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词条 苯酚
释义

§ 发现

苯酚

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)。

§ 分子结构

苯酚分子由一个羟基直接连在苯环上构成。根据苯的凯库勒式,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:

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。

苯酚盐负离子则有以下共振结构:

§ 物理性质

苯酚化学式:C6H5OH,PhOH。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。[1]

苯酚

苯酚溶液

§ 化学物质

酸碱反应

苯酚是一种弱酸,能与碱反应:

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:

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+形成了有颜色的络合物。

取代反应

苯环上的亲电取代:苯酚由于结构中有苯环,可以在环上发生类似苯的亲电取代反应,如硝化、卤代等:

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和对位。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,生成醚或酯。

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。

§ 制备方法

磺化法

以苯为原料,用硫酸进行磺化生成苯磺酸,用亚硫酸中和,再用烧碱进行碱熔,经磺化和减压蒸馏等步骤而制得。原料消耗定额:纯苯1004kg/t、硫酸(98%)1284kg/t、亚硫酸钠1622kg/t、烧碱(折100%)1200kg/t。

异丙苯法

丙烯与苯在三氯化铝催化剂作用下生成异丙苯,异丙苯经氧化生成氢过氧化异丙苯,再用硫酸或树脂分解。同时得到苯酚和丙酮。每吨苯酚约联产丙酮0.6t。原料消耗定额:苯1150kg/t、丙烯600kg/t。

氯苯水解法

氯苯在高温高压下与苛性钠水溶液进行催化水解,生成苯钠,再用酸中和得到苯酚。

粗酚精制法

由煤焦油粗酚精制而得。

拉西法

苯在固体钼催化剂存在下,高温下进行氯氧化反应,生成氯苯和水,氯苯进行催化水解,得到苯酚和氯化氢,氯化氢循环使用。[2]苯酚可由苯磺酸与碱熔融反应制得: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。  此法初始原料为苯,通过傅-克反应与丙烯加成为异丙苯,再由异丙苯氧化为苯酚。此法同时生成丙酮。  第二步反应是一个自由基反应。 氯苯水解通过氯苯在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℃)、以铜作催化剂的条件下进行。 其他方法苯酚也可由苯胺经重氮盐水解制得。

§ 安全性

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,应用酒精或聚乙二醇清洗;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。

§ 致病性

苯酚及其化合物所引起的病理变化主要取决于其浓度。低浓度苯酚被人体吸收后,肝脏组织的解毒功能将使其失去大部分毒性,并随尿排出。但可能会造成慢性中毒,如出现不同程度的头昏、头痛等神经症状,以及食欲不振、吞咽困难、呕吐和腹泻等消化道症状。这种慢性中毒,经治疗后一般不会留下后遗症。饮水中的苯酚加氯消毒后会产生使人厌恶的异味,也会引起消化道症状,如恶心、呕吐、腹泻等。[2]

§ 标准

美国国家环保局(EPA)制定的关于酚的标准指出,在苯酚的浓度超过2.56毫克/升时,会对淡水水生生物产生慢性毒性。3.5毫克/升苯酚含量是该类化合物对人体产生危害的最低浓度;当苯酚含量低于2毫克/升时,长期饮用也是安全的。

§ 主要用途

医学用途

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。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。

工业用途

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。

其他用途

第二次世界大战上,苯酚用于纳粹灭绝营中处决囚犯。集中营当局采用注射的方法对病人进行“特别处理”,是因为这种方法简便、省钱、快速。囚犯由党卫军的医生们给他们进行静脉注射。注射用的药剂是30%的苯酚溶液,剂量为致死的10—12CC;经过注射后,受害者需要经过20多分钟才会死亡。

§ 衍生物

苯二酚、苯三酚

硝基苯酚、三硝基苯酚、三溴苯酚、五氯苯酚

苯醌:对苯醌、邻苯醌

甲酚、百里酚

水杨酸、乙酰水杨酸

萘酚、蒽酚

酚酞

§ 存储

储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。避免光照。库温不超过30℃,相对湿度不超过70%。包装密封。应与氧化剂、酸类、碱类、食用化学品分开存放,切忌混储。储区应配备相应品种和数量的消防器材,同时应备有合适的材料收容泄漏物。应严格执行极毒物品“五双”管理制度。

§ 实验

活动一 验证苯酚的酸性

有关苯酚的实验

1. 在试管中取2mL苯酚溶液,滴加石蕊试剂,观察现象。

2. 在三支试管中分别取少量苯酚固体,并分别向其中加入2—3毫升氢氧化钠溶液、2—3mL碳酸钠溶液、2—3mL碳酸氢钠溶液,充分振荡,观察并比较现象(注意加盐溶液的试管中是否有气泡。)

3. 在试管中取2mL氢氧化钠溶液,滴加2—3滴酚酞试液,再加入少量苯酚固体,观察颜色变化。

交流现象

1. 苯酚不能使石蕊变红。

2. 苯酚固体易溶于氢氧化钠溶液和碳酸钠溶液,无气泡产生;难溶于碳酸氢钠溶液。

3. 苯酚使红色溶液(滴有酚酞试液的氢氧化钠溶液)逐渐变浅。

实验结论

苯酚具有弱酸性,酸性介于碳酸和碳酸氢根离子之间。由于苯酚的酸性太弱,以至于不能使石蕊试剂变红。(石蕊试液的变色范围是:pH值5~8)

演示实验:在刚才制取的苯酚溶液中边振荡边逐滴加入氢氧化钠溶液,至恰好澄清,再持续通入二氧化碳气体,溶液又变浑浊。

小结:综上所述,根据强酸制弱酸的原理可知酸性: H2CO3 > > NaHCO3 。

活动二 苯酚与溴的反应

演示实验:在浓溴水中逐渐滴加苯酚稀溶液,并不断振荡,有白色沉淀生成。

结论:苯酚能与溴水发生取代反应。苯酚即具有苯基的性质,又具有羟基的性质,但因官能团之间存在相互的影响,使苯酚有具有一些不同的性质,如弱酸性,易取代等性质。

§ 污染事件

2012年2月3日,江苏镇江自来水异味事件,经查主因是水源苯酚污染。江苏省疾病预防控制中心专家认为,镇江自来水中苯酚含量不会对人体造成危害。[3]

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更新时间:2024/12/19 2:13:06