Fenolický hydroxyl je hydroxyl naviazaný na aromatický radikál. Obsahuje liečivá z fenolovej skupiny (fenol, rezorcinol); fenolové kyseliny a ich deriváty (kyselina salicylová, fenylsalicylát, salicylamid, oxafenamid); fenantrén izochinolínové deriváty (hydrochlorid morfínu, apomorfín); sinestrol, adrenalín atď.

Chemické vlastnosti zlúčenín obsahujúcich fenolický hydroxyl sú určené interakciou elektrónového páru s π-elektrónmi aromatického kruhu. Táto interakcia vedie k posunu hustoty elektrónov z OH skupiny do kruhu, narušeniu rovnomernej distribúcie elektrónov v nej a k vytvoreniu nadmerného záporného náboja v orto ( O)- a pár ( P)-pozície. Atóm vodíka hydroxyskupiny ionizuje a dáva fenolom slabo kyslé vlastnosti (pKa fenolu = 10,0; pKa rezorcinolu = 9,44). Preto na rozdiel od alkoholov tvoria soli s alkáliami (pri pH 12-13), rozpustné komplexné zlúčeniny s chloridom železitým (v neutrálnych, mierne alkalických a kyslých roztokoch).

Fenoly vykazujú silné redukčné vlastnosti a veľmi ľahko sa oxidujú aj slabými oxidačnými činidlami. Tvoria farebné zlúčeniny s chinoidnou štruktúrou.

Reakcie elektrofilnej substitúcie vodíkov v O- A P-polohy aromatického kruhu – halogenácia (bromácia), kondenzácia s aldehydmi, nitrácia, kombinácia s diazóniovými soľami.

Na základe vlastností fenolického hydroxylu a ním aktivovaného aromatického kruhu sa pri analýze liečiv používajú tieto reakcie:

1 – komplexný útvar;

2 – halogenácia (bromácia);

3 – azokombinácie;

4 – oxidácia;

5 – tvorba indofenolového farbiva;

6 – kondenzácia s aldehydmi.

Identifikácia

2.1. Komplexná reakcia s iónmi železa (III)

Je založený na vlastnostiach fenolického hydroxylu vytvárať rozpustné komplexné zlúčeniny, často sfarbené do modra (fenol) alebo fialovej (resorcinol, kyselina salicylová), menej často do červena (PAS - sodík) a do zelena (chinosol, adrenalín).

Zloženie komplexov a následne ich farba je určená množstvom fenolických hydroxylov, vplyvom iných funkčných skupín a reakciou prostredia.

Ak je nadbytok fenolu:

Predpokladané zloženie konečného produktu pri reakcii s fenolom:

2.2. Bromačná reakcia s aromatickým kruhom

Na základe elektrofilnej substitúcie vodíka v O- A P- polohách na bróme za vzniku nerozpustného derivátu brómu (biela zrazenina).

Základné pravidlá bromácie:

Bróm nahrádza vodík O- A P- polohách vzhľadom na fenolický hydroxyl (najreaktívnejší je P- pozícia):

Ak je k dispozícii v O- alebo P- v polohách aromatického kruhu substituentov reaguje menej atómov brómu;

Ak v O- alebo P- v polohách je karboxylová skupina, potom v prítomnosti nadbytku brómu nastáva dekarboxylácia a tvorba tribrómderivátu:

Ak je poslanec v m- polohe, potom nezasahuje do tvorby tribrómderivátu:

Ak zlúčenina obsahuje dva fenolické hydroxyly m- pozícii, potom v dôsledku ich koordinovanej orientácie vzniká tribrómderivát:

Ak sú v ňom umiestnené dve hydroxylové skupiny O- alebo P- polohy voči sebe, pôsobia nekonzistentne: bromácia neprebieha kvantitatívne:

Ak zlúčenina okrem fenolických hydroxylov obsahuje amidovú alebo esterovú skupinu (salicylamid, fenylsalicylát), je potrebná predbežná hydrolýza na ich kvantitatívne stanovenie bromatometriou.

2.3. Azo kopulačná reakcia

Kombinácia tiež ide do O- A P- v tomto prípade, ako aj pri bromácii, je výhodnejšie P- pozíciu. Diazo činidlo je diazóniová soľ (diazotovaná kyselina sulfanilová). Prostredie je zásadité. Reakčným produktom je azofarbivo.

2.4. Oxidačná reakcia

Fenoly sa môžu oxidovať na rôzne zlúčeniny, najčastejšie však na O- alebo P-chinóny (cyklické diketóny), sfarbené do ružova alebo zriedkavejšie do žlta.

2.5. Reakcia tvorby indofenolového farbiva

Je založená na oxidácii fenolov na chinóny, ktoré pri kondenzácii s amoniakom alebo aminoderivátom a nadbytkom fenolu vytvárajú indofenolové farbivo, sfarbenú fialovú.

Variáciou tejto reakcie je Liebermanova nitro reakcia, ktorá je charakteristická pre fenoly, ktoré nemajú substituenty O- A P- ustanovenia.

Pri pôsobení dusitanu sodného v kyslom prostredí vzniká P-nitrózofenol, izomerizujúci na P- chinoidoxím, ktorý pri reakcii s prebytkom fenolu v kyslom prostredí vytvára indofenol:

2.6. Tvorba nitrózozlúčenín

Pri interakcii so zriedenou kyselinou dusičnou sa fenoly môžu nitrovať pri izbovej teplote za vzniku O- A P- nitroderiváty. Výsledný nitroderivát obsahuje P- polohe pohyblivého atómu vodíka hydroxylovej skupiny vzniká tautomérna aci forma s chinoidnou štruktúrou býva sfarbená do žlta. Pridanie alkálie zvýrazňuje farbu v dôsledku tvorby dobre disociovanej soli:

2.7. Kondenzačná reakcia s aldehydmi alebo anhydridmi kyselín

S formaldehydom v prítomnosti koncentrovanej kyseliny sírovej za vzniku aurického (arylmetánového) farbiva sfarbeného do červena.

Reakcia je liekopisná pre kyselinu salicylovú. Koncentrovaná kyselina sírová hrá úlohu činidla odstraňujúceho vodu v prvom stupni reakcie a pôsobí ako oxidačné činidlo v druhom stupni.

S anhydridom kyseliny ftalovej (fúzia a následné rozpustenie taveniny v alkálii) sa odporúča liekopisom na identifikáciu fenolu a rezorcinolu.

kvantifikácia

2.8. Bromatometria

Metóda je založená na elektrofilnej substitúcii atómov vodíka aromatického kruhu brómom, izolovaným pri reakcii bromičnanu draselného s bromidom draselným v kyslom prostredí.

K Br03 + 5KBr + 6 HCl → 3Br2 + 6KCl + 3H20

Používajú sa metódy priamej a reverznej titrácie. Priamo - titrujte bromičnanom draselným v prítomnosti bromidu draselného s indikátorom metyloranžovej alebo metylčervenej z ružovej na odfarbenú. V bode ekvivalencie nadbytočná kvapka bromičnanu draselného uvoľňuje bróm, ktorý oxiduje indikátor a roztok sa stáva bezfarebným. Pri spätnej titrácii sa zavedie nadbytok bromičnanu draselného, ​​pridá sa bromid draselný, vytvorí sa kyslé prostredie, dodrží sa čas potrebný na bromáciu a následne sa jodometricky stanoví prebytok brómu (škrob ako indikátor).

Br2 + 2KI -> I2 + 2KBr

I2 + 2Na2S203 → Na2S406 + 2NaI

Priamou titráciou sa tymol stanoví pomocou GF a fenol, rezorcinol, kyselina salicylová, synestrol a ďalšie liečivá sa stanovia reverznou titráciou.

M.E. = ¼ M.m. (tymol)

M.E. = 1/6 M.m. (fenol, rezorcinol, kyselina salicylová)

M.e. = 1/8 M.m. (sinestrol)

2.9. Jodometria

Na základe elektrofilnej substitúcie atómov vodíka aromatického kruhu jódom.

Na naviazanie kyseliny jodovodíkovej, ktorá posúva rovnováhu v opačnom smere, sa pridáva octan sodný alebo hydrogénuhličitan sodný.

HI + NaHC03 → NaI + H20 + CO2

HI + CH 3 COONa → NaI + CH 3 COOH

Používajú sa metódy priamej a reverznej titrácie. V druhom prípade sa prebytok jódu titruje tiosíranom sodným.

I2 + 2NaS203 → 2NaI + Na2S406

M.e. = 1/6 M.m. (fenol)

2.10. Jódová chlorometria

Metóda je založená na elektrofilnej substitúcii atómov vodíka aromatického kruhu jódom, ktorý je súčasťou chloridu jodného.

Používa sa metóda spätnej titrácie - jodometricky sa stanovuje nadbytok chloridu jodného.

ICl + KI → I2 + KCl

I2 + 2Na2S206 → 2NaI + Na2S406

M.E. = 1/6 M.m. (fenol)

2.11. Acetylačná metóda

Používa sa podľa GF X na kvantitatívne hodnotenie sinestrolu.

M.e. = ½ M.m.

2.12. Alkalimetrická metóda neutralizácie v protofilnom rozpúšťadle dimetylformamide (DMF).

Liečivé skupiny fenolov majú veľmi slabé kyslé vlastnosti, ich stanovenie alkalickou metódou neutralizácie vo vodnom alebo zmiešanom prostredí je nemožné, preto sa používa titrácia v prostredí nevodných rozpúšťadiel, najmä DMF. Metóda je založená na tvorbe soli stanovenej slabej kyseliny (fenolu) s titračnou látkou (metylát sodný) v protofilnom rozpúšťadle, ktoré zvyšuje kyslé vlastnosti.

Celkom:

2.13. Fotokolorimetria (FEC) a spektrofotometria (SPM)

Je založená na vlastnosti farebných roztokov absorbovať nemonochromatické (FEC) alebo monochromatické (SPM) svetlo vo viditeľnej oblasti spektra.

Získanie farebných roztokov;

Meranie optickej hustoty (D), ktorá charakterizuje absorpciu elektromagnetického žiarenia roztokom obsahujúcim analyt;

Vykonávanie výpočtov na základe základného zákona absorpcie svetla pomocou kalibračného grafu, špecifického absorpčného koeficientu a štandardného roztoku vzorky.

Pri určovaní liečiv obsahujúcich fenolický hydroxyl týmito metódami sa získavajú farebné zlúčeniny na základe komplexačných reakcií s železitými iónmi, azokondenzácie s diazóniovými soľami a tvorby indofenolového farbiva.

Prednáška č.14

Téma: „Kvalitatívne reakcie na funkčné skupiny“

1) Hydroxyl (alkohol, fenol)

2) karbonyl (aldehyd, karboxyl, ester)

3) Primárna aromatická aminoskupina, terciárna aminoskupina (terciárny dusík)

4) Imid, sulfamid.

Funkčné skupiny (FG) sú jednotlivé atómy alebo skupiny atómov spojené s uhlíkovým radikálom, ktoré môžu byť vďaka svojim charakteristickým vlastnostiam použité na definovanie liečivých látok.

I. Alkohol hydroxyl. Alr-OH je hydroxylová skupina viazaná na alifatický uhľovodíkový radikál.

Na základe hydroxylu alkoholu sa pri analýze liekov, ktoré ho obsahujú, používajú tieto reakcie:

Esterifikácia (tvorba esterov s kyselinami alebo ich anhydridmi);

Oxidácia na aldehydy a v niektorých prípadoch na kyseliny;

Komplexácia s iónmi medi (II) v alkalickom prostredí.

1.Esterifikačná reakcia v prítomnosti činidiel odstraňujúcich vodu s kyselinami alebo ich anhydridmi. Na základe vlastnosti alkoholov vytvárať estery. V prípade zlúčenín s nízkou molekulovou hmotnosťou sa estery zisťujú čuchom pri analýze liečiv s vysokou molekulovou hmotnosťou podľa teploty topenia.

Esterifikačná reakcia je liekopisom pre etylalkohol.

CH3CH2OH + CH3COOH H2SO4→ CH 3 CH 2 OCOCH 3

2. Oxidačná reakcia, na základe vlastnosti alkoholov oxidovať na aldehydy, ktoré sa zisťujú čuchom. Ako činidlá sa používajú rôzne oxidačné činidlá: manganistan draselný, dvojchróman draselný, hexakyanoželezitan draselný (III) atď. Najväčšiu analytickú hodnotu má manganistan draselný, ktorý pri redukcii mení oxidačný stav z +7 na +2 a odfarbuje, t.j. robí reakciu účinnou.

Komplexná reakcia, na základe vlastnosti alkoholov vytvárať farebné komplexné zlúčeniny so síranom meďnatým v alkalickom prostredí.

Používa sa na identifikáciu viacsýtneho alkoholu - glycerolu a efedrín hydrochloridu, v ktorom sa na tvorbe komplexu okrem alkoholového hydroxylu podieľa aj sekundárna aminoskupina.

Fenolický hydroxyl je hydroxyl naviazaný na aromatický radikál. Obsahuje fenoly skupiny liečiv (fenol, rezorcinol); fenolové kyseliny a ich deriváty (kyselina salicylová, fenylsalicylát, salicylamid, oxafenamid); fenantrén izochinolínové deriváty (hydrochlorid morfínu, apomorfín); sinestrol, adrenalín, mezaton atď.

Chemické vlastnosti zlúčenín obsahujúcich fenolický hydroxyl sú určené interakciou elektrónového páru s π elektrónmi aromatického kruhu. Táto interakcia vedie k posunu hustoty elektrónov z OH-skupiny do kruhu, narušeniu rovnomernej distribúcie elektrónov v nej a k vytvoreniu nadmerného záporného náboja v orto a para polohe. Atóm vodíka hydroxyskupiny ionizuje a dáva fenolom slabo kyslé vlastnosti, ktoré sa však v analýze používajú len zriedka. Najväčší význam majú reakcie elektrofilnej substitúcie vodíkov v o- a n-polohách aromatického kruhu.

Na základe vlastností fenolického hydroxylu sa používajú tieto reakcie:

komplexácia;

bromácia;

azózové kombinácie;

oxidácia;

Tvorba indofenolového farbiva;

Kondenzácia

1. Komplexné reakcie fenolický hydroxyl s železitými iónmi. Je založený na vlastnostiach fenolického hydroxylu vytvárať rozpustné komplexné zlúčeniny, často sfarbené do modra (fenol) alebo fialovej (resorcinol, kyselina salicylová), menej často do červena (PAS - sodík) a do zelena (chinosol).

Zloženie komplexu a následne aj ich farba je určená množstvom fenolických hydroxylov (fenol – modrá, rezorcinol – fialová) a vplyvom ďalších funkčných skupín.

2. Bromačná reakcia aromatický kruh. Je založená na elektrofilnej substitúcii vodíka v polohe o a n brómom za vzniku nerozpustného derivátu brómu.

Základné pravidlá bromácie

Bróm nahrádza vodík v o- a n-polohách vzhľadom na fenolický hydroxyl (najúčinnejšia n-poloha):

- ak sú v o- alebo n-polohách aromatického kruhu substituenty, do reakcie vstupuje menej atómov brómu:

- ak je karboxylová skupina v polohe o alebo n, potom v prítomnosti nadbytku brómu nastáva dekarboxylácia a tvorba tribrómderivátu:

Ak je substituent v polohe m, potom neinterferuje s tvorbou tribrómderivátu:

Ak zlúčenina obsahuje dva fenolické hydroxyly v polohe m, potom v dôsledku ich konzistentnej orientácie vzniká tribrómderivát

ak sú dve hydroxylové skupiny umiestnené navzájom v polohe o alebo n, potom pôsobia nekonzistentne: nedochádza k bromácii:

3. Azo kopulačná reakcia fenoly s diazo činidlom (diazotovaná kyselina sulfanilová) za vzniku azofarbiva, sfarbeného do oranžovočervena.

4. Oxidačná reakcia. Fenoly sa môžu oxidovať na rôzne zlúčeniny, najčastejšie však na chinóny, sfarbené do ružova alebo zriedkavejšie do žlta.

5. Reakcia tvorby indofenolového farbiva. Je založená na oxidácii fenolov na chinóny, ktoré pri kondenzácii s amoniakom alebo aminoderiváty a prebytkom fenolu vytvárajú indofenolové farbivo, sfarbenú fialovú.

6. Kondenzačná reakcia s aldehydmi alebo anhydridmi kyselín:

S formaldehydom v prítomnosti koncentrovanej kyseliny sírovej za vzniku aurínového (arylmetánového) farbiva sfarbeného do červena.

Reakcia je liekopisná pre kyselinu salicylovú.

Koncentrovaná kyselina sírová hrá úlohu činidla odstraňujúceho vodu v prvom stupni reakcie a pôsobí ako oxidačné činidlo v druhom stupni.

Chémia reakcie na rezorcinol

Monohydrické fenoly (arenoly). Nomenklatúra. izomerizmus. Spôsoby získavania. Fyzikálne vlastnosti a štruktúra. Chemické vlastnosti: kyslosť, tvorba fenolátov, éterov a esterov; nukleofilná substitúcia hydroxylovej skupiny; reakcie s elektrofilnými činidlami (halogenácia, nitrácia, nitrozácia, azokopulácia, sulfonácia, acylácia a alkylácia); interakcia s formaldehydom, fenolformaldehydovými živicami; oxidačné a hydrogenačné reakcie.

Diatomické fenoly (arendioly): pyrokatechol, rezorcinol, hydrochinón. Spôsoby prípravy, vlastnosti a aplikácie.

Trojsýtne fenoly (arenetrioly): pyrogalol, hydroxyhydrochinón, floroglucinol. Spôsoby prípravy, vlastnosti a aplikácie.

Hydroxylové deriváty arénov

Fenoly sú deriváty aromatických uhľovodíkov, v ktorých je jedna alebo viac hydroxylových skupín priamo naviazaných na benzénový kruh.

V závislosti od počtu hydroxylových skupín v jadre sa rozlišujú jedno-, dvoj- a triatómové fenoly.

Na pomenovanie fenolov sa často používajú triviálne názvy (fenol, krezoly, pyrokatechol, rezorcinol, hydrochinón, pyrogallol, hydroxyhydrochinón, floroglucinol).

Substituované fenoly sa označujú ako fenolové deriváty alebo hydroxyderiváty zodpovedajúceho aromatického uhľovodíka.

Monohydrické fenoly (arenoly) Ar-OH

orto-krezol meta-krezol para-krezol

2-metylfenol 3-metylfenol 4-metylfenol

2-hydroxytoluén 3-hydroxytoluén 4-hydroxytoluén

V aromatickom rade sú aj zlúčeniny s hydroxylovou skupinou v bočnom reťazci - takzvané aromatické alkoholy.

Vlastnosti hydroxylovej skupiny v aromatických alkoholoch sa nelíšia od vlastností alifatických alkoholov.

Diatomické fenoly (arendioly)

pyrokatechín rezorcinol hydrochinón

1,2-dihydroxybenzén 1,3-dihydroxybenzén 1,4-dihydroxybenzén

trojsýtne fenoly (arenetrioly)

pyrogallol hydroxyhydrochinón floroglucinol

1,2,3-trihydroxybenzén 1,2,4-trihydroxybenzén 1,3,5-trihydroxybenzén

Monohydrické fenoly
Spôsoby získavania
Prirodzeným zdrojom fenolu a jeho homológov je uhlie, pri ktorého suchej destilácii vzniká uhoľný decht. Keď sa živica destiluje, získa sa frakcia „karbolového oleja“ (t 0 160-230 °C) obsahujúca fenol a krezoly.
1. Fúzia solí aromatických sulfónových kyselín s alkáliami

Reakcia je základom priemyselných metód výroby fenolov.

Reakcia pozostáva zo zahrievania kyseliny benzénsulfónovej s pevnou zásadou (NaOH, KOH) pri teplote 250-300 0 C:

Reakcia prebieha mechanizmom nukleofilnej substitúcie S N 2 aróma(príloha-oddelenie).

Prítomnosť substituentov priťahujúcich elektróny v orto a para polohách vzhľadom na miesto substitúcie uľahčuje nukleofilnú substitučnú reakciu.

2. Hydrolýza arylhalogenidov
Arylhalogenidy, ktoré neobsahujú aktivačné elektróny priťahujúce substituenty, reagujú za veľmi drsných podmienok.

Chlórbenzén sa teda hydrolyzuje na fenol pôsobením koncentrovanej alkálie pri teplote 350-400 0 C a vysokom tlaku 30 MPa, alebo v prítomnosti katalyzátorov - solí medi a vysokej teplote:

Reakcia prebieha mechanizmom nukleofilnej substitúcie (eliminácia-adícia) (arynový alebo kínový mechanizmus).

Prítomnosť substituentov priťahujúcich elektróny v orto a para polohách vzhľadom na halogén výrazne uľahčuje hydrolytickú reakciu.

Para-nitrochlórbenzén je teda schopný nahradiť chlór hydroxylom konvenčným zahrievaním s alkalickým roztokom pri atmosférickom tlaku:

para-nitrochlórbenzén para-nitrofenol
Reakcia prebieha podľa mechanizmu S N 2 aróma(príloha-oddelenie).

3. Príprava fenolu z kuménu (kuménová metóda)
Syntéza na báze kuménu má priemyselný význam a je cenná, pretože umožňuje súčasne získavať dva technicky dôležité produkty (fenol a acetón) z lacných surovín (ropa, plyny z krakovania ropy).

Kumén (izopropylbenzén) sa oxidáciou vzdušným kyslíkom mení na hydroperoxid, ktorý sa pôsobením vodného roztoku kyseliny rozkladá na fenol a acetón:

hydroperoxid fenol acetón

4. Hydroxylácia arénov

Na priame zavedenie hydroxylovej skupiny do benzénového kruhu sa používa peroxid vodíka v prítomnosti katalyzátorov (železité (I) alebo medené (I) soli):

5. Oxidačná dekarboxylácia karboxylových kyselín

Fenoly sa získavajú z aromatických kyselín prechodom vodnej pary a vzduchu do reaktora pri teplote 200-300 0 C v prítomnosti solí medi (P):

6. Príprava z diazóniových solí

Keď sa arediazóniové soli zahrievajú vo vodných roztokoch, dusík sa uvoľňuje za vzniku fenolov:

Fyzikálne vlastnosti fenolov
Najjednoduchšie fenoly za normálnych podmienok sú bezfarebné kryštalické látky s nízkou teplotou topenia s charakteristickým zápachom.

Fenoly sú mierne rozpustné vo vode, ale vysoko rozpustné v organických rozpúšťadlách. Pri skladovaní na vzduchu stmavnú v dôsledku oxidačných procesov.

Sú to toxické látky a spôsobujú popáleniny kože.

Elektrónová štruktúra fenolu
Štruktúru a distribúciu elektrónovej hustoty v molekule fenolu možno znázorniť na nasledujúcom diagrame:

Hydroxylová skupina je substituent 1. druhu, t.j. elektrón-donorový substituent.

Je to spôsobené skutočnosťou, že jeden z osamelých elektrónových párov hydroxylového kyslíkového atómu vstupuje do p,π-konjugácie s π-systémom benzénového kruhu, pričom vykazuje +M efekt.

Na druhej strane hydroxylová skupina v dôsledku väčšej elektronegativity kyslíka vykazuje -I efekt.

Účinok +M vo fenoloch je však oveľa silnejší ako opačne smerovaný účinok –I (+M > -I).

Výsledkom spojovacieho efektu je:

1) zvýšenie polarity väzby O-H, čo vedie k zvýšeniu kyslých vlastností fenolov v porovnaní s alkoholmi;

2) v dôsledku konjugácie sa väzba C-OH vo fenoloch skráti a zosilní v porovnaní s alkoholmi, pretože má čiastočne dvojitú povahu. Preto sú substitučné reakcie OH skupín ťažké;

3) zvýšenie hustoty elektrónov na atómoch uhlíka v orto- a para-polohách benzénového kruhu uľahčuje reakcie elektrofilnej substitúcie atómov vodíka v týchto polohách.

Chemické vlastnosti fenolov

Chemické vlastnosti fenolov sú určené prítomnosťou hydroxylovej skupiny a benzénového kruhu v molekule.

1. Reakcie na hydroxylovej skupine

1. Vlastnosti kyselín

Fenoly sú slabé OH-kyseliny, ale oveľa silnejšie ako alkanoly. Konštantná kyslosť rK A fenol sa rovná 10.

Vyššia kyslosť fenolu sa vysvetľuje dvoma faktormi:

1) väčšia polarita väzby O-H vo fenoloch, v dôsledku čoho atóm vodíka hydroxylovej skupiny získava väčšiu pohyblivosť a môže sa eliminovať vo forme protónu za vzniku fenolátový ión;

2) Fenolátový ión je mezomérne stabilizovaný v dôsledku konjugácie kyslíkového osamelého páru s benzénovým kruhom, t.j. záporný náboj na atóme kyslíka fenolátového iónu je výrazne delokalizovaný:

Žiadna z týchto hraničných štruktúr sama o sebe nepopisuje skutočný stav molekuly, ale ich použitie nám umožňuje vysvetliť mnohé reakcie.

Substituenty priťahujúce elektróny zvyšujú kyslé vlastnosti fenolu.

Priťahovaním elektrónovej hustoty z benzénového jadra smerom k sebe zvyšujú p,π-konjugáciu (+M-efekt), čím zvyšujú polarizáciu väzby O-H a zvyšujú pohyblivosť atómu vodíka hydroxylovej skupiny.

Napríklad:

fenol 2-nitrofenol 2,4-dinitrofenol kyselina pikrová

рК а 9,98 7,23 4,03 0,20

Substituenty poskytujúce elektróny znižujú kyslosť fenolov.

1. Substitúcia fenolického hydroxylu halogénom

Hydroxylová skupina vo fenoloch sa veľmi ťažko nahrádza halogénom.

Keď fenol reaguje s chloridom fosforečným PCl 5, hlavným produktom je trifenylfosfát a tvoria sa len malé množstvá chlórbenzénu:

Trifenylfosfát chlórbenzén

Prítomnosť substituentov priťahujúcich elektróny v orto- a para-polohách vzhľadom na hydroxyl značne uľahčuje reakcie nukleofilnej substitúcie OH skupiny.

Kyselina pikrová sa teda za rovnakých podmienok ľahko premení na 2,4,6-trinitrochlórbenzén (pikrylchlorid):
pikrylchlorid kyseliny pikrovej

2. Interakcia s amoniakom

Pri interakcii s amoniakom pri zvýšenej teplote a tlaku v prítomnosti katalyzátora chloridu hlinitého je OH skupina nahradená skupinou NH2 za vzniku anilínu:

fenolanilín

3. Redukcia fenolu

Keď sa fenol redukuje lítiumalumíniumhydridom, vzniká benzén:

3. Reakcie zahŕňajúce benzénový kruh

1. Elektrofilné substitučné reakcie v benzénovom kruhu

Hydroxylová skupina je substituent 1. druhu, preto elektrofilné substitučné reakcie v benzénovom kruhu prebiehajú s fenolmi oveľa ľahšie ako s benzénom a substituenty sú nasmerované do polôh orto a para.

1) Halogenačné reakcie

Fenol ľahko reaguje s brómovou vodou pri izbovej teplote za vzniku bielej zrazeniny 2,4,6-tribrómfenolu:

2,4,6-tribrómfenol

Táto reakcia je kvalitatívna pre fenoly.

K chlorácii fenolu dochádza ľahko:

2) Nitračné reakcie

Fenol sa ľahko nitruje zriedenou kyselinou dusičnou pri teplote 0 0 C za vzniku zmesi orto a para izomérov s prevahou orto izoméru:


orto- a para-nitrofenoly

Izomérne nitrofenoly sa ľahko oddeľujú vďaka skutočnosti, že iba orto izomér je prchavý s vodnou parou.

Väčšia prchavosť orto-nitrofenolov sa vysvetľuje tvorbou intramolekulárnych vodíkových väzieb, zatiaľ čo para-izomér tvorí medzimolekulové vodíkové väzby:

Pri použití koncentrovanej kyseliny dusičnej vzniká 2,4,6-trinitrofenol (kyselina pikrová):

kyselina pikrová

3) Sulfonačné reakcie

Fenol sa ľahko sulfonuje pri teplote miestnosti koncentrovanou kyselinou sírovou za vzniku orto izoméru, ktorý sa pri teplotách nad 100 °C prešmykuje na para izomér:

4) Alkylačné reakcie

Fenoly ľahko podliehajú alkylačným reakciám.

Halogénalkány, alkanoly a alkény sa používajú ako alkylačné činidlá v prítomnosti protických kyselín (H2SO4, H3PO4) alebo Lewisových kyselín (AlCl3, BF3):

5) Acylačné reakcie

K acylácii fenolov ľahko dochádza pôsobením anhydridov halogénov alebo anhydridov karboxylových kyselín v prítomnosti Lewisových kyselín:

6) Nitrozačné reakcie

Nitrozofenoly sa získavajú priamou nitrozáciou fenolov:

para-krezol orto-nitrózo-para-krezol

7) Azokopulačné reakcie
Kombinácia s fenolmi vedie k mierne zásadité prostredie, pretože fenolátový ión je oveľa aktívnejší ako samotný fenol:

8) Kondenzačné reakcie

Fenoly sú také aktívne zložky v elektrofilných substitučných reakciách, že interagujú s veľmi slabými elektrofilmi - aldehydmi a ketónmi v prítomnosti kyselín a zásad.
Kondenzácia s formaldehydom

Formaldehyd najľahšie vstupuje do kondenzačných reakcií.

Ak sa kondenzačná reakcia fenolu s formaldehydom uskutočňuje za miernych podmienok, je možné izolovať orto- a para-hydroxymetylfenoly: Jednotliví zástupcovia

Fenol– kryštalická látka s t.t. 43°C, má charakteristický štipľavý zápach, spôsobuje popáleniny na pokožke. Toto je jedno z prvých antiseptík používaných v medicíne. Vo veľkých množstvách sa používa na výrobu plastov (kondenzácia s formaldehydom), liečiv (kyselina salicylová a jej deriváty), farbív, výbušnín (kyselina pikrová).

Fenolmetyléter - anizol– používa sa na výrobu aromatických látok a farbív.

Fenoletyléter - fenetol.

Krezoly (metylfenoly) používa sa pri výrobe plastov, farbív a dezinfekčných prostriedkov.

Fenolický hydroxyl je hydroxyl spojený s aromatickým kruhom.

1. Acidobázické vlastnosti sú spôsobené prítomnosťou mobilného atómu vodíka vo fenolickom hydroxyle. Elektrónový pár hydroxylu je posunutý smerom k aromatickému kruhu, preto sú kyslé vlastnosti silnejšie ako vlastnosti alkoholov. Takže pKa kyseliny uhličitej = 6,35 a pKa fenolu = 9,89.

Fenoly sa rozpúšťajú vo vodných roztokoch alkálií za vzniku fenolátov (fenoxidov):

Kyslá povaha fenolov sa však prejavuje tak nevýznamne, že aj taká slabá kyselina, akou je kyselina uhličitá, vytláča fenoly z ich solí:

Preto sa fenoly, rozpúšťajúce sa v zásadách, nemôžu rozpúšťať v uhličitanoch, pretože uvoľnená kyselina uhličitá v tomto prípade okamžite rozkladá fenolát:

Táto vlastnosť fenolov ich odlišuje od karboxylových kyselín.

Keď teplota stúpa, reakcia prebieha v smere dopredu. Fenoláty alkalických kovov, ako soli silných zásad a slabých kyselín, sú čiastočne hydrolyzované vo vodných roztokoch, preto roztoky fenolátov majú alkalickú reakciu.

2. Reakcia esterifikácie (podobná hydroxylu alkoholu).

Vznik éterov je reakciou fenolátov a alkylhalogenidov (alebo alkylsulfátov).

C6H5ONa+JCH3®C6H5OCH3+NaJ

Estery vznikajú reakciou fenolátov sodných s anhydridmi (alebo chloridmi kyselín).

3. Redoxné vlastnosti.

Fenoly vykazujú silné redukčné vlastnosti a veľmi ľahko sa oxidujú aj slabými oxidačnými činidlami, čo vedie k tvorbe farebných zlúčenín s chinoidnou štruktúrou.

[O] – CaOCl2, H202, Cl2, Br2

Príkladom oxidačnej reakcie je tvorba indofenolového farbiva: výsledný chinón sa interakciou s NH 3 premení na chinónimín, ktorý reaguje s nezreagovaným fenolom. V prítomnosti amoniaku vzniká indofenol sfarbený do modra.

chinónimínindofenol

n- benzochinónimín

Typ indofenolovej reakcie je Liebermanova nitrózo reakcia, ktorá je charakteristická pre tie fenoly, v ktorých žiadne substituenty v orto a para polohách.

Pri pôsobení dusitanu sodného v kyslom prostredí vzniká n-nitrózofenol, izomerizujúci na monooxím n-benzochinón, ktorý potom v kyslom prostredí reaguje s prebytkom fenolu za vzniku indofenolu.

Pozoruje sa farba, ktorá sa mení po pridaní alkalického roztoku:

fenol – tmavozelená, prechádzajúca do čerešňovej červenej;

tymol – modrozelený, mení sa na fialovo;

rezorcinol – fialovo-čierna, mení sa na fialovú;

hexestrol (sinestrol) – červenofialový, prechádzajúci do čerešne.

4. Komplexná reakcia s iónmi železa.

V závislosti od množstva fenolických hydroxylov, prítomnosti ďalších funkčných skupín v molekule, ich vzájomnej polohy, pH prostredia, teploty vznikajú komplexné zlúčeniny rôzneho zloženia a farby (s výnimkou tymolu).

Komplexy sú farebné:

fenol – modrá farba;

rezorcinol – modrofialová farba;

kyselina salicylová – modrofialová alebo červenofialová farba;

osalmid (oxafenamid) – červenofialová farba;

para-aminosalicylát sodný – červenofialová farba;

quinosol – modrozelená farba.

Reakcia je liekopisná pre väčšinu fenolových zlúčenín.

5. Elektrofilné substitučné reakcie – SE atómu vodíka v aromatickom kruhu (bromácia, kondenzácia s aldehydmi, kombinácia s diazóniovými soľami, nitrácia, nitrozácia, jodácia a pod.). Schopnosť fenolov vstúpiť do elektrofilných substitučných reakcií sa vysvetľuje interakciou osamelého elektrónového páru atómu kyslíka s π-elektrónmi benzénového kruhu. Hustota elektrónov sa posúva smerom k aromatickému kruhu. Najväčší prebytok elektrónovej hustoty sa pozoruje na atómoch uhlíka v O- A n- polohy vzhľadom na fenolický hydroxyl (orientant typu I).

5.1. Halogenačná reakcia (bromácia a jodácia).

5.1.1. Pri interakcii s brómovou vodou sa tvoria biele alebo žlté zrazeniny derivátov brómu.

Pri nadbytku brómu dochádza k oxidácii:

Bromačná reakcia fenolov závisí od povahy a polohy substituentov.

Jodizácia prebieha podobným spôsobom, napríklad:

5.1.2. Ak sú v ňom substituenty O- A n- polohách aromatického kruhu reagujú nesubstituované atómy vodíka aromatického kruhu.

5.1.3. Ak v O- A n- v polohách vo vzťahu k fenolickému hydroxylu je karboxylová skupina, potom pôsobením nadbytku brómu dochádza k dekarboxylácii:

5.1.4. Ak zlúčenina obsahuje dva fenolické hydroxyly m- polohe, potom pôsobením brómových tribrómderivátov vznikajú (konzistentná orientácia):

5.1.5. Ak sú dve hydroxylové skupiny umiestnené voči sebe navzájom v O- alebo n- polohy, potom nedochádza k bromačnej reakcii (nekonzistentná orientácia)

5.2. Kondenzačné reakcie

5.2.1. S aldehydmi.

Príkladom kondenzácie fenolov s aldehydmi je reakcia s Marquisovým činidlom. Pri zahrievaní fenolov s roztokom formaldehydu v prítomnosti koncentrovanej H 2 SO 4 vznikajú bezfarebné kondenzačné produkty, ktorých oxidáciou vznikajú intenzívne sfarbené zlúčeniny chinoidnej štruktúry. Kyselina sírová zohráva v tejto reakcii úlohu dehydratačného, ​​kondenzačného a oxidačného činidla.

5.2.2. Reakcia fenolov s chloroformom (CHCl 3) za vzniku aurínových farbív.

Keď sa fenoly zahrievajú s CHCl3 v alkalickom prostredí, aurines– trifenylmetánové farbivá:

Auríny sú farebné:

fenol – žltá farba;

tymol – žltá farba prechádzajúca do fialovej;

rezorcinol – červenofialovej farby.

5.2.3. S anhydridmi kyselín.

A. Reakcia tvorby fluoresceínu (kondenzácia rezorcinolu s anhydridom kyseliny ftalovej).

B. Reakcia tvorby fenolftaleínu (kondenzácia fenolu s anhydridom kyseliny ftalovej).

Pri veľkom nadbytku alkálií vzniká trisubstituovaná sodná soľ.

Kondenzácia tymolu s anhydridom kyseliny ftalovej prebieha podobne ako pri reakcii vzniku fenolftaleínu, ktorý má v alkalickom prostredí modrú farbu.

5.3. Nitračná reakcia

Fenoly reagujú so zriedenou kyselinou dusičnou (HNO 3) a tvoria orto- a para-nitroderiváty. Pridanie roztoku hydroxidu sodného zvýrazňuje farbu v dôsledku tvorby dobre disociovanej soli.

5.4. Reakcia azokondenzácie fenolov s diazóniovou soľou v alkalickom prostredí.

Pri reakcii fenolov s diazóniovou soľou pri pH 9-10 vznikajú azofarbivá sfarbené do žltooranžova alebo červena. Azo kopulačná reakcia prebieha v orto a para polohe vzhľadom na fenolický hydroxyl. Diazotovaná kyselina sulfanilová sa zvyčajne používa ako diazo činidlo.

Úvod

Väčšina liekov používaných v lekárskej praxi sú organické zlúčeniny. Identita takýchto látok je potvrdená reakciami na funkčné skupiny.

Funkčná skupina je reaktívny atóm, skupina atómov alebo reakčné centrum v molekule organickej zlúčeniny.

Všeobecným princípom funkčnej analýzy je použitie charakteristických reakcií pre skupiny, ktoré sa majú určiť. Reakcia musí byť nielen čo najšpecifickejšia, ale aj dostatočne rýchla a musí zahŕňať reaktant alebo produkt reakcie, ktorý je ľahko detegovateľný.

Identifikácia hydroxylu alkoholu

Alkoholy - Ide o deriváty uhľovodíkov, v molekulách ktorých je jeden alebo viacero atómov vodíka nahradených hydroxylovými skupinami. Vo všeobecnosti môže byť molekula alkoholu reprezentovaná ako ROH.

Reakcia tvorby esteru

Alkoholy tvoria estery s organickými kyselinami alebo anhydridmi kyselín v prítomnosti činidiel odstraňujúcich vodu (napríklad koncentrovanej kyseliny sírovej). Estery získané z alkoholov s nízkou molekulovou hmotnosťou majú charakteristický zápach a estery na báze alkoholov s vysokou molekulovou hmotnosťou sú kryštalické látky s jasnou teplotou topenia.

Metodológia. K 1 ml etanolu sa pridá 5 kvapiek ľadovej kyseliny octovej, 0,5 ml koncentrovanej kyseliny sírovej a opatrne sa zahrieva; zistí sa charakteristický zápach etylacetátu (čerstvé jablká).

Oxidačná reakcia alkoholov na aldehydy

Výsledné aldehydy sa detegujú čuchom. Ako oxidačné činidlá sa používajú hexakyano-(III)-železitan draselný, manganistan draselný, dvojchróman draselný atď.

Metodológia. Do prvej skúmavky dajte 2 kvapky etanolu, 1 kvapku 10 % roztoku kyseliny sírovej a 2 kvapky 10 % roztoku dvojchrómanu draselného. Výsledný roztok má oranžová farba. Zahrievajte nad plameňom, kým roztok nezačne naberať modro-zelenej farby(zároveň je cítiť charakteristický zápach acetaldehydu, ktorý pripomína vôňu jabĺk Antonov). Pridajte 1 kvapku výsledného roztoku do druhej skúmavky s 3 kvapkami kyseliny fuchsínsírovej. Zobrazí sa ružovo-fialovej farby.

Reakcia tvorby komplexných zlúčenín

Viacsýtne alkoholy tvoria modré komplexné zlúčeniny so síranom meďnatým v alkalickom prostredí (s Fehlingovým činidlom).

Metodológia. Do 0,5 ml glycerínu pridajte 5 kvapiek roztokov hydroxidu sodného a síranu meďnatého, intenzívne modré sfarbenie.

Identifikácia fenolického hydroxylu

Reakcia s chloridom železnatým (111).

Charakteristickou kvalitatívnou reakciou na fenoly je reakcia s chloridom železitým. V závislosti od množstva fenolických hydroxylov, prítomnosti ďalších funkčných skupín v molekule fenolu, ich vzájomnej polohy, pH prostredia a teploty vznikajú komplexné zlúčeniny rôzneho zloženia a farby.

Metodológia. K 0,01 g liečiva rozpusteného v 1 ml vody (pre fenol, rezorcinol) sa pridajú 2 kvapky roztoku chloridu železitého - pozoruje sa charakteristické sfarbenie (tabuľka 1).

Tabuľka 1. Farbenie komplexov prípravkov chloridom železitým

Droga	Solventný	Farbenie komplexu
		Fialová
Resorcinol		Modrofialová
Adrenalín hydrochlorid		Smaragdovo zelená, z pridania jednej kvapky roztoku amoniaku sa stáva čerešňovočervená a potom oranžovočervená.
Morfín hydrochlorid		Modrá, zmizne pridaním zriedenej kyseliny octovej alebo chlorovodíkovej
paracetamol		Modrofialová
Pyridoxín hydrochlorid		Červená, zmizne pridaním zriedenej kyseliny chlorovodíkovej a nezmizne so zriedenou kyselinou octovou.
Kyselina salicylová a salicylát sodný		modrofialová, nezmizne pridaním niekoľkých kvapiek zriedenej kyseliny chlorovodíkovej alebo octovej.
Fenylsalicylát		Fialová, miznúcou pridaním zriedenej kyseliny chlorovodíkovej alebo octovej a premieňajúcou sa na krvavo červená pridaním 1-2 kvapiek roztoku amoniaku.

Pomocou roztoku amoniaku môžete rozlíšiť fenol od rezorcinolu. Farba komplexu rezorcinolu so železom sa po pridaní činidla zmení na hnedožltý.