1. Моя освіта – реферати, конспекти, доповіді
  2. Хімія
  3. Способи отримання фенолу

Способи отримання фенолу

Отримання фенолу з кам’яновугільної смоли

Відкриття Ф. Рунге залишило свій значний слід в органічній хімії. До цих пір значну кількість фенолу отримують з продукту коксування кам’яного вугілля – кам’яновугільної смоли.

Не тільки сильних, але і деяких слабких неорганічних кислот, наприклад вугільної:

І всі три згаданих факти можна об’єднати в один демонстраційний експеримент.

Учитель поміщає в пробірку 0,5 г фенолу і додає 3-4 мл води. Після інтенсивного струшування учитель демонструє погану розчинність фенолу при кімнатній температурі. Учитель по краплях додає в пробірку 10%-ий розчин гідроксиду натрію. Після повного розчинення фенолу (уникати надлишку лугу!) універсальна папір забарвлюється в розчині в синій колір.

Через розчин феноляту натрію, який утворився, за допомогою скляної трубочки пропускають вуглекислий газ з приладу для одержання газів, в який попередньо поміщають шматочок мармуру і доливають розчин соляної кислоти. Спостерігається помутніння розчину за рахунок виділення малорозчинного фенолу. Ще простіше виділити фенол з феноляту натрію, додавши в розчин кілька крапель соляної кислоти.

Реакції електрофільного заміщення

Легкість протікання реакцій електрофільного заміщення для фенолу можна довести двома фактами. Бромування, наприклад, протікає без каталізатора під дією бромної води і призводить до утворення не моно-, а трібромфенолу. Як і очікувалося, атоми брому заміщають водень в орто- і пара- положеннях циклу. Учитель демонструє експеримент: при додаванні до насиченого розчину фенолу бромної води спостерігається помутніння за рахунок утворення нерозчинного у воді 2,4,6- трибромфенолу.

Аналогічні закономірності спостерігаються при нітруванні фенолу. Однак у цьому випадку при дії на фенол розведеної азотної кислоти можна отримати суміш монозаміщених нітропохідних:

  • о-нітрофенол;
  • n-нітрофенол.

З учнями профільних класів учитель може вирішити наступну проблемну ситуацію. При нітруванні фенолу розведеною азотною кислотою хіміки зіткнулися з двома дивовижними фактами:

  • По-перше, в суміші утворених ізомерних мононітрофенолів переважав ортоізомер (70%), у той час як при нітруванні толуолу в більшій кількості утворюється n-нітротолуол (позначається просторове утруднення реакції по орто-положення).
  • По-друге, у ізомерних нітрофенолів дуже сильно розрізняються фізичні константи (наприклад, tпл. о-нітрофенолу дорівнює 45°С, tпл n-нітрофенолу = 115°С).

З чим це пов’язано? Для відповіді на це питання учні повинні згадати, що фізичні властивості спиртів багато в чому визначаються наявністю міжмолекулярних водневих зв’язків, які призводять до додаткової асоціації молекул.

У фенолі і n-нітрофенолі такі зв’язки ще більш міцні через кислотний характер гідроксильної групи. А що ж о-нітрофенол? Виявилося, що в цьому з’єднанні переважали не міжмолекулярні, а внутрішньомолекулярні водневі зв’язки, тим самим сусідні молекули менш міцно пов’язані між собою.

При взаємодії з концентрованою азотною кислотою утворюється 2,4,6-тринітрофенол.

Електроноакцепторні властивості нітрогруп значно посилюють кислотність тринітрофенолу. Він є приблизно в мільярд разів сильнішою кислотою в порівнянні з фенолом, і в 100 разів сильніше, ніж фосфорна кислота.

Вперше тринітрофенол отримав в 1771 році англійський хімік П. Вульф під дією азотної кислоти на природну органічну речовину індиго. Завдяки інтенсивному жовтому забарвленню речовини її стали використовувати в якості барвника для волокна і тканин.

Через гіркий смак тринітрофенол назвали спочатку пікріном (від грецького слова pykros – гіркий, гострий), а потім – пікриновою кислотою.

У 1779 році з’ясувалося, що ця речовина здатна вибухати! Але тільки після того, як на кількох фарбувальних фабриках сталися нещасні випадки в результаті вибухів пікринової кислоти. Вже в 1885 році вона була запатентована в якості вибухової речовини.

Реакції поліконденсації

Одна з найважливіших властивостей фенолу, що використовуються в промисловості, є його здатність вступати в реакцію з формальдегідом.

Після того як учитель призведе рівняння процесу і покаже будова продукту, корисно провести порівняння реакцій полімеризації і поліконденсації. Головна відмінність полягає в тому, що в результаті реакцій поліконденсації відбувається виділення побічного низькомолекулярного продукту, в даному випадку – води.

Утворений полімер має одну незвичайна властивість: він є термореактивним. На відміну від термопластичних полімерів, які розм’якшуються при нагріванні і твердіють при охолодженні (наприклад, поліетилен), фенолоформальдегідна смола твердне з підвищенням температури і не плавиться до повного руйнування. Це відбувається тому, що при нагріванні лінійні молекули скріплюються між собою в тривимірну сітчасту структуру.

Взаємодія з розчином хлориду заліза (III)

Якісною реакцією на фенол і його гомологи є утворення забарвлених комплексів з розчином хлориду заліза (III). Учитель може не писати структуру цих комплексів, а провести демонстраційний експеримент.

Розчин чистого фенолу при додаванні 2-3 крапель хлориду заліза (III) забарвлюється в красивий фіолетовий колір. В залежності від структури фенолу, число гідроксильних груп забарвлення може змінюватися від червоного до майже чорного.

В екстрактах багатьох рослин, особливо тих, які володіють дубильною і в’язкою дією, містяться речовини, які називаються «таніни».

До складу їх молекул входить велика кількість фенольних залишків. Вони також дають з хлорним залізом інтенсивне фарбування.

Учитель наливає в пробірку 2-3 мл холодної чайної заварки світло-жовтого кольору і додає 2-3 краплі розчину хлориду заліза (III). Рідина набуває чорнильного кольору.

В чайних листах міститься велика кількість таніну, що додає напою терпкий терпкий присмак. Чому залізний ніж темніє від фруктів? Кислота, яка знаходиться у фруктах мізерно малою мірою розчиняє залізо, а таніни фруктового соку утворюють з катіоном Fe3+ інтенсивно забарвлені сполуки. Якщо на свіжий зріз яблука нанести краплю розчину хлориду заліза (III) поступово з’являється зелене забарвлення (краще, якщо яблуко буде недостиглим, терпким).

Застосування фенолу і його похідних

Крім численних областей застосування фенолу, вчителю може стати в нагоді деяка додаткова інформація.

Фенол і його похідні дуже тісно «співпрацюють» з медициною.

Незабаром після його відкриття з’ясувалося, що карболова кислота має дезінфікуючі властивості. Вона стала першим антисептичним засобом, використовуваним в хірургії з 1867 року. Навіть запах «карболки» звично асоціюється у нас з лікарнею, хоча для дезінфекції приміщень вона зараз не застосовується. Іноді карболову кислоту замінюють 2,4,6-трихлорфенолом.

Суміш ізомерних крезолів отримують з продуктів переробки кам’яного вугілля. Вона також застосовується для дезінфекції нежитлових приміщень, деяких барвників і медичних препаратів.

Двоатомний фенол гідрохінон (1,4-дигідроксібензол) знайшов застосування у фотографії як проявник, а похідні пірокатехіна (1,2-дигідроксібензол) мають широкий спектр фізіологічної дії (від протитуберкульозних препаратів до часто згадуваного нині гормону адреналіну).

Навіть руйнівний тринітрофенол знайшов своє застосування в медичній практиці: його використовують для лікування опіків.

ПОДІЛИТИСЯ: