苯酚

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苯酚
IUPAC名
Hydroxybenzene
别名 石炭酸
羟基苯
识别
CAS号 108-95-2
SMILES
InChI
RTECS SJ3325000
性质
化学式 C6H5OH
摩尔质量 94.11 g·mol⁻¹
外观 白色结晶状固体
密度 1.07 g/cm³
熔点 40.5 °C
沸点 181.7 °C
溶解性 8.3 g/100 ml (20 °C)
pKa 9.95
偶极矩 1.7 D
危险性
欧盟分类 有毒 (T)
突变原
腐蚀性 (C)
NFPA 704
NFPA 704.svg
2
3
0
COR
闪点 79 °C
相关物质
相关化学品 苯硫酚
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。

苯酚(化学式:C6H5OH,PhOH),又名石炭酸羟基苯,是最简单的有机物,常温下为一种无色晶体。有毒。

苯酚是一种常见的化学品,是生产某些树脂杀菌剂防腐剂以及药物(如阿司匹林)的重要原料。

发现[编辑]

苯酚是德国化学家龙格(Runge F)于1834年在煤焦油中发现的,故又称石炭酸(Carbolic acid)。

结构[编辑]

苯酚分子由一个羟基直接连在苯环上构成。根据的凯库勒式,这个羟基是连在双键上的,为烯醇式结构。但由于苯环的稳定性,这样的结构几乎不会转化为酮式结构。

苯酚具有以下共振结构

苯酚的共振结构

苯酚盐负离子则有以下共振结构:

苯酚负离子的共振结构

酚羟基的氧原子采用sp2杂化,提供1对孤电子与苯环的6个碳原子共同形成离域 \ {\Pi}_7^8 键。大Π键加强了烯醇的酸性,羟基的推电子效应又加强了O-H键的极性,因此苯酚中羟基的氢可以电离出来。

物理性质[编辑]

苯酚熔点为40.5℃,沸点为181.7℃,常温下为一种无色或白色的晶体,有特殊气味。苯酚密度比水大,微溶于冷水,可在水中形成白色混浊;但易溶于65℃以上的热水。易溶于醇、醚等有机溶剂。

化学性质[编辑]

酸碱反应

苯酚具有弱酸性,能与碱反应:

\rm PhOH + NaOH \rightarrow PhONa + H_2O\,

苯酚pKa=10,酸性介于碳酸两级电离之间,因此苯酚不能与NaHCO3等弱碱反应:

\rm \ PhO^- + CO_2 + H_2O \rightarrow PhOH + HCO_3^-

此反应现象:二氧化碳通入后,溶液中出现白色混浊。

显色反应

苯酚遇三氯化铁溶液显紫色,原因是苯酚根离子与Fe3+形成了有颜色的配合物

\rm \ 6 PhOH + FeCl_3 \rightarrow H_3[Fe(OPh)_6](紫色) \rm \ + 3 HCl
取代反应


苯酚的硝化反应
苯酚的溴化反应


对比苯的相应反应可以发现,苯酚环上的取代比苯容易得多。这是因为羟基有给电子效应,使苯环电子云密度增加。

值得注意的是,苯酚的亲电取代总是发生在羟基的邻位对位。这是羟基等给电子基团的共性。

  • 酚羟基上的取代:酚羟基上的氢原子可以被含碳基团取代,生成


苯酚被溴乙烷乙基化为苯乙醚
氧化还原反应

苯酚在空气中久置会变为粉红色,是因为生成了苯醌


苯酚被氧气氧化为苯醌。


苯酚的氧化产物一般是对苯醌。这个反应也可以用Br2作氧化剂。

缩合反应

苯酚与甲醛在酸或碱的催化下发生缩合,生成酚醛树脂

制备[编辑]

熔融苯磺酸法

苯酚可由苯磺酸熔融反应制得:

 \mathrm{C_6H_5SO_3Na \ + \ 2NaOH \longrightarrow \ C_6H_5ONa \ + \ Na_2SO_3 \ + \ H_2O}


由苯磺酸的碱熔制取苯酚


用酸处理即得苯酚。此法是最早用来制取苯酚的方法,萘酚也用类似的方法制取。

异丙苯法

此法初始原料为苯,通过傅-克反应丙烯加成为异丙苯,再由异丙苯氧化为苯酚。此法同时生成丙酮

\rm \ C_6H_6 + H_2C\!=\!CHCH_3 \rightarrow C_6H_5CH(CH_3)_2
\rm \ C_6H_5CH(CH_3)_2 + O_2 \rightarrow C_6H_5OH + CH_3COCH_3

第二步反应是一个自由基反应

氯苯水解

通过氯苯氢氧化钠水溶液中的水解,也可以制得苯酚。由于氯苯的氯原子参与苯环的共轭,这个水解过程十分困难,需要在高压(28MPa)、高温(300℃)、以催化剂的条件下进行。

其他方法

苯酚也可由苯胺重氮盐水解制得。


由苯胺制取苯酚


2007年吉林大学化学学院的冯守华等人在 Org. Lett. 期刊上发表文章称,他们用碳酸氢钠铁粉在仿早期地球环境的条件下进行水热合成(水,200℃,1.9GPa),在产物中得到了产率为0.8%的苯酚。[1]


苯酚制取 2007年


他们认为反应机理如下:[2]


苯酚制取机理

安全[编辑]

苯酚有毒。苯酚及其浓溶液对皮肤有强烈的刺激作用,若不慎将苯酚沾到皮肤上,应用酒精聚乙二醇清洗;若量较大或者混有氯仿,则需要进行急救。沾到衣服上也需用大量水冲洗。

工业及醫學用途[编辑]

苯酚可作杀菌剂、麻醉剂、防腐剂。约瑟夫·李斯特(Lister J)最早将其用于外科手术消毒;但由于苯酚的毒性,这一技术最终被取代。现在苯酚可用于制备消毒剂,如TCP;或用其稀溶液直接进行消毒。

苯酚是多种化工产品的原料,用来合成阿司匹林等药品,以及一些农药、香料、染料。亦用来合成树脂,最主要的一种是和甲醛缩合而成的酚醛树脂

尽管苯酚的浓溶液毒性很强,它仍在整形外科手术中充当脱皮剂。

其他用途[编辑]

於二次世界大戰上,苯酚亦用於納粹滅絕營中以處決囚犯。集中營當局採用注射的方法對病人進行“特別處理”,是因為這種方法簡便、省錢、快速。被送的囚犯,一進門就被護士扒光衣服;隨後逐個被帶進死刑注射室,由党衛軍的醫生們給他們進行靜脈注射。注射用的藥劑是30%的苯酚溶液,劑量為致死的10—12CC;經過注射後,受害者需要經過20多分鐘才會死亡。 集中營當局認為這種殺人的方法速度仍然較慢,不能適宜大屠殺的需要,因而醫生們改進了殺人技術:他們用帶有超長針頭的注射器,刺入受害者的心臟部位進行苯酚注射。從此,接受注射者進入注射室後,就被接在類似牙科手術椅的注射專用椅上,由兩名囚犯護士把他的雙手分別摁在椅子扶手上,另一個護士用毛巾蒙住他的眼睛,並用力固定住他的頭。這時,党衛軍醫生走過來,將長針用力刺進受害者的心臟,再把針劑推進去。受害者馬上就失去知覺,不到一分鐘就斷氣。[來源請求]

衍生物[编辑]

参考文献[编辑]

  1. ^ Ge Tian, Hongming Yuan, Ying Mu, Chao He, and Shouhua Feng. Hydrothermal Reactions from Sodium Hydrogen Carbonate to Phenol. Org. Lett. 2007, 9 (10): 2019–2021. doi:10.1021/ol070597o. 
  2. ^ Shouhua Feng, Ge Tian, Hongming Yuan, Ying Mu & Chao He. Supporting Information for Hydrothermal Reactions from Sodium Hydrogen Carbonate to Phenol. 
  1. 邢其毅等.基础有机化学 第二版.§17.1,3-8,13.北京:高等教育出版社,1994年.ISBN 7-04-004607-5

参见[编辑]