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苯酚(C6H6O,PhOH),又名石炭酸、羥基苯,是最簡單的酚類有機物,一種弱酸。常溫下為一種無色晶體。有毒。
苯酚是一種常見的化學品,是生產某些樹脂、殺菌劑、防腐劑以及藥物(如阿司匹林)的重要原料。
苯酚分子由一個羥基直接連在苯環上構成。根據苯的凱庫勒式,這個羥基是連在雙鍵上的,為烯醇式結構。但由於苯環的穩定性,這樣的結構幾乎不會轉化為酮式結構。
酚羥基的氧原子採用sp2雜化,提供1對孤電子與苯環的6個碳原子共同形成離域Π
圖片參考:
http://upload.wikimedia.org/math/9/6/e/96ef10597cb1940e6fad917b23120a09.png
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
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,微溶於冷水,可在水中形成白色混濁;但易溶於65℃以上的熱水。易溶於醇、醚等有機溶劑。
取代反應
[編輯] 苯環上的親電取代
苯酚由於結構中有苯環,可以在環上發生類似苯的親電取代反應,如硝化、鹵代等:
圖片參考:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/09/Phenol_NB.PNG
對比苯的相應反應可以發現,苯酚環上的取代比苯容易得多。這是因為羥基有給電子效應,使苯環電子雲密度增加。
值得注意的是,苯酚的親電取代總是發生在羥基的鄰位和對位。這是羥基等給電子基團的共性。
[編輯] 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。
圖片參考:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/10/Phenol_EE.PNG
[編輯] 氧化還原反應
苯酚在空氣中久置會變為粉紅色,是因為生成了苯醌:
圖片參考:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e5/Phenol_Oxidation.PNG
苯酚的氧化產物一般是對苯醌。這個反應也可以用Br2作氧化劑。
[編輯] 縮合反應
苯酚與甲醛在酸或鹼的催化下發生縮合,生成酚醛樹脂。
[編輯] 無機反應
[編輯] 酸鹼反應
苯酚是一種弱酸,能與鹼反應:
PhOH + NaOH → PhONa + H2O
苯酚pKa=10,酸性介於碳酸兩級電離之間,因此苯酚不能與NaHCO3等弱鹼反應:
PhO- + CO2 + H2O → PhOH + HCO3-
此反應現象:二氧化碳通入後,溶液中出現白色混濁。
[編輯] 顯色反應
苯酚遇三氯化鐵溶液顯紫色,原因是苯酚根離子與Fe3+形成了有顏色的絡合物。
6 Ph-OH + FeCl3 → H3[Fe(O-Ph)6](紫色) + 3 HCl
[編輯] 製備
[編輯] 熔融苯磺酸法
苯酚可由苯磺酸與鹼熔融反應制得:
圖片參考:
http://upload.wikimedia.org/math/8/7/8/878a64281e9190bf3cd67c788387765e.png
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。
[編輯] 異丙苯法
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。
C6H6 (g) + H2C=CHCH3 (g) → C6H5-CH(CH3)2 (g)
C6H5-CH(CH3)2 (g) + O2 (g) → C6H5-OH (aq) + (CH3)2C=O (aq)
第二步反應是一個自由基反應。
[編輯] 氯苯水解
通過氯苯在氫氧化鈉水溶液中的水解,也可以制得苯酚。由於氯苯的氯原子參與苯環的共軛,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。
[編輯] 其他方法
苯酚也可由芳香伯胺經重氮鹽水解制得。