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2021-02-26 12:10:49

有机化学中,酚类化合物(英语:phenol)是一类通式为ArOH,结构为芳烃环上的氢被羟基(—OH)取代的一类芳香族化合物。酚类化合物中最简单的酚为苯酚C6H5OH,亦称石炭酸)。

虽然结构与类似,但酚的性质相对独特而与醇不属同类化合物,这主要因为酚羟基连接于不饱和碳原子上。由于酚类的芳香环紧密的与羟基氧原子结合,而相对使羟基的原子与原子之间的化学键不是那么牢固,因此酚比起醇类化合物具有更强的酸性。酚上的羟基酸性通常间于脂肪醇与羧酸之间(它们的pKa通常在10-12之间)。

当酚类化合物的羟基失去一个质子(H),就会形成相应的负离子形态的酚负离子或称为芳基氧负离子,而相应形成的盐称为酚盐芳基氧盐

酚化合物还允许一个芳香环上连接两个或数个羟基,其中最简单的是苯二酚,它的结构是两个羟基连接在一个苯环上。一些酚类化合物具有杀菌效果,可制成消毒剂。另外一些具有雌激素作用或内分泌干扰素的活性。

分类

  • 依分子中羟基数分为一元酚、二元酚及多元酚;
  • 羟基在萘环上的称为萘酚,在环上称为蒽酚。

特性

酸性

  • 与普通的不同,由于受到芳香环的影响,酚上的羟基(酚羟基)有弱酸性,酸性比醇羟基强。主要原因取自于非定域化(共振态)的存在,导致醇类与它的pKa值有段落差。

  • 酚可与强生成酚盐,如苯酚钠。反应机构为:

1:酚先去质子化(目的是为了与外在系统呈现酸碱平衡);氢氧化钠的OH形成带一个负电荷的原子团(解离)2:氢氧化钠与酚进行复分解反应,合成苯酚钠和水。 而若要还原苯酚钠成苯酚,则通入CO2入上述溶液中,会形成碳酸氢钠和苯酚,再经过分离处理,则可得到较高纯度的苯酚

易被氧化

  • 在空气中无色的晶体酚易被氧化为红色或粉红色的

配合物

  • 酚在溶液中与三氯化铁可形成配合物,并呈现蓝紫色,可以鉴定三氯化铁或酚。
  • 塑料工业常用 C15H16O2(4,4'-dihydroxy-2,2-diphenylpropane),中文名为双酚A、也称为酚甲烷、二酚基丙烷或 2.2双对酚甲烷。

酚的反应

酚可通过许多途径发生化学反应:

  • 发生酯化反应以及相应酚的合成。
  • 由于羟基被活化基团,酚可以发生芳香亲电取代反应,如合成杯芳烃。
  • Bucherer咔唑合成中,萘酚与肼在亚硫酸氢钠条件下发生反应。
  • 氧化裂解反应,如1,2-二羟基苯在氧气,氯气和吡啶的条件下裂解为2,4-己二烯二酸单甲酯。
  • Teuber反应,即氧化去芳构化形成的反应中,氧化剂为Fremy盐和过一硫酸氢钾复合盐。 下图的反应中,3,4,5-三甲基苯酚与单线态氧反应可生成对-过氧喹诺酮,单线态氧由过一硫酸氢钾复合盐/碳酸钠乙腈/水溶液中反应生成。该过氧化物硫代硫酸钠发生还原反应得到喹诺林。

酚类化合物的制备

下列为酚类化合物在实验室中的制备方法:

  • 通过酯发生弗赖斯重排反应反应制备;
  • 通过N-苯基羟胺发生班贝尔格尔重排反应反应制备;
  • 通过酚或酚的水解反应制备;
  • 通过的还原反应制备;
  • 布赫尔反应中,通过硫氢化钠试剂,将芳香胺的氨基置换为羟基制备;
  • 通过重氮盐的水解反应制备;
  • 通过甲醛的寡聚反应后,在碱的催化下与环氧氯丙烷反应制备;
  • 酚一般可由芳烃磺化后经碱熔融制得;
  • 酚也可由卤代芳烃与碱在高温高压催化下反应制得;
  • 二烯酮苯酚重排反应中,通过二烯酮发生重排反应制备。
  • 通过氧化芳香硅烷制备,即Fleming–Tamao氧化反应
  • 通过苯与丙烯在H3PO4中加成,得到的异丙苯与O2H2SO4加成得到酚(Hock法)。

酚类化合物

资料专题:酚酚类化合物

污染

  • 酚污染会给生态系统带来很大危害。

环境酚污染

  • 环境酚污染主要来自焦化厂、煤气发生站、炼油、木材防腐、绝缘材料的制造、制药、造纸以及酚类化工厂的废水、废气
  • 酚类化合物挥发到空间可使大气受污染,含酚的废水流入农田会使土壤受污染,流入地下则会造成地下水污染。

土壤酚污染

  • 被酚污染的土壤会使农作物减产或枯死。

水体酚污染

  • 水体酚污染会使水生生物受到抑制,繁殖下降、生长变慢,严重时导致死亡。

对人体的危害

  • 酚侵入人体,会与细胞原浆中蛋白质结合形成不溶性蛋白,使细胞失去活性。
  • 酚对神经系统泌尿系统消化系统均有毒害作用。
  • 有些上述的物质与引起内分泌-紊乱相关。

另请参阅绿色和平关于消费品中有害化学成分的报告

限度

  • 中国规定最高允许浓度:
    • 饮用水中挥发酚:0.002mg/L
    • 地面水中挥发酚:0.010mg/L
    • 渔业水体挥发酚:0.005,mg/L
    • 居住区大气一次测定值最高限:0.02mg/m
    • 废水排放限度:0.5mg/L

参考文献

  1. p-tert-butylcalixarene,Organic Syntheses, CV 8, 80Article
  2. 2,4-Hexadienedioic acid, monomethyl ester,(Z,Z)-Organic Syntheses, Coll. Vol. 8, p.490(1993); Vol. 66, p.180(1988)Article
  3. 2,5-Cyclohexadiene-1,4-dione, 2,3,5-trimethylOrganic Syntheses, Coll. Vol. 6, p.1010(1988); Vol. 52, p.83(1972)Abstract.
  4. Oxidative De-aromatization of para-Alkyl Phenols into para-Peroxyquinols and para-Quinols Mediated by Oxone as a Source of Singlet OxygenM. Carmen Carreño, Marcos González-López, Antonio UrbanoAngewandte Chemie International Edition Volume 45, Issue 17 , Pages 2737 - 2741 2006Abstract页面存档备份,存于互联网档案馆
  5. 相关,参见辛克-苏尔反应
  6. Advanced organic Chemistry, Reactions, mechanisms and structure 3ed. page Jerry MarchISBN 0-471-85472-7
  7. Sonia Bracegirdle, Edward A. Anderson, Chem. Comm.doi:10.1039/b924135c

参见

外部链接

资料专题:酚外部链接