Имена | |||
---|---|---|---|
Предпочтительное название IUPAC Фенол | |||
Систематическое название IUPAC Бензолол | |||
Другие названия Карболовая кислота. Фениловая кислота. Гидроксибензол. Фениловая кислота | |||
Идентификаторы | |||
Номер CAS | |||
3D-модель (JSmol ) | |||
ChEBI | |||
ChEMBL |
| ||
ChemSpider | |||
DrugBank | |||
ECHA InfoCard | 100.003.303 | ||
KEGG | |||
PubChem CID | |||
номер RTECS |
| ||
UNII | |||
CompTox Dashboard (EPA ) | |||
InChI
| |||
УЛЫБКА
| |||
Свойства | |||
Химическая формула | C6H6O | ||
Молярная масса | 94,113 г · моль | ||
Внешний вид | Прозрачное кристаллическое вещество | ||
Запах | Сладкий и смолистый | ||
Плотность | 1,07 г / см | ||
точка плавления | 40,5 ° C (104,9 ° F; 313,6 K) | ||
Температура кипения | 181,7 ° C (359,1 ° F; 454,8 K) | ||
Растворимость в воде | 8,3 г / 100 мл (20 ° C) | ||
log P | 1,48 | ||
Давление пара | 0,4 мм рт. Ст. (20 ° C) | ||
Кислотность (pK a) | 9,95 (в воде),. 18,0 (в ДМСО),. 29,1 ( в ацетонитриле) | ||
Основание конъюгата | Феноксид | ||
УФ-видимая (λ макс) | 270,75 нм | ||
Дипольный момент | 1,224 D | ||
Фармакология | |||
Код АТС | C05BB05 (WHO ) D08AE03 (WHO ), N01BX03 (WHO ), R02AA19 (ВОЗ ) | ||
Опасности | |||
Паспорт безопасности | [2] | ||
Пиктограммы GHS | |||
Предупреждения об опасности GHS | H301, H311, H314, H331, H341, H373 | ||
Меры предосторожности GHS | P261, P280, P301 + 310, P305 + 351 + 338, P310 | ||
NFPA 704 (огненный алмаз) | 2 3 0 | ||
Мигает точка | 79 ° C (174 ° F; 352 K) | ||
Пределы взрываемости | 1,8–8,6% | ||
Смертельная доза или концентрация (LD, LC): | |||
LD50(средняя доза ) | 317 мг /кг (крыса, перорально). 270 мг / кг (мышь, перорально) | ||
LDLo(наименьшее опубликованное ) | 420 мг / кг (кролик, перорально). 500 мг / кг (собака, перорально). 80 мг / кг (кошка, перорально) | ||
LC50(средняя концентрация ) | 19 частей на миллион (млекопитающее). 81 частей на миллион (крыса). 69 частей на миллион (мышь) | ||
NIOSH (здоровье США пределы воздействия): | |||
PEL (допустимый) | TWA 5 ppm (19 мг / м) [кожа] | ||
REL (рекомендуется) | TWA 5 ppm (19 мг / м) C 15,6 ppm (60 мг / м) [15 минут] [кожа] | ||
IDLH (Непосредственная опасность) | 250 ppm | ||
Родственные соединения | |||
Родственные соединения | Тиофенол. Феноксид натрия | ||
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |||
Y (what равно ?) | |||
Ссылки в ink | |||
Фенол представляет собой ароматическое органическое соединение с молекулярной формулой C6H5OH. Это белое кристаллическое твердое вещество, которое является летучим. Молекула состоит из фенильной группы (-C 6H5), связанной с гидроксигруппой (-OH). Слегка кислый, он требует осторожного обращения, поскольку может вызвать химические ожоги..
Фенол сначала был извлечен из каменноугольной смолы, но сегодня его производят в больших количествах (около 7 миллиардов кг / год) из нефтяного сырья. Это важный промышленный товар как прекурсор для многих материалов и полезных соединений. В основном он используется для синтеза пластмасс и родственных материалов. Фенол и его химические производные необходимы для производства поликарбонатов, эпоксидных смол, бакелита, нейлона, детергенты, гербициды, такие как феноксигербициды, и многочисленные фармацевтические препараты.
Фенол представляет собой органическое соединение, в значительной степени растворимое в воде, с растворением около 84,2 г в 1000 мл (0,895 M ). Возможны гомогенные смеси фенола и воды при массовом соотношении фенола к воде ~ 2,6 и выше. Натриевая соль фенола, феноксид натрия, гораздо более растворима в воде.
Фенол представляет собой слабую кислоту. В водном растворе в диапазоне pH ок. 8 - 12 он находится в равновесии с фенолят анионом C6H5O (также называемым феноксидом ):
Одним из объяснений того, почему фенол является более кислым, чем алифатические соединения, содержащие группу -ОН, является резонансная стабилизация феноксида аниона ароматическим кольцом. Таким образом, отрицательный заряд кислорода делокализован на орто- и пара атомы углерода через пи-систему. Альтернативное объяснение включает сигма-структуру, предполагающую, что доминирующим эффектом является индукция от более электроотрицательных sp-гибридизированных углеродов ; сравнительно более мощное индуктивное отведение электронной плотности, обеспечиваемое sp-системой по сравнению с sp-системой, позволяет в значительной степени стабилизировать оксианион. В поддержку второго объяснения, pKa для енола в ацетона в воде составляет 10,9, что делает его лишь немного менее кислым, чем фенол (p K a 10,0). Таким образом, большее количество резонансных структур, доступных для феноксида, по сравнению с енолятом ацетона, по-видимому, очень мало способствует его стабилизации. Однако ситуация меняется, если исключить сольватационные эффекты. Недавнее сравнение in silico кислотностей газовой фазы винилогов фенола и циклогексанола в конформациях, которые допускают или исключают резонансную стабилизацию, приводит к выводу, что примерно ⁄ 3 повышенной кислотности фенола связано с индукционные эффекты, с резонансом, учитывающим остающуюся разницу.
В четыреххлористый углерод и алкановые растворители фенол водородные связи с широким диапазоном оснований Льюиса, таких как пиридин, диэтиловый эфир и диэтилсульфид. Изучены энтальпии образования аддукта и сдвиги ИК частоты –OH, сопровождающие образование аддукта. Фенол классифицируется как твердая кислота, которая совместима с соотношением C / E модели ECW с E A = 2,27 и C A = 1,07. Относительную акцепторную силу фенола по отношению к ряду оснований по сравнению с другими кислотами Льюиса можно проиллюстрировать с помощью графиков CB.
.
Анион феноксида является сильным нуклеофилом с нуклеофильностью, сравнимой с таковой карбанионов или третичных аминов. Он может реагировать как в кислородных, так и в углеродных центрах как амбидентный нуклеофил (см. теория HSAB ). Обычно кислородная атака феноксидных анионов является кинетически благоприятной, в то время как атака углеродом является термодинамически предпочтительной (см. термодинамический контроль по сравнению с кинетическим контролем реакции ). Если скорость реакции достигает контроля диффузии, обычно наблюдается смешанная атака кислорода / углерода и, следовательно, потеря селективности.
Фенол проявляет кето-енольная таутомерия с его нестабильным кето-таутомером циклогексадиеноном, но только малая часть фенола существует в кето-форме. Константа равновесия для енолизации составляет приблизительно 10, что означает, что только одна из десяти триллионов молекул находится в кето форме в любой момент. Небольшая стабилизация, полученная путем обмена связи C = C на связь C = O, более чем компенсируется большой дестабилизацией, возникающей в результате потери ароматичности. Следовательно, фенол существует практически полностью в форме енола.
Феноксиды - это еноляты, стабилизированные ароматичностью. При нормальных обстоятельствах феноксид более реакционноспособен в кислородной позиции, но кислородная позиция является «жестким» нуклеофилом, тогда как альфа-углеродные позиции имеют тенденцию быть «мягкими».
Фенол обладает высокой реакционной способностью по отношению к электрофильному ароматическому замещению, поскольку пи-электроны атома кислорода отдают электронную плотность кольцу. В соответствии с этим общим подходом к кольцу можно присоединить множество групп посредством галогенирования, ацилирования, сульфирования и других процессов. Однако фенольное кольцо настолько сильно активировано - уступает только анилину, - что бромирование или хлорирование фенола приводит к замещению всех атомов углерода в орто- и пара-положении гидроксигруппы, а не только на одном атоме углерода. Фенол реагирует с разбавленной азотной кислотой при комнатной температуре с образованием смеси 2-нитрофенола и 4-нитрофенола, в то время как с концентрированной азотной кислотой большее количество нитрогрупп замещается в кольце, давая 2,4,6-тринитрофенол, который известен как пикриновая кислота.
Водные растворы фенола слабо кислые и меняют лакмусовый цвет от синего до красного. Фенол нейтрализуется гидроксидом натрия, образуя фенат или фенолят натрия, но, будучи слабее, чем угольная кислота, он не может быть нейтрализован бикарбонатом натрия или карбонатом натрия. для высвобождения диоксида углерода.
Когда смесь фенола и бензоилхлорида встряхивают в присутствии разбавленного раствор гидроксида натрия. Это пример реакции Шоттена – Баумана :
Фенол восстанавливается до бензола, когда он перегоняется с пылью цинка или когда его пар пропускается через гранулы цинка при 400 ° C:
Когда фенол реагирует с диазометан в присутствии трифторида бора (BF 3) получают анизол в качестве основного продукта и газообразный азот в качестве побочного продукта.
Когда фенол реагирует с раствором хлорида железа (III), образуется интенсивный фиолетово-фиолетовый раствор.
Из-за коммерческого значения фенола было разработано множество методов его производства, но только кумоловый процесс является доминирующей технологией.
95% производства (2003 г.) приходится на кумольный процесс, также называемый Хокк-процессом . Он включает частичное окисление кумола (изопропилбензол) посредством перегруппировки Хока : по сравнению с большинством других процессов, процесс кумола использует относительно мягкие условия и относительно дешевое сырье. материалы. Чтобы процесс был экономичным, должны быть востребованы побочные продукты как фенол, так и ацетон. В 2010 году мировой спрос на ацетон составлял примерно 6,7 миллиона тонн, 83 процента из которых было удовлетворено за счет ацетона, произведенного в процессе кумола.
Путь, аналогичный процессу кумола, начинается с циклогексилбензола. Он окисляется до гидропероксида, подобно получению гидропероксида кумола. Посредством перегруппировки Хока гидропероксид циклогексилбензола расщепляется с образованием фенола и циклогексанона. Циклогексанон является важным прекурсором некоторых нейлонов.
Прямое окисление бензола до фенола теоретически возможно и представляет большой интерес, но не имеет введены в продажу:
Закись азота является потенциально «зеленым» окислителем, который является более сильным окислителем, чем O 2. Однако способы получения закиси азота остаются неконкурентоспособными.
Электросинтез с использованием переменного тока дает фенол из бензола.
Окисление толуол, разработанный Dow Chemical, включает катализируемую медью реакцию расплавленного бензоата натрия с воздухом:
Предполагается, что реакция протекает через образование бензиоилсалицилата.
Ранние методы основывались на экстракции фенола из производных угля или гидролиз производных бензола.
Ранний коммерческий путь, разработанный Bayer и Monsanto в начале 1900-х годов, начинается с реакции сильного основания с бензолсульфонатом. Превращение представлено этим идеализированным уравнением:
Хлорбензол можно гидролизовать до фенола с использованием основания ( процесс Доу ) или пар (процесс Рашига – Хукера ):
Эти методы страдают от стоимости хлорбензола и необходимости избавляться от хлорида как побочного продукта.
Фенол также является побочным продуктом, извлекаемым из уголь пиролиз. В процессе Ламмус окисление толуола до бензойной кислоты проводится отдельно.
Фенилдиазоний соли гидролизуются до фенола. Метод не представляет коммерческого интереса, так как прекурсор дорог.
Салициловая кислота декарбоксилаты в фенол.
Основные области применения фенола, потребляя две трети o е его производство включает его преобразование в прекурсоры для пластмасс. Конденсация с ацетоном дает бисфенол-A, ключевой предшественник поликарбонатов и эпоксидных смол. Конденсация фенола, алкилфенолов или дифенолов с формальдегидом дает фенольные смолы, известным примером которых является бакелит. Частичное гидрирование фенола дает циклогексанон, предшественник нейлона. Неионные детергенты получают путем алкилирования фенола с образованием алкилфенолов, например, нонилфенола, которые затем подвергаются этоксилированию.
Фенол также универсальный предшественник большого количества лекарств, в первую очередь аспирина, но также многих гербицидов и фармацевтических препаратов.
Фенол является компонентом жидкость – жидкость фенол-хлороформная экстракция Метод, используемый в молекулярной биологии для получения нуклеиновых кислот из тканей или образцов культур клеток. В зависимости от pH раствора можно экстрагировать либо ДНК, либо РНК.
Фенол когда-то широко использовался в качестве антисептика, его первым начал использовать Джозеф Листер (см. Раздел История).
С начала 1900-х до 1970-х годов он использовался в производстве карболового мыла. Концентрированные фенольные жидкости обычно используются для постоянного лечения вросших ногтей на пальцах рук и ног. Эта процедура известна как химическая матриксэктомия. Впервые эта процедура была описана Отто Боллом в 1945 году. С тех пор она стала химическим веществом выбора для химической матриксэктомии, выполняемой ортопедами. Фенол в лекарственном составе также используется в качестве консерванта в некоторых вакцинах..
Фенол в виде спрея, обычно с 1,4% фенола в качестве активного ингредиента, используется в медицине для облегчения боли в горле. Он является активным ингредиентом некоторых пероральных анальгетиков, таких как Chloraseptic спрей, TCP и Carmex, обычно используемых для временного лечения фарингита.
Фенол настолько дешев, что его используют в небольших количествах. Он входит в состав промышленных средств для удаления краски, используемых в авиационной промышленности для удаления эпоксидных, полиуретановых и других химически стойких покрытий.
Производные фенола использовались для получения косметика, включая солнцезащитные кремы, краски для волос, препараты для осветления кожи, а также в тониках / отшелушивающих средствах для кожи. Однако из соображений безопасности фенол запрещен к использованию в косметических продуктах в Европейском Союзе и Канаде.
Фенол был открыт в 1834 году Фридлибом. Фердинанд Рунге, который извлек его (в нечистой форме) из каменноугольной смолы. Рунге назвал фенол «Karbolsäure» (угольно-масляно-кислотная, карболовая кислота). Каменноугольная смола оставалась основным источником до развития нефтехимической промышленности. В 1841 году французский химик Огюст Лоран получил фенол в чистом виде.
В 1836 году Огюст Лоран придумал название «фен» для бензола; это корень слов «фенол» и «фенил ». В 1843 году французский химик Шарль Герхард придумал название «фенол».
антисептические свойства фенола были использованы сэром Джозефом Листером ( 1827–1912) в своей новаторской технике антисептической хирургии. Листер решил, что нужно тщательно промыть сами раны. Затем он прикрыл раны куском тряпки или пуха, покрытого фенолом или карболовой кислотой, как он это называл. Раздражение кожи, вызванное постоянным воздействием фенола, в конечном итоге привело к внедрению в хирургии асептических (обеззараживающих) методов.
Джозеф Листер был студентом Университетского колледжа Лондона под руководством Роберта Листона, позже дослужившись до звания хирурга в Королевском лазарете Глазго. Листер экспериментировал с тканями, покрытыми карболовой кислотой, после изучения работ и экспериментов своего современника Луи Пастера по стерилизации различных биологических сред. Листера вдохновили попытаться найти способ стерилизовать живые раны, чего нельзя было сделать с помощью тепла, необходимого для экспериментов Пастера. Изучая исследования Пастера, Листер начал складывать воедино свою теорию: пациентов убивают микробы. Он предположил, что если бы микробы можно было убить или предотвратить, инфекция не возникнет. Листер рассуждал, что химическое вещество может быть использовано для уничтожения микроорганизмов, вызывающих инфекцию.
Тем временем в Карлайле, Англия, чиновники экспериментировали с очисткой сточных вод, используя карболовую кислоту для уменьшения запаха сточных вод.. Услышав об этих разработках и ранее без особого успеха экспериментируя с другими химическими веществами в антисептических целях, Листер решил попробовать карболовую кислоту в качестве антисептика для ран. Первый шанс ему представился 12 августа 1865 года, когда он принял пациента: одиннадцатилетнего мальчика с переломом большеберцовой кости, который пронзил кожу голени. Обычно единственным решением была бы ампутация. Однако Листер решил попробовать карболовую кислоту. После закрепления кости и поддержки ноги шинами Листер пропитал чистые хлопчатобумажные полотенца неразбавленной карболовой кислотой и приложил их к ране, покрытой слоем оловянной фольги, и оставил на четыре дня. Когда он осмотрел рану, Листер был приятно удивлен, не обнаружив никаких признаков инфекции, только покраснение по краям раны от легкого ожога карболовой кислотой. Повторно наложив свежие повязки с разбавленной карболовой кислотой, мальчик смог идти домой примерно через шесть недель лечения.
К 16 марта 1867 года, когда первые результаты работы Листера были опубликованы в Lancet, он вылечил в общей сложности одиннадцать человек. пациенты, использующие его новый антисептический метод. Из них только один умер, и это произошло из-за осложнения, не имевшего ничего общего с техникой перевязки ран Листера. Теперь, впервые пациенты с сложными переломами, вероятно, покидали больницу с целыми конечностями
До того, как в больнице начали проводить антисептические операции, в 35 хирургических случаях было шестнадцать смертей. Почти каждый второй пациент умер. После того, как летом 1865 года была введена антисептическая хирургия, из 40 случаев было только шесть смертей. Уровень смертности снизился с почти 50 процентов до примерно 15 процентов. Это было замечательное достижение
Фенол был основным ингредиентом Carbolic Smoke Ball, неэффективного устройства, продававшегося в Лондоне в 19 веке для защиты от гриппа и других болезней, и предметом знаменитого судебного дела Карлилл против Карболик Смоук Болл Компани.
Токсическое действие фенола на центральную нервную систему, обсуждаемое ниже, вызывает внезапный коллапс и потерю сознания как у людей, так и у животных; состояние спазмов предшествует этим симптомам из-за двигательной активности, контролируемой центральной нервной системой. нацистская Германия использовала инъекции фенола как средство индивидуальной казни во время Второй мировой войны. Первоначально он использовался нацистами в 1939 году в рамках программы эвтаназии Aktion T4. Немцы узнали, что истребление более мелких групп экономически выгоднее, если каждой жертве вводить фенол. Уколы фенола сделали тысячам человек. Максимилиан Кольбе был также убит инъекцией фенола после двух недель обезвоживания и голода в Освенциме, когда он вызвался умереть вместо незнакомца. Примерно одного грамма достаточно, чтобы вызвать смерть.
Фенол является нормальным продуктом метаболизма, выделяется в количествах до 40 мг / л с мочой человека.
секреция височной железы самцов слонов показала присутствие фенола и 4-метилфенола во время муста.
. Это также одно из химических соединений, обнаруженных в кастореум. Это соединение поступает из растений, которые ест бобр.
Фенол - это измеримый компонент в аромате и вкусе отличительного шотландского виски Islay, обычно ~ 30 частей на миллион, но в ячменном солоде, используемом для производства виски, оно может превышать 160 частей на миллион. Это количество отличается от количества в дистилляте и предположительно превышает его.
Cryptanaerobacter phenolicus - это вид бактерии, которая производит бензоат из фенола через 4 -гидроксибензоат. Rhodococcus phenolicus - это вид бактерии, способной расщеплять фенол как единственный источник углерода.
Фенол и его пары разъедают глаза, кожа и дыхательные пути. Его разъедающее действие на кожу и слизистые оболочки связано с разрушающим белком действием. Повторный или продолжительный контакт кожи с фенолом может вызвать дерматит или даже ожоги второй и третьей степени. Вдыхание паров фенола может вызвать отек легких. Вещество может оказывать вредное воздействие на центральную нервную систему и сердце, вызывая аритмию, судороги и кому. почки также могут быть поражены. Длительное или повторяющееся воздействие вещества может оказывать вредное воздействие на печень и почки. Нет никаких доказательств того, что фенол вызывает рак у человека. Помимо его гидрофобных эффектов, другим механизмом токсичности фенола может быть образование феноксил радикалов.
. Поскольку фенол относительно быстро всасывается через кожу, системное отравление может возникают в дополнение к местным щелочным ожогам. Резорбтивное отравление большим количеством фенола может произойти даже на небольшом участке кожи, что быстро приводит к параличу центральной нервной системы и резкому падению температуры тела. LD50 для пероральной токсичности составляет менее 500 мг / кг для собак, кроликов или мышей; минимальная летальная доза для человека составила 140 мг / кг. Агентство регистрации токсичных веществ и заболеваний (ATSDR) Министерства здравоохранения и социальных служб США заявляет, что смертельная доза фенола при приеме внутрь составляет от 1 до 32 г.
Химические ожоги кожи воздействия могут быть обеззаражены промывкой полиэтиленгликолем, изопропиловым спиртом или, возможно, даже большим количеством воды. Требуется снятие загрязненной одежды и немедленное лечение в больнице при больших брызгах. Это особенно важно, если фенол смешан с хлороформом (обычно используемая смесь в молекулярной биологии для очистки ДНК и РНК ). Фенол также является репродуктивным токсином, вызывающим повышенный риск аборта и низкую массу тела при рождении, что указывает на задержку внутриутробного развития.
Слово фенол также используется для обозначения любого соединения, содержащего шесть членное ароматическое кольцо, непосредственно связанное с гидроксильной группой (-ОН). Таким образом, фенолы представляют собой класс органических соединений, из которых фенол, обсуждаемый в этой статье, является самым простым членом.
Искать фенол в Викисловаре, бесплатный словарь. |
Викицитатник содержит цитаты, относящиеся к: Фенол |
Викиисточник содержит текст 1911 Encyclopædia Britannica статья Карболовая кислота. |