Фенол

ФЕНОЛ (гидроксибензол, карболовая к-та), мол.м. 94,11; бесцв., розовеющие на воздухе кристаллы с характерным запахом; т. пл. 40,8 ⁰C, т. кип. 181,84 ⁰C, 70,9 °С/10 мм рт.ст.; 1,132, (жидкость) 1,0576; 1,5509; р_крит 6,11 МПа; t_крит 419 ⁰C; h 2,47·10^-6 (60 ⁰C) и 1,56·10^-6 м²/с (80 ⁰C); g 0,03766 Н/м (50 ⁰C); m 4,736·10^-30 Кл·м; 132,7 Дж/(моль·К); 11,5 кДж/моль; 45,923 кДж/моль; 68,594 кДж/моль (25 ⁰C); -3051,8 кДж/моль; -162,944 кДж/моль; e 11,60 (жидкость, 40 ⁰C), 2,83 (кристаллы, 20 ⁰C). Ф.- слабая к-та, рКа 9,98 (вода, 25 ⁰C). Хорошо раств. в этаноле, диэтиловом эфире, ацетоне, CHCl₃ и др. орг. р-рителях, умеренно -в воде (6,7 г в 100 мл при 16 ⁰C), при т-ре выше 66 ⁰C раств. в воде в любом соотношении. Образует двухкомпонент-ные азеотропные смеси, напр, с H₂O (т. кип. 99,6 ⁰C, 9,2% по массе Ф.), кумолом (т. кип. 170,5 ⁰C, 37% Ф.), анилином (т. кип. 186,22 ⁰C, 42% Ф.) и трехкомпонентные азеотропные смеси, напр, с H₂O и кумолом (т. кип. 134,3 ⁰C, 79,5% Ф., 20,33% H₂O и 0,17% кумола).

По хим. св-вам Ф.- типичный представитель фенолов; первый член ряда. При взаимод. с щелочами MOH Ф. образует соли - феноляты ф-лы C₆H₅OM. Взаимод. C₆H₅ONa с диме-тилсульфатом приводит к простому эфиру Ф.- анизолу. Сложные эфиры образуются при натр. Ф. с хлорангидридами к-т в присут. третичных аминов или с р-ром NaOH (р-ция Шотте-на - Баумана). По Кольбе - Шмитта реакции Ф. при действии NaOH и CO₂ превращается в салициловую к-ту, при действии KOH и CO₂ - в п-гидроксибензойную. Аммонолиз Ф. при 300-600 ⁰C и давлении выше 1,5 МПа (кат. Al₂O₃ или алюмосиликат) приводит к анилину.

Р-ции электроф. замещения протекают по орто- и пара-положениям. Так, нитрование Ф. конц. HNO₃ приводит к 2,4,6-тринитрофенолу (пикриновой к-те), бромирование Br₂ - к 2,4,6-трибромфенолу, сульфирование - к смеси о- и п-фенолсульфокислот, алкилирование алкилгалогенидами, олефинами или спиртами в присут. кислых катализаторов -к смеси о- и п-алкилфенолов. Ф. легко конденсируется с карбонильными соед., образуя, напр., с формальдегидом фе-ноло-формальдегидные смолы, с ацетоном - бисфенол А [2,2-бмс-(4-гидроксифенил)пропан], с фталевым ангидридом - фенолфталеин. Окисление Ф. O₂ воздуха или персульфатом К в щелочной среде приводит к гидрохинону. При действии LiAlH₄ при 350 ⁰C F. превращается в бензол, в условиях жидкофазного гидрирования в присут. Ni- и Pd-ка-тализаторов - в циклогенсанол. Последний (с примесью цик-логексанона) образуется также при газофазном гидрировании Ф. в присут. металлов VIII гр. (напр., Pd/Al₂O₃, 120-140 ⁰C, 1-1,5 МПа; Ni-Ренея, 150 ⁰C, 1-2 МПа; Fe-Cr, 100-120 ⁰C, 1-2 МПа).

В пром-сти Ф. синтезируют преим. окислением кумола O₂ воздуха при 90-130 ⁰C в присут. щелочных добавок с послед, разложением образующегося гидропероксида кумола (т. наз. кумольный метод, или метод Удриса - Сергеева) по р-ции:

Выход Ф. ок. 96% в расчете на кумол; выделяют Ф. и ацетон ректификацией. Побочные продукты - a-метилстирол и аце-тофенон, от примесей к-рых (окись мезитила, 2-метилбензо-фуран и др.) Ф. очищают на катионитах или обработкой H₂SO₄.

Другие пром. способы синтеза Ф.: 1) Окисление толуола O₂ воздуха в бензойную к-ту (150-170 ⁰C, 1,5 МПа, кат.- Со) с послед, окислит, декарбо-ксилированием (230-240 ⁰C, кат.- Cu) до Ф. (толуольный метод, выход 82%). 2) Окислит, гидрохлорирование бензола (270 ⁰C, кат.- оксиды Fe и Cu) с послед, гидролизом образующегося хлорбензола водяным паром при 450-550 ⁰C, кат.- SiO₂ (хлорбензольный метод Хугера - Рашига, выход 90-95%). 3) Сульфирование бензола H₂SO₄ (120-150 ⁰C, 0,25 МПа) с послед, щелочным плавлением образующейся бензолсульфокислоты с NaOH при 320 ⁰C (сульфурационный метод, выход 92%). 4) Окисление циклогексана O₂ воздуха (130-160 ⁰C, 3-4 МПа, кат.-соли Со) в смесь циклогексанола и циклогексанона с послед, дегидрированием при 250—420 ⁰C, кат.- Со, Pt или Ni (цик-логексановый метод, выход 95%).

Для обнаружения Ф. используют цветные р-ции, напр., с r-ром FeCl₃ (фиолетовое окрашивание, исчезающее при под-кислении), бромной водой (появление белого осадка); для идентификации Ф.- кристаллич. производные Ф., напр, фе-ноксиуксусную к-ту (т. пл. 98-99 ⁰C). Количественно Ф. определяют иодометрией, бромометрией или ГЖХ.

Ф.- антисептич. и дезинфицирующее ср-во (карболка черная). Применяют Ф. для произ-ва разл. фенольных смол (феноло-альдегидных, резольных), e-капролактама, адипино-вой к-ты, анилина, бисфенола А, алкилфенолов, пестицидов, пластификаторов; Ф. используется в синтезе многих лек. ср-в, напр, аспирина, салола, фенолфталеина.

T. всп. 79 ⁰C (в закрытом тигле), 85 ⁰C (в открытом); т. самовоспл. 595 ⁰C; КПВ 0,3-2,4%.

Ф. вызывает нарушение функций нервной системы, дыхания и кровообращения, раздражает слизистые оболочки ды-хат. путей и глаз, вызывает ожоги при попадании на кожу. ПДК в атм. воздухе 0,003 мг/м³, в воздухе рабочей зоны 0,3 мг/м³, в воде водоемов рыбохозяйственного и хозяйств.-бытового пользования 0,001 мг/л. ЛД₅₀ 427 мг/кг (мыши, внутрижелудочно).

Мировой объем произ-ва 4,7 млн. т в год (1985); объем произ-ва в США 1,59 млн. т в год (1990).

Лит. см. при ст. Фенолы. И. Д. Синович, Г. П. Павлов.