա վրա հիմնված արտադրանքը։

Ֆենոլների կիրառում

Ֆենոլը բնորոշ հոտով պինդ նյութ է, որը մաշկի հետ շփվելու դեպքում առաջացնում է այրվածքներ։ Թունավոր. Այն լուծվում է ջրի մեջ, նրա լուծույթը կոչվում է կարբոլաթթու (հակասեպտիկ)։ Նա առաջին հակասեպտիկն էր, որը ներդրվեց վիրահատության մեջ: Լայնորեն օգտագործվում է պլաստմասսաների, դեղամիջոցների (սալիցիլաթթու և դրա ածանցյալները), ներկանյութերի, պայթուցիկ նյութերի արտադրության համար։