Фенолы
Фенолы — кислородсодержащие органические вещества, в которых гидроксильная группа \(-OH\) непосредственно связана с ароматическим кольцом. Их свойства определяются одновременно бензольным кольцом и гидроксильной группой: фенолы проявляют слабые кислотные свойства и легко вступают в реакции электрофильного замещения.
Строение и классификация фенолов
Первый представитель ряда — фенол, или гидроксибензол, с формулой \(\mathrm{C_6H_5OH}\). В молекуле атом кислорода гидроксильной группы непосредственно соединён с атомом углерода бензольного кольца. Это отличает фенолы от спиртов: в этаноле, например, группа \(-OH\) связана с насыщенным углеродным атомом.
Фенолы — производные ароматических углеводородов, содержащие одну или несколько гидроксильных групп \(-OH\), непосредственно связанных с атомами углерода бензольного ядра.
Если группа \(-OH\) связана не с кольцом, а с боковой цепью, вещество фенолом не является. Например, в бензиловом спирте \(\mathrm{C_6H_5CH_2OH}\) гидроксильная группа находится у атома углерода боковой цепи, поэтому это спирт.
По числу гидроксильных групп различают одноатомные и многоатомные фенолы. У фенола одна группа \(-OH\), у бензол-1,2-диола — две. Многоатомные фенолы не следует путать с многоатомными спиртами: у последних группы \(-OH\) находятся в боковых углеводородных фрагментах, а не непосредственно в ароматическом кольце.
| Признак | Фенол | Спирт |
|---|---|---|
| Связь группы \(-OH\) | \(-OH\) непосредственно у атома углерода бензольного кольца | \(-OH\) у насыщенного атома углерода |
| Пример | \(\mathrm{C_6H_5OH}\) | \(\mathrm{C_2H_5OH}\) |
| Кислотные свойства | Выражены сильнее | Обычно очень слабые |
| Реакция с \(\mathrm{NaOH}\) | Идёт | Для большинства спиртов не идёт |
Кислотные свойства фенола
Связь \(\mathrm{O-H}\) в феноле полярна. При отщеплении протона образуется фенолят-ион, или феноксид-ион. Его отрицательный заряд частично делокализуется по ароматическому кольцу, поэтому фенол проявляет кислотные свойства сильнее, чем спирты. Однако фенол значительно слабее неорганических кислот и карбоновых кислот.
Фенол реагирует со щелочами с образованием фенолятов, а обычные одноатомные спирты в таких условиях обычно не реагируют. Фенол не вытесняет угольную кислоту из карбонатов: его кислотности недостаточно для реакции с \(\mathrm{Na_2CO_3}\).
Фенолят натрия гидролизуется в воде, поэтому его раствор имеет щелочную реакцию. При подкислении фенолят превращается обратно в фенол.
Реакции замещения в бензольном кольце
Гидроксильная группа активирует бензольное кольцо и направляет новые заместители преимущественно в орто- и пара-положения относительно себя. Поэтому фенол вступает в реакции замещения легче, чем бензол.
Эта реакция используется как качественная проба на фенол. Условия реакции мягкие: катализатор Льюиса не нужен, поскольку кольцо сильно активировано группой \(-OH\).
При более мягком нитровании образуется смесь орто- и пара-нитрофенолов. В школьных заданиях важно помнить общее направление: группа \(-OH\) ориентирует замещение в орто- и пара-положения.
Какое вещество непосредственно образуется при взаимодействии фенола с раствором гидроксида натрия?
Качественные реакции и распознавание
Для обнаружения фенола используют две характерные реакции: взаимодействие с раствором хлорида железа(III) и реакцию с бромной водой.
Фиолетовая окраска с раствором хлорида железа(III) — качественная реакция на фенол и некоторые другие соединения с фенольной группой. В реальном растворе образуется комплекс, поэтому формулу продукта в школьной записи считают условной.
В трёх пробирках находятся фенол, этанол и бензол. Как распознать фенол с помощью доступных реактивов?
1. Не путайте фенол с бензиловым спиртом: в феноле \(-OH\) присоединена прямо к кольцу. 2. Не записывайте реакцию фенола с \(\mathrm{Na_2CO_3}\): она не идёт в обычных условиях. 3. При бромировании фенола без специальных оговорок ожидают 2,4,6-трибромфенол, а не монобромпроизводное. 4. Фиолетовое окрашивание даёт \(\mathrm{FeCl_3}\), а не \(\mathrm{FeCl_2}\). 5. В реакции с щёлочью образуется фенолят, а не феноксид в молекулярной жазбалар.
Если нужно отличить фенол от этанола, выберите реактив, с которым фенол реагирует, а этанол — нет: раствор \(\mathrm{NaOH}\), \(\mathrm{FeCl_3}\) или бромную воду. Если требуется доказать наличие бензольного кольца, одной реакции с щёлочью недостаточно.
Итоговая проверка
Ответь без нұсқаулар
Главное
- Фенолы содержат \(-OH\), непосредственно связанную с бензольным кольцом; негізгі представитель — \(\mathrm{C_6H_5OH}\).
- Фенол слабая кислота: реагирует с натрием и щёлочами, но не вытесняет угольную кислоту из карбонатов.
- Группа \(-OH\) активирует кольцо и направляет электрофильное замещение в орто- и пара-положения.
- Бромная вода даёт белый осадок 2,4,6-трибромфенола — качественный признак фенола.
- Раствор \(\mathrm{FeCl_3}\) окрашивает фенольные соединения в фиолетовый цвет.