Tämän prosessin päätarkoitus on valmistaa metallurgista koksia. Sivutuotteita ovat nestemäiset koksaustuotteet ja kaasu. Tislaamalla nestemäisiä koksaustuotteita yhdessä bentseenin, tolueenin ja naftaleenin kanssa saadaan fenolia, tiofeeniä, pyridiiniä ja niiden homologeja sekä monimutkaisempia analogeja, joissa on kondensoitunut ydin. Kivihiilen fenolin osuus saatuun kumeenimenetelmään verrattuna on merkityksetön.
2. Halogeenisubstituutio aromaattisissa yhdisteissä
Hydroksyyliryhmän korvaaminen halogeenilla tapahtuu ankarissa olosuhteissa ja tunnetaan nimellä "Dow"-prosessi (1928).
Aiemmin fenoli (klooribentseenistä) saatiin tällä tavalla, mutta nyt sen merkitys on vähentynyt, koska on kehitetty taloudellisempia menetelmiä, joihin ei liity kloorin ja alkalin kustannuksia ja suuren jäteveden muodostumista.
Aktivoiduissa haloareeneissa (jotka sisältävät halogeenin ohella nitroryhmän noin- ja P- määräyksiä), halogeenin korvaaminen tapahtuu miedommissa olosuhteissa:
Tämä selittyy nitroryhmän elektroneja vetävällä vaikutuksella, joka vetää bentseenirenkaan elektronitiheyttä itseään kohti ja osallistuu siten σ-kompleksin stabilointiin:
3. Raschigin menetelmä
Tämä on modifioitu kloorimenetelmä: bentseeni käy läpi oksidatiivisen kloorauksen kloorivedyn ja ilman vaikutuksesta, minkä jälkeen se hydrolysoidaan vesihöyryllä kuparisuolojen läsnä ollessa vapauttamatta muodostunutta klooribentseeniä. Tämän seurauksena klooria ei kuluteta ollenkaan, ja koko prosessi pelkistyy bentseenin hapettumiseen fenoliksi:
4. Sulfonaattimenetelmä
Fenoleja saadaan hyvällä saannolla fuusioimalla aromaattisia sulfonihappoja Ar-SO 3 H natrium- ja kaliumhydroksidien seokseen (reaktio alkalin sulatus) 300 С, minkä jälkeen tuloksena oleva alkoholaatti neutraloidaan lisäämällä happoa:
Menetelmää käytetään edelleen teollisuudessa (fenolin saamiseksi) ja sitä käytetään laboratoriokäytännössä.
5. Cumol-menetelmä
Ensimmäinen laajamittainen fenolin tuotanto kumeenimenetelmällä toteutettiin vuonna 1949 Neuvostoliitossa. Tällä hetkellä tämä on pääasiallinen menetelmä fenolin ja asetonin saamiseksi.
Menetelmä sisältää kaksi vaihetta: isopropyylibentseenin (kumeenin) hapetus ilmakehän hapella hydroperoksidiksi ja sen hapan hajottaminen:
Tämän menetelmän etuna on sivutuotteiden puuttuminen ja lopputuotteiden - fenolin ja asetonin - suuri kysyntä. Menetelmän on kehittänyt maassamme R.Yu. Udris, B.D. Krutalov ja muut vuonna 1949
6. Diatsoniumsuoloista
Menetelmä koostuu diatsoniumsuolojen kuumentamisesta laimeassa rikkihapossa, mikä johtaa hydrolyysiin - diatsoryhmän korvaamiseen hydroksiryhmällä. Synteesi on erittäin kätevä hydroksiareenien saamiseksi laboratoriossa:
Fenolien rakenne
Elektronitiheyden rakenne ja jakautuminen fenolimolekyylissä voidaan esittää seuraavalla kaaviolla:
Fenolin dipolimomentti on 1,55 D ja se on suunnattu bentseenirengasta kohti. Hydroksyyliryhmällä suhteessa bentseenirenkaaseen on –I-ilmiö ja +M-ilmiö. Koska hydroksiryhmän mesomeerinen vaikutus hallitsee induktiivista, happiatomin yksinäisten elektroniparien konjugaatiolla bentseenirenkaan -orbitaalien kanssa on elektroneja luovuttava vaikutus aromaattiseen järjestelmään, mikä lisää sen reaktiivisuutta elektrofiiliset substituutioreaktiot.
Molekyylissä olevien OH-ryhmien lukumäärästä riippuen on yksi-, kaksi- ja kolmeatomia fenoleja (kuva 1)
Riisi. yksi. YKSI-, KAHTA- JA KOLMIATOMINEN FENOLIT
Molekyylissä olevien fuusioituneiden aromaattisten syklien lukumäärän mukaan siellä on (kuva 2) itse fenoleja (yksi aromaattinen rengas - bentseenijohdannaiset), naftoleja (2 fuusioitunutta rengasta - naftaleenijohdannaisia), antranoleja (3 fuusioitunutta rengasta - antraseenijohdannaisia) ja fenantrolit (kuvio 2).
Riisi. 2. MONO- JA MONYTYDINFENOLIT
Alkoholien nimikkeistö.
Fenoleille käytetään laajalti historiallisesti kehittyneitä triviaaleja nimiä. Etuliitteitä käytetään myös substituoitujen mononukleaaristen fenolien nimissä orto-,meta- ja pari -, käytetään aromaattisten yhdisteiden nimikkeistössä. Monimutkaisemmissa yhdisteissä aromaattisiin sykleihin kuuluvat atomit on numeroitu ja substituenttien sijainti osoitetaan digitaalisilla indekseillä (kuva 3).
Riisi. 3. FENOLIEN NIMISTÖ. Korvaajaryhmät ja vastaavat numeeriset indeksit on korostettu eri väreillä selvyyden vuoksi.
Fenolien kemialliset ominaisuudet.
Fenolimolekyylissä yhdistetty bentseeniydin ja OH-ryhmä vaikuttavat toisiinsa ja lisäävät merkittävästi toistensa reaktiivisuutta. Fenyyliryhmä vetää yksinäisen elektroniparin pois OH-ryhmän happiatomista (kuva 4). Tämän seurauksena tämän ryhmän H-atomin osittainen positiivinen varaus kasvaa (merkitty d+), O-H-sidoksen polariteetti kasvaa, mikä ilmenee tämän ryhmän happamien ominaisuuksien lisääntymisenä. Näin ollen fenolit ovat vahvempia happoja alkoholeihin verrattuna. Osittainen negatiivinen varaus (merkitty d–), joka siirtyy fenyyliryhmään, keskittyy asemiin orto- ja pari-(OH-ryhmän suhteen). Näitä reaktiokohtia voivat hyökätä reagenssit, joilla on taipumus elektronegatiivisiin keskuksiin, niin kutsutut elektrofiiliset ("elektroneja rakastavat") reagenssit.
Riisi. 4. ELEKTRONITIHEYSJAKAUMINEN FENOLISSA
Tämän seurauksena fenoleille ovat mahdollisia kahdenlaisia muunnoksia: vetyatomin substituutio OH-ryhmässä ja H-atomibentseeniytimen substituutio. Bentseenirenkaaseen vedetty O-atomin elektronipari lisää C–O-sidoksen vahvuutta, joten tämän sidoksen katkeamisen yhteydessä tapahtuvat alkoholeille tyypilliset reaktiot eivät ole tyypillisiä fenoleille.
1. OH-ryhmän vetyatomin substituutioreaktiot. Kun fenoleja käsitellään emäksillä, muodostuu fenolaatteja (kuva 5A), katalyyttinen reaktio alkoholien kanssa johtaa eettereihin (kuva 5B) ja reaktion seurauksena karboksyylihappojen anhydridien tai happokloridien kanssa muodostuu estereitä ( kuva 5C). Vuorovaikutuksessa ammoniakin kanssa (korotettu lämpötila ja paine) OH-ryhmä korvataan NH 2:lla, muodostuu aniliinia (kuva 5D), pelkistävät reagenssit muuttavat fenolin bentseeniksi (kuva 5E)
2. Vetyatomien substituutioreaktiot bentseenirenkaassa.
Fenolin halogenoinnissa, nitraamisessa, sulfonoinnissa ja alkyloinnissa hyökätään keskuksiin, joiden elektronitiheys on kasvanut (kuva 4), ts. korvaaminen tapahtuu pääasiassa orto- ja pari- asentoja (kuva 6).
Syvemmällä reaktiolla bentseenirenkaassa korvataan kaksi ja kolme vetyatomia.
Erityisen tärkeitä ovat fenolien kondensaatioreaktiot aldehydien ja ketonien kanssa, pohjimmiltaan tämä alkylointi, joka tapahtuu helposti ja miedoissa olosuhteissa (40–50 °C:ssa vesipitoisessa väliaineessa katalyyttien läsnä ollessa), kun taas hiili atomi on metyleeniryhmän muodossa CH 2 tai substituoitu metyleeniryhmä (CHR tai CR 2) on lisätty kahden fenolimolekyylin väliin. Tällainen kondensaatio johtaa usein polymeerituotteiden muodostumiseen (kuvio 7).
Kaksiarvoista fenolia (kauppanimi bisfenoli A, kuva 7) käytetään komponenttina epoksihartsien valmistuksessa. Fenolin kondensaatio formaldehydin kanssa on laajalti käytettyjen fenoli-formaldehydihartsien (fenolimuovien) tuotannon taustalla.
Menetelmät fenolien saamiseksi.
Fenoleja eristetään kivihiilitervasta sekä ruskohiilen ja puun (terva) pyrolyysituotteista. Teollinen menetelmä C 6 H 5 OH -fenolin saamiseksi itsessään perustuu aromaattisen hiilivetykumeenin (isopropyylibentseeni) hapetukseen ilmakehän hapella, mitä seuraa tuloksena olevan H 2 SO 4:lla laimennettu hydroperoksidin hajoaminen (kuva 8A). Reaktio etenee suurella saannolla ja on houkutteleva, koska sen avulla voidaan saada kerralla kaksi teknisesti arvokasta tuotetta - fenolia ja asetonia. Toinen menetelmä on halogenoitujen bentseenien katalyyttinen hydrolyysi (kuvio 8B).
Riisi. kahdeksan. MENETELMÄT FENOLIN SAATTAMISEKSI
Fenolien käyttö.
Fenoliliuosta käytetään desinfiointiaineena (karbolihappo). Diatomiset fenolit - pyrokatekoli, resorsinoli (kuva 3) sekä hydrokinoni ( pari- dihydroksibentseeni) käytetään antiseptisinä aineina (antibakteeriset desinfiointiaineet), lisättynä nahan ja turkisten parkitusaineisiin, voiteluöljyjen ja kumin stabilointiaineina sekä valokuvausmateriaalien käsittelyyn ja analyyttisen kemian reagensseina.
Yksittäisten yhdisteiden muodossa fenoleja käytetään rajoitetusti, mutta niiden erilaisia johdannaisia käytetään laajalti. Fenolit toimivat lähtöaineina erilaisten polymeerituotteiden, kuten fenoli-aldehydihartsien (kuva 7), polyamidien ja polyepoksidien valmistuksessa. Fenolien pohjalta saadaan lukuisia lääkkeitä, esimerkiksi aspiriinia, salolia, fenolftaleiinia, lisäksi väriaineita, hajusteita, polymeerien pehmittimiä ja kasvinsuojeluaineita.
Mihail Levitsky
MÄÄRITELMÄ
Fenolit- aromaattisten hiilivetyjen johdannaiset, joiden molekyyleissä hydroksyyliryhmät ovat sitoutuneet suoraan bentseenirenkaan hiiliatomeihin. Funktionaalinen ryhmä, kuten alkoholit, on OH.
Fenoli on kiinteä väritön kiteinen aine, alhainen sulamispiste, erittäin hygroskooppinen ja tyypillinen haju. Ilmassa fenoli hapettuu, joten sen kiteet saavat aluksi punertavan sävyn (kuva 1) ja tummuvat ja muuttuvat punaisemmiksi pitkäaikaisen varastoinnin aikana. Se liukenee hieman veteen huoneenlämpötilassa, mutta liukenee nopeasti ja hyvin 60 - 70 o C:ssa. Fenoli on sulavaa, sen sulamispiste on 43 o C. Myrkyllistä.
Riisi. 1. Fenoli. Ulkomuoto.
Fenolin saaminen
Teollisessa mittakaavassa fenolia saadaan kivihiilitervasta. Useimmin käytettyjä laboratoriomenetelmiä ovat seuraavat:
– klooribentseenin hydrolyysi
C 6 H 5 Cl + NaOH → C 6 H 5OH + NaCl (kat = Cu, t 0).
— areeenisulfonihappojen suolojen emäksinen sulatus
C6H5S03Na + 2NaOH → C6H5OH + Na2S03 + H20 (t 0).
- kumeenimenetelmä (isopropyylibentseenin hapetus)
C6H5-C (CH3)H-CH3 + O2 → C6H5OH + CH3-C(O)-CH3 (H+, t 0).
Fenolin kemialliset ominaisuudet
Fenolin kemialliset muutokset tapahtuvat pääasiassa halkeamalla:
1) O-N liitännät
- vuorovaikutus metallien kanssa
2C6H5OH + 2Na → 2C6H5ONa + H2.
- vuorovaikutus alkalien kanssa
C 6 H 5 OH + NaOH → C 6 H 5 ONa + H 2 O.
— vuorovaikutus karboksyylihappoanhydridien kanssa
C6H5-OH + Cl-C(O)-O-C(O)-CH3 → C6H5-O-C(O)-CH3 + CH3COOH (t 0).
- vuorovaikutus karboksyylihappohalogenidien kanssa
C6H5-OH + Cl-C(O)-CH3 → C6H5-O-C(O)-CH3 + HCl (t 0).
- vuorovaikutus FeCl 3:n kanssa (laadullinen reaktio fenoliin - violetin värin ulkonäkö, joka katoaa, kun happoa lisätään)
6C6H5OH + FeCl3 → (C6H5OH)3 + 3Cl-.
2) liitännät C sp 2 -H pääasiassa sisään noin- ja n- säännökset
- bromaus
C6H5-OH + 3Br2 (aq) →Br3-C6H2-OH ↓ + 3HBr.
- nitraus (pikriinihapon muodostus)
C6H5-OH + 3HONO2 (kons.) → (NO2)3-C6H2-OH + 3H20 (H+).
3) bentseenirenkaan yksittäinen 6π-elektronipilvi
– hydraus
C6H5OH + 3H2 → C6H11-OH (kat \u003d Ni, t 0 \u003d 130 - 150, p = 5 - 20 atm).
Fenolin käyttö
Fenolia käytetään suuria määriä väriaineiden, fenoli-formaldehydimuovien ja lääkeaineiden valmistukseen.
Diatomisista fenoleista resorsinolia käytetään lääketieteessä antiseptisenä aineena ja joidenkin kliinisten kokeiden aineena, ja hydrokinonia ja muita kaksiatomisia fenoleja käytetään kehitteinä valokuvausmateriaalien käsittelyssä.
Lääketieteessä lysolia, joka sisältää erilaisia fenoleja, käytetään huoneiden ja huonekalujen desinfiointiin.
Joitakin fenoleja käytetään antioksidantteina - aineita, jotka estävät ruoan pilaantumista pitkäaikaisen varastoinnin aikana (rasvat, öljyt, elintarviketiivisteet).
Esimerkkejä ongelmanratkaisusta
ESIMERKKI 1
| Harjoittele | Vesiliuosta, joka sisälsi 32,9 g fenolia, käsiteltiin ylimäärällä bromia. Laske saadun bromijohdannaisen massa. |
| Päätös | Kirjoita reaktioyhtälö fenolin ja bromin vuorovaikutukselle: C6H5OH + 3Br2 → C6H2Br3OH + 3HBr. Tämän vuorovaikutuksen seurauksena muodostuu 2,4,6-tribromifenolia. Laske fenoliaineen määrä (moolimassa 94 g / mol): n (C6H5OH) \u003d m (C6H5OH) / M (C6H5OH); n (C6H5OH) = 32,9 / 94 = 0,35 mol. Reaktioyhtälön mukaan n(C6H5OH) :n(C6H2Br3OH) = 1:1, so. n (C6H2Br3OH) \u003d n (C6H5OH) = 0,35 mol. Sitten 2,4,6-tribromifenolin massa on yhtä suuri kuin (moolimassa -331 g / mol): m (C6H2Br3OH) \u003d 0,35 × 331 = 115,81 g. |
| Vastaus | Saadun bromijohdannaisen massa on 115,81 g. |
ESIMERKKI 2
| Harjoittele | Kuinka saada fenolia jodibentseenistä? Laske fenolin massa, joka voidaan saada 45,9 g:sta jodibentseeniä. |
| Päätös | Kirjoitamme reaktioyhtälön fenolin tuottamiseksi jodibentseenistä: C6H5I + NaOH → C6H5OH + NaI (kat = Cu, t 0). |
Fenoli on väritön kiteinen aine, jolla on hyvin spesifinen haju. Tätä ainetta käytetään laajasti erilaisten väriaineiden, muovien, erilaisten synteettisten kuitujen (pääasiassa nailonin) valmistuksessa. Ennen petrokemianteollisuuden kehitystä fenolia tuotettiin yksinomaan kivihiilitervasta. Tämä menetelmä ei tietenkään kyennyt kattamaan kaikkia nopeasti kehittyvän fenoliteollisuuden tarpeita, joista on nyt tullut tärkeä osa lähes kaikkia ympärillämme olevia esineitä.
Synteesiprosessissa käytetään fenolia, jonka valmistuksesta on tullut kiireellinen tarve äärimmäisen monien uusien materiaalien ja aineiden ilmaantumisen vuoksi, joiden olennainen ainesosa se on, ja se puolestaan on tärkeä fenolien komponentti. Myös suuri määrä fenolia jalostetaan sykloheksanoliksi, joka on tarpeen teollisessa mittakaavassa.
Toinen tärkeä alue on kreosolien seoksen valmistus, joka syntetisoidaan kreosoliformaldehydihartsiksi, jota käytetään monien lääkkeiden, antiseptisten aineiden ja antioksidanttien valmistukseen. Siksi fenolin tuotanto suurina määrinä on nykyään petrokemian tärkeä tehtävä. Tämän aineen valmistamiseksi riittävinä määrinä on jo kehitetty monia menetelmiä. Pysähdytäänpä tärkeimpiin.
Vanhin ja todistetuin menetelmä on emäksinen sulatusmenetelmä, jolle on tunnusomaista suuri rikkihapon kulutus ja emäksinen, minkä jälkeen ne sulautuvat bentseenisulfonatriumsuolaan, josta tämä aine erotetaan suoraan. Fenolin saaminen bentseenin kloorauksella ja sen jälkeen klooribentseenin saippuoinnilla on kannattavaa vain, jos emäksen ja kloorin tuotantoon tarvitaan paljon halpaa sähköä. Tämän tekniikan tärkeimmät haitat ovat tarve luoda korkea paine (vähintään kolmesataa ilmakehää) ja erittäin merkittävä laitteiden korroosioaste.
Nykyaikaisempi menetelmä on saada fenoli hajottamalladia. Totta, järjestelmä vaaditun aineen eristämiseksi tässä on melko monimutkainen, koska se sisältää hydroperoksidin alustavan valmistuksen bentseenin alkylointimenetelmällä propeeniliuoksella. Lisäksi teknologia mahdollistaa saadun isopropyylibentseenin hapetuksen ilmaseoksella hydroperoksidin muodostamiseksi. Tämän tekniikan positiivisena tekijänä voidaan mainita toisen tärkeän aineen, asetonin, tuotanto fenolin rinnalla.
On olemassa myös menetelmä fenolin eristämiseksi kiinteiden polttoaineiden koksista ja puolikoksitervasta. Tällainen menettely on välttämätön paitsi arvokkaan fenolin saamiseksi, myös erilaisten hiilivetytuotteiden laadun parantamiseksi. Yksi fenolin ominaisuuksista on nopea hapettuminen, mikä johtaa öljyn nopeutuneeseen ikääntymiseen ja viskoosien hartsifraktioiden muodostumiseen siinä.
Mutta nykyaikaisin menetelmä ja petrokemian teollisuuden viimeisin saavutus on fenolin saaminen bentseenistä suoraan hapettamalla, koko prosessi suoritetaan erityisessä adiabaattisessa reaktorissa, joka sisältää zeoliittia sisältävää katalyyttiä. Alkuperäinen typpioksiduuli saadaan hapettamalla ammoniakkia ilmalla tai erottamalla se tarkemmin sanoen sen synteesin aikana syntyneistä sivutuotteista. Tämä tekniikka pystyy tuottamaan erittäin puhdasta fenolia, jonka epäpuhtauksien kokonaispitoisuus on pieni.
Perustuu bentseeniin. Normaaleissa olosuhteissa ne ovat kiinteitä myrkyllisiä aineita, joilla on erityinen aromi. Nykyaikaisessa teollisuudessa näillä kemiallisilla yhdisteillä on tärkeä rooli. Fenoli ja sen johdannaiset ovat käytössä 20 maailman kysytyimmän kemiallisen yhdisteen joukossa. Niitä käytetään laajasti kemian- ja kevyessä teollisuudessa, lääkkeissä ja energiateollisuudessa. Siksi fenolin tuotanto teollisessa mittakaavassa on yksi kemianteollisuuden päätehtävistä.
Fenolinimitykset
Fenolin alkuperäinen nimi on karbolihappo. Myöhemmin tämä yhdiste oppi nimen "fenoli". Tämän aineen kaava on esitetty kuvassa:
Fenoliatomit on numeroitu alkaen hiiliatomista, joka on liittynyt OH-hydroksoryhmään. Sarja jatkuu siinä järjestyksessä, että muut substituoidut atomit saavat pienimmät luvut. Fenolijohdannaiset esiintyvät kolmena alkuaineena, joiden ominaisuudet selittyvät niiden rakenteellisten isomeerien erolla. Erilaiset orto-, meta-, parakresolit ovat vain modifikaatio bentseenirenkaan yhdisteen perusrakenteesta ja hydroksyyliryhmästä, jonka emäksinen yhdistelmä on fenoli. Tämän aineen kaava kemiallisessa merkinnässä näyttää tältä C 6 H 5 OH.
Fenolin fysikaaliset ominaisuudet
Visuaalisesti fenoli on kiinteitä värittömiä kiteitä. Ulkoilmassa ne hapettuvat ja antavat aineelle tyypillisen vaaleanpunaisen sävyn. Normaaleissa olosuhteissa fenoli liukenee melko huonosti veteen, mutta lämpötilan noustessa 70 ° C: een tämä luku kasvaa jyrkästi. Alkalisissa liuoksissa tämä aine liukenee mihin tahansa määrään ja missä tahansa lämpötilassa.
Nämä ominaisuudet säilyvät myös muissa yhdisteissä, joiden pääkomponentti on fenolit.
Kemialliset ominaisuudet
Fenolin ainutlaatuiset ominaisuudet selittyvät sen sisäisellä rakenteella. Tämän kemikaalin molekyylissä hapen p-orbitaali muodostaa yhden p-järjestelmän bentseenirenkaan kanssa. Tämä tiivis vuorovaikutus lisää aromaattisen renkaan elektronitiheyttä ja alentaa happiatomin elektronitiheyttä. Tässä tapauksessa hydroksoryhmän sidosten polaarisuus kasvaa merkittävästi, ja sen koostumuksessa oleva vety korvataan helposti millä tahansa alkalimetallilla. Näin muodostuu erilaisia fenolaatteja. Nämä yhdisteet eivät hajoa veden kanssa, kuten alkoholaatit, mutta niiden liuokset ovat hyvin samankaltaisia kuin vahvojen emästen ja heikkojen happojen suolat, joten niillä on melko voimakas alkalinen reaktio. Fenolaatit ovat vuorovaikutuksessa erilaisten happojen kanssa, jolloin reaktion seurauksena fenolit vähenevät. Tämän yhdisteen kemialliset ominaisuudet mahdollistavat sen vuorovaikutuksen happojen kanssa muodostaen siten estereitä. Esimerkiksi fenolin ja etikkahapon vuorovaikutus johtaa fenyyliesterin (fenyasetaatin) muodostumiseen.
Nitrausreaktio on laajalti tunnettu, jossa fenoli muodostaa para- ja ortonitrofenolien seoksen 20 % typpihapon vaikutuksesta. Jos fenolia käsitellään väkevällä typpihapolla, saadaan 2,4,6-trinitrofenolia, jota joskus kutsutaan pikriinihapoksi.
Fenoli luonnossa
Itsenäisenä aineena fenolia löytyy luonnosta kivihiilitervasta ja tietyistä öljylaaduista. Mutta teollisuuden tarpeisiin tällä määrällä ei ole mitään merkitystä. Siksi fenolin keinotekoisesta saamisesta on tullut monien tutkijoiden sukupolvien prioriteetti. Onneksi tämä ongelma ratkesi ja tuloksena saatiin keinotekoinen fenoli.
ominaisuudet, saaminen
Erilaisten halogeenien käyttö mahdollistaa fenolaattien saamisen, joista muodostuu bentseeniä jatkokäsittelyn aikana. Esimerkiksi natriumhydroksidin ja klooribentseenin kuumentaminen tuottaa natriumfenolaattia, joka hajoaa suolaksi, vedeksi ja fenoliksi joutuessaan alttiiksi hapolle. Tämän reaktion kaava on annettu tässä:
C6H5-CI + 2NaOH -> C6H5-ONa + NaCl + H2O
Aromaattiset sulfonihapot ovat myös bentseenin tuotannon lähde. Kemiallinen reaktio suoritetaan sulattamalla samanaikaisesti alkalia ja sulfonihappoa. Kuten reaktiosta voidaan nähdä, fenoksidit muodostuvat ensin. Kun niitä käsitellään vahvoilla hapoilla, ne pelkistyvät moniarvoisiksi fenoleiksi.
Fenoli teollisuudessa
Teoriassa fenolin saaminen yksinkertaisimmalla ja lupaavimmalla tavalla näyttää tältä: katalyyttiä käyttämällä bentseeni hapetetaan hapella. Mutta toistaiseksi tämän reaktion katalyyttiä ei ole löydetty. Siksi teollisuudessa käytetään tällä hetkellä muita menetelmiä.
Jatkuva teollinen menetelmä fenolin valmistamiseksi koostuu klooribentseenin ja 7-prosenttisen natriumhydroksidiliuoksen vuorovaikutuksesta. Tuloksena oleva seos johdetaan puolentoista kilometrin pituisen putkijärjestelmän läpi, joka on lämmitetty 300 C lämpötilaan. Lämpötilan ja ylläpidetyn korkean paineen vaikutuksesta lähtöaineet reagoivat muodostaen 2,4-dinitrofenolia ja muita tuotteita.
Ei niin kauan sitten kehitettiin teollinen menetelmä fenolia sisältävien aineiden saamiseksi kumeenimenetelmällä. Tämä prosessi koostuu kahdesta vaiheesta. Ensinnäkin isopropyylibentseeni (kumeeni) saadaan bentseenistä. Tätä varten bentseeni alkyloidaan propeenilla. Reaktio näyttää tältä:
Tämän jälkeen kumeeni hapetetaan hapella. Toisen reaktion tulos on fenoli ja toinen tärkeä tuote, asetoni.
Fenolin valmistus teollisessa mittakaavassa on mahdollista tolueenista. Tätä varten tolueeni hapetetaan ilman hapella. Reaktio etenee katalyytin läsnä ollessa.
Esimerkkejä fenoleista
Fenolien lähimpiä homologeja kutsutaan kresoleiksi.
Kresoleja on kolmea tyyppiä. Normaaliolosuhteissa metakresoli on nestettä, parakresoli ja ortokresoli ovat kiinteitä aineita. Kaikki kresolit ovat huonosti veteen liukenevia, ja kemiallisilta ominaisuuksiltaan ne ovat melkein samanlaisia kuin fenoli. Kresolit löytyvät luonnostaan kivihiilitervasta, niitä käytetään teollisuudessa väriaineiden ja joidenkin muovityyppien valmistuksessa.
Esimerkkejä kaksiarvoisista fenoleista ovat para-, orto- ja metahydrobentseenit. Kaikki ne ovat kiinteitä aineita, liukenevat helposti veteen.
Kolmiarvoisen fenolin ainoa edustaja on pyrogalloli (1,2,3-trihydroksibentseeni). Sen kaava on esitetty alla.
Pyrogallol on melko vahva pelkistävä aine. Se hapettuu helposti, joten sitä käytetään hapesta puhdistettujen kaasujen saamiseksi. Tämä aine on valokuvaajien tuntema, sitä käytetään kehittäjänä.
