Получение предельных многоатомных спиртов. Многоатомные спирты, глюкоза. Внутримолекулярная и межмолекулярная дегидратация спиртов

4. Получение этанола спиртовым брожением сахаристых веществ:

С 6 Н 12 О 6 2CH 3 –CH 2 –ОН + 2СО 2 .

(глюкоза)

5. Получение метанола из синтез-газа (смеси СО и Н 2):

СО + 2Н 2 CH 3 –ОН.

Многоатомные предельные спирты

Многоатомные спирты содержат несколько гидроксильных групп, присоединенных к разным атомам углерода. Присоединение нескольких гидроксильных групп к одному атому углерода невозможно, так как при этом происходит процесс дегидратации и образуется соответствующий альдегид или карбоновая кислота:

Примеры многоатомных спиртов:

Многоатомные спирты содержат асимметрические атомы углерода и обладают оптической изомерией.

В качестве примера циклических спиртов можно привести шестиатомные циклические спирты С 6 Н 6 (ОН) 6 – инозиты, один из изомеров которых (мезоинозит) входит в состав фосфолипидов:

Химические свойства многоатомных спиртов

1. Кислотные свойства

Многоатомные спирты обладают большими кислотными свойствами по сравнению с одноатомными спиртами, что объясняется взаимным влиянием функциональных групп:

гликолят натрия

2. Качественная реакция на многоатомные спирты – взаимодействие со свежеосажденным гидроксидом меди(II):

3. Образование полных и неполных эфиров с неорганическими и органическими кислотами:

;

(нитроглицерин);

4. Дегидратация многоатомных спиртов

Получение многоатомных спиртов

1. Гидролиз дигалогеноалканов:

Br–CH 2 –CH 2 –Br + 2KOH НО–CH 2 –CH 2 –ОН + 2KBr.

2. Окисление алкенов водным раствором перманганата калия (реакция Вагнера):

3CH 2 =CH 2 +2KMnO 4 +4H 2 O®3HO–CH 2 –CH 2 –OH+2MnO 2 ¯+2KOH.

3. Получение глицерина:

(гидролиз жиров)

ФЕНОЛЫ

Фено́лы - органические соединения ароматического ряда, в молекулах которых гидроксильные группы связаны с атомами углерода ароматического кольца. По числу ОН-групп различают:

· одноатомные фенолы (аренолы): фенол (C 6 H 5 OH) и его гомологи:


фенол	орто -крезол	мета -крезол	пара -крезол
Еще один изомер состава С 7 Н 7 ОН, бензиловый спирт, не относится к фенолам, так как функциональная группа не присоединена непосредственно к ароматической системе. Гидроксильная группа может быть присоединена и к более сложным ароматическим системам, например,

бензиловый спирт	a-нафтол	b-нафтол

двухатомные фенолы (арендиолы):

трехатомные фенолы (арентриолы):

Для фенола и его гомологов возможны два типа изомерии: изомерия положения заместителей в бензольном кольце и изомерия боковой цепи (строения алкильного радикала и числа радикалов).

Физические свойства.

Фенол – бесцветное кристаллическое вещество, розовеющее на воздухе. Обладает характерным запахом. Хорошо растворяется в воде, этаноле, ацетоне и других органических растворителях. Раствор фенола в воде – карболовая кислота. Другие фенолы – бесцветные кристаллические вещества или жидкости, температуры кипения которых выше температур кипения предельных спиртов с такими же молярными массами. Фенолы малорастворимы в воде, хорошо растворяются в органических растворителях, токсичны.

Химические свойства.

Для структуры фенола характерно взаимодействие неподеленной пары электронов атома кислорода и p-электронов ароматического кольца. Результатом этого является смещение электронной плотности с гидроксильной группы на кольцо, при этом связь О–Н становится более полярной, а значит, менее прочной (фенолы проявляют свойства слабых кислот).

Гидроксильная группа по отношению к бензольному кольцу является заместителем I рода, ориентируя реакции замещения в орто- и пара-положения.

Реакции фенола можно разделить на две группы: реакции с участием функциональной группы и реакции с участием ароматического кольца.

Реакции по гидроксильной группе

1. Кислотные свойства:

2C 6 H 5 OH + 2Na ® H 2 + 2C 6 H 5 ONa (фенолят натрия);

C 6 H 5 OH + NaOH ® C 6 H 5 ONa + H 2 O;

C 6 H 5 ONa + H 2 O + CO 2 ® C 6 H 5 OH + NaHCO 3

(кислотные свойства фенола слабее, чем угольной кислоты);

Фиолетовое окрашивание растворов в присутствии хлорида железа(III) – качественная реакция на фенолы.

В том случае, когда гидроксильная группа не связана непосредственно с ароматическим циклом, а находится в составе заместителя, влияние бензольного кольца на функциональную группу ослабевает и кислотные свойства не проявляются (класс ароматических спиртов). Например, бензиловый спирт реагирует с натрием и не реагирует с NaOH.

2. Образование сложных и простых эфиров (в отличие от спиртов фенолы не реагируют с карбоновыми кислотами, сложные эфиры получают косвенным путем – из хлорангидридов кислот и фенолятов): С 6 Н 5 ОН + СН 3 СООН ¹

C 6 H 5 ONa + R–Br ® C 6 H 5 OR + NaBr

3. Окисление (фенолы легко окисляются даже под действием кислорода воздуха, поэтому при стоянии постепенно окрашиваются в розовый цвет):


бензохинон

Реакции по бензольному кольцу.

1. Галогенирование:

(в отличие от бензола и его гомологов фенол обесцвечивает бромную воду).

2. Нитрование:

Тринитрофенол (пикриновая кислота) – кристаллическое вещество желтого цвета, по силе приближается к неорганическим кислотам).

3. Поликонденсация (взаимодействие с формальдегидом и образование фенолформальдегидных смол):

Получение фенола

3. Перегонка каменноугольной смолы.

4. Получение фенола из галогенбензолов:

С 6 Н 5 Сl + 2NaOH C 6 H 5 ONa + NaCl + H 2 O;

C 6 H 5 ONa + HCl ® C 6 H 5 OH + NaCl.

5. Каталитическое окисление изопропилбензола (кумола) – кумольный метод:

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды и кетоны относятся к карбонильным соединениям и содержат карбонильную группу . В альдегидах карбонильная группа обязательно связана с атомом водорода (находится в положении 1 углеродной цепи), в кетонах она расположена в середине цепи и связана с двумя атомами углерода. Общая формула альдегидов и кетонов С 2 H 2 n O (межклассовые изомеры). Для альдегидов существует только изомерия углеродного скелета, для кетонов – изомерия углеродного скелета и изомерия положения функциональной группы.

Номенклатура альдегидов и кетонов:


метаналь (формальдегид или муравьиный альдегид)	этаналь (ацетальдегид или уксусный альдегид)	пропаналь (пропионовый альдегид)

бутаналь (масляный альдегид)	метилпропаналь (изомасляный альдегид)	пропеналь (акролеин)

пропанон (диметилкетон или ацетон)	бутанон (метилэтилкетон)	пентанон-1 (метилпропилкетон)

пентанон-2 (диэтилкетон)	метилбутанон (метилизопропил кетон)	метилфенилкетон (ацетофенон)

бензойный альдегид	дифенилкетон (бензофенон)

Физические свойства

Формальдегид при комнатной температуре – газ, температура кипения ацетальдегида +20°С. Температуры кипения альдегидов ниже, чем температуры кипения соответствующих спиртов (отсутствуют водородные связи между молекулами). Ацетон и его ближайшие гомологи – жидкости, легче воды. Альдегиды и кетоны легко летучи и имеют резкий запах. Раствор формальдегида в воде – формалин.

Химические свойства

Атом углерода карбонильной группы находится в состоянии sp 2 -гибридизации (плоский фрагмент). Электроны двойной связи сильно смещены в сторону более электроотрицательного атома кислорода (связь С=О полярная). Перераспределение зарядов в карбонильной группе оказывает влияние на полярность С–Н связей соседнего с карбонильной группой атома углерода (a-положение):

Для альдегидов и кетонов характерны реакции присоединения по двойной связи карбонильной группы и реакции замещения атома водорода у a-атома углерода на галоген. Кроме того, альдегиды способны окисляться по атому водорода при карбонильной группе.

Реакции присоединения по двойной связи С=О группы (нуклеофильное присоединение S N)

В связи с тем, что связь С=О альдегидов и кетонов имеет полярный характер, она легко разрывается под действием полярных молекул типа Н–Х. В общем виде реакцию можно представить в виде:

1. Присоединение водорода (восстановление альдегидов и кетонов до первичных и вторичных спиртов):

2. Присоединение воды (гидратация) – обратимый процесс (гидраты устойчивы только в водных растворах):

Метаналь в водных растворах гидратирован на 100%, этаналь – на 50%, ацетон практически не гидратирован.

3. Присоединение спиртов:

(полуацеталь); (ацеталь).

4. Присоединение гидросульфита натрия (реакция служит для выделения альдегидов и кетонов из смесей с другими органическими веществами):

5. Присоединение аммиака (H–NH 2) и аминов (H–NHR):

Особым образом происходит присоединение аммиака к уксусному и муравьиному альдегидам:

(гексаметилентетрамин – уротропин, дезинфицирующее средство в урологии при воспалении мочевых путей)

5. Присоединение гидразина (H 2 N–NH 2) и фенилгидразина (H 2 N–NH–С 6 H 5).

Важнейшие из многоатомных спиртов — этиленгликоль и глицерин:

Этиленгликоль глицерин

Это - вязкие жидкости, сладкие на вкус, хорошо растворимые в воде и плохо растворимые в органических растворителях.

Получение. />

1. Гидролиз алкилгалогенидов (аналогично одноатомным спиртам):

ClCH 2 — CH 2 Cl + 2 NaOH → НОСН 2 -СН 2 ОН + 2 NaCl .

2. Этиленгликоль образуется при окислении этилена водным раствором перманганата калия:

СН 2 =СН 2 + [О] + Н 2 О → Н O СН 2 -СН 2 ОН.

3. Глицерин получают гидролизом жиров.

Химические свойства. />Для двух- и трехатомных спиртов характерны основные реакции одноатомных спиртов. В реакциях могут участвовать одна или две гидроксильные группы. Взаимное влияние гидроксильных групп проявляется в том, что многоатомные спирты - более сильные кислоты, чем одноатомныеспирты. Поэтому многоатомные спирты, в отличие от одноатомных, реагируют со щелочами, образуя соли. По аналогии с алкоголятями соли двухатомных спиртов называют гликолятами, а трехатомных - глицератами.

Качественной реакцией на многоатомные спирты, содержащие группы ОН при соседних атомах углерода, является ярко, синее окрашивание при действии свежеосажденного гидроксида меди (II ). Цвет раствора обусловлен образованием комплексного гликолята меди:

Для многоатомных спиртов характерно образование сложных эфиров. В частности, при реакции глицерина с азотной кислотой в присутствии каталитических количеств серной кислоты образуется тринитрат глицерина, известный под названием нитроглицерин (последнее название неверно с химической точки зрения, поскольку в нитросоединениях группа — NO 2 непосредственно связана с атомом углерода):

Применение . Этиленгликоль применяют для синтеза полимерных материалов и в качестве антифриза. В больших количествах он используется также для получения диоксана, важного (хотя и токсичного) лабораторного растворителя. Диоксан получают межмолекулярной дегидратацией этиленгликоля:

диоксан

Глицерин находит широкое применение в косметике, пищевой промышленности, фармакологии, производстве взрывчатых веществ. Чистый нитроглицерин взрывается даже при слабом ударе; он служит сырьем для получения бездымных порохов и динамита ― взрывчатого вещества, которое в отличие от нитроглицерина можно безопасно бросать. Динамит был изобретен Нобелем, который основал известную всему миру Нобелевскую премию за выдающиеся научные достижения в области физики, химии, медицины и экономики. Нитроглицерин токсичен, но в малых количествах служит лекарством, так как расширяет сердечные сосуды и тем самым улучшает кровоснабжение сердечной мышцы.

Представители многоатомных спиртов - этиленгликоль и глицерин. Двухатомные спирты, содержащие две гидроксильные группы-ОН, называются гликолями, или диолами, трехатомные спирты, содержащие три гидроксильные группы, - глицеринами, или триолами.

Положение гидроксильных групп указывается цифрами, на-

Физические свойства

Многоатомные спирты - бесцветные сиропообразные жидкости сладковатого вкуса, хорошо растворимы в воде, плохо - в органических растворителях; имеют высокие температуры кипения. Например, t кип этиленгликоля 198°С, плотность (r) 1,11 г/см 3 ; t кип (глицерин) = 290°С, r глицерин = 1,26 г/см 3 .

Получение

Двух- и трехатомные спирты получают теми же способами, что и одноатомные. В качестве исходных соединений могут быть использованы алкены, галогенопроизводные и другие соединения. Например:

Глицерин получают из жиров, а также синтетическим путем из газов крекинга нефти (пропилена), т.е. из непищевого сырья.

Химические свойства

Многоатомные спирты по химическим свойствам сходны с одноатомными спиртами. Однако в химических свойствах многоатомных спиртов есть особенности, обусловленные присутствием в молекуле двух и более гидроксильных групп.

Кислотность многоатомных спиртов выше, чем одноатомных, что объясняется наличием в молекуле дополнительных гидроксильных групп, обладающих отрицательным индуктивным эффектом. Поэтому многоатомные спирты, в отличие от одноатомных, реагируют со щелочами, образуя соли. Например, этиленгликоль реагирует не только с щелочными металлами, но и с гидроксидами тяжелых металлов.

По аналогии с алкоголятами соли двухатомных спиртов называются гликолятами, а трехатомных - глицератами.

При взаимодействии этиленгликоля с галогеноводородами (НСl, HBr) одна гидроксильная группа замещается на галоген:

Вторая гидроксогруппа замещается труднее, под действием РСl 5 .

При взаимодействии гидроксида меди (II) с глицерином и другими многоатомными спиртами происходит растворение гидроксида и образуется комплексное соединение ярко-синего цвета.

Юта реакция используется для обнаружения многоатомных спиртов, имеющих гидроксильные группы при соседних атомах углерода -СH(ОН)-СН(ОН)-:

В отсутствие щелочи многоатомные спирты не реагируют с |гидроксидом меди (II) - их кислотность для этого недостаточна.

Многоатомные спирты взаимодействуют с кислотами, образуя сложные эфиры (см. §7). При взаимодействии глицерина с азотной кислотой в присутствии концентрированной серной кислоты образуется нитроглицерин (тринитрат глицерина):

Для спиртов характерны реакции, в результате которых образуются циклические структуры:

Применение

Этиленгликоль используется главным образом для производства лавсана и для приготовления антифризов - водных растворов, замерзающих значительно ниже 0°С (использование их для охлаждения двигателей позволяет автомобилям работать в зимнее время).

Напомним, что многоатомные спирты – это органические соединения, в молекулах которых содержится несколько гидроксильных групп. Общая формула многоатомных спиртов — C n H 2n+1 (OH) k , где n и k – целые числа более 2. Классификация, строение, изомерия и номенклатура спиртов рассмотрены раннее в . В настоящем разделе рассмотрим свойства и получение многоатомных спиртов.

Важнейшие представители многоатомных спиртов содержат от двух до шести гидроксильных групп. Двухатомные спирты (гликоли) или алкандиолы, содержащие две гидроксильные группы в своей молекуле, трехатомные спирты (алкантриолы) – три гидроксильные группы. Четырех-, пяти- и шестиатомные спирты (эритриты, пентиты и гекситы) содержат 4, 5 и 6 ОН-групп соответственно.

Физические свойства многоатомных спиртов

Многоатомные спирты хорошо растворяются в воде и спиртах, хуже в других органических растворителях. Спирты с небольшим числом углеродных атомов представляют собой вязкие сладковатые на вкус жидкости. Высшие члены ряда — твердые вещества. По сравнению с одноатомными спиртами они имеют более высокие плотности и температуры кипения. Тривиальные названия, названия по и физические свойства некоторых спиртов представлены в таблице:

Получение многоатомных спиртов

Получение гликолей

Гликоли могут быть получены практически всеми Выделим основные:

Гидролиз дигалогенпроизводных алканов :
Гидролиз хлоргидринов протекает следующим образом:
Восстановление сложных эфиров двухосновных кислот по методу Буво:
по Вагнеру:
Неполное восстановление кетонов под действием магния (в присутствии йода). Таким образом получают пинаконы:

Получение глицерина

Хлорирование пропилена по Львову:
Способ Береша и Якубовича состоит в окислении пропилена в акролеин, который затем восстанавливают до аллилового спирта с последующим его гидроксилированием:
Каталитическое гидрирование глюкозы приводит к восстановлению альдегидной группы и одновременно разрыв С3-С4 связи:

За счет разрыва С2-С3 связи образуется небольшое количество этиленгликоля и треита (стереоизомер эритрита).

Помимо глюкозы каталитическому гидрированию можно подвергнуть и другие полисахариды, содержащие глюкозные звенья, например, целлюлозу.

4. Гидролиз жиров щелочью проводят с целью получения мыла (калиевые или натриевые соли сложных карбоновых кислот):
Такой процесс называется омылением .

Получение четырехатомных спиртов (эритритов)

В природе эритрит (бутантетраол-1,2,3,4) содержится как в свободном виде, так и виде сложных эфиров в водорослях и некоторых плесневых грибах.

Искусственно его получают из бутадиена-1,4 в несколько стадий:

Пентаэритрит (тетраоксинеопентан) в природе не встречаются. Синтетически можно получить при взаимодействии формальдегида с водным раствором ацетальдегида в щелочной среде:

Химические свойства многоатомных спиртов

Химические свойства многоатомных спиртов сходны со . Однако наличие в молекулах многоатомных спиртов нескольких гидроксильных групп увеличивает их кислотность . Поэтому они могут вступать в реакции с щелочами и с гидроксидами тяжелых металлов, образуя соли.

Замещение второй гидроксогруппы этиленгликоля происходит труднее (под действием РСl5 или SOCl2 – замещение происходит легче).

Взаимодействие с кислотами ведет к образованию сложных эфиров:

Взаимодействие с азотной кислотой

Данные соединения являются взрывчатыми веществами. Тринитроглицерин, кроме этого, используют в медицине в качестве лечебного препарата.

Взаимодействие с уксусной кислотой

Если в реакции этерификации этиленгликоля участвует двухосновная кислота , то возможно получение полиэфира (реакция поликонденсации) :

Обычно в качестве R выступает терефталевая кислота. Продуктом такой реакции является терилен, лавсан :

При дегидратации этиленгликоля получается соединение, имеющее 2 таутомерные формы (кето-енольная таутомерия):

Дегидратация этиленгликоля может происходить с одновременной его димеризацией:

При дегидратации 1,4-бутандиола можно получить тетрагидрофуран (оксолан):

Дегидратация других гликолей сопровождается процессом пинаколиновой перегруппировки :

Окисление многоатомных спиртов приводит к образованию альдегидов или кетонов.

При окислении этиленгликоля вначале получается гликолевый альдегид, далее глиоксаль, который при дальнейшем окислении переходит в дикарбоновую кислоту:

При окислении глицерина образуется смесь соответствующего альдегида и кетона:

Категории ,

Лекция № 3.

Многоатомные спирты, их строение и свойства.

Положение гидроксильных групп указывается цифрами в конце названия.

Физические свойства

Многоатомные спирты - бесцветные сиропообразные жидкости сладковатого вкуса, хорошо растворимы в воде, плохо - в органических растворителях; имеют высокие температуры кипения. Например, tкип этиленгликоля 198°С, плотность () 1,11 г/см3; tкип (глицерин) = 290°С, глицерин = 1,26 г/см3.

Получение

1. Этиленгликоль (этандиол-1,2) синтезируют из этилена различными способами:

3CH 2 =CH 2 + 2KMnO 4 + 4H 2 O ® 3HO–CH 2 –CH 2 –OH + 2MnO 2 + 2KOH

2. Глицерин (пропантриол -1,2,3) получают из жиров, а также синтетическим путем из газов крекинга нефти (пропилена), т.е. из непищевого сырья.

Химические свойства

По аналогии с алкоголятами соли двухатомных спиртов называются гликолятами, а трехатомных - глицератами.

Вторая гидроксогруппа замещается труднее, под действием РСl5.

Эта реакция используется для обнаружения многоатомных спиртов, имеющих гидроксильные группы при соседних атомах углерода -СH(ОН)-СН(ОН)-:

Для спиртов характерны реакции, в результате которых образуются циклические структуры:

Применение

Глицерин широко используется в кожевенной, текстильной промышленности при отделке кож и тканей и в других областях народного хозяйства. Наиболее важной областью применения глицерина является производство тринитрата глицерина (неверно называемого нитроглицерином) - это сильное взрывчатое вещество, которое взрывается от удара, а также лекарство (сосудорасширяющее средство). Сорбит (шестиатомный спирт) используется как заменитель сахара для больных диабетом.

Тест № 4.

Свойства многоатомных спиртов

1. С какими из перечисленных ниже веществ будет реагировать глицерин?

1) HBr 2) HNO 3 3) H 2 4) H 2 O 5)Cu(OH) 2 6) Ag 2 O/NH 3

2. Глицерин не реагирует с 1)HNO 3 2)NaOH 3)CH 3 COOH 4)Cu(OH) 2

3. Этиленгликоль не реагирует с 1)HNO 3 2)NaOH 3)CH 3 COOH 4)Cu(OH) 2

4. Со свежеосажденным гидроксидом меди (II) не будет взаимодействовать: 1) глицерин;

2) бутанон 3) пропаналь 4) пропандиол-1,2

5. Свежеприготовленный осадок Сu(ОН) 2 растворится, если к нему добавить

1)пропандиол-1,2 2)пропанол-1 3) пропен4)пропанол-2

6. Глицерин в водном растворе можно обнаружить с помощью

1) хлорной извести 2) хлорида железа (III) 3) гидроксида меди (II) 4) гидроксида натрия

7. Какой из спиртов реагирует с гидроксидом меди (II)?

1)СН 3 ОН 2) СН 3 СН 2 ОН 3) С 6 Н 5 ОН 4)НО-СН 2 СН 2 -ОН

8. Характерной реакцией для многоатомных спиртов является взаимодействие с

1) H 2 2) Сu 3) Ag 2 O (NH 3 р-р) 4) Cu(OH) 2

9. Вещество, реагирующее с Na и Cu(OH) 2 – это:

1) фенол; 2) одноатомный спирт; 3) многоатомный спирт 4) алкен

10. Этандиол-1,2 может реагировать с

1) гидроксидом меди (II)

2) оксидом железа (II)

3) хлороводородом

4)водородом

6) фосфором

Лекция № 4.

Фенолы, их строение. Свойства фенола, взаимное влияние атомов в молекуле фенола. Орто-, паро-ориентирующее действие гидроксильной группы. Получение и применение фенола

ФЕНОЛЫ – класс органических соединений. Содержат одну или несколько группировок С–ОН, при этом атом углерода входит в состав ароматического (например, бензольного) кольца.

Классификация фенолов . Различают одно-, двух-, трехатомные фенолы в зависимости от количества ОН-групп в молекуле (рис.1)

Рис. 1. ОДНО-, ДВУХ- И ТРЕХАТОМНЫЕ ФЕНОЛЫ

В соответствии с количеством конденсированных ароматических циклов в молекуле различают (рис. 2) сами фенолы (одно ароматическое ядро – производные бензола), нафтолы (2 конденсированных ядра – производные нафталина), антранолы (3 конденсированных ядра – производные антрацена) и фенантролы (рис. 2).

Рис. 2. МОНО- И ПОЛИЯДЕРНЫЕ ФЕНОЛЫ

Номенклатура фенолов

Для фенолов широко используют тривиальные названия, сложившиеся исторически. В названиях замещенных моноядерных фенолов используются также приставки орто-, мета- и пара -, употребляемые в номенклатуре ароматических соединений. Для более сложных соединений нумеруют атомы, входящие в состав ароматических циклов и с помощью цифровых индексов указывают положение заместителей (рис. 3).

Рис. 3. НОМЕНКЛАТУРА ФЕНОЛОВ. Замещающие группы и соответствующие цифровые индексы для наглядности выделены различными цветами.

Химические свойства фенолов

Бензольное ядро и ОН-группа, объединенные в молекуле фенола, влияют друг на друга, существенно повышая реакционную способность друг друга. Фенильная группа оттягивает на себя неподеленную электронную пару от атома кислорода в ОН-группе (рис. 4). В результате на атоме Н этой группы увеличивается частичный положительный заряд (обозначен значком d+), полярность связи О–Н возрастает, что проявляется в увеличении кислотных свойств этой группы. Таким образом, в сравнении со спиртами, фенолы представляют собой более сильные кислоты. Частичный отрицательный заряд (обозначен через 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.

Рис. 4. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОННОЙ ПЛОТНОСТИ В ФЕНОЛЕ

В итоге для фенолов возможны два типа превращений: замещение атома водорода в ОН-группе и замещение Н-атомобензольном ядре. Пара электронов атома О, оттянутая к бензольному кольцу, увеличивает прочность связи С–О, поэтому реакции, протекающие с разрывом этой связи, характерные для спиртов, для фенолов не типичны.

1. Обладает слабыми кислотными свойствами, при действии щелочей образует соли - феноляты (например, фенолят натрия - C6H6ONa):

C 6 H 5 OH + NaOH = C 6 H 5 ONa + H 2 O

Вступает в реакции электрофильного замещения по ароматическому кольцу. Гидрокси-группа, являясь одной из самых сильных донорных групп, увеличивает реакционную способность кольца к этим реакциям, и направляет замещение в орто- и пара-положения. Фенол с лёгкостью алкилируется, ацилируется, галогенируется, нитруется и сульфируется.

Реакция Кольбе-Шмидта.

2. Взаимодействие с металлическим натрием:

C 6 H 5 OH + Na = C 6 H 5 ONa + H 2

3. Взаимодействие с бромной водой (качественная реакция на фенол):

C 6 H 5 OH + 3Br 2 (водн.) → C 6 H 2 (Br) 3 OH + 3HBr образуется 2,4,6 трибромфенол

4. Взаимодействие с концентрированной азотной кислотой:

C 6 H 5 OH + 3HNO 3 конц → C 6 H 2 (NO 2) 3 OH + 3H 2 О образуется 2,4,6 тринитрофенол

5. Взаимодействие с хлоридом железа (III)(качественная реакция на фенол):

C 6 H 5 OH + FeCl 3 → 2 +(Cl)2- + HCl образуется дихлоридфенолят железа (III)(фиолетовое окрашивание)

Способы получения фенолов.

Фенолы выделяют из каменноугольной смолы, а также из продуктов пиролиза бурых углей и древесины (деготь). Промышленный способ получения самого фенола С6Н5ОН основан на окислении ароматического углеводорода кумола (изопропилбензол) кислородом воздуха с последующим разложением получающейся гидроперекиси, разбавленной H3SO4 (рис. 8А). Реакция проходит с высоким выходом и привлекательна тем, что позволяет получить сразу два технически ценных продукта – фенол и ацетон. Другой способ – каталитический гидролиз галогензамещенных бензолов (рис. 8Б).

Рис. 8. СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕНОЛА

Применение фенолов.

Раствор фенола используют в качестве дезинфицирующего средства (карболовая кислота). Двухатомные фенолы – пирокатехин, резорцин (рис. 3), а также гидрохинон (пара-дигидроксибензол) применяют как антисептики (антибактериальные обеззараживающие вещества), вводят в состав дубителей для кожи и меха, как стабилизаторы смазочных масел и резины, а также для обработки фотоматериалов и как реагенты в аналитической химии.

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 (рис. 7), полиамидов, полиэпоксидов. На основе фенолов получают многочисленные лекарственные препараты, например, аспирин, салол, фенолфталеин, кроме того, красители, парфюмерные продукты, пластификаторы для полимеров и средства защиты растений.

Тест № 5 Фенолы

1. Сколько существует фенолов состава С 7 Н 8 О? 1)Один 2) Четыре 3) Три 4) два

2. Атом кислорода в молекуле фенола образует

1) одну σ-связь 2) две σ-связи 3) одну σ- и одну π-связи 4) две π-связи

3. Фенолы - более сильные кислоты, чем алифатические спирты потому, что...

1) между молекулами спирта образуется прочная водородная связь

2) в молекуле фенола больше массовая доля ионов водорода

3) в фенолах электронная система смещена в сторону атома кислорода, что приводит к большей подвижности атомов водорода бензольного кольца

4) в фенолах электронная плотность связи О-Н уменьшается из-за взаимодействия неподеленной электронной пары атома кислорода с бензольным кольцом

4. Выберите верное утверждение:

1) фенолы диссоциируют в большей степени, чем спирты;

2) фенолы проявляют основные свойства;

3) фенолы и их производные не обладают токсическим действием;

4) атом водорода в гидроксильной группе фенола не может быть замещен на катион металла под действием оснований.

Свойства

5. Фенол в водном растворе является

1) сильной кислотой 2) слабой кислотой 3) слабым основанием 4) сильным основанием

1. Вещество, реагирующее с Na и NaOH, дающее фиолетовое окрашивание с FeCl 3 – это:

1) фенол; 2) спирт 3) простой эфир; 4) алкан

6. Влияние бензольного кольца на гидроксильную группу в молекуле фенола доказывает реакция фенола с

1) гидроксидом натрия 2) формальдегидом 3) бромной водой 4) азотной кислотой

7. Химическое взаимодействие возможно между веществами, формулы которых:

1) С 6 Н 5 OH и NaCl 2) С 6 Н 5 OH и HCl 3) С 6 Н 5 OH и NaOH 4) С 6 Н 5 ONa и NaOH.

8. Фенол не взаимодействует с

1) метаналем 2) метаном 3) азотной кислотой 4) бромной водой

9. Фенол взаимодействует c

1) соляной кислотой 2) этиленом 3) гидроксидом натрия 4) метаном

10. Фенол не взаимодействует с веществом, формула которого

1)HBr 2)Br 2 3)HNO 3 4)NaOH

11. Фенол не реагирует с 1) НNO 3 2) KОН 3) Вr 2 4) Сu(OH) 2

12. Кислотные свойства наиболее выражены у 1)фенола 2)метанола 3)этанола 4)глицерина

13. При взаимодействии фенола с натрием образуются

1) фенолят натрия и вода 2) фенолят натрия и водород

3) бензол и гидроксид натрия 4) бензоат натрия и водород

14. Установите соответствие между исходными веществами и продуктами, которые преимущественно образуются при их взаимодействии.

ИСХОДНЫЕ ВЕЩЕСТВА ПРОДУКТЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

А) С 6 Н 5 ОН + К 1) 2,4,6-трибромфенол + НВr

Б) С 6 Н 5 ОН + КОН 2) 3,5-дибромфенол + НВr

В) С 6 Н 5 ОН + НNО3 3) фенолят калия + Н 2

Г) С 6 Н 5 ОН + Вr 2 (р-р) 4) 2,4,6-тринитрофенол + H 2 O

5) 3,5-динитрофенол + НNO 3

6) фенолят калия + Н 2 О

15. Установите соответствие между исходными веществами и продуктами реакции.

ИСХОДНЫЕ ВЕЩЕСТВА ПРОДУКТЫ РЕАКЦИИ

А) С 6 Н 5 ОН + Н 2 1) С 6 Н 6 + Н 2 О

Б) С 6 Н 5 ОН + К 2) С 6 Н 5 ОК + Н 2 О

В) С 6 Н 5 ОН + КОН 3) С 6 Н 5 ОН + КНСО 3

Г) С 6 Н 5 ОК + Н 2 О + СО 2 4) С 6 Н 11 ОН

5) С 6 Н 5 ОК + Н 2

6) С 6 Н 5 СООН + КОН

16. Фенол взаимодействует с растворами

3) [Аg(NH 3) 2 ]OH

17. Фенол реагирует с

1) кислородом

2)бензолом

3) гидроксидом натрия

4) хлороводородом

5) натрием

6) оксидом кремния (IV)

Получение

18. При замещении водорода в ароматическом кольце на гидроксильную группу образуется:

1) сложный эфир; 2) простой эфир; 3) предельный спирт; 4) фенол.

19. Фенол может быть получен в реакции

1) дегидратации бензойной кислоты 2) гидрирования бензальдегида

3) гидратации стирола 4) хлорбензола с гидроксидом калия

Взаимосвязь, качественные реакции.

20. Метанол. этиленгликоль и глицерин являются:

1)гомологами; 2)первичным, вторичным и третичным спиртами;

32)изомерами; 4) одноатомным, двухатомным, трехатомным спиртами

21. Вещество, не реагирующее ни с Na, ни с NaOH, получаемое при межмолекулярной дегидратации спиртов - это: 1) фенол 2) спирт 3) простой эфир; 4) алкен

22.Взаимодействуют между собой

1)этанол и водород 2)уксусная кислота и хлор

3)фенол и оксид меди (II) 4)этиленгликоль и хлорид натрия

23.Вещество Х может реагировать с фенолом, но не реагирует с этанолом. Это вещество:

1)Na 2) O 2 3)HNO 3 4)бромная вода

24. Ярко-синий раствор образуется при взаимодействии гидроксида меди (II) с

1)этанолом 2) глицерином 3) этаналем 4) толуолом

25. Гидроксид меди (II) может быть использован для обнаружения

1) ионов Аl 3+ 2)этанола 3) ионов NO 3 - 4) этиленгликоля

26. В схеме превращений C 6 H 12 O 6 à X à C 2 H 5 -O- C 2 H 5 веществом «Х» является

1) C 2 H 5 OH 2) C 2 H 5 COOH 3) CH 3 COOH 4) C 6 H 11 OH

27.В схеме превращений этанол à Х à бутан веществом Х является