苯酚
苯酚(化学式:C6H5OH,PhOH),又名石炭酸、羟基苯,是最简单的酚类有机物,一种弱酸。常温下为一种无色晶体。有毒。苯酚是一种常见的化学品,是生产某些树脂、杀菌剂、防腐剂以及药物(如阿司匹林)的重要原料。
编辑摘要中文名称:苯酚、石炭酸
英文/拉丁名称:Phenol
性状:本品为无色或微红色的针状结晶或结晶性块;有特臭;有引湿性;水溶液显弱酸性反应;遇光或在空气中色渐变深。本品在乙醇、氯仿、乙醚、甘油、脂肪油或挥发油中易溶,在水中溶解,在液状石蜡中略溶。
凝点:本品的凝点不低于40℃。
结构或分子式:所有C原子均以sp2杂化轨道形成σ键,O原子均以sp3杂化轨道形成σ键。
相对分子量或原子量:94.11
密度:1.071
熔点(℃):42—43
沸点(℃):182
折射率:1.5425(41)
毒性LD50(mg/kg):大鼠经口530。
溶解情况:溶于乙醇、乙醚、氯仿、甘油、二硫化碳等。
其他:加热能溶于水(在室温下,在水中的溶解度是9.3g,当温度高于65°C时能与水混溶),有毒,具有腐蚀性,在空气中变粉红色。
功能与主治:①用于器械、用具、排泄物的消毒。②生物制剂的防腐剂。③止痒。
不良反应:本品毒性大(口服致死量8g—15g)。
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)。
| 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:
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| 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:
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物理性质
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。
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: |
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| 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。 |
| 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。 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。 苯酚也可由苯胺经重氮盐水解制得。 |
活动一 验证苯酚的酸性
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。
分析现象
根据这些现象能得出什么结论:
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)
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。
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。
设疑:但是在有机反应中,溴水经常是也作为加成反应的试剂,你能判断该反应是取代反应还是加成反应吗?请设计探究方案。
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。
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。
工业用途
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。
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。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。
其他用途
于二次世界大战上,苯酚亦用于纳粹灭绝营中以处决囚犯。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。被送的囚犯,一进门就被护士扒光衣服;随后逐个被带进死刑注射室,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。
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
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。配备相应品种和数量的消防器材。储区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。
1)与FeCl3的显色反应:苯酚与FeCl3溶液作用生成紫色(或蓝紫色)的络离子[Fe(OC6H5)6]3-,该反应灵敏度高,常用于苯酚的定性鉴别。 Fe3++6C6H5OH→[Fe(OC6H5)6]3-(紫色)+6H+。
2)与溴水的沉淀反应:苯酚与溴水反应得到2,4,6-三溴苯酚,这个反应很灵敏,即使是极稀的苯酚溶液(10mg/kg)也能与溴水生成沉淀,故此反应常被用作苯酚的定性鉴别和定量测定。
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