Содержание фенола. Получение фенола
Первым антисептиком в хирургии был раствор фенола (карболовой кислоты). Сейчас хирурги обеззараживают руки более щадящими средст-
вами. На фото: академик А.В.Покровский готовится к операции. Фото Дмитрия Зыкова.
Ещё в XVI веке знаменитый немецкий врач и естествоиспытатель Парацельс сказал: «Всё есть яд, и ничто не лишено ядовитости, одна лишь доза делает яд незаметным». Это на самом деле так. Даже обычная поваренная соль может стать причиной смерти, если съесть её больше трёх граммов на килограмм веса. И наоборот, ядовитые вещества при определённой дозировке и небольшой химической модификации могут превратиться в очень даже полезные для организма. Одно из таких веществ - фенол, или карболовая кислота (C 6 H 5 OH).
Игольчатые кристаллы фенола настолько ядовиты, что при контакте с кожей вызывают её поражения и ожоги, а вдыхание паров фенола приводит к расстройству нервной системы, нарушению работы органов дыхания и сердца. В химических лабораториях с фенолом работают в защитных перчатках и в вытяжном шкафу - это специальное рабочее место, встроенное в шкаф с вытяжной вентиляцией, выводящей опасные пары из помещения. Между тем именно с фенола началась эра антисептиков.
В конце 1860-х годов английский хирург лорд Джозеф Листер (1827-1912) первым применил раствор карболовой кислоты в медицинских целях. С помощью карболки он боролся с нагноениями ран при открытых переломах. Сегодня соединения фенола входят в состав многих медицинских препаратов. Его применяют для дезинфекции животноводческих ферм, различных хранилищ, обеззараживания спецодежды, белья, инструментов и многого другого. Производство фенола достигло 8,3млнтонн в год. Среди всех веществ, производимых мировой химической промышленностью, по объёму выпуска фенол стоит на 33-м месте.
Производные фенола входят в состав парацетамола - лекарства, которое назначают для лечения простуды и гриппа; содержатся они и в листьях вкусной и полезной ягоды брусники. Чтобы убедиться в этом, проведём два несложных химических эксперимента.
Нам потребуется хлорид железа (FeCl 3)- его можно купить в магазине радиотехники, а парацетамол в таблетках и сбор листьев брусники приобретём в аптеке.
Начнём с того, что растворим в горячей воде таблетку парацетамола и добавим немного хлористого железа. Почти сразу раствор посинеет, так как в нём образуется сине-фиолетовое комплексное соединение фенола с солями железа.
Реакция образования комплекса фенола с железом:
6C 6 H 5 OH+FeCl 3 →Cl 3 .
Точно такие же изменения мы обнаружим, если проведём эксперимент с настоем из листьев брусники (рис. 1).
Ещё одна реакция, которую можно провести в домашних условиях,- окисление фенола в хиноны, которые имеют интенсивную окраску. Фенол вступает в реакцию очень легко: даже под воздействием воздуха его белые кристаллы окисляются и приобретают розоватый цвет.
Нам понадобятся таблетка парацетамола и обычный отбеливатель, содержащий гипохлорит натрия (NaOCl), который продаётся в хозяйственных магазинах.
Таблетку парацетамола растворим в горячей воде и добавим небольшое количество отбеливателя. Почти сразу раствор окрасится в интенсивный коричневый цвет. Происходит это потому, что входящий в состав отбеливателя гипохлорит натрия окисляет парацетамол в соединение1, которое в растворе постепенно переходит в соединение2 (рис. 2). Оба они относятся к хинонам.
Образованные на основе бензола. При нормальных условиях представляют собой твердые ядовитые вещества, обладающие специфическим ароматом. В современной промышленности эти химические соединения играют далеко не последнюю роль. По объемам использования фенол и его производные входят в двадцатку наиболее востребованных химических соединений в мире. Они широко применяются в химической и легкой промышленности, фармацевтике и энергетике. Поэтому получение фенола в промышленных масштабах - одна из основных задач химической промышленности.
Обозначения фенола
Первоначальное название фенола - карболовая кислота. Позднее данное соединение поучило название «фенол». Формула этого вещества представлена на рисунке:
Нумерация атомов фенола ведется от того атома углерода, который соединен с гидроксогруппой ОН. Последовательность продолжается в таком порядке, чтобы другие замещенные атомы получили наименьшие номера. Производные фенола существуют в виде трех элементов, характеристики которых объясняются различием их структурных изомеров. Различные орто-, мета-, паракрезолы являются лишь видоизменением основной структуры соединения бензольного кольца и гидроксильной группы, базовая комбинация которой и представляет собой фенол. Формула этого вещества в химической записи выглядит как C 6 H 5 OH.
Физические свойства фенола
Визуально фенол представляет собой твердые бесцветные кристаллы. На открытом воздухе они окисляются, придавая веществу характерный розовый оттенок. При нормальных условиях фенол довольно плохо растворяется в воде, но с повышением температуры до 70 о этот показатель резко возрастает. В щелочных растворах это вещество растворимо в любых количествах и при любых температурах.
Эти свойства сохраняются и в других соединениях, основным компонентом которых являются фенолы.
Химические свойства
Уникальные свойства фенола объясняются его внутренней структурой. В молекуле этого химического вещества р-орбиталь кислорода образует единую п-систему с бензольным кольцом. Такое плотное взаимодействие повышает электронную плотность ароматического кольца и понижает этот показатель у атома кислорода. При этом полярность связей гидроксогруппы значительно увеличивается, и водород, входящий в ее состав, легко замещается любым щелочным металлом. Так образуются различные феноляты. Эти соединения не разлагаются водой, как алкоголяты, но их растворы очень похожи на соли сильных оснований и слабых кислот, поэтому они имеют достаточно выраженную щелочную реакцию. Феноляты взаимодействуют с различными кислотами, в результате реакции восстанавливаются фенолы. Химические свойства этого соединения позволяют ему взаимодействовать с кислотами, образуя при этом сложные эфиры. Например, взаимодействие фенола и уксусной кислоты приводит к образованию финилового эфира (фениацетата).
Широко известна реакция нитрирования, в которой под воздействием 20% азотной кислоты фенол образует смесь пара- и ортонитрофенолов. Если воздействовать на фенол концентрированной азотной кислотой, то получается 2,4,6-тринитрофенол, который иногда называют пикриновой кислотой.
Фенол в природе
Как самостоятельное вещество фенол в природе содержится в каменноугольной смоле и в отдельных сортах нефти. Но для промышленных нужд это количество не играет никакой роли. Поэтому получение фенола искусственным способом стало приоритетной задачей для многих поколений ученых. К счастью, эту проблему удалось разрешить и получить в итоге искусственный фенол.
Свойства, получение
Применение различных галогенов позволяет получать феноляты, из которых при дальнейшей обработке образуется бензол. Например, нагревание гидроксида натрия и хлорбензола позволяет получить натрия фенолят, который при воздействии кислоты распадается на соль, воду и фенол. Формула такой реакции приведена здесь:
С 6 Н 5 -CI + 2NaOH -> С 6 Н 5 -ONa + NaCl + Н 2 O
Ароматические сульфокислоты также являются источником для получения бензола. Химическая реакция проводится при одновременном плавлении щелочи и сульфокислоты. Как видно из реакции, сначала образуются феноксиды. При обработке сильными кислотами они восстанавливаются до многоатомных фенолов.
Фенол в промышленности
В теории, получение фенола самым простым и многообещающим способом выглядит таким образом: при помощи катализатора бензол окисляют кислородом. Но до сих пор катализатор для этой реакции так и не был подобран. Поэтому в настоящее время в промышленности используются другие методы.
Непрерывный промышленный способ получения фенола состоит во взаимодействии хлорбензола и 7% раствора едкого натра. Полученную смесь пропускают через полуторакилометровую систему труб, нагретых до температуры в 300 С. Под воздействием температуры и поддерживаемого высокого давления исходные вещества вступают в реакцию, в результате которой получат 2,4-динитрофенол и другие продукты.
Не так давно был разработан промышленный способ получения фенолсодержащих веществ кумольным методом. Этот процесс состоит из двух этапов. Сначала из бензола получают изопропилбензол (кумол). Для этого бензол алкируют с помощью пропилена. Реакция выглядит следующим образом:
После этого кумол окисляют кислородом. На выходе второй реакции получают фенол и другой важный продукт — ацетон.
Получение фенола в промышленных масштабах возможно из толуола. Для этого толуол окисляется на кислороде, содержащемся в воздухе. Реакция протекает в присутствии катализатора.
Примеры фенолов
Ближайшие гомологи фенолов называются крезолами.
Существуют три разновидности крезолов. Мета-крезол при нормальных условиях представляет собой жидкость, пара-крезол и орто-крезол - твердые вещества. Все крезолы плохо растворяются в воде, а по своим химическим свойствами они почти аналогичны фенолу. В естественном виде крезолы содержатся в каменноугольной смоле, в промышленности их применяют при производстве красителей, некоторых видов пластмасс.
Примерами двухатомных фенолов могут служить пара-, орто- и мета-гидробензолы. Все они представляют собой твердые вещества, легко растворимые в воде.
Единственный представитель трехатомного фенола - пирогаллол (1,2,3-тригидроксибензол). Его формула представлена ниже.
Пирогаллол является довольно сильным восстановителем. Он легко окисляется, поэтому его используют для получения очищенных от кислорода газов. Это вещество хорошо известно фотографам, его используют как проявитель.
Входит в состав препаратов
АТХ:R.02.A.A.19 Фенол
Фармакодинамика: Антисептическое средство. Обладает бактерицидной активностью в отношении вегетативных форм бактерий (преимущественно аэробных) и грибов, на споры влияет слабо; оказывает дезинфицирующее действие. Взаимодействие с белками микробной клетки, денатурация их, нарушение коллоидного состояния клетки, растворение в липидах клеточной мембраны и повышение ее проницаемости, воздействие на окислительно-вос становительные процессы. Фармакокинетика: Легко всасывается через кожу и слизистые оболочки. При системной абсорбции оказывает токсическое действие. 20 % от дозы окисляется. Хорошо адсорбируется пищевыми продуктами. Метаболизируется в фенилглюкуронид и фенилсульфат, небольшое количество окисляется до катехолов и хинолов, которые преимущественно конъюгируются. Элиминация - почками (метаболиты), хиноны окрашивают мочу в темно-коричневый или зеленый цвет. Показания: Дезинфекция предметов домашнего и больничного обихода, инструментов, белья, выделений; дезинсекция; консервирование лекарственных средств, сывороток, свечей; поверхностные пиодермии (остиофолликулит , фолликулит, сикоз, фликтена, стрептококковое импетиго); воспалительные заболевания среднего уха; кондиломы генитальные.I.A50-A64.A63.0 Аногенитальные (венерические) бородавки
VIII.H65-H75.H66 Гнойный и неуточненнй средний отит
XII.L00-L08.L01 Импетиго
XII.L00-L08.L02 Абсцесс кожи, фурункул и карбункул
XII.L00-L08.L03 Флегмона
XII.L00-L08.L08.0 Пиодермия
XII.L60-L75.L73.8 Другие уточненные болезни фолликулов
XII.L60-L75.L73.9 Болезнь волосяных фолликулов неуточненная
XXI.Z20-Z29.Z29.8 Другие уточненные профилактические меры
Противопоказания:Гиперчувствительность, распространенные поражения кожи и слизистых оболочек, детский возраст, беременность, кормление грудью.
При распространенных поражениях кожи и слизистых оболочек площадью более 20 см2, при глубоких и колотых ранах, укусах животных, обширных ожогах (абсорбция и появление токсических симптомов).
Не использовать спреи с фенолом у больных с эпиглоттитом и у детей младше 6 лет - отек надгортанника и/или гортани.
С осторожностью: Нельзя обрабатывать обширные участки тела Беременность и лактация: Категория рекомендаций по FDA не определена. Качественные и хорошо контролируемые исследования на человеке и животных не проводились. Противопоказан при беременности, в период лактации. Способ применения и дозы:Наружно в виде 2 % мази: при гнойных заболеваниях кожи после удаления гноя и некротических масс мазь тонким слоем наносят на ограниченные пораженные участки кожи 1-2 раза в день.
При остром неперфоративном гнойном среднем отите (в составе комплексной терапии): 5 % раствор фенола в глицерине закапывают по 8-10 капель в теплом виде в слуховой проход на 10 мин (затем удаляют при помощи ваты) 2 раза в сутки в течение 3-4 дней (при отсутствии положительной динамики через 4 дня производят парацентез).
Генитальные остроконечные кондиломы: обрабатывают раствором, состоящим из 60 % фенола и 40 % трикрезола, с интервалом в 1 неделю.
В фармацевтической практике для консервирования лекарственных средств, сывороток, свечей используют 0,5-0,1 % растворы.
Для дезинфекции помещений (стены, окна, двери) - мыльно-фенольный раствор (обладает дезинфицирующим моющим свойствами), нагретый до 50-80 °С. Состав: 2 % зеленого мыла + 3-5 % фенола + 93-95 % воды. Для приготовления 5 % мыльно-фенольного раствора на 1 ведро берут 300 г зеленого мыла и 550 г жидкого фенола.
Для дезинфекции белья используют 1-2 % мыльно-фенольные растворы (100-200 г жидкого фенола на 1 ведро воды); белье замачивают и выдерживают в течение 2 ч.
Для дезинсекции применяют фенольно-керосиновые, фенольно-скипидарные смеси.
Побочные эффекты:Аллергические реакции. При попадании на кожу и слизистые оболочки - раздражение и прижигание. Легко всасывается и в больших дозах может вызывать токсические явления (головокружение, общую слабость, расстройства дыхания, коллапс). 10 % раствор вызывает боль и коррозию слизистой оболочки и кожи.
Аритмии сердца, желудочковая экстрасистолия. Наблюдались случаи аритмии после химического пилинга лица.
Острая почечная недостаточность, ожог кожи, тошнота, рвота, одышка, озноб (у мужчины 41 года, после падения в промышленный резервуар с 40 % фенолом в дихлорметане. Пациент был на гемодиализе 3 недели, нормализация функции почек - спустя год).
Импотенция и почечный синдром (у 3 пациентов после склерозирующей терапии 5 % масляным раствором фенола геморроидальных узлов; продолжались в течение 1 года).
Острый эпиглоттит после применения аэрозоля для лечения фарингита, содержащего эквивалент 1,4 % фенола (предполагается анафилактический механизм развития или прямое токсическое действие фенола). FDA опубликовала доклад о 4 случаях отека надгортанника и/или гортани, из них 1 случай с летальным исходом.
Передозировка:При приеме внутрь развивается интенсивное местное повреждение слизистой оболочки с болью, тошнотой, рвотой, потливостью, диареей. Первичное возбуждение быстро переходит в потерю сознания. Угнетение ЦНС, сердечная аритмия, дыхательная и сердечная недостаточность могут привести к летальному исходу. Развивается ацидоз, реже гемолиз, метгемоглобинемия с цианозом. Моча - темно-коричневая или зеленая. Возможны отек легких и повреждение миокарда, печени, почек, полиорганная недостаточность.
Тяжелые отравления могут быть при абсорбции фенола при прямом контакте растворов антисептика через поврежденную кожу или рану, а также посредством проникновения паров фенола через легкие и кожу.
Местные реакции: при попадании на кожу - побеление и повреждение кожи (10 % раствор); спрей для горла - острый отек.
Лечение: при приеме внутрь - , промывание желудка может быть затруднено в связи с эрозией и ожогом слизистой пищевода и ротоглотки; промывание желудка растительным маслом с белком, затем 10 % раствором глицерола с активированным углем, магния оксидом и кальция глюконатом, при попадании на кожу - промыть глицерином, большим количеством воды; протереть растительным маслом или макроголом 300; форсированный диурез, введение натрия тиосульфата (100 мл 30 % раствора внутривенно капельно), витаминов B1 и B6 , лечение токсического шока, при попадании в глаза - обильно промыть водой или раствором натрия хлорида 0,9 %. Больного укутать, проводить симптоматическое лечение; внутривенно соды бикарбонат для лечения ацидоза.
Взаимодействие:Противомикробная активность снижается при повышении рН и при контакте с биологическими жидкостями.
Инактивируется щелочными солями, неионным сурфактантом.
Особые указания:Нельзя обрабатывать обширные участки тела.
Хранить в хорошо закупоренных банках из темного стекла.
Обеззараживаемые предметы длительное время сохраняют запах фенола.
Не применяют для дезинфекции помещений, используемых для приготовления и хранения пищевых продуктов и кухонной посуды. Не портит ткани, не меняет их окраску. При нанесении на поверхности, покрытые лаком, вызывает их изменение.
Легко абсорбируется продуктами.
Инструкции
Фенолы.
1. Определение. Классификация.
2. Номенклатура и изомерия. Основные представители
3. Получение
4. Физические свойства
5. Химические свойства
6. Применение. Влияние на здоровье человека.
Фенолы – это производные бензола с одной или нескольким гидроксильными группами.
Классификация.
В зависимости от числа гидроксигрупп фенолы разделяются по атомности на: одно-, двух - и трехатомные.
По степени летучести веществ их принято делить на две группы - летучие с паром фенолы (фенол, крезолы, ксиленолы, гваякол, тимол) и нелетучие фенолы (резорцин, пирокатехин, гидрохинон, пирогаллол и другие многоатомные фенолы). Строение и номенклатуру отдельных представителей рассмотрим ниже.
Номенклатура и изомерия. Основные представители.
Первого представителя, как правило, называют по тривиальной номенклатуре, фенол (оксибензол, устар. карболовая кислота).
https://pandia.ru/text/78/359/images/image005_11.gif" width="409" height="104">
3,5-диметилфенол 4-этилфенол
Часто для фенолов разной степени замещенности употребляют тривиальные названия.
Получение
1) Выделение из продуктов сухой каменноугольной смолы, а также из продуктов пиролиза бурых углей и древесины (деготь).
2) Через бензолсульфокислоту. Сначала бензол обрабатывают при нагревании концентрированной серной кислотой
C6H6 + H2SO4 = C6H5SO3H + H2O
Полученную бензолсульфокислоту сплавляют со щёлочью
C6H5SO3H + 3NaOH = C6H5ONa + 2H2O + Na2SO3
После обработки фенолята сильной кислотой получают фенол.
3) Кумольный способ (основан на окислении ароматического углеводорода кумола (изопропилбензол) кислородом воздуха с последующим разложением получающейся гидроперекиси, разбавленной H2SO4). Реакция проходит с высоким выходом и привлекательна тем, что позволяет получить сразу два технически ценных продукта – фенол и ацетон (нужно рассмотреть самостоятельно).
Физические свойства
Фено́л представляет собой бесцветные игольчатые кристаллы, розовеющие на воздухе из-за окисления, приводящего к окрашенным продуктам. Обладают специфическим запахом гуаши. Растворим в воде (6 г на 100 г воды), в растворах щелочей, в спирте, в бензоле, в ацетоне.
При работе с фенолом необходимо соблюдать технику безопасности : работать под вытяжкой, использовать средства индивидуальной защиты, т. к. при попадании на кожу вызывает ожоги.
Химические свойства фенолов
Строение молекулы фенола
Бензольное кольцо и ОН-группа, объединенные в молекуле фенола, влияют друг на друга, взаимно повышая реакционную способность друг друга. Фенильная группа оттягивает на себя неподеленную электронную пару от атома кислорода в ОН-группе.
DIV_ADBLOCK196">
Частичный отрицательный заряд (d–), переходя на фенильную группу, сосредотачивается в положениях орто - и пара - (по отношению к ОН-группе). Эти реакционные точки могут атаковаться реагентами, тяготеющими к электроотрицательным центрам, так называемыми электрофильными («любящими электроны») реагентами (см. лекцию по правилам ориентации в бензольном кольце).
Пара электронов атома кислорода, оттянутая к бензольному кольцу, увеличивает прочность связи С–О, поэтому реакции, протекающие с разрывом этой связи, характерные для спиртов, для фенолов возможны, но не типичны.
Можно сделать вывод, что для фенолов возможны два типа превращений :
1) замещение атома водорода в ОН-группе
2) замещение водородных атомов бензольного кольца
3) замещение ОН-группы не совсем типично
1. Реакции замещения атома водорода в ОН-группе
(СН-кислотность).
1) При действии на фенолы щелочей образуются феноляты, аналогичные алкоголятам спиртов.
Каталитическое взаимодействие со спиртами приводит к простым эфирам, а в результате реакции с ангидридами или хлорангидридами карбоновых кислот образуются сложные эфиры. Это реакции, аналогичные реакциям спиртов, которые были изучены на прошлой лекции (еще их называют о-алкилирование и о-ацилирование).
2. Реакции с отрывом ОН-группы
При взаимодействии с аммиаком (при повышенной температуре и давлении) происходит замена ОН-группы на NH2, образуется анилин.
3. Реакции замещения атомов водорода в бензольном кольце
(реакции электрофильного замещения) .
ОН-группа является активирующим ориентантом I рода. поэтому при галогенировании, нитровании, сульфировании и алкилировании фенола атакуются центры с повышенной электронной плотностью, т. е. замещение проходят преимущественно в орто- и пара- положениях. Подробно такие реакции были изучены в лекции о правилах ориентации в бензольном кольце.
Реакции фенолов с галогенами протекают быстро, без катализаторов.
о-хлор- и п-хлорфенол
Фенол при действии конц. HNO 3 превращается в 2,4,6-тринитрофенол (пикриновая кислота). Нитрование сопровождается окислением, поэтому выход продукта невысок.
Мононитрофенолы образуются при нитровании фенола разбавленной азотной кислотой (при комнатной температуре).
о-нитро- и п-нитрофенол
Фенол легко сульфируется концентрированной H 2 SO 4, при этом при температуре 15-20оС преимущественно получается о-изомер, а при 100оС – п-изомер.
о-фенол- и п-фенолсульфокислоты
Фенолы также легко подвергаются алкилированию и ацилированию в ядро.
Одна из наиболее ярких реакций – это нагревание фенолов с фталевым ангидридом в присутствии серной кислоты, которая ведет к получению триарилметиленовых красителей, называемых фенолфталеинами.
Аспирин" href="/text/category/aspirin/" rel="bookmark">аспирина . Феноляты натрия и калия взаимодействуют с СО2. При температуре 125оС получается о - изомер фенолкарбоновой кислоты, который ацилируется по ОН-группе, с образованием аспирина.
Важно отметить еще две качественные реакции фенолов:
1) Реакция фенолов с бромом : она протекает очень быстро и остановить ее на стадии монобромирования весьма затруднительно. В результате образуется 2.4.6-трибромфенол – осадок белого цвета.
Реакция применяется для обнаружения фенола в воде: помутнение заметно даже при крайне незначительном содержании фенола в воде (1:100000).
2) Реакция с солями Fe (III). Реакция основана на образовании комплексов фенолятов железа, имеющих фиолетовую окраску.
https://pandia.ru/text/78/359/images/image023_0.gif" width="204" height="49">
Гидрирование водородом в присутствии никелевого катализатора оказывает действие на ароматическое кольцо, восстанавливая именно его.
4. Окисление фенолов
Фенолы чувствительны к действию окислителей. Под действием хромовой кислоты фенол и гидрохинон окисляются до п-бензохинона, а пирокатехин – до о-бензохинона. Метапроизводные фенола окисляются достаточно сложно.
DIV_ADBLOCK199">
В виде отдельных соединений фенолы используются ограниченно, зато их различные производные применяют широко. Фенолы служат исходными соединениями для получения разнообразных полимерных продуктов – феноло-альдегидных смол, полиамидов, полиэпоксидов.
Влияние фенола на организм человека и окружающую среду
Хроническое отравление фенолом приводит к анорексии – прогрессирующей потере веса; вызывает головокружение, человек может чувствовать боли в мышцах, слабость. Хроническое отравление фенолом вызывает поражения центральной нервной системы, нервные расстройства, а также поражения почек, печени, органов дыхания и сердечно-сосудистой системы.
Недобросовестные изготовители мебели, строительных и отделочных материалов , лакокрасочных изделий, декоративной косметики и даже детских игрушек могут пренебречь требованиями безопасности и выпускать продукцию с недопустимо высоким содержанием таких токсичных веществ, как фенолы и их производные.
Поэтому необходимо проявлять бдительность и при первых же симптомах отравления принять меры. Помните, если вас настораживает неприятный запах недавно приобретенной вещи, если вам кажется, что ваше здоровье после покупки мебели или недавнего ремонта пошатнулось, будет лучше вызвать специалиста-эколога, который проведет все нужные исследования и даст необходимые рекомендации, чем пребывать в тревоге и сомнениях, опасаясь за свое здоровье и здоровье своих близких.
Во Вторую мировую войну фенол применялся в концентрационных лагерях Третьего рейха для умерщвления.
Серьезно фенол влияет и на окружающую среду: в незагрязненных или слабозагрязненных речных водах содержание фенолов обычно не превышает 20 мкг/дм3. Превышение естественного фона может служить указанием на загрязнение водоемов . В загрязненных фенолами природных водах содержание их может достигать десятков и даже сотен микрограммов в 1 л. ПДК фенолов в воде для России составляет 0,001 мг/дм3
Анализ воды на фенол важен для природных и сточных вод. Необходимо проверять воду на содержание фенола если есть подозрение в загрязнении водотоков промышленными стоками.
Фенолы - соединения нестойкие и подвергаются биохимическому и химическому окислению . Многоатомные фенолы разрушаются в основном путем химического окисления.
Однако при обработке хлором воды, содержащей примеси фенола, могут образовываться очень опасные органические токсиканты - диоксины .
Концентрация фенолов в поверхностных водах подвержена сезонным изменениям. В летний период содержание фенолов падает (с ростом температуры увеличивается скорость распада). Спуск в водоемы и водотоки фенольных вод резко ухудшает их общее санитарное состояние, оказывая влияние на живые организмы не только своей токсичностью, но и значительным изменением режима биогенных элементов и растворенных газов (кислорода, углекислого газа). В результате хлорирования воды, содержащей фенолы, образуются устойчивые соединения хлорфенолов, малейшие следы которых (0,1 мкг/дм3) придают воде характерный привкус.
По числу гидроксильных групп:
Одноатомные; например:
Двухатомные; например:
Трехатомные; например:
Существуют фенолы и большей атомности.
Простейшие одноатомные фенолы
С 6 Н 5 ОН - фенол (гидроксибензол), тривиальное название - карболовая кислота.
Простейшие двухатомные фенолы
Электронное строение молекулы фенола. Взаимное влияние атомов в молекуле
Гидроксильная группа -ОН (как и алкильные радикалы) является заместителем 1 рода, т. е. электронодонором. Это обусловлено тем, что одна из неподеленных электронных пар гидроксильного атома кислорода вступает в р, π-сопряжение с π-системой бензольного ядра.
Результатом этого является:
Повышение электронной плотности на атомах углерода в орто- и пара- положениях бензольного ядра, что облегчает замещение атомов водорода в этих положениях;
Увеличение полярности связи О-Н, приводящее к усилению кислотных свойств фенолов по сравнению со спиртами.
В отличие от спиртов, фенолы частично диссоциируют в водных растворах на ионы:
т. е. проявляют слабокислотные свойства.
Физические свойства
Простейшие фенолы при обычных условиях представляют собой низкоплавкие бесцветные кристаллические вещества с характерным запахом. Фенолы малорастворимы в воде, но хорошо растворяются в органических растворителях. Являются токсичными веществами, вызывают ожоги кожи.
Химические свойства
I. Реакции с участием гидроксильной группы (кислотные свойства)
(реакция нейтрализации, отличие от спиртов)
Фенол - очень слабая кислота, поэтому феноляты разлагаются не только сильными кислотами, но даже такой слабой кислотой, как угольная:
II. Реакции с участием гидроксильной группы (образование сложных и простых эфиров)
Как и спирты, фенолы могут образовывать простые и сложные эфиры.
Сложные эфиры образуются при взаимодействии фенола с ангидридами или хпорангидридами карбоновых кислот (прямая этерификация карбоновыми кислотами протекает труднее):
Простые эфиры (алкилариловые) образуются при взаимодействии фенолятов с алкилгалогенидами:
III. Реакции замещения с участием бензольного ядра
Образование белого осадка трибромфенола иногда рассматривается как качественная реакция на фенол.
IV. Реакции присоединения (гидрирование)
V. Качественная реакция с хлоридом железа (III)
Одноатомные фенолы + FeCl 3 (р-р) → Сине-фиолетовая окраска, исчезающая при подкислении.
