苯酚

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苯酚
IUPAC名
Hydroxybenzene
別名 石炭酸
羥基苯
識別
CAS號 108-95-2
SMILES
InChI
RTECS SJ3325000
性質
化學式 C6H5OH
摩爾質量 94.11 g·mol⁻¹
外觀 白色結晶狀固體
密度 1.07 g/cm³
熔點 40.5 °C
沸點 181.7 °C
溶解性 8.3 g/100 ml (20 °C)
pKa 9.95
偶極矩 1.7 D
危險性
歐盟分類 有毒 (T)
突變原
腐蝕性 (C)
NFPA 704
NFPA 704.svg
2
3
0
COR
閃點 79 °C
相關物質
相關化學品 苯硫酚
若非註明,所有數據均出自一般條件(25 ℃,100 kPa)下。

苯酚(化學式:C6H5OH,PhOH),又名石炭酸羥基苯,是最簡單的有機物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。

發現[編輯]

苯酚是德國化學家龍格(Runge F)於1834年在煤焦油中發現的,故又稱石炭酸(Carbolic acid)。

結構[編輯]

苯酚分子由一個羥基直接連在苯環上構成。根據的凱庫勒式,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。

苯酚具有以下共振結構

苯酚的共振結構

苯酚鹽負離子則有以下共振結構:

苯酚負離子的共振結構

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 \ {\Pi}_7^8 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。

物理性質[編輯]

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。

化學性質[編輯]

酸鹼反應

苯酚是一種弱酸,能與鹼反應:

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

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:

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

此反應現象:二氧化碳通入後,溶液中出現白色混濁。

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+形成了有顏色的配合物

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


苯酚的硝化反應
苯酚的溴化反應


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對位。這是羥基等給電子基團的共性。

  • 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


苯酚被溴乙烷乙基化為苯乙醚
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


苯酚被氧氣氧化為苯醌。


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。

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

製備[編輯]

熔融苯磺酸法

苯酚可由苯磺酸熔融反應製得:

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


由苯磺酸的鹼熔製取苯酚


用酸處理即得苯酚。此法是最早用來製取苯酚的方法,萘酚也用類似的方法製取。

異丙苯法

此法初始原料為苯,通過傅-克反應丙烯加成為異丙苯,再由異丙苯氧化為苯酚。此法同時生成丙酮

\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

第二步反應是一個自由基反應

氯苯水解

通過氯苯氫氧化鈉水溶液中的水解,也可以製得苯酚。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℃)、以催化劑的條件下進行。

其他方法

苯酚也可由苯胺重氮鹽水解製得。


由苯胺製取苯酚


2007年吉林大學化學學院的馮守華等人在 Org. Lett. 期刊上發表文章稱,他們用碳酸氫鈉鐵粉在仿早期地球環境的條件下進行水熱合成(水,200℃,1.9GPa),在產物中得到了產率為0.8%的苯酚。[1]


苯酚製取 2007年


他們認為反應機理如下:[2]


苯酚製取機理

安全[編輯]

苯酚有毒。苯酚及其濃溶液對皮膚有強烈的刺激作用,若不慎將苯酚沾到皮膚上,應用酒精聚乙二醇清洗;若量較大或者混有氯仿,則需要進行急救。沾到衣服上也需用大量水沖洗。

工業及醫學用途[編輯]

苯酚可作殺菌劑、麻醉劑、防腐劑。約瑟夫·李斯特(Lister J)最早將其用於外科手術消毒;但由於苯酚的毒性,這一技術最終被取代。現在苯酚可用於製備消毒劑,如TCP;或用其稀溶液直接進行消毒。

苯酚是多種化工產品的原料,用來合成阿司匹林等藥品,以及一些農藥、香料、染料。亦用來合成樹脂,最主要的一種是和甲醛縮合而成的酚醛樹脂

儘管苯酚的濃溶液毒性很強,它仍在整形外科手術中充當脫皮劑。

其他用途[編輯]

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,由黨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,黨衛軍醫生走過來,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[編輯]

參考文獻[編輯]

  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.基礎有機化學 第二版.§17.1,3-8,13.北京:高等教育出版社,1994年.ISBN 7-04-004607-5

參見[編輯]