苯酚
發(fā)現(xiàn)
苯酚是德國化學家榮格(Runge F)于1834年在煤焦油中發(fā)現(xiàn)的,故又稱石炭酸(Carbolic acid)。
結構
苯酚分子由一個羥基直接連在苯環(huán)上構成。根據(jù)苯的凱庫勒式,這個羥基是連在雙鍵上的,為烯醇式結構。但由于苯環(huán)的穩(wěn)定性,這樣的結構幾乎不會轉化為酮式結構。
苯酚具有以下共振結構:
苯酚鹽負離子則有以下共振結構:
酚羥基的氧原子采用sp 雜化,提供1對孤電子與苯環(huán)的6個碳原子共同形成離域 Π Π --> 7 8 {\displaystyle \ {\Pi }_{7}^{8}} 鍵。大Π鍵加強了烯醇的酸性,羥基的推電子效應又加強了O-H鍵的極性,因此苯酚中羥基的氫可以電離出來。
物理性質
苯酚熔點為40.5℃,沸點為181.7℃,常溫下為一種無色或白色的晶體,有特殊氣味。苯酚密度比水大,微溶于冷水,可在水中形成白色混濁;但易溶于65℃以上的熱水。易溶于醇、醚等有機溶劑。
化學性質
苯酚具有弱酸性,能與堿反應:
苯酚pKa=10,酸性介于碳酸兩級電離之間,因此苯酚不能與NaHCO 3 等弱堿反應:
此反應現(xiàn)象:二氧化碳通入后,溶液現(xiàn)白色混濁。
苯酚遇三氯化鐵溶液顯紫色,原因是苯酚根離子與Fe 形成了有顏色的配合物。
苯環(huán)上的親電取代:苯酚由于結構中有苯環(huán),可以在環(huán)上發(fā)生類似苯的親電取代反應,如硝化、鹵代等:
對比苯的相應反應可以發(fā)現(xiàn),苯酚環(huán)上的取代比苯容易得多。這是因為羥基有給電子效應,使苯環(huán)電子云密度增加。
值得注意的是,苯酚的親電取代總是發(fā)生在羥基的 鄰位 和 對位 。這是羥基等給電子基團的共性。
酚羥基上的取代:酚羥基上的氫原子可以被含碳基團取代,生成醚或酯。
苯酚在空氣中久置會變?yōu)榉奂t色,是因為生成了苯醌:
苯酚的氧化產物一般是對苯醌。這個反應也可以用溴作氧化劑。
苯酚與甲醛在酸或堿的催化下發(fā)生縮合,生成酚醛樹脂。
制備
苯酚可由苯磺酸與堿熔融反應制得:
用酸處理即得苯酚。此法是最早用來制取苯酚的方法,萘酚也用類似的方法制取。
此法初始原料為苯,通過傅-克反應與丙烯加成為異丙苯,再由異丙苯氧化為苯酚。此法同時生成丙酮。
第二步反應是一個自由基反應。
通過氯苯在氫氧化鈉水溶液中的水解,也可以制得苯酚。由于氯苯的氯原子參與苯環(huán)的共軛,這個水解過程十分困難,需要在高壓(28MPa)、高溫(300℃)、以銅作催化劑的條件下進行。
苯酚也可由苯胺經重氮鹽水解制得。
2007年吉林大學化學學院的馮守華等人在 Org. Lett. 期刊上發(fā)表文章稱,他們用碳酸氫鈉和鐵粉在仿早期地球環(huán)境的條件下進行水熱合成(水,200℃,1.9GPa),在產物中得到了產率為0.8%的苯酚。
他們認為反應機理如下:
安全
苯酚有毒。苯酚及其濃溶液對皮膚有強烈的刺激作用,若不慎將苯酚沾到皮膚上,應用酒精或聚乙二醇;若量較大或者混有氯仿,則需要進行急救。沾到衣服上也需用大量水沖洗。
工業(yè)及醫(yī)學用途
苯酚可作殺菌劑、麻醉劑、防腐劑。約瑟夫·李斯特(Lister J)最早將其用于外科手術消毒;但由于苯酚的毒性,這一技術最終被取代?,F(xiàn)在苯酚可用于制備消毒劑,如TCP;或用其稀溶液直接進行消毒。
苯酚是多種化工產品的原料,用來合成阿司匹林等藥品,以及一些農藥、香料、染料。亦用來合成樹脂,最主要的一種是和甲醛縮合而成的酚醛樹脂。
盡管苯酚的濃溶液毒性很強,它仍在整形外科手術中充當脫皮劑。
衍生物
苯二酚、苯三酚
硝基苯酚、三硝基苯酚、三溴苯酚、五氯苯酚
苯醌:對苯醌、鄰苯醌
甲酚、百里酚
水楊酸、乙酰水楊酸
萘酚、蒽酚
酚酞
參見
酚
苯
阿司匹林
參考文獻
邢其毅等.基礎有機化學 第二版.§17.1,3-8,13.北京:高等教育出版社,1994年.ISBN 7-04-004607-5.
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