Фенолы могут реагировать как по гидроксильной группе, так и по бензольному кольцу.

1. Реакции по гидроксильной группе

Углерод-кислородная связь в фенолах гораздо прочнее, чем в спиртах. Например, фенол не может быть превращен в бромбензол действием на него бромоводорода, тогда как циклогексанол при нагревании с бромоводородом легко превращается в бромциклогексан:

Как и алкоксиды феноксиды реагируют с алкилгалогенидами и другими алкилирующими реагентами с образованием смешанных эфиров:

(23)

Фенетол

(24)

Анизол

Алкилирование фенолов галогенуглеводородами или диметилсульфатом в щелочной среде представляет собой модификацию реакции Вильямсона. По реакции алкилирования фенолов хлоруксусной кислотой получают такие гербициды как 2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота (2,4-Д).

(25)

2,4-Дихлорфеноксиуксусная кислота (2,4-Д)

и 2,4,5-трихлорфеноксиуксусная кислота (2,4,5-Т).

(26)

2,4,5-трихлорфеноксиуксусная кислота (2,4,5-Т)

Исходный 2,4,5-трихлорфенол получают по схеме:

(27)

1,2,4,5- Тетрахлорфенол 2,4,5-трихлорфеноксид натрия 2,4,5-трихлорфенол

При перегреве на стадии получения 2,4,5-трихлорфенола вместо него может образовываться очень токсичный 2,3,7,8-тетрахлордибензодиоксин:

2,3,7,8-Тетрахлордибензодиоксин

Фенолы являются более слабыми нуклеофилами, чем спирты. По этой причи-не они в отличие от спиртов не вступают в реакцию этерификации. Для получения сложных эфиров фенолов используют хлорангидриды и ангидриды кислот:

Фенилацетат

Дифенилкарбонат

Упр.17. Тимол (3-гидрокси-4-изопропилтолуол) содержится в тимьяне и используется в качестве антисептика средней силы в зубных пастах и жидкостях для полоскания рта. Его получают алкилированием по Фриделю – Крафтсу

м -крезола 2-пропанолом в присутствии серной кислоты. Напишите эту реакцию.

2. Замещение в кольцо

Оксигруппа фенола очень сильно активирует ароматическое кольцо по отношению к реакциям электрофильного замещения. В качестве промежуточных соединений вероятнее всего образуются оксониевые ионы:

При проведении реакции электрофильного замещения в случае фенолов необходимо применять специальные меры для того, чтобы предотвратить полизамещение и окисление.

3. Нитрование

Фенол нитруется гораздо легче бензола. При действии на него концентриро-ванной азотной кислоты образуется 2,4,6-тринитрофенол (пикриновая кислота):

Пикриновая кислота

Наличие в ядре трех нитрогрупп резко увеличивает кислотность фенольной группы. Пикриновая кислота является, в отличие от фенола, уже довольно сильной кислотой. Наличие трех нитрогрупп делает пикриновую кислоту взрывчатой, она используется для приготовления мелинита. Для получения мононитрофенолов необходимо использовать разбавленную азотную кислоту и проводить реакцию при низких температурах:

Получается смесь о- и п- нитрофенолов с преобладанием о- изомера. Эта смесь легко разделяется благодаря тому, что только о- изомер обладает летучестью с водяным паром. Большая летучесть о- нитрофенола объясняется образованием внутримолекулярной водородной связи, в то время как в случае

п- нитрофенола возникает межмолекулярная водородная связь.

4. Сульфирование

Сульфирование фенола осуществляется очень легко и приводит к образованию в зависимости от температуры преимущественно орто - или пара -фенолсульфокислот:

5. Галогенирование

Высокая реакционная способность фенола приводит к тому, что даже при его обработке бромной водой происходит замещение трех атомов водорода:

(31)

Для получения монобромфенола необходимо принимать специальные меры.

(32)

п -Бромфенол

Упр.18. На 0.94 г фенола действуют небольшим избытком бромной воды. Какой продукт и в каком количестве при этом образуется?

6. Реакция Кольбе

Диоксид углерода присоединяется к феноксиду натрия по реакции Кольбе, представляющей собой реакцию электрофильного замещения, в которой электрофилом является диоксид углерода

(33)

Фенол Феноксид натрия Салицилат натрия Салициловая кислота

Механизм:

(М 5)

Действием на салициловую кислоту уксусного ангидрида получают аспирин:

(34)

Ацетилсалициловая кислота


Если оба орто -положения заняты, то замещение проходит по пара- положению:

(35)

Реакция проходит по следующему механизму:


 (М 6)

7. Конденсация с карбонилсожержащими соединениями

При нагревании фенола с формальдегидом в присутствии кислоты образуется фенолформальдегидная смола:

(36)

Фенолформальдегидная смола

Конденсацией фенола с ацетоном в кислой среде получают 2,2-ди(4-гидроксифенил)пропан, получивший промышленное название бисфенол А:

Бисфенол А

2,2-ди(4-гидроксифенил)пропан

ди(4-оксифенил)диметилметан

Обработкой бисфенола А фосгеном в пиридине получают лексан:

В парисутствии серной кислоты или хлорида цинка фенол конденсируется с фталевым ангидридом с образованием фенолфталеина:

(39)

Фталевый ангидрид Фенолфталеин

При сплавлении фталевого ангидрида с резорцином в присутствии хлорида цинка происходит аналогичная реакция и образуется флуоресцеин:

(40)

Резорцин Флуоресцеин

Упр.19. Изобразите схему конденсации фенола с формальдегидом. Какое практическое значение имеет эта реакция?

8. Перегруппировка Кляйзена

Фенолы вступают в реакции алкилирования по Фриделю-Крафтсу. Например, при взаимодействии фенола с аллилбромидом в присутствии хлорида алюминия образуется 2-аллилфенол:

(41)

Этот же продукт образуется и при нагревании аллилфенилового эфира в результате внутримолекулярной реакции называемой перегруппировкой Кляйзена:


Аллилфениловый эфир 2-Аллилфенол

Реакция

(43)

Проходит по следующему механизму:

(44)

Перегруппировка Кляйзена происходит также и при нагревании аллилвинилового эфира или 3,3-диметил-1,5-гексадиена:

(45)

Аллилвиниловый эфир 4-Пентеналь

(46)

3,3-Диметил- 2-Метил-2,6-

1,5-гексадиен гексадиен

Известны и другие реакции этого типа, например, Реакция Дильса-Альдера. Их называют перициклическими реакциями.


Флуоресцеин является ярким химическим красителем, который светится в ультрафиолетовых лучах. Получению именно этого химического вещества посвящен данный материал, который обязательно будет познавательным и заинтересует любителей химии и красивых химических опытов.

Начнем опыт с просмотра видеоролика

Итак, что нам понадобится:
- фталевый ангидрид;
- резорцин;
- металлический тигель;
- песчаная баня;
- газовая горелка;
- безводный хлорид цинка;
- соляная кислота.


Первым делом отвесим в металлический тигель 3 гр. фталевого ангидрида.


Далее присыпаем к нему 4.5 гр. резорцина.


Смешиваем эти вещества и ставим на песчаную баню, после чего зажигаем газовую горелку, которой нагреваем смесь до температуры плавления, то есть примерно 180 градусов по Цельсию.




Нагревание необходимо для того, чтобы смесь из фталевого ангидрида и резорцина расплавилась.


После расплавления смеси добавляем в нее два 2.1 гр. безводного хлорида цинка. При добавлении этого компонента происходит реакция конденсации, в ходе которой две молекулы резорцина и одна молекула фталевого ангидрида объединяются в большую молекулу флуоресцеина. При этом также выделяется две молекулы воды. Хлорид цинка является катализатором и принимает на себя образующуюся воду.


После добавления хлорида цинка температуру нужно поднять до 220 градусов по Цельсию и нагреваем смесь еще 15 минут.




Спустя 15 минут нагревания, образовавшийся флуоресцеин снимаем с огня и ставим охлаждаться, чтобы он затвердел.




После того, как флуоресцеин затвердел его необходимо выковырять из металлического тигля. Для этого можно использовать стамеску.




Весь флуоресцеин выковырян из металлического тигля, так что можно приступать к следующему шагу, а именно измельчению в мелкие ступки, чтобы разбить все крупные кристаллы.

После измельчения флуоресцеин необходимо вымыть от остатков хлорида цинка. Для этого высыпаем его в 10% соляную кислоту и нагреваем до кипения с перемешиванием.




Фильтруем промытый флуоресцеин через вакуумную фильтрацию.

Органическое вещество из группы фенолов, простой двухатомный фенол. В среде химиков употребляются также названия резорцинол и 1,3-дигидроксибензол. Формула резорцина сходна с формулами гидрохинона и пирокатехина, отличие состоит в структуре молекулы; в том, как присоединены группы OH.

Свойства

Вещество представляет собой игольчатые кристаллы без цвета или белый кристаллический порошок с резким фенольным запахом. Иногда порошок может быть розоватового или желтоватого оттенка. Если он сильно окрасился, стал розово-оранжевым или бурым, значит, реагент неправильно хранили, и он окислился. Резорцин пожароопасен. Хорошо растворяется в воде, в диэтиловом эфире, этиловом спирте, ацетоне. Можно растворять в маслах, глицерине. Почти не растворяется в хлороформе, сероуглероде, бензоле.

Реактив проявляет химические свойства фенолов. Сильный восстановитель, легко окисляется. Вступает в реакции со щелочами, образуя соли феноляты; с аммиаком, галогенами, с сильными кислотами (например, с азотной, серной, пикриновой, ледяной уксусной).

Для качественного определения резорцина используются следующие реакции:
- с хлоридом железа - раствор окрашивается в густо-фиолетовый, почти черный цвет;
- сплавление с фталевым ангидридом в присутствии катализатора приводит к образованию характерно окрашенного, флюоресцирующего зеленым цветом вещества - флюоресцеина. Сам флюоресцин имеет желто-красный цвет раствора (реакция отличает резорцинол от других фенолов).

Пыль резорцина и особенно его пары раздражающе воздействуют на кожу, органы дыхания, слизистую глаз. Вдыхание паров и пыли реактива вызывает кашель, тошноту, учащенное сердцебиение, головокружение, поэтому работать с резорцином нужно с использованием респираторов или масок, защитных очков, в спецодежде, в проветриваемом помещении. При подозрении на отравление нужно промыть место воздействия реактива большим количеством воды, вынести пострадавшего на свежий воздух, вызвать врача.

Хранят резорцинол в герметичной таре, в темных, сухих, прохладных помещениях, строго отдельно от воспламеняющихся веществ.

Применение

Резорцин востребован в химической промышленности в качестве сырья для производства искусственных красителей, флюоресцеина, резорцино-формальдегидных смол, растворителей, стабилизаторов, пластификаторов и поглотителей УФ-излучения для пластмасс.
- В аналитической химии применяется в колориметрических исследованиях. С его помощью определяют содержание цинка, свинца, углеводов, фурфурола, лигнина и т. д.
- В резиновой промышленности.
- В меховой индустрии, как краситель для мехов.
- Очень широко используется в медицине и фармацевтике. Применяется как дезинфицирующее, прижигающее, ранозаживляющее средство, антигельментик. Входит в состав растворов и мазей для лечения различных, в том числе грибковых и гнойных, заболеваний кожи; угревой сыпи, себореи, дерматитов, экзем, пигментных пятен.
- Для получения взрывчатых веществ.

ГОУВПО ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Медицинский институт

Специальность «Фармация»

Итоговый междисциплинарный экзамен

Экзаменационный билет №11

1. На фармацевтические предприятия и в аптеки поступает лекарственное растительное сырье, заготавливаемое от растения Arctostaphyllosuva-ursi (L.) Spreng., сем. Ericaceae.

При аналитическом контроле критериев качества сырья установлено, что в сырье содержание действующих веществ составило 8%; влажность 10,5%; золы общей 3,3%; золы, нерастворимой в 10% растворе хлористоводородной ки­слоты 1%; побуревших и потемневших листьев 2%; других частей растения (веточки, плоды) 4%, органической примеси 0,2%; минеральной примеси 0,1 %.

Проанализируйте полученные результаты и сделайте заключение о качестве сырья и возможности его дальнейшего использования. Поясните свое решение.

    Дайте краткую характеристику растению и видам сырья. Какую жизненную форму имеет растение, где оно произрастает (ареал, места обитания), каковы особенности сбора сырья?

    Укажите химический состав сырья и формулу основного действующего вещества. К какому классу веществ оно относится? Объясните, какие физико-химические свойства действующих веществ используют в фармакопейных методиках качественного и количе ственного определения.

    К какой фармакологической группе относится сырье? Какие препараты получают из сырья?

2. При оценке качества вещества «3» было отмечено, что в образцах одной серии его внешний вид не отвечал требованиям НД по разделу «Описание» - образцы были отсыревшими и грязно-розового цвета.

Дайте обоснование причинам изменения его качества по данному показателю в соответствии со свойствами и приведите другие испытания, характеризующие качество данного лекарственного вещества:

Приведите русское, латинское и рациональное название препарата. Охарактеризуйте физико-химические свойства (внешний вид, растворимость, спектральные и оптические характеристики) и ил использование для оценки качества .

В соответствии с химическими свойствами предложите реакции идентификации и методы количественного определения. Напиши те уравнения реакций.

Фенолы

Кислотные свойства

Фенолы проявляют значительно большую кислотность, чем спир­ты и вода, однако они слабее угольной и карбоновых кислот, не окрашивают лакмус.

Значения рКа следующие фенол - 9,89, уксусная кислота - 4,76, угольная кислота - 6,12.

Чем стабильнее анион, тем сильнее кислота.

Восстановительные свойства

Фенолы легко окисляются даже кислородом воздуха, поэтому при их хранении возможно появление оттенков (розового, желто­ го, бурого ).

о - Бензохинон

Двухатомные фенолы окисляются быстрее, чем одноатомные . Скорость окисления зависит также от рН среды. В щелочной среде окисление идет быстрее. Вследствие легкости окисления фармако­ пея вводит показатель: цветность . езорцин окисляется с образованием смеси продуктов, но без м-хинонов.

Фенолы хорошо растворяются в водных растворах щелочей с образованием фенолятов , однако данную реакцию нельзя исполь­зовать для количественного определения из-за гидролиза образую­щейся соли.

Фенолы не взаимодействуют с гидрокарбонатами щелочных металлов, потому что слабее угольной кислоты и не могут вытес­нять ее. По реакции взаимодействия с гидрокарбонатами щелоч­ных металлов различаются фенолы и карбоновые кислоты.

Характерной качественной реакцией на фенолы является образование окрашенных комплексов [ Fe ( OR ) 6 ] 3 ~ с солями трехва­ лентного железа . Окраска зависит от количества гидроксильных групп, их расположения, наличия других функциональных групп.

Окраска комплексов производных фенола и железа (III) хлорида

Галогенирование

При избытке бромной воды образуется желтого цвета 2,4,4,6-тетра-бромциклогексадиен-2,5-он:

Наиболее легко идет галогенирование фенолов в щелочной сре­де, но в сильнощелочной среде происходит окисление фенола. Ре­зорцин бромируется в кислой среде, образуя трибромрезорцин, который в воде растворим. Если одно из положений занято (как у тимола), образуется дибромпроизводное:

Реакции галогенирования используются также для количествен­ ного определения фенолов
. Нитрозирование (нитрозореакция Либермана)

На способности препаратов окисляться основана такая реакция подлинности, как индофеноловая проба. В качестве окислителя используют хлорную известь, хлорамин, бромную воду:

Реакции вдут легко, если о- и n-положения не заняты.

Реакции электрофильного замещения

Гидроксильная группа, связанная с ароматическим ядром, в щелочном растворе - сильнейший орто- и пара-ориентант. В связи с этим для фенолов легко проходят реакции галогенирования, нит розирования, нитрования и др .

Нитрозогруппа усиливает подвижность водорода у фенольного гидроксила, происходит изомеризация. Образующийся хинон оксим конденсируется с фенолом:

Данные об окраске образующихся при нитрозореакции Либермана индофенолов представлены в табл.

Таблица 37. Окраска индофенолов (полученных при нитрозировании)

Нитрование

Фенолы нитруются кислотой азотной, разбавленной при ком­натной температуре, с образованием о- и п-нитрофенола :

Добавление раствора натрия гидроксида усиливает окраску вслед­ствие образования хорошо диссоциируемой соли:

Реакция сочетания фенолов с солью диазония в щелочной среде

Фенолы легко вступают в реакцию замещения с солями диазо­ния в щелочной среде с образованием азокрасителей, имеющих в указанной среде окраску от оранжевой до вишнево-красной:

Это общая реакция на фенолы, не имеющие заместителей в орто-и пара-положении. Легче сочетание происходит в пара-положении из-за образования длинной цепи сопряженных связей.

Соль диазония из-за нестойкости готовят непосредственно пе­ред проведением реакции, используя соединения с первичной ароматической аминогруппой:

При образовании азокрасителя рН среды не должна быть выше 9,0-10,0, так как в сильнощелочной среде соль диазония образует не способный к азосочетанию диазогидрат:

^ Диазогидрат Реакции окисления и конденсации

Образование арилметановых красителей происходит при кон­денсации фенолов с альдегид

Арилметановый краситель (красного цвета

Для тимола предлагается реакция конденсации с хлороформом в щелочной среде. Продукт реакции окрашен в красно-фиолето­вый цвет:

Для фенолов со свободным п-положением характерна реакция конденсации с 2,6-дихлорхинонхлоримидом, при этом образуется индофенол:

Образование производного индофенола возможно при нитрова­нии тимола в среде уксусного ангидрида и концентрированной сер­ной кислоты:

Часто используются реакции конденсации фенолов с лактонами (фталевый ангидрид). С фенолом продукт конденсации называется фенолфталеином и используется как индикатор, имеющий в ще­ лочной среде малиновую окраску:

С тимолом образуется тимолфталеин - индикатор, окрашенный в щелочной среде в синий цвет:

Резорцин сплавляют в фарфоровом тигле с избытком фталевого ангидрида в присутствии нескольких капель концентрированной H 2 S 0 4 . Полученный плав желто-красного цвета после охлаждения выливают в разбавленный раствор щелочи. Появляется интенсивно-зеленая флю­ оресценция образующегося в результате реакции флюоресцеина:

Анализ чистоты

В резорцине определяют примесь пирокатехина по реакции с ам­ мония молибдатом. При наличии примеси появляется окраска , интенсивность которой сравнивают с эталонной .

Другая примесь в препарате резорцина - фенол . Примесь фено­ла определяют по запаху , для этого препарат с небольшим количе­ством воды нагревают на водяной бане при температуре 40-50 °С.

В тимоле определяют примесь фенола по реакции с железа (III ) хлоридом. По условию методики ГФ концентрация тимола вслед­ствие малой его растворимости составляет 0,085 %. Окраска комп­лекса тимола с железа хлоридом при такой концентрации не вос­ принимается, а при наличии примеси фенола появляется фиолетова я окраска. Примесь фенола в препарате недопустима .

Количественное определение

Для количественного определения фенолов используется броматометрия: как прямой (тимол), так и обратный (фенол, резор-

цин, синэстрол) способ. В склянку с притертой пробкой помещают препарат, избыток титрованного раствора калия бромата и калия бромида. Подкисляют серной кислотой:

Реакция протекает в течение 10-15 мин; на это время склянку оставляют в темном месте. Затем к смеси прибавляют раствор ка­лия йодида и оставляют еще на 5 мин:

Прямое титрование принято ГФ для количественного определе­ния тимола. В прямом титровании избыточная капля йода изменя­ет окраску индикаторов (метилового оранжевого, метилового крас­ ного ). В обратном титровании выделившийся йод оттитровывают раствором тиосульфата натрия. Индикатор - крахмал .

Следует помнить, что на процесс бромирования влияют условия определения: длительность реакции, концентрация кислоты.

Молярная масса эквивалентов, обозначаемая как M (l / z ) следу­ ющая :

фенол -1/6,

резорцин -1/6,

тимол -1/4,

В обратном способе обязательно проводят контрольный опыт .

Резорцин Resorcinum

м-Диоксибензол


Резорцин является двухатомным фенолом и представляет собой бесцветные или слегка окрашенные в розовый или желтый цвет игольчатые кристаллы или кристаллический порошок. Иногда цвет кристаллов бывает почти бурый. Это обусловлено неправильным хранением резорцина, который очень легко окис-ляется. Б отличие от других фенолов резорцин очень легко рас-творяется в воде, спирте, легко в эфире. Растворим в жирном масле и глицерине. Трудно растворяется в хлороформе. При нагревании улетучивается полностью.

Резорцин является составной частью многих смол и танинов, но получают его синтетически - из бензола методом сульфиро-вания н щелочного плавления. Бензол обрабатывают концент-рированной серной кислотой, при этом получают бензолметади-сульфоновую кислоту I.

Затем реакционную смесь обрабатывают известью: сульфо-кислота в этих условиях образует растворимую в воде каль-циевую соль (II), избыток серной кислоты удаляется в виде сульфата кальция:


Полученный резорцин очищают перегонкой.

Резорцин, как и другие фенолы, легко окисляется и сам яц-ляется восстановителем. Он может восстанавливать серебро из аммиачного раствора нитрата серебра.

Резорцин дает все реакции, характерные для фенолов в том числе и с формалин-серной кислотой (на дне пробирки выпа-дает красный осадок). Специфической реакцией на резорцин, отличающей его от всех других фенолов, является реакция сплавления его с фталевым ангидридом в присутствии концент-рированной серной кислоты с образованием флюоресцеина - желто-красного раствора с зеленой флюоресценцией (фармако-пейная реакция).


Антисептическое действие резорцина более выражено, чем у одноатомного фенола. Это обусловлено более сильными его восстановительными свойствами.

Восстановительная способность резорцина особенно прояв» ляется в щелочной среде.

Применяется наружно при кожных заболеваниях (экзема, грибковые заболевания и др.) в виде 2-5% водных и спирто-вых растворов и 5-10-20% мазей.

Хранить следует в хорошо укупоренных банках оранжевого стекла (свет стимулирует окисление).