Конспект

Фенолы: строение, свойства, получение

Ключевые тезисы

• Фенолы — кислородсодержащие органические соединения, где гидроксильная группа (-OH) напрямую связана с атомом углерода бензольного кольца.
• Общая формула: CₙH₂ₙ₋₆Oₘ, где m ≤ n.
• Обладают кислотными свойствами (реагируют со щелочами и активными металлами), но не вступают в реакции, характерные для спиртов (дегидратация, этерификация).
• Бензольное кольцо в фенолах активировано для реакций замещения (нитрование, бромирование).

Основное содержание

Строение и классификация

Фенол — гидроксибензол, где -OH группа напрямую присоединена к ароматическому кольцу. Если -OH находится в боковой цепи (например, -CH₂OH), вещество относится к ароматическим спиртам, а не к фенолам.

Классификация по числу -OH групп:

• Одноатомные: фенол (гидроксибензол).
• Двухатомные: пирокатехин (1,2-дигидроксибензол), резорцин (1,3-дигидроксибензол), гидрохинон (1,4-дигидроксибензол).
• Трехатомные: пирогаллол (1,2,3-тригидроксибензол).

Крезолы — метилфенолы (орто-, мета-, пара-изомеры), отличаются от ксилолов (диметилбензолов).

Особенности строения и следствия

В молекуле фенола происходит сопряжение неподелённой электронной пары атома кислорода с π-системой бензольного кольца. Это приводит к:

• Упрочнению связи C–O.
• Повышению кислотных свойств -OH группы по сравнению со спиртами.
• Невозможности замещения -OH группы в реакциях с галогеноводородами (в отличие от спиртов).

Химические свойства

1. Кислотные свойства
Фенол проявляет слабые кислотные свойства (сильнее воды и спиртов, но слабее угольной и карбоновых кислот).

• Реагирует с активными металлами (Na, K):
  C₆H₅OH + Na → C₆H₅ONa + ½H₂
• Реагирует со щелочами (NaOH, KOH):
  C₆H₅OH + NaOH → C₆H₅ONa + H₂O
• Фенолят может быть вытеснен более сильной кислотой:
  C₆H₅ONa + HCl → C₆H₅OH + NaCl
  C₆H₅ONa + CO₂ + H₂O → C₆H₅OH + NaHCO₃ (образуется только гидрокарбонат!)

2. Реакции замещения в бензольном кольце
-OH группа — ориентант I рода, сильно активирует кольцо.

• Бромирование (качественная реакция): с бромной водой образуется белый осадок 2,4,6-трибромфенола. Раствор брома обесцвечивается.
• Нитрование:
  • Конц. HNO₃ → 2,4,6-тринитрофенол (пикриновая кислота).
  • Разб. HNO₃ → преимущественно о- или п-нитрофенол.

3. Реакция с хлоридом железа (III)
Качественная реакция на фенол! Образуется фиолетовое окрашивание раствора.

4. Гидрирование
C₆H₅OH + 3H₂ → C₆H₁₁OH (циклогексанол). Катализаторы: Ni, Pt, Pd.

5. Поликонденсация с формальдегидом
Образование фенолформальдегидной смолы (реакция идёт с выделением воды).

Способы получения

1. Кумольный способ: окисление изопропилбензола (кумола) кислородом воздуха с последующим разложением гидропероксида. Побочный продукт — ацетон.
2. Щелочной гидролиз хлорбензола:
   C₆H₅Cl + 2NaOH → C₆H₅ONa + NaCl + H₂O (жёсткие условия: t~300°C, давление).
   Фенол выделяют из фенолята действием сильной кислоты (например, HCl).

Отличия от спиртов (важно для ЕГЭ)

Выводы

• Ключевой признак фенола — связь -OH группы напрямую с бензольным кольцом.
• Основные химические свойства: кислотность (реакции с металлами и щелочами) и реакции электрофильного замещения в активированном бензольном кольце.
• Для решения заданий ЕГЭ критически важно отличать фенолы от ароматических спиртов и помнить, с какими реагентами фенолы не взаимодействуют (например, с галогеноводородами для замещения -OH).