Fenole (cz. I) Struktura i nazewnictwo fenoli Właściwości fizyczne Sole fenoli Otrzymywanie fenoli Reakcje fenoli

Struktura i nazewnictwo fenoli Fenole – związki o ogólnym wzorze Ar – OH (Ar – fenyl lub inna grypa arylowa np. naftyl) | OH | OH Cl | OH CH3 | OH fenol o-chlorofenol m-krezol pirokatechina | OH | COOH OH | OH | COOH OH kwas salicylowy rezorcyna hydrochinon kwas p-hydroksybenzoesowy

Struktura i nazewnictwo fenoli Fenole – aminofenole i nitrofenole | OH NH2 | OH NH2 | OH NH2 m-aminofenol p-aminofenol o-aminofenol | OH NO2 o-nitrofenol p-nitrofenol | OH NO2 O2N | OH NO2 | OH NO2 2,4,6-trinitrofenol kwas pikrynowy m-nitrofenol

Właściwości fizyczne Właściwości: najprostsze fenole są cieczami lub ciałami stałymi, stosunkowo niskie temperatury topnienia, wysokie temperaturach wrzenia, które wynikają z wiązań wodorowych między cząsteczkami, izomery nitrofenoli różnią się temp. wrzenia i rozpuszczalnością w wodzie (o-nitrofenol ma niższą temp. wrzenia i słabiej rozpuszcza się w wodzie niż pozostałe izomery), fenol jest słabo rozpuszczalny w wodzie dzięki tworzeniu wiązań wodorowych z cząsteczkami wody, większość pozostałych fenoli jest praktycznie nie rozpuszczalna w wodzie, ciała bezbarwne (fenole łatwo ulegają utlenieniu, produkty ich utlenienia jako zanieczyszczenia mogą nadać określoną barwę).

Właściwości fizyczne Właściwości / nitrofenole: izomery mata i para posiadają wysokie temp. wrzenia, lepiej rozpuszczają się w wodzie niż izomer meta, ponieważ powstają wiązania wodorowe między ich cząsteczkami oraz wiązania wodorowe z cząsteczkami wody: | O – H N O – H | H – O N O O –H międzycząsteczkowe wiązanie wodorowe wiązanie wodorowe z cząsteczkami wody

wewnątrzcząsteczkowe wiązanie wodorowe (chelatowanie) Właściwości fizyczne Właściwości / nitrofenole: w cząsteczce izomeru orto wiązanie wodorowe powstaje wewnątrz cząsteczki, stąd niższe temp. wrzenia i słabsza rozpuszczalność w wodzie, wprowadzenie atomu wodoru lub metalu pomiędzy dwa atomy tej samej cząsteczki określa się nazwą chelatacji (grec. chele – kleszcze, przykładami związku chelatowego jest chlorofil, hem). Izomer Tw [oC] Rozp. [g/100g wody] o-nitrofenol 100 0,2 n-nitrofenol 194 1,35 p-nitrofenol rozkład 1,69 | H O N wewnątrzcząsteczkowe wiązanie wodorowe (chelatowanie)

Właściwości fizyczne fenoli Nazwa Tt [oC] Tw [oC] Rozpuszcz. w 25oC [g/100g wody] Fenol 41 182 9,3 o-krezol 31 191 2,5 p-krezol 35 202 2,3 m-krezol 11 201 2,6 o-chlorofenol 9 173 2,8 p-chlorofenol 43 220 2,7 m-chlorofenol 33 214 pirokatechina 104 246 45 rezorcyna 110 281 123 hydrochinon 286 8

Właściwości fenoli fenole i ich etery posiadają przyjemny lub przykry zapach: | OH O-CH3 CH=CH-CH3 | O-CH3 CH=CH-CH3 | OH O-CH3 CH2-CH=CH2 izoeugenol olejek gałki muszkatałowej anetol olejek anyżowy eugenol / olejek goździkowy CH3 | OH CH H3C | O – CH2 O CH2-CH=CH2 | OH O-CH3 CHO wanilina / olejek z ziaren wanilii safrol / olejek szafranowy tymol / olejek tymianku i mięty

Sole fenoli Fenolany – produkty reakcji fenoli z wodnymi roztworami zasad, fenol wykazuje silniejsze właściwości kwasowe niż alkohole, ale słabsze niż kwasy nieorganiczne, które wypierają fenole z soli: Ar – OH Ar – O- sole fenoli (fenolany) rozpuszczają w wodzie, a nie rozpuszczają się w rozpuszczalnikach organicznych fenole są bardzo słabymi kwasami (Ka ≈ 10-10), słabsze od kwasów karboksylowych (Ka ≈ 10-10) i kwasu węglowego, nie ulegają rozpuszczeniu w wodnym roztworze wodorowęglanu sodu, (fenole można wydzielić z soli przez działanie kwasem weglowym): H2CO3 + Ar-O- → ArOH + HCO3- OH- H+

Otrzymywanie fenoli Cl O-Na+ Metody przemysłowe: reakcja chlorobenzenu z wodnym roztworem NaOH w podwyższonej temp zwiększonym ciśnieniu: + NaOH + HCl + HCl + Na+ + Cl- reakcja przebiega wg mechanizmy substytucji nukleofilowej | Cl | O-Na+ T,p chlorobenzen fenolan sodu | O-Na+ | OH fenol

wodoronadtlenek kumenu (α,α-dimetylobenzylu) Otrzymywanie fenoli utlenianie kumenu (2-fenylopropanu) i hydroliza produktu w środowisku kwasowym (H2SO4): + O2 + | H3C– C – CH3 OOH | H3C– CH – CH3 kumen wodoronadtlenek kumenu (α,α-dimetylobenzylu) | H3C– C – CH3 OOH | OH | H3C – C – CH3 O H2O, H2SO4 aceton fenol

m-chlorobenzenodiazonowy Otrzymywanie fenoli Metody laboratoryjne: hydroliza soli diazoniowych: ArN2+ + H2O → ArOH + H+ + N2 przykład: + N2 | N2+HSO4- Cl | OH Cl H2O, H2SO4 temp. wodorosiarczan(VI) m-chlorobenzenodiazonowy fenol

trifluorooctan p-chloroarylotalowy trifluorooctan p-chlorofenylu Otrzymywanie fenoli Metody laboratoryjne cd.: utlenianie związków arylotalowych: ArTl(OOCCF3)2 ArOOCCF3 ArO- ArH ArOH Pb(OAc)4 H2O, OH- (C6H5)3P temp. H+ | Cl Tl(OOCCF3)2 | Cl OOCCF3 | Cl O- Pb(OAc)4 H2O, H2SO4 temp. (C6H5)3P H+ | Cl OH (CF3COO)3Tl | Cl trifluorooctan p-chloroarylotalowy trifluorooctan p-chlorofenylu anion p-chlorofenylowy chlorobenzen p-chlorofenol

2,4,6-trinitrobenzen / kwas pikrynowy 1-chloro-2,4-dinitrobenzen Otrzymywanie fenoli Otrzymywanie di i trinitrofenoli – hydroliza halogenków arylów: | ONa NO2 | OH NO2 NaOH H+ HNO3, H2SO4 2,4-dinitrofenelan sodu 2,4-dinitrofenol | Cl NO2 2,4,6-trinitrobenzen / kwas pikrynowy 1-chloro-2,4-dinitrobenzen

Informacje dodatkowe Literatura: Robert T. Morrison, Robert N. Boyd Chemia organiczna, tom 1 (tłumaczenie zbiorowe z języka angielskiego) PWN, Warszawa 1985. W części II. Reakcje fenoli: sole / kwasowość, otrzymywanie eterów, otrzymywanie estrów.