Maandalizi ya phenol c6h6. Maandalizi ya phenol. Muundo, mali na matumizi ya phenol. Njia za kupata phenols
Phenoli- derivatives hidrokaboni yenye kunukia, ambayo inaweza kujumuisha kikundi kimoja au zaidi cha hidroksili kilichounganishwa pete ya benzini.
phenols inaitwaje?
Kulingana na sheria za IUPAC, jina " phenoli" Nambari za atomi hutoka kwa atomi ambayo imeunganishwa moja kwa moja na kikundi cha haidroksi (ikiwa ni cha juu) na huhesabiwa ili vibadala vipokee nambari ya chini zaidi.
Mwakilishi - phenol - C 6 H 5 OH:
Muundo wa phenol.
Atomu ya oksijeni ina jozi ya elektroni pekee katika kiwango chake cha nje, ambayo "huvutwa" kwenye mfumo wa pete (+M athari. HE- vikundi). Kama matokeo, athari 2 zinaweza kutokea:
1) kuongeza msongamano wa elektroni wa pete ya benzini kwa ortho- na para- nafasi. Kimsingi, athari hii inajidhihirisha katika athari za uingizwaji wa electrophilic.
2) wiani kwenye atomi ya oksijeni hupungua, kama matokeo ya ambayo dhamana HE inadhoofisha na inaweza kurarua. Athari inahusishwa na kuongezeka kwa asidi phenol ikilinganishwa na pombe zilizojaa.
Viingilio vilivyobadilishwa na mono phenoli(cresol) inaweza kuwa katika isoma 3 za muundo:
Mali ya kimwili ya phenols.
Phenoli ni vitu vya fuwele kwenye joto la kawaida. Mumunyifu hafifu katika maji baridi, lakini vizuri mumunyifu katika maji ya moto na katika mmumunyo wa maji wa alkali. Wana harufu ya tabia. Kutokana na kuundwa kwa vifungo vya hidrojeni, wana joto la juu kuchemsha na kuyeyuka.
Maandalizi ya phenols.
1. Kutoka halobenzenes. Wakati klorobenzene na hidroksidi ya sodiamu inapokanzwa chini ya shinikizo, phenolate ya sodiamu hupatikana, ambayo, baada ya kukabiliana na asidi, inageuka kuwa phenol:
2. Mbinu ya viwanda: uoksidishaji wa kichocheo wa cumene hewani hutoa phenoli na asetoni:
3. Kutoka kwa asidi ya sulfonic yenye kunukia kwa kuunganishwa na alkali. Mwitikio unaofanywa mara nyingi kutoa fenoli za polyhydric ni:
Kemikali mali ya phenols.
r-obiti ya atomi ya oksijeni huunda na pete ya kunukia mfumo wa umoja. Kwa hiyo, wiani wa elektroni kwenye atomi ya oksijeni hupungua, na kwenye pete ya benzini huongezeka. Polarity ya mawasiliano HE huongezeka, na hidrojeni ya kundi la hidroksili inakuwa tendaji zaidi na inaweza kubadilishwa kwa urahisi na atomi ya chuma hata chini ya hatua ya alkali.
Asidi ya phenoli ni kubwa kuliko ile ya alkoholi, kwa hivyo athari zifuatazo zinaweza kufanywa:
Lakini phenol ni asidi dhaifu. Ikiwa dioksidi kaboni au dioksidi ya sulfuri hupitishwa kupitia chumvi zake, phenol hutolewa, ambayo inathibitisha kwamba asidi ya kaboni na sulfuri ni asidi kali zaidi:
Sifa za tindikali za phenoli zinadhoofishwa na kuanzishwa kwa vibadala vya aina ya I kwenye pete na kuimarishwa na kuanzishwa kwa aina ya II.
2) Uundaji wa esta. Mchakato hutokea chini ya ushawishi wa kloridi ya asidi:
3) Mmenyuko wa uingizwaji wa umeme. Kwa sababu HE-kikundi ni kibadala cha aina ya kwanza, basi reactivity ya pete ya benzini katika nafasi za ortho na para huongezeka. Wakati phenol inakabiliwa na maji ya bromini, mvua huzingatiwa - hii ni majibu ya ubora kwa phenol:
4) Nitration ya phenols. Mmenyuko unafanywa na mchanganyiko wa nitrating, na kusababisha malezi ya asidi ya picric:
5) Polycondensation ya phenols. Mmenyuko hutokea chini ya ushawishi wa vichocheo:
6) Oxidation ya phenols. Phenoli hutiwa oksidi kwa urahisi na oksijeni ya anga:
7) Mmenyuko wa ubora kwa phenol ni athari ya suluhisho la kloridi ya feri na malezi ya tata ya violet.
Utumiaji wa phenols.
Phenoli hutumiwa katika utengenezaji wa resini za phenol-formaldehyde, nyuzi za syntetisk, dyes na. dawa, dawa za kuua viini. Asidi ya picric hutumiwa kama vilipuzi.
Phenol ni dutu ya fuwele isiyo na rangi na harufu maalum sana. Dutu hii hutumika sana katika utengenezaji wa rangi mbalimbali, plastiki, na nyuzi mbalimbali za sintetiki (hasa nailoni). Kabla ya maendeleo ya tasnia ya petrochemical, phenol ilitengenezwa peke kutoka kwa lami ya makaa ya mawe. Bila shaka, njia hii haikuweza kufikia mahitaji yote ya sekta inayoendelea kwa kasi kwa phenol, ambayo sasa imekuwa sehemu muhimu ya karibu vitu vyote vinavyozunguka.
Phenol, ambayo uzalishaji wake ukawa haja ya haraka kutokana na kujitokeza sana mbalimbali nyenzo mpya na dutu, ambayo ni kiungo muhimu, hutumiwa katika mchakato wa awali Na, kwa upande wake, ni sehemu muhimu ya phenolics. Pia, kiasi kikubwa cha phenol kinasindika katika cyclohexanol, muhimu kwa ajili ya uzalishaji wa kiwango cha viwanda.
Eneo jingine muhimu ni uzalishaji wa mchanganyiko wa creosols, ambayo ni synthesized katika resin creosol-formadelhyde, kutumika kwa ajili ya utengenezaji wa dawa nyingi, antiseptics na antioxidants. Kwa hiyo, leo kupata phenol kwa kiasi kikubwa ni kazi muhimu kemikali za petroli. Mbinu nyingi tayari zimetengenezwa ili kuzalisha dutu hii kwa kiasi cha kutosha. Wacha tuangalie zile kuu.
Njia ya zamani na iliyothibitishwa ni njia ya kuyeyuka kwa alkali, ambayo ina sifa ya matumizi makubwa ya asidi ya sulfuriki kwa na caustic soda, ikifuatiwa na kuunganishwa kwao katika chumvi ya benzenesulfonate, ambayo dutu hii imetengwa moja kwa moja. Uzalishaji wa phenoli kwa njia ya klorini ya benzene ikifuatiwa na saponization ya klorobenzene ni wa gharama nafuu tu ikiwa kuna. kiasi kikubwa umeme wa bei nafuu unaohitajika kwa ajili ya uzalishaji wa caustic soda na klorini. Hasara kuu za mbinu hii ni haja ya kuunda shinikizo la juu(angalau anga mia tatu) na kiwango kikubwa sana cha kutu ya vifaa.
Zaidi mbinu ya kisasa ni uzalishaji wa phenoli kwa mtengano wa hidroperoksidi isopropylbenzene. Kweli, mpango wa kutenganisha dutu inayohitajika hapa ni ngumu sana, kwani inahusisha uzalishaji wa awali wa hydroperoxide kwa alkylation ya benzene na ufumbuzi wa propylene. Zaidi ya hayo, teknolojia hutoa kwa oxidation ya isopropylbenzene inayotokana na mchanganyiko wa hewa ili kuunda hidroperoksidi. Kama sababu nzuri ya mbinu hii, tunaweza kutambua uzalishaji, sambamba na phenol, wa dutu nyingine muhimu - asetoni.
Pia kuna njia ya kutenganisha phenol kutoka kwa coke na nusu-coke tar ya vifaa vya mafuta imara. Utaratibu huu ni muhimu sio tu kupata phenol yenye thamani, lakini pia kuboresha ubora wa bidhaa mbalimbali za hidrokaboni. Moja ya mali ya phenol ni oxidation ya haraka, ambayo inasababisha kuzeeka kwa kasi ya mafuta na kuundwa kwa sehemu za viscous-kama resin ndani yake.
Lakini njia ya kisasa zaidi na mafanikio ya hivi karibuni ya sekta ya petrochemical ni uzalishaji wa phenol kutoka kwa benzene moja kwa moja kwa oxidizing mchakato mzima unafanywa katika reactor maalum ya adiabatic, ambayo ina kichocheo chenye zeolite. Oksidi ya asili ya nitrous hupatikana kwa oxidation ya amonia na hewa au kutengwa kutoka, kwa usahihi, kutoka kwa mazao yake yaliyoundwa wakati wa mchakato wa awali. Teknolojia hii ina uwezo wa kutoa fenoli yenye kiwango cha juu cha usafi na kiwango cha chini cha maudhui ya uchafu.
Imeundwa kwa misingi ya benzini. Saa hali ya kawaida Ni vitu vikali vya sumu na harufu maalum. Katika tasnia ya kisasa, misombo hii ya kemikali ina jukumu muhimu. Kwa suala la kiasi cha matumizi, phenol na derivatives yake ni kati ya ishirini maarufu zaidi misombo ya kemikali duniani. Zinatumika sana katika tasnia ya kemikali na nyepesi, dawa na nishati. Kwa hiyo, uzalishaji wa phenol kwa kiwango cha viwanda ni moja ya kazi kuu za sekta ya kemikali.
Majina ya phenol
Jina la asili la phenol ni asidi ya carbolic. Baadaye, kiwanja hiki kilipewa jina "phenol". Muundo wa dutu hii umeonyeshwa kwenye takwimu:
Atomi za phenoli zimehesabiwa kutoka kwa atomi ya kaboni ambayo imeunganishwa na kundi la OH hydroxo. Mfuatano unaendelea kwa mpangilio hivi kwamba atomi zingine zilizobadilishwa hupokea nambari za chini zaidi. Derivatives ya phenol zipo kwa namna ya vipengele vitatu, sifa ambazo zinaelezewa na tofauti katika isoma zao za kimuundo. Ortho-, meta-, para-cresols mbalimbali ni marekebisho tu ya muundo wa msingi wa kiwanja cha pete ya benzene na kikundi cha hidroksili, mchanganyiko wa msingi ambao ni phenol. Muundo wa dutu hii ni nukuu ya kemikali inaonekana kama C6H5OH.
Mali ya kimwili ya phenol
Kwa kuibua, phenoli inaonekana kama fuwele ngumu, isiyo na rangi. Washa nje wao oxidize, kutoa dutu tabia yake rangi ya pink. Katika hali ya kawaida, phenol haina mumunyifu kabisa katika maji, lakini kwa ongezeko la joto hadi 70 o takwimu hii huongezeka kwa kasi. Katika ufumbuzi wa alkali dutu hii ni mumunyifu kwa kiasi chochote na kwa joto lolote.
Mali hizi pia zimehifadhiwa katika misombo mingine, sehemu kuu ambazo ni phenols.
Tabia za kemikali
Mali ya kipekee ya phenol yanaelezewa na yake muundo wa ndani. Katika molekuli ya dutu hii ya kemikali, p-orbital ya fomu za oksijeni mfumo wa p-umoja na pete ya benzini. Mwingiliano huu mkali huongeza msongamano wa elektroni wa pete ya kunukia na hupunguza kiashiria hiki cha atomi ya oksijeni. Katika kesi hiyo, polarity ya vifungo vya kikundi cha hydroxo huongezeka kwa kiasi kikubwa, na hidrojeni iliyojumuishwa katika muundo wake inabadilishwa kwa urahisi na chuma chochote cha alkali. Hivi ndivyo phenolates mbalimbali huundwa. Misombo hii haiozi na maji kama vile vileo, lakini suluhu zao ni sawa na chumvi za besi kali na asidi dhaifu, kwa hivyo zina athari ya alkali iliyotamkwa. Phenolates humenyuka na asidi mbalimbali kama matokeo ya majibu, phenoli hupunguzwa. Tabia za kemikali za kiwanja hiki huruhusu kuguswa na asidi, kutengeneza esta. Kwa mfano, mwingiliano wa phenol na asidi asetiki husababisha kuundwa kwa finyl ester (phenyacetate).
Mmenyuko wa nitration hujulikana sana, ambayo, chini ya ushawishi wa asidi ya nitriki 20%, phenol huunda mchanganyiko wa para- na orthonitrophenols. Wakati phenoli inatibiwa na asidi ya nitriki iliyokolea, hutoa 2,4,6-trinitrophenol, ambayo wakati mwingine huitwa asidi ya picric.
Phenol katika asili
Kama dutu inayojitegemea, phenol hupatikana katika asili katika lami ya makaa ya mawe na katika aina fulani za mafuta. Lakini kwa mahitaji ya viwanda kiasi hiki hakina jukumu lolote. Kwa hiyo, uzalishaji wa phenol bandia imekuwa kipaumbele kwa vizazi vingi vya wanasayansi. Kwa bahati nzuri, tatizo hili lilitatuliwa na phenol ya bandia hatimaye ilipatikana.
Mali, kupokea
Matumizi ya halojeni mbalimbali hufanya iwezekanavyo kupata phenolates, ambayo usindikaji zaidi benzini huundwa. Kwa mfano, inapokanzwa hidroksidi ya sodiamu na klorobenzene hutoa phenolate ya sodiamu, ambayo, inapofunuliwa na asidi, huvunja ndani ya chumvi, maji na phenoli. Fomula ya majibu kama haya imetolewa hapa:
C 6 H 5 -CI + 2NaOH -> C 6 H 5 -ONA + NaCl + H 2 O
Asidi za sulfonic zenye kunukia pia ni chanzo cha utengenezaji wa benzini. Mmenyuko wa kemikali kuyeyuka kwa wakati mmoja wa alkali na asidi ya sulfoniki. Kama inavyoonekana kutokana na majibu, phenoksidi huundwa kwanza. Wakati wa kutibiwa na asidi kali, hupunguzwa kwa phenoli za polyhydric.
Phenol katika tasnia
Kwa nadharia, njia rahisi na ya kuahidi zaidi ya kupata phenol inaonekana kama hii: kwa msaada wa kichocheo, benzene hutiwa oksidi na oksijeni. Lakini hadi sasa, kichocheo cha mmenyuko huu hakijachaguliwa. Kwa hivyo, njia zingine hutumiwa sasa katika tasnia.
Kuendelea mbinu ya viwanda Uzalishaji wa phenol hujumuisha mwingiliano wa klorobenzene na ufumbuzi wa 7% wa hidroksidi ya sodiamu. Mchanganyiko unaozalishwa hupitishwa kupitia mfumo wa kilomita moja na nusu ya mabomba yenye joto hadi joto la 300 C. Chini ya ushawishi wa joto na kudumisha shinikizo la juu, vitu vya kuanzia huguswa, na kusababisha 2,4-dinitrophenol na bidhaa nyingine.
Sio muda mrefu uliopita, mbinu ya viwanda ya kuzalisha vitu vyenye phenol kwa kutumia mbinu ya cumene ilitengenezwa. Utaratibu huu una hatua mbili. Kwanza, isopropylbenzene (cumene) hupatikana kutoka kwa benzene. Kwa kufanya hivyo, benzene ni alkalated na propylene. Mwitikio unaonekana kama hii:
Baada ya hayo, cumene ni oxidized na oksijeni. Matokeo ya mmenyuko wa pili ni phenol na bidhaa nyingine muhimu, asetoni.
Phenol inaweza kuzalishwa kwa kiwango cha viwanda kutoka kwa toluini. Kwa kufanya hivyo, toluini ni oxidized juu ya oksijeni zilizomo katika hewa. Mmenyuko hutokea mbele ya kichocheo.
Mifano ya phenols
Homologues za karibu zaidi za phenoli huitwa cresols.
Kuna aina tatu za cresols. Meta-cresol ni kioevu chini ya hali ya kawaida, para-cresol na ortho-cresol ni yabisi. Cresols zote haziwezi mumunyifu katika maji, na kulingana na wao kemikali mali wao ni karibu sawa na phenol. Katika hali yao ya asili, cresols hupatikana katika lami ya makaa ya mawe katika sekta hutumiwa katika uzalishaji wa rangi na aina fulani za plastiki.
Mifano ya phenoli za diatomiki ni pamoja na para-, ortho-, na meta-hydrobenzene. Yote ni yabisi, mumunyifu kwa urahisi katika maji.
Mwakilishi pekee wa phenol ya trihydric ni pyrogallol (1,2,3-trihydroxybenzene). Fomula yake imewasilishwa hapa chini.
Pyrogallol ni wakala wa kupunguza nguvu. Ni oxidizes kwa urahisi, hivyo hutumiwa kuzalisha gesi zisizo na oksijeni. Dutu hii inajulikana sana kwa wapiga picha;
Muhtasari juu ya mada:
"Phenoli"
Mwalimu: Petrishek
Irina Alexandrovna
Imekamilika:
Mwanafunzi wa mwaka wa 2, kikundi cha 9
Kitivo cha Famasia
Vladlen Ardislamov
Tabia za jumla za phenols
Phenoli ni derivatives ya arene ambapo atomi moja au zaidi ya hidrojeni hubadilishwa na vikundi vya hidroksili.
Vikundi vya OH vya phenoli huitwa vikundi vya phenolic hidroksili.
Phenoli nyingi na derivatives zao zipo katika ulimwengu wa mimea (rangi, tannins, vipengele vya lignin vya kuni). Phenols hutumiwa katika dawa (ni antiseptic yenye nguvu ya antifungal na antibacterial; ikiwa inaingia ndani ya mwili wa binadamu kwa kiasi cha kutosha, husababisha sumu na uharibifu wa viungo na mifumo mingi), katika tasnia ya dawa, katika utengenezaji wa polima, dyes; manukato, na bidhaa za ulinzi wa mimea. Phenols na derivatives yao hutumiwa katika sekta ya mafuta (kama antipolarimizers). Hydroquinone hutumika kama vipodozi ili kuondoa kasoro za ngozi; Pyrocatechol hutumiwa katika upigaji picha kama msanidi programu, katika utengenezaji wa rangi na vitu vya dawa (kwa mfano, adrenaline).
Kulingana na idadi ya vikundi vya hidroksili kwenye pete ya kunukia, phenoli moja na polyhydric zinajulikana. Kwa phenoli nyingi na baadhi ya homologues zao, majina madogo yaliyopitishwa na utaratibu wa majina wa IUPAC hutumiwa.
Wawakilishi:
O-Cresol m-Cresol p-Cresol
a-naphthol b-naphthol
Pyrocatechol Resorcinol Hydroquinone
Pyrogallol
Mali ya kimwili ya phenols
Phenoli na homologi zake za chini hazina rangi, fuwele isiyoyeyuka au vimiminiko vilivyo na harufu kali ya tabia. Harufu ya phenoli katika hewa katika viwango vya chini (4 mg/m3). Fenoli za diatomiki na trihydric ni dutu ngumu, isiyo na harufu na viwango vya juu vya kuyeyuka. Phenoli ni tete kidogo kuliko alkoholi zilizo na uzani sawa wa molekuli, kwani huunda vifungo vya hidrojeni vya intermolecular.
Phenoli ni mumunyifu wa wastani katika maji (8.2% kwa 15C*). Nyingine phenoli za monohydric mumunyifu kidogo katika maji, lakini mumunyifu kwa urahisi katika etha, benzini, pombe na klorofomu. Kuongezeka kwa idadi ya vikundi vya hidroksili husababisha kuongezeka kwa umumunyifu wa fenoli za polyhydric katika maji. Phenoli za polyhydric pia huyeyuka sana katika vimumunyisho vya polar polyhydric.
Phenoli na hasa naphthols ni vitu vyenye sumu kali. Kutolewa kwao ndani ya miili ya maji husababisha madhara yasiyoweza kurekebishwa kwa asili.
Maandalizi ya phenols
Mbinu ya Cumene (Sergeeva)
Fenoli nyingi kwa sasa hutolewa kutoka isopropylbenzene - cumene. Kwa oxidizing cumene na hewa, cumene hidroperoksidi hupatikana, ambayo hutengana chini ya hatua ya ufumbuzi wa maji ya asidi ya madini katika phenol na acetone. Cumene imeundwa kutoka kwa benzene na propylene.
Cumene hidroperoksidi
Utaratibu:
(M 3)
Hydroperoxide ya pili-butyl inatenda vivyo hivyo.
Hydrolysis ya aryl halidi
Klorini katika klorobenzene haifanyi kazi na kwa hivyo hidrolisisi hufanywa na myeyusho wa NaOH wa 8% kwenye chombo cha joto cha 250 ° C mbele ya chumvi za shaba:
phenoksidi ya sodiamu
Kulingana na njia ya Raschig, klorobenzene hupatikana kwa oxidation ya benzini mbele ya kloridi hidrojeni:
Hydrolysis ya klorobenzene inafanywa na mvuke yenye joto kali mbele ya kichocheo cha shaba. Kloridi ya hidrojeni inayosababishwa inarudishwa kwenye hatua ya kwanza ya mchakato:
Hydrolysis mbele ya alkali hutokea kwa joto la chini, lakini thamani asidi hidrokloriki, ambayo imehifadhiwa kwa njia ya Raschig.
Mchanganyiko wa arylsulfonates na alkali
Inapounganishwa na alkali, arylsulfonates hupata majibu ya badala:
Asidi ya benzinesulfoniki ya sodiamu benzenesulfonate
Ubadilishaji wa phenolate ya sodiamu kuwa phenol hufanywa kwa kutumia dioksidi ya sulfuri, ambayo huundwa katika hatua ya pili:
Phenol hupatikana kwa fomu suluhisho la maji, ambayo imetengwa na kunereka. Njia hii ya usanisi wa phenoli ndiyo kongwe zaidi (1890). Njia hiyo hutumiwa kupata phenoli zingine, kwa mfano:
Mtengano wa chumvi za diazonium
Oxidation ya moja kwa moja ya benzene
C6H6+O2 (bauxite, 300-750C*) C6H5OH
Ugumu wa mabadiliko haya ulikuwa kwamba benzene hutiwa oksidi kwa urahisi zaidi kuliko phenoli. Inajulikana kama oxidation ya kichocheo na oksijeni ya anga (kwenye mchoro wa majibu) na kwa matumizi ya mchanganyiko mbalimbali wa mawakala wa vioksidishaji (peroksidi) na vichocheo (chumvi ya shaba, chuma, titani, nk).
Kutengwa na malighafi ya asili
Phenoli hutengwa na lami ya makaa ya mawe kwa njia ya kunereka na matibabu ya kemikali ili kuzalisha mchanganyiko wa phenoli; kutoka kwa taka za kusafisha mafuta.
