4.8. Лабораторная работа № 8. Фенолы.

Фенол, его гомологи и производные являются основой для получения самых различный веществ, спектр использования которых простирается от медицины до предприятий текстильной и легкой промышленности. Химические свойства фенолов определяются взаимным влиянием друг на друга фенильного радикала и гидроксильной группы. В сравнении со спиртами фенолы проявляют значительно более ярко выраженные кислотные свойства, хотя как кислоты они слабее угольной и карбоновых кислот. В отличие от бензола фенолы легко вступают в реакции, приводящие к замещению атомов водорода. Под влиянием электрофильных реагентов замещение протекает в орто- и пара-положения по отношению к гидроксилу, т.к. группа – ОН является электродонорным заместителем (заместитель I рода). Достаточно легко протекают реакции конденсации с альдегидами с образованием цепных синтетических смол.

Многоатомные фенолы по своим свойствам близки к одноатомным, особенностью является высокая склонность к окислению. Из двухатомных фенолов получают различные красители, синтетические смолы, лекарственные препараты.

Материалы: фенол; резорцин; пирокатехин; гидрохинон; пирогаллол; 1 %-ный раствор фенола в воде; индикаторная бумага; эмульсия фенола; 2 н раствор гидроксида натрия; бромная вода; α – нафтол; β – нафтол; 0,1 н раствор хлорида железа (III); 2 н раствор HCl; 2 н раствор NH₄OH; насыщенный раствор бромной воды; 2 н раствор гидроксида натрия; 1 %-ный раствор пирокатехина; 1 %-ный раствор резорцина; 1 %-ный раствор гидрохинона; 1 %-ный раствор пирогаллола; 1 %-ный раствор нитрата серебра; 40%-ный раствор формалина; бихромат калия; фталевый ангидрид; концентрированная серная кислота; фенолфталеин; щавелевая кислота; сульфат натрия; йодид калия.

Опыт 1. Растворимость и кислотный характер фенолов

К 0,5 г фенола в пробирке добавляют 4-5 мл воды и встряхивают. Испытывают реакцию полученного раствора индикаторной бумагой. Осторожно нагревают содержимое пробирки, затем вновь охлаждают. Что наблюдается?

Отметьте ограниченную растворимость фенола в воде. Объясните усиление кислотных свойств фенола по сравнению с этиловым спиртом.

Опыт 2. Получение и разложение фенолята натрия

Перенесите в чистую пробирку 4 капли эмульсии фенола в воде, полученную в опыте 1, добавьте 2 капли 2 н раствора гидроксида натрия. Что наблюдается?

К полученному раствору добавьте несколько капель разбавленной серной кислоты. Почему вновь образовалась эмульсия? Приведите уравнения реакций.

Опыт 3. Бромирование

В пробирку помещают 1 мл раствора фенола, при встряхивании по каплям прибавляют бромную воду. Раствор обесцвечивается и выпадает белый осадок. Напишите уравнение реакции бромирования фенола, с образованием 2,4,6-трибромфенола.

Опыт 4. Реакция фенолов и нафтолов с хлоридом железа (III)

К 5-6 каплям раствора фенола, гидрохинона, α – нафтола, β – нафтола (исследуемый раствор выбирают по указанию преподавателя) добавьте 1-1,5 мл воды и 3-5 капель раствора хлорида железа (III). Раствор фенола дает фиолетовое окрашивание, гидрохинона – вначале зеленеет, затем буреет, а при стоянии из него выпадают красивые темно-зеленые кристаллы хингидрона (молекулярное соединение хинона с гидрохиноном). Раствор α – нафтола также вначале зеленеет, а затем из него выделяется белый хлопьевидный осадок, при стоянии окрашивающийся в фиолетовый цвет; из раствора β – нафтола осадок выделяется медленнее.

К резолы также дают окраску: м – крезол – красно-фиолетовую, а п – крезол – темно-синюю. Образование окраски при взаимодействии фенолов с хлоридом железа (III) является следствием образования комплексных фенолятов трехвалентного железа, образующихся по уравнению:

, где Ar=C₆H₅

Опыт 5. Растворимость фенола в воде

Поместите в пробирку 1 каплю жидкого фенола, добавьте 1 каплю воды и взболтайте. Получиться мутная жидкость – эмульсия фенола, которая относительно трудно растворяется в воде. При стоянии такая эмульсия постепенно расслаивается, причем внизу будет раствор воды в феноле, или жидкий фенол, а вверху – раствор фенола в воде, или карболовая вода.

Прибавляйте по каплям воду, каждый раз встряхивая пробирку, пока не получится прозрачный раствор фенола в воде. Определите (приблизительно) растворимость жидкого фенола в воде. Познакомьтесь с характерным запахом фенола. Полученную фенольную воду используют для последующих опытов.

Опыт 6. Цветные реакции на фенольную группу

С помощью пипетки поместите 3 капли прозрачной фенольной воды из опыта № 5 в отдельную пробирку и добавьте 1 каплю 0,1 н раствора FeCl₃ – появляется фиолетовое окрашивание. Это характерная реакция на фенолы, так как все они дают с FeCl₃ различные окрашенные комплексы. После прибавления 1 капли 2 н раствора HCl окраска исчезает.

Более чувствительной реакцией на фенол является индофеноловая проба. Поместите в пробирку 1 каплю прозрачной карболовой воды из опыта № 5. Добавьте к ней 3 капли 2 н раствора NH₄OH и затем 3 капли насыщенного раствора бромной воды. Через несколько секунд на белом фоне бумаги можно заметить синее окрашивание, постепенно усиливающееся за счет образования красящего вещества – индофенола.

Появление синей окраски обусловлено возникновением в молекуле индофенола характерной хиноидной группировки:

индофенол хиноидная группировка