Pangkalahatang katangian ng mga phenol. Pagkuha ng phenol

1. Phenols- derivatives ng aromatic hydrocarbons, sa mga molekula kung saan ang hydroxyl group (-OH) ay direktang nakagapos sa mga carbon atom sa benzene ring.

2. Pag-uuri ng mga phenol

Mayroong isa-, dalawa-, tatlong-atomic phenols depende sa bilang ng mga pangkat ng OH sa molekula:

Alinsunod sa bilang ng mga fused aromatic cycle sa molekula, ang mga phenol mismo ay nakikilala (isang aromatic ring - benzene derivatives), naphthols (2 fused rings - naphthalene derivatives), anthranols (3 fused rings - anthracene derivatives) at phenantrols:

3. Isomerismo at katawagan ng mga phenol

Mayroong 2 uri ng isomerism:

• isomerism ng posisyon ng mga substituent sa singsing ng benzene

• side chain isomerism (mga istruktura ng alkyl radical at bilang ng mga radical)

Para sa mga phenol, ang mga walang kuwentang pangalan na nabuo sa kasaysayan ay malawakang ginagamit. Ginagamit din ang mga prefix sa mga pangalan ng mga pinalit na mononuclear phenol ortho-,meta- at pares -, ginagamit sa nomenclature ng mga aromatic compound. Para sa mas kumplikadong mga compound, ang mga atom na bumubuo sa mga aromatic na singsing ay binibilang at ang posisyon ng mga substituent ay ipinahiwatig gamit ang mga digital na indeks.

4. Ang istraktura ng molekula

Ang phenyl group C 6 H 5 - at hydroxyl -OH ay magkaparehong impluwensya sa isa't isa

• ang nag-iisang pares ng electron ng oxygen atom ay naaakit ng 6-electron cloud ng benzene ring, dahil sa kung saan ang O–H bond ay mas polarized. Ang phenol ay isang mas malakas na acid kaysa sa tubig at alkohol.

• Sa singsing ng benzene, ang simetrya ng ulap ng elektron ay nasira, ang density ng elektron ay tumataas sa mga posisyon 2, 4, 6. Ginagawa nitong mas reaktibo Mga koneksyon sa S-N sa mga posisyon 2, 4, 6. at mga bono ng singsing na benzene.

5. Mga katangiang pisikal

Karamihan sa mga monohydric phenol sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay walang kulay na mala-kristal na mga sangkap na may mababang punto ng pagkatunaw at isang katangian na amoy. Ang mga phenol ay hindi gaanong natutunaw sa tubig, madaling natutunaw sa mga organikong solvent, nakakalason, at unti-unting nagdidilim kapag nakaimbak sa hangin bilang resulta ng oksihenasyon.

Phenol C 6 H 5 OH (carbolic acid ) - ang isang walang kulay na mala-kristal na substansiya ay nag-oxidize sa hangin at nagiging kulay-rosas, sa ordinaryong temperatura ay bahagyang natutunaw sa tubig, sa itaas 66 ° C ito ay nahahalo sa tubig sa anumang ratio. Ang phenol ay isang nakakalason na sangkap, nagiging sanhi ng pagkasunog ng balat, ay isang antiseptiko.

6. Mga nakakalason na katangian

Ang phenol ay lason. Nagdudulot ng dysfunction ng nervous system. Ang alikabok, singaw at phenol solution ay nakakairita sa mga mucous membrane ng mata, respiratory tract, at balat. Sa sandaling nasa katawan, ang Phenol ay nasisipsip nang napakabilis kahit na sa mga buo na bahagi ng balat at pagkatapos ng ilang minuto ay nagsisimulang kumilos sa tisyu ng utak. Una, mayroong isang panandaliang paggulo, at pagkatapos ay paralisis ng respiratory center. Kahit na nalantad sa minimal na dosis ng phenol, ang pagbahing, pag-ubo, sakit ng ulo, pagkahilo, pamumutla, pagduduwal, at pagkawala ng lakas ay sinusunod. Ang mga malubhang kaso ng pagkalason ay nailalarawan sa pamamagitan ng kawalan ng malay, cyanosis, igsi ng paghinga, hindi pagkasensitibo ng corneal, mabilis, halos hindi nakikitang pulso, malamig na pawis, madalas na mga kombulsyon. Kadalasan ang phenol ang sanhi ng cancer.

7. Paglalapat ng phenols

1. Produksyon ng mga sintetikong resin, plastik, polyamide

2. Mga gamot

3. Mga tina

4. Mga surfactant

5. Antioxidants

6. Mga antiseptiko

7. Mga pampasabog

8. Pagkuha ng phenol sa industriya

isa). Paraan ng Cumene para sa paggawa ng phenol (USSR, Sergeev P.G., Udris R.Yu., Kruzhalov B.D., 1949). Mga kalamangan ng pamamaraan: teknolohiyang walang basura (ani kapaki-pakinabang na mga produkto> 99%) at ekonomiya. Sa kasalukuyan, ang paraan ng cumene ay ginagamit bilang pangunahing isa sa paggawa ng phenol sa mundo.

2). Mula sa alkitran ng karbon (bilang isang by-product - mababang ani):

C 6 H 5 ONa + H 2 SO 4 (razb) → C 6 H 5 - OH + NaHSO 4

sodium phenolate

(larawan ng produktomga bota ng dagtacaustic soda)

3). Mula sa halobenzenes :

Mula 6 H 5 -Cl + NaOH t , p→ C 6 H 5 - OH + NaCl

4). Pagsasama ng mga asing-gamot ng mabangong sulfonic acid na may solid alkalis :

C 6 H 5 -SO 3 Na + NaOH t → Na 2 SO 3 + C 6 H 5 - OH

sosa asin

mga benzenesulfonic acid

9. Mga kemikal na katangian ng phenol (carbolic acid)

ako . Mga katangian ng pangkat ng hydroxyl

Mga katangian ng acid- ay mas malinaw kaysa sa mga puspos na alkohol (ang kulay ng mga tagapagpahiwatig ay hindi nagbabago):

• na may mga aktibong metal-

2C 6 H 5 -OH + 2Na → 2C 6 H 5 -ONa + H 2

sodium phenolate

• Sa alkalis-

C 6 H 5 -OH + NaOH (may tubig na solusyon)↔ C 6 H 5 -ONa + H 2 O

! Phenolates - mga asing-gamot ng isang mahinang carbolic acid, na nabulok ng carbonic acid -

C 6 H 5 -ONa + H 2 O +MULA SAO 2 → C 6 H 5 -OH + NaHCO 3

Sa mga tuntunin ng acidic na mga katangian, ang phenol ay 10 beses na mas mataas kaysa sa ethanol. Kasabay nito, ito ay mas mababa sa acetic acid sa parehong halaga. Hindi tulad ng mga carboxylic acid, hindi maaaring palitan ng phenol ang carbonic acid mula sa mga asin nito.

C 6 H 5 - Oh + NaHCO 3 = ang reaksyon ay hindi napupunta - ang pagiging ganap na natutunaw sa may tubig na mga solusyon ng alkalis, ito ay talagang hindi natutunaw sa isang may tubig na solusyon ng sodium bikarbonate.

Ang mga acidic na katangian ng phenol ay pinahusay sa ilalim ng impluwensya ng mga electron-withdraw group na nauugnay sa benzene ring ( HINDI 2 - , Sinabi ni Br - )

Ang 2,4,6-trinitrophenol o picric acid ay mas malakas kaysa carbonic

II . Mga katangian ng singsing ng benzene

1). Ang magkaparehong impluwensya ng mga atomo sa molekula ng phenol ay ipinakita hindi lamang sa pag-uugali ng pangkat ng hydroxy (tingnan sa itaas), kundi pati na rin sa mas malaking reaktibiti ng singsing na benzene. Ang pangkat ng hydroxyl ay nagdaragdag ng density ng elektron sa singsing ng benzene, lalo na sa ortho- at pares- mga probisyon (+ M-epekto ng OH-group):

Samakatuwid, ang phenol ay mas aktibo kaysa sa benzene sa mga electrophilic substitution reactions sa aromatic ring.

• Nitrasyon. Sa ilalim ng pagkilos ng 20% ​​nitric acid HNO 3, ang phenol ay madaling ma-convert sa isang timpla ortho- at pares- nitrophenols:

Kapag gumagamit ng puro HNO 3, 2,4,6-trinitrophenol ay nabuo ( picric acid):

• Halogenation. Ang phenol ay madaling tumugon sa bromine na tubig sa temperatura ng silid upang bumuo ng isang puting precipitate ng 2,4,6-tribromophenol ( husay na reaksyon para sa phenol):

• Kondensasyon na may aldehydes. Halimbawa:

2). Phenol hydrogenation

C 6 H 5 -OH + 3H 2 Ni, 170ºC→ C 6 H 11 - OH cyclohexyl alcohol (cyclohexanol)

Mayroong isa-, dalawa-, tatlong-atomic na phenol depende sa bilang ng mga pangkat ng OH sa molekula (Larawan 1)

kanin. isa. SINGLE-, TWO- AT TRI-ATOMIC PHENOLS

Alinsunod sa bilang ng mga fused aromatic cycle sa molekula, mayroong (Fig. 2) phenols mismo (isang aromatic ring - benzene derivatives), naphthols (2 fused rings - naphthalene derivatives), anthranols (3 fused rings - anthracene derivatives) at phenantrols (Larawan 2).

kanin. 2. MONO- AT POLYNUCLEAR PHENOLS

Nomenclature ng mga alkohol.

Para sa mga phenol, ang mga walang kuwentang pangalan na nabuo sa kasaysayan ay malawakang ginagamit. Ginagamit din ang mga prefix sa mga pangalan ng mga pinalit na mononuclear phenol ortho-,meta- at pares -, ginagamit sa nomenclature ng mga aromatic compound. Para sa mas kumplikadong mga compound, ang mga atomo na bahagi ng mga aromatic cycle ay binibilang at ang posisyon ng mga substituent ay ipinahiwatig gamit ang mga digital na indeks (Larawan 3).

kanin. 3. NOMENCLATURE NG PHENOLS. Ang mga substituent na pangkat at kaukulang mga numerical na indeks ay naka-highlight sa iba't ibang kulay para sa kalinawan.

Mga kemikal na katangian ng phenols.

Ang benzene nucleus at ang pangkat ng OH na pinagsama sa molekula ng phenol ay nakakaapekto sa isa't isa, na makabuluhang pinatataas ang reaktibiti ng bawat isa. Hinihila ng phenyl group ang nag-iisang pares ng electron palayo sa oxygen atom sa OH group (Larawan 4). Bilang resulta, ang bahagyang positibong singil sa H atom ng pangkat na ito ay tumataas (ipinahiwatig ng sign d+), ang polarity ng O–H bond ay tumataas, na nagpapakita ng sarili sa isang pagtaas mga katangian ng acid grupong ito. Kaya, kumpara sa mga alkohol, ang mga phenol ay mas malakas na mga acid. Ang bahagyang negatibong singil (na tinukoy ng d–), na dumadaan sa phenyl group, ay puro sa mga posisyon ortho- at pares-(na may paggalang sa pangkat ng OH). Ang mga reaction site na ito ay maaaring atakehin ng mga reagents na may posibilidad na electronegative centers, ang tinatawag na electrophilic ("electron loving") reagents.

kanin. apat. ELECTRON DENSITY DISTRIBUTION SA PHENOL

Bilang resulta, dalawang uri ng pagbabagong-anyo ang posible para sa mga phenol: ang pagpapalit ng isang hydrogen atom sa pangkat ng OH at ang pagpapalit ng H-atomobenzene nucleus. Ang isang pares ng mga electron ng O atom, na iginuhit sa singsing ng benzene, ay nagpapataas ng lakas ng C–O na bono, kaya ang mga reaksyon na nagaganap sa pagkasira ng bono na ito, na katangian ng mga alkohol, ay hindi tipikal para sa mga phenol.

1. Mga reaksyon ng pagpapalit ng hydrogen atom sa pangkat na OH. Kapag ang mga phenol ay ginagamot sa alkalis, ang mga phenolate ay nabuo (Larawan 5A), ang catalytic na pakikipag-ugnayan sa mga alkohol ay humahantong sa mga eter (Larawan 5B), at bilang isang resulta ng reaksyon sa anhydride o acid chlorides ng mga carboxylic acid, ang mga ester ay nabuo (Fig. .5C). Kapag nakikipag-ugnayan sa ammonia (nakataas na temperatura at presyon), ang pangkat ng OH ay pinalitan ng NH 2, nabuo ang aniline (Larawan 5D), na binabawasan ang mga reagents na nagko-convert ng phenol sa benzene (Fig. 5E)

2. Mga reaksyon ng pagpapalit ng mga atomo ng hydrogen sa singsing ng benzene.

Sa panahon ng halogenation, nitration, sulfonation at alkylation ng phenol, ang mga sentro na may mas mataas na density ng elektron ay inaatake (Larawan 4), i.e. ang pagpapalit ay nagaganap pangunahin sa ortho- at pares- mga posisyon (fig.6).

Sa mas malalim na reaksyon, dalawa at tatlong hydrogen atoms ang pinapalitan sa benzene ring.

Ang partikular na kahalagahan ay ang mga reaksyon ng condensation ng phenols na may aldehydes at ketones; sa esensya, ito ay alkylation, na nagaganap nang madali at sa ilalim ng banayad na mga kondisyon (sa 40-50 ° C, isang may tubig na daluyan sa pagkakaroon ng mga catalyst), habang ang carbon atom ay nasa anyo ng isang methylene group CH 2 o substituted methylene group (CHR o CR 2) ay ipinasok sa pagitan ng dalawang phenol molecules. Ang ganitong condensation ay madalas na humahantong sa pagbuo ng mga polymeric na produkto (Larawan 7).

Ang dihydric phenol (trade name bisphenol A, Fig. 7) ay ginagamit bilang bahagi sa paggawa ng mga epoxy resin. Ang condensation ng phenol na may formaldehyde ay sumasailalim sa paggawa ng malawakang ginagamit na phenol-formaldehyde resins (phenolic plastics).

Mga pamamaraan para sa pagkuha ng mga phenol.

Ang mga phenol ay nakahiwalay sa coal tar, pati na rin sa mga produktong pyrolysis ng brown coal at wood (tar). Ang pang-industriya na paraan para sa pagkuha ng C 6 H 5 OH phenol mismo ay batay sa oksihenasyon ng aromatic hydrocarbon cumene (isopropylbenzene) na may atmospheric oxygen, na sinusundan ng agnas ng nagresultang hydroperoxide na diluted na may H 2 SO 4 (Fig. 8A). Ang reaksyon ay nagpapatuloy sa isang mataas na ani at kaakit-akit dahil pinapayagan nito ang isa na makakuha ng dalawang teknikal na mahalagang produkto nang sabay-sabay - phenol at acetone. Ang isa pang paraan ay ang catalytic hydrolysis ng halogenated benzenes (Fig. 8B).

kanin. walo. PARAAN PARA MAKAKUHA NG PHENOL

Ang paggamit ng phenols.

Ang phenol solution ay ginagamit bilang disinfectant ( carbolic acid). Diatomic phenols - pyrocatechol, resorcinol (Fig. 3), pati na rin ang hydroquinone ( pares- dihydroxybenzene) ay ginagamit bilang antiseptics (antibacterial disinfectants), na ipinakilala sa mga tanning agent para sa katad at balahibo, bilang mga stabilizer para sa lubricating oils at goma, pati na rin para sa pagproseso ng mga photographic na materyales at bilang reagents sa analytical chemistry.

Sa anyo ng mga indibidwal na compound, ang mga phenol ay ginagamit sa isang limitadong lawak, ngunit ang kanilang iba't ibang mga derivatives ay malawakang ginagamit. Ang mga phenol ay nagsisilbing panimulang compound para sa paggawa ng iba't ibang polymeric na produkto, tulad ng phenol-aldehyde resins (Fig. 7), polyamides, at polyepoxides. Batay sa phenols, marami mga gamot, halimbawa, aspirin, salol, phenolphthalein, bilang karagdagan, mga tina, pabango, plasticizer para sa mga polimer at mga produktong proteksyon ng halaman.

Mikhail Levitsky

a) Ang acetylene ay maaaring makuha mula sa methane kapag pinainit:

Sa pagkakaroon ng isang katalista, ang acetylene ay na-convert sa benzene (reaksyon ng trimerization):

Maaaring makuha ang phenol mula sa benzene sa dalawang hakbang. Ang Benzene ay tumutugon sa chlorine sa pagkakaroon ng ferric chloride upang bumuo ng chlorobenzene:

Sa ilalim ng pagkilos ng alkali sa chlorobenzene at mataas na temperatura ang chlorine atom ay pinalitan ng isang hydroxyl group at ang phenol ay nakuha:

Sa ilalim ng pagkilos ng bromine sa phenol, nabuo ang 2,4,6-tribromophenol:

b) Maaaring makuha ang ethane mula sa methane sa dalawang istasyon. Kapag na-chlorinate ang methane, nabubuo ang chloromethane. Kapag ang methane ay na-chlorinate sa pagkakaroon ng liwanag, ang chloromethane ay nabuo:

Kapag ang chloromethane ay tumutugon sa sodium, ang ethane ay nabuo (Wurtz reaction):

Ang propane ay maaari ding gawin mula sa ethane sa dalawang yugto. Kapag ang ethane ay na-chlorinate, ang chloroethane ay nabuo:

Kapag ang chloroethane ay tumutugon sa chloromethane sa pagkakaroon ng sodium, ang propane ay nabuo:

Maaaring ma-convert ang propane sa hexane sa dalawang hakbang. Kapag ang propane ay chlorinated, isang halo ng mga isomer ay nabuo - 1-chloropropane at 2-chloropropane. Ang mga isomer ay may iba't ibang mga punto ng kumukulo at maaaring paghiwalayin sa pamamagitan ng distillation.

Kapag ang 1-chloropropane ay tumutugon sa sodium, ang hexane ay nabuo:

Kapag ang hexane ay na-dehydrogenated sa isang catalyst, ang benzene ay nabuo:

Mula sa benzene, ang picric acid (2,4,6-trinitrophenol) ay maaaring makuha sa tatlong yugto. Kapag ang benzene ay tumutugon sa chlorine sa pagkakaroon ng ferric chloride, ang chlorobenzene ay nabuo.

Batay sa benzene. Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, sila ay mga solidong nakakalason na sangkap na may isang tiyak na aroma. Sa modernong industriya, ang mga kemikal na compound na ito ay may mahalagang papel. Sa mga tuntunin ng paggamit, ang phenol at ang mga derivatives nito ay kabilang sa dalawampung pinaka-hinihiling na mga kemikal na compound sa mundo. Malawakang ginagamit ang mga ito sa kemikal at magaan na industriya, parmasyutiko at enerhiya. Samakatuwid, ang paggawa ng phenol sa isang pang-industriya na sukat ay isa sa mga pangunahing gawain ng industriya ng kemikal.

Mga pagtatalaga ng phenol

Ang orihinal na pangalan ng phenol ay carbolic acid. Nang maglaon, natutunan ng tambalang ito ang pangalang "phenol". Ang formula ng sangkap na ito ay ipinapakita sa figure:

Ang phenol atoms ay binibilang simula sa carbon atom na konektado sa OH hydroxo group. Ang pagkakasunud-sunod ay nagpapatuloy sa ganoong pagkakasunud-sunod na ang iba pang mga substituted atoms ay tumatanggap ng pinakamababang numero. Ang mga derivative ng phenol ay umiiral bilang tatlong elemento na ang mga katangian ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng pagkakaiba sa kanilang mga isomer sa istruktura. Ang iba't ibang ortho-, meta-, paracresols ay isang pagbabago lamang ng pangunahing istraktura ng compound ng benzene ring at ng hydroxyl group, ang pangunahing kumbinasyon nito ay phenol. Ang formula ng sangkap na ito sa chemical notation ay mukhang C 6 H 5 OH.

Mga pisikal na katangian ng phenol

Sa paningin, ang phenol ay isang solidong walang kulay na kristal. Sa bukas na hangin, nag-oxidize sila, na nagbibigay sa sangkap ng isang katangian na kulay rosas na kulay. Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang phenol ay medyo mahinang natutunaw sa tubig, ngunit sa pagtaas ng temperatura hanggang 70 ° C, ang figure na ito ay tumataas nang husto. Sa mga solusyon sa alkalina, ang sangkap na ito ay natutunaw sa anumang dami at sa anumang temperatura.

Ang mga pag-aari na ito ay napanatili din sa iba pang mga compound, ang pangunahing bahagi nito ay mga phenol.

Mga katangian ng kemikal

Ang mga natatanging katangian ng phenol ay dahil sa panloob na istraktura. Sa molekula nito kemikal p-orbital ng mga anyo ng oxygen pinag-isang p-system na may singsing na benzene. Ang mahigpit na pakikipag-ugnayan na ito ay nagpapataas ng densidad ng elektron ng mabangong singsing at nagpapababa sa atom ng oxygen. Sa kasong ito, ang polarity ng mga bono ng hydroxo group ay tumataas nang malaki, at ang hydrogen sa komposisyon nito ay madaling mapalitan ng anumang alkali metal. Ito ay kung paano nabuo ang iba't ibang mga phenolate. Ang mga compound na ito ay hindi nabubulok sa tubig, tulad ng mga alcoholate, ngunit ang kanilang mga solusyon ay halos kapareho sa mga asing-gamot ng malakas na base at mahinang mga acid, kaya mayroon silang isang medyo binibigkas na reaksyon ng alkalina. Ang mga phenolate ay nakikipag-ugnayan sa iba't ibang mga acid, bilang isang resulta ng reaksyon, ang mga phenol ay nabawasan. Ang mga kemikal na katangian ng tambalang ito ay nagpapahintulot na ito ay makipag-ugnayan sa mga acid, kaya bumubuo ng mga ester. Halimbawa, ang pakikipag-ugnayan ng phenol at acetic acid ay humahantong sa pagbuo ng phenyl ester (phenyacetate).

Ang reaksyon ng nitration ay malawak na kilala, kung saan, sa ilalim ng impluwensya ng 20% ​​nitric acid, ang phenol ay bumubuo ng isang halo ng para- at orthonitrophenols. Kung ang phenol ay ginagamot ng puro nitric acid, 2,4,6-trinitrophenol ang makukuha, na kung minsan ay tinatawag na picric acid.

Phenol sa kalikasan

Bilang isang independiyenteng substansiya, ang phenol ay matatagpuan sa kalikasan sa coal tar at sa ilang mga grado ng langis. Ngunit para sa mga pangangailangang pang-industriya, ang halagang ito ay hindi gumaganap ng anumang papel. Samakatuwid, ang pagkuha ng phenol sa artipisyal na paraan ay naging priyoridad para sa maraming henerasyon ng mga siyentipiko. Sa kabutihang palad, ang problemang ito ay nalutas at ang artipisyal na phenol ay nakuha bilang isang resulta.

ari-arian, pagkuha

Ang paggamit ng iba't ibang mga halogens ay ginagawang posible upang makakuha ng mga phenolate, mula sa kung saan ang benzene ay nabuo sa panahon ng karagdagang pagproseso. Halimbawa, ang pag-init ng sodium hydroxide at chlorobenzene ay gumagawa ng sodium phenolate, na nabubulok sa asin, tubig, at phenol kapag nalantad sa acid. Ang formula para sa reaksyong ito ay ibinigay dito:

C 6 H 5 -CI + 2NaOH -> C 6 H 5 -ONa + NaCl + H 2 O

Ang mga mabangong sulfonic acid ay pinagmumulan din ng paggawa ng benzene. Reaksyon ng kemikal natupad sa sabay-sabay na pagtunaw ng alkali at sulfonic acid. Tulad ng makikita mula sa reaksyon, ang mga phenoxide ay unang nabuo. Kapag ginagamot sa malakas na acids, nababawasan sila sa polyhydric phenols.

Phenol sa industriya

Sa teorya, ang pagkuha ng phenol sa pinakasimpleng at pinaka-promising na paraan ay ganito ang hitsura: gamit ang isang katalista, ang benzene ay na-oxidized sa oxygen. Ngunit sa ngayon, ang katalista para sa reaksyong ito ay hindi natagpuan. Samakatuwid, ang iba pang mga pamamaraan ay kasalukuyang ginagamit sa industriya.

Ang isang tuluy-tuloy na pang-industriya na pamamaraan para sa paggawa ng phenol ay binubuo sa pakikipag-ugnayan ng chlorobenzene at 7% sodium hydroxide solution. Ang nagresultang timpla ay dumaan sa isang sistema ng isa at kalahating kilometro ng mga tubo na pinainit sa temperatura na 300 C. Sa ilalim ng impluwensya ng temperatura at pinapanatili ang mataas na presyon, ang mga panimulang materyales ay tumutugon upang makakuha ng 2,4-dinitrophenol at iba pang mga produkto.

Hindi pa katagal, isang pang-industriya na pamamaraan para sa pagkuha ng mga sangkap na naglalaman ng phenol sa pamamagitan ng pamamaraang cumene ay binuo. Ang prosesong ito ay binubuo ng dalawang yugto. Una, ang isopropylbenzene (cumene) ay nakuha mula sa benzene. Upang gawin ito, ang benzene ay alkylated na may propylene. Ang reaksyon ay ganito:

Pagkatapos nito, ang cumene ay na-oxidized na may oxygen. Ang output ng pangalawang reaksyon ay phenol at isa pang mahalagang produkto, acetone.

Ang paggawa ng phenol sa isang pang-industriya na sukat ay posible mula sa toluene. Upang gawin ito, ang toluene ay na-oxidized sa oxygen na nakapaloob sa hangin. Ang reaksyon ay nagpapatuloy sa pagkakaroon ng isang katalista.

Mga halimbawa ng phenols

Ang pinakamalapit na homologues ng phenols ay tinatawag na cresols.

May tatlong uri ng cresol. Ang meta-cresol sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay isang likido, ang para-cresol at ortho-cresol ay mga solido. Ang lahat ng mga cresol ay hindi gaanong natutunaw sa tubig, at sa kanilang mga katangian ng kemikal sila ay halos kahalintulad sa phenol. Ang mga cresol ay natural na matatagpuan sa coal tar, ginagamit ang mga ito sa industriya sa paggawa ng mga tina at ilang uri ng plastik.

Ang mga halimbawa ng dihydric phenols ay para-, ortho- at meta-hydrobenzenes. Ang lahat ng mga ito ay solid, madaling natutunaw sa tubig.

Ang tanging kinatawan ng trihydric phenol ay pyrogallol (1,2,3-trihydroxybenzene). Ang formula nito ay ipinapakita sa ibaba.

Ang Pyrogallol ay isang medyo malakas na ahente ng pagbabawas. Madali itong na-oxidized, kaya ginagamit ito upang makakuha ng mga gas na nalinis mula sa oxygen. Ang sangkap na ito ay kilala sa mga photographer, ginagamit ito bilang isang developer.

Produksyon ng phenol sa pamamagitan ng sulfonation ng benzene.

Mga kalkulasyon para sa paggawa ng phenol 1000r

Ang sintetikong phenol sa isang pang-industriya na sukat ay nakuha sa unang pagkakataon noong 1899 sa pabrika ng Baden anilino-soda sa pamamagitan ng benzene sulfonation. Simula noon, ang pamamaraang ito, na higit na binago at pinabuting, ay malawakang ginagamit sa maraming bansa sa mundo.

Sulfonation ng benzene

C6H6 + H2SO4 \u003d C6H5SO3H + H2O

Neutralisasyon ng sulfonic acid

2С6Н5SO3Н+Na2SO3 = 2С6Н5SO3 Na+Н2О+SO2

Alkaline na natutunaw

С6Н5 SO3 Na+2 NaOH=С6Н5 О Na+ Na2SO3+Н2О

Pagkabulok ng sodium phenolate

2 C6H5 O Na + SO2 + H2O \u003d 2C6H5 OH + Na2SO3

Ang sulfonation ng benzene ay maaaring isagawa sa likidong bahagi, sa singaw na bahagi at sa isang dalawang yugto na pamamaraan.

Ang paraan ng benzene sulfonation sa vapor phase ay binuo ni R.K. Eichmann at ang pinaka-ekonomiko. Ang halaga ng phenol na nakuha sa pamamaraang ito ay 10% na mas mababa kaysa sa halaga ng phenol na ginawa ng liquid phase benzene sulfonation method na ginamit sa Germany, at 6% na mas mababa kaysa sa halaga ng phenol na ginawa ng paraang karaniwan sa USA (dalawang yugto pamamaraan).

Ang proseso ng vapor-phase ng benzene sulfonation ay isinasagawa sa tuluy-tuloy na paraan. Ang Benzene vapor ay dumadaloy nang magkatulad sa pamamagitan ng mga bubbler sa apat na cascaded sulfurizer na nilagyan ng mga agitator at jacket. Para sa sulfonation, 94-95% sulfuric acid ay ibinibigay, na ipinakilala sa pamamagitan ng mga bubbler sa una sa mga sulfurizer. Ang nagreresultang sulfomas ay sunod-sunod na dumadaloy mula sa ilalim na sulphurizer patungo sa isa pa. Sa panahon ng sulfonation, nangyayari ang mga sumusunod na side reaction:

a) ang pagbuo ng diphenylsulfone:

С6Н5SO3Н+С6Н6?С6Н5SO2С6Н5+Н2О

b) Pagbubuo ng benzene disulfonic acid:

С6Н5SO3Н+Н2SO4?С6Н4(SO3Н)2+ Н2О

c) kumpletong oksihenasyon ng benzene:

С6Н6+15 SO3?6СО2+3 Н2О+15 SO2

Ang mga hindi kanais-nais na reaksyon na ito ay pinabilis sa pagtaas ng temperatura, bilang isang resulta kung saan ang temperatura sa mga sulfurator ay pinananatili sa hindi mas mataas kaysa sa 160 ° C. Ang mga singaw ng tubig at benzene ay inilabas sa panahon ng sulfonation condense, at ang exfoliated benzene pagkatapos ng neutralization ay ibinalik sa sulfonation.

Ang nagresultang sulfomass ay pinapakain sa pagtanggal ng benzene, dahil sa temperatura ng sulfonation tungkol sa 1.5% ng benzene ay natutunaw ng bigat ng sulfomass. Bilang resulta ng pagtanggal, na isinasagawa sa isang vacuum o sa tulong ng isang inert gas, ang nilalaman ng benzene dito ay nabawasan sa 0.1-0.2%.

Ang singaw ng benzene na inilabas sa panahon ng paghuhubad ay bahagyang condensed, ang benzene residue ay na-adsorbed mula sa mga gas. Ang Benzene na nakuha sa pamamagitan ng condensation at regeneration ng adsorbent ay idinagdag sa return benzene.

Ang Sulfoma pagkatapos ng distillation ng benzene ay sumasailalim sa patuloy na neutralisasyon ng mga suspensyon ng sodium sulfite. Ang nagreresultang sulfur dioxide ay ginagamit sa hinaharap para sa agnas ng sodium phenolate.

Ang isang puspos na solusyon ng sulfosalt ay napupunta sa alkaline na pagtunaw, na pana-panahong isinasagawa sa isang boiler na pinainit ng mga flue gas. Para sa pagtunaw, isang 80-85% na solusyon ng NaOH ang ginagamit; ang proseso ay isinasagawa sa 285-315?

Ang mga side reaction ay nangyayari sa yugtong ito, na nagreresulta sa pagbuo ng o-p-oxydiphenyl C6H5C6H4OH, diphenyl alcohol C6H5OC6H5, thiophenol C6H5 SH, at resocine C6H4(OH)2.

Ang matunaw ay pumapasok para sa pagsusubo, na isinasagawa sa 40-50? Sa proseso ng pagsusubo, ang bahagi ng tubig at phenol ay sumingaw, ang sodium phenolate at labis na sodium hydroxide ay natutunaw sa natitira sa tubig; ang nagresultang sodium sulfite ay namuo.

Ang mga singaw ng tubig at phenol na inilabas sa panahon ng pagtunaw at pagsusubo ay pinalapot, at ang condensate ay pinapakain sa dephenolization.

Ang phenolate na solusyon ay decanted upang ihiwalay mula sa sodium sulfite. Pagkatapos ng decantation, ang sulfite ay sinala at hinugasan sa isang awtomatikong centrifuge, kasama ang tubig na panghugas ay ibinalik sa pamatay; bahagi ng sulfite ay ipinadala sa neutralizer, at ang natitira ay nakahiwalay at ginagamit bilang isang komersyal na produkto.

Pagkatapos ng karagdagang decantation, ang phenolate solution ay nabubulok ng sulfur dioxide. Sa kasong ito, nabuo ang krudo phenol, na ipinadala para sa pagwawasto, at isang solusyon ng sulfite, na ibinalik para sa neutralisasyon.

Ang kakulangan ng sulfur dioxide sa proseso ay binubuo ng agnas ng sodium sulfite na nakuha ng alkaline smelting na may sulfuric acid.

Ang krudo phenol ay sumasailalim sa vacuum distillation, kung saan ang mga sumusunod na fraction ay nakahiwalay: phenolic water na naglalaman ng 6-8% phenol; raw phenol na naglalaman ng hanggang 97% phenol; komersyal na phenol na naglalaman ng higit sa 99.5% purong phenol; pangunahing dagta.

Ang pangunahing resin na natitira sa kubo ay dinadalisay din sa isang vacuum, na pumipili ng dalawang praksyon - phenol water at raw phenol. Ang VAT residue (secondary resin) ay naglalaman ng 15-20% phenol, 20-25% mineral salts at 25-30% oxydiphenyl, na maaaring ihiwalay.

Produksyon ng phenol sa pamamagitan ng saponification ng chlorobenzene.

Ang synthesis ng phenol sa pamamagitan ng saponification ng chlorobenzene na may solusyon ng sodium hydroxide sa ilalim ng presyon ay isinagawa sa isang pang-industriya na sukat noong 1927 ng Dow Chemical Co. pangunahing tagagawa phenol sa pamamagitan ng pamamaraang ito - dinisenyo bilang mga sumusunod.

Ang pinatuyong benzene ay ginagamot ng gaseous chlorine sa 80°C at isang overpressure na 1.12 atm sa pagkakaroon ng catalyst (ferric chloride). Ang masa ng reaksyon ay naglalaman ng 30-50% monochlorobenzene, 3-12% dichlorobenzene at humigit-kumulang 30-50% unreacted benzene. Upang alisin ang katalista at karamihan sa liberated hydrogen chloride, ang produkto ng reaksyon ay hugasan ng isang solusyon ng dilute ng hydrochloric acid at pagkatapos ay neutralisahin. Ang hydrogen chloride ay ginagamit nang direkta o sa anyo ng isang may tubig na solusyon.

Ang mga produkto ng neutralized na likidong reaksyon ay sumasailalim sa pagwawasto. Sa unang hanay (sa panahon ng proseso), ang hindi gumagalaw na benzene at chlorine derivatives ay distilled off, kung saan ang benzene, monochlorobenzene, at gayundin ang o- at p-dichlorobenzenes ay pinaghihiwalay sa mga sumusunod na column. Ang hindi na-react na benzene ay ibinalik sa ikot ng produksyon para sa chlorination.

Ang saponification ng chlorobenzene ay isinasagawa gamit ang isang 10-20% sodium hydroxide solution sa isang sistema ng mga tubular reactor sa ~375°C at sa ilalim ng presyon na 280 at. Ang diphenyl ether at menor de edad na halaga ng o- at p-oxydiphenyl ay nabuo bilang mga by-product sa panahon ng hydrolysis ng chlorobenzene:

C6H5Cl + C6H5ONa \u003d (C6H5) 2O + Na Cl

C6H5Cl + C6H5ONa + NaOH \u003d C6H5C6H4O Na + Na Cl + H2O

Upang bawasan ang ani ng diphenyl eter, humigit-kumulang 10% (С6Н5)2О ang idinaragdag sa paunang timpla. Sa pagtaas ng konsentrasyon ng diphenyl eter, tumataas ang rate

(С6Н5)2О+ Н2О NaOH=2С6Н5ОН

na nagbabayad para sa pagbuo ng (C6H5)2O sa panahon ng proseso.

Molecular ratio ng mga reagents: NaOH: С6Н5Сl: (С6Н5)2О-2-2.5:0.5:0.5.

Pagkatapos palamigin ang pinaghalong reaksyon, ang mga produkto ng reaksyon ay ipinadala sa isang naghihiwalay na sisidlan. Ang diphenyl ether (itaas na layer) ay kinokolekta sa isang espesyal na lalagyan, at ang sodium phenolate (lower layer) ay ipinapasok sa neutralizer at ginagamot ng hydrochloric acid.

Bilang resulta ng neutralisasyon at pag-aayos, nabuo ang isang layer na naglalaman ng sodium chloride solution at isang water-phenolic layer. Mula sa brine, ang azeotropic mixture ng phenol-water ay distilled off sa unang column ng distillation at ipinadala sa neutralizer; Ang solusyon ng NaCl pagkatapos ng purification ay pinapakain sa electrolysis.

Water-phenolic layer na naglalaman ng ~75% phenol at ~25% na tubig, na sumailalim sa azeotropic distillation (drying) sa pangalawang column ng distillation. Susunod, ang krudo phenol ay pumapasok sa vacuum distillation column, kung saan kinukuha ang komersyal na phenol. VAT residue na naglalaman ng 15% phenol, ~85% o- at p-oxydiphenyl at mga bakas ng alkylphenols, na pinaghihiwalay sa mga bahagi sa panahon ng distillation.

Paggawa ng phenol sa pamamaraang Raschig.

Ang synthesis ng phenol sa pamamagitan ng contact hydrolysis ng chlorobenzene na may singaw ng tubig (Raschig method) sa isang pang-industriya na sukat ay isinasagawa sa Alemanya noong 1938, at pagkatapos ay pinagkadalubhasaan ng USSR at USA.

Ang proseso ay nagpapatuloy tulad ng sumusunod:

С6Н6+Н Сl+1/2О2=С6Н5 Сl+Н2О

С6Н5 Сl+Н2О=С6Н5ОН+Н Сl

С6Н6+1/2О2=С6Н5ОН

Ang unang yugto - oxidative chlorination ng benzene na may hydrogen chloride - ay isinasagawa sa 250-270 ° C sa pagkakaroon ng isang katalista (alumina na isinaaktibo ng tansong klorido). Sa panahon ng chlorination, bilang karagdagan sa chlorobenzene, ang mga dichlorobenzene ay nabuo din, at ang ratio na С6Н5Сl:С6Н4Сl2 ay tumataas sa antas ng conversion. Samakatuwid, ang proseso ay isinasagawa sa isang antas ng conversion ng ~10%.

Ang converter, na binubuo ng mga cell na puno ng isang katalista, sa pagitan ng kung saan cooled air circulates, tumatanggap ng benzene at hydrochloric acid vapors, pati na rin ang hangin. Upang maiwasan ang oksihenasyon ng benzene, ang oxygen ay kinukuha sa halagang mas mababa sa stoichiometric. Bilang mga by-product, nabubuo ang polychlorobenzenes, at kapag na-oxidize ang maliit na halaga ng benzene, nabubuo ang carbon dioxide at carbon monoxide.

Ang pinaghalong naglalaman ng benzene, chlorobenzene, polychlorobenzenes, carbon oxides at unreacted hydrogen chloride ay ipinapadala sa "partial" condensation. Ang mga uncondensed vapors ay pumapasok sa tail condenser.

Ang organikong layer ng condensate na nabuo sa "bahagyang" condenser ay na-neutralize sa isang 10% na solusyon ng sodium hydroxide, hinugasan ng tubig at sumailalim sa pagwawasto, kung saan ang hindi na-react na benzene, na ibinalik sa ikot ng produksyon, ay unang distilled off, at pagkatapos ay ang chlorobenzene ay tinanggal mula sa polychlorobenzenes.

Ang acidic aqueous layer ng condensate ay ginagamit sa ikalawang yugto ng proseso upang sumipsip ng hydrogen chloride. Ang condensate mula sa tail condenser ay idinagdag sa bumalik na chlorobenzene, at ang mga uncondensed na gas ay nakadirekta sa benzene absorption.

Ang ikalawang yugto - ang contact hydrolysis ng chlorobenzene ay nagpapatuloy sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng mga singaw nito sa singaw ng tubig sa 400-500 ° C sa pagkakaroon ng isang katalista (calcium phosphate). Ang reaksyon ay endothermic, ang proseso ay isinasagawa sa antas ng conversion, ang kabuuang ani ng phenol ay bumababa, at ang katalista ay mabilis na nag-carburize, nawalan ng aktibidad at nangangailangan ng madalas na pagbabagong-buhay.

Ang reaksyon ay nagpapatuloy sa sirkulasyon ng unreacted chlorobenzene at tubig. Ang hydrogen chloride ay nasisipsip mula sa nagpapalipat-lipat na halo, na pinalabas sa anyo ng isang 15-17% hydrochloric acid solution, na naglalaman ng 5% ng kabuuang halaga ng phenol na nabuo.

Ang pangunahing bahagi ng phenol ay nakuhang muli mula sa nagpapalipat-lipat na halo sa pamamagitan ng paghuhugas mainit na tubig na sinusundan ng pagkuha ng benzene.

Ang phenol na nakapaloob sa isang solusyon ng dilute hydrochloric acid ay nakuha din sa benzene. Ang hydrogen chloride solution ay ibinalik sa oxidative chlorination. Kaya, ang hydrogen chloride ay patuloy na umiikot sa sistema, at sa pagsasagawa, ilan lamang sa mga pagkalugi nito ang kailangang bayaran.

Ang Benzene ay distilled mula sa benzene solution ng phenol at ang nakahiwalay na hilaw na phenol ay sumasailalim sa vacuum distillation upang makakuha ng komersyal na phenol.

Produksyon ng phenol kasama ang acetone sa pamamagitan ng isopropylbenzene hydroperoxide.

Noong 1949 sa USSR, sa kauna-unahang pagkakataon sa mundo, ang proseso ng magkasanib na paggawa ng phenol at acetone sa pamamagitan ng isopropylbenzene (cumene) hydroperoxide ay isinasagawa sa isang pang-industriya na sukat.

Ang pamamaraan ng cumene para sa paggawa ng phenol ay binuo batay sa pananaliksik ni P.G. Sergeev, R.Yu. Udrisa, B.D. Kruzhalov at M.S. Nemtsov.

Noong 1953, bilang resulta ng gawain ng kumpanyang Ingles na Distillers Companu Limited at ng kumpanyang Amerikano na Hercules Powder Companu, isang katulad na proseso ang ipinakilala sa planta ng British-AmericanShowingan sa Montreal (Canada). Mula noon, ang paraan ng cumene para sa synthesis ng phenol ay naging laganap sa maraming bansa.

Ang proseso ay binubuo ng mga sumusunod na hakbang:

1. Pagkuha ng isopropylbenzene (cumene) sa pamamagitan ng alkylation ng benzene na may propylene:

C6H6-CH2 \u003d CH-CH3 \u003d C6H6-CH (CH3) 2

2. Oxidation ng isopropylbenzene na may atmospheric oxygen sa hydroperoxide:

C6H5-CH(CH3)2+O2=C6H5-C(CH3)2-O-OH

3. Pagkabulok ng isopropylbenzene hydroperoxide sa phenol at acetone:

C6H5-C(CH3)2-O-OH=C6H5OH+(CH3)2CO

Ang pagsusuri sa pagiging epektibo ng pamamaraan ng cumene at mga paraan ng pag-unlad nito ay maaari lamang gawin kung ihahambing sa iba pang mga pamamaraan.

Paghahambing ng mga pamamaraan.

Ang paraan ng co-production ng phenol at acetone sa pamamagitan ng isopropylbenzene hydroperoxide ay may isang bilang ng mga halatang pakinabang sa iba pang mga pamamaraan para sa synthesis ng phenol.

Kapag kumukuha ng phenol sa pamamagitan ng benzenesulfonic acid, kinakailangang ubusin ang malalaking dami ng mga sangkap tulad ng sulfuric acid, caustic soda, sulfur dioxide; ang kagamitan ay napapailalim sa matinding kaagnasan, ang isang bilang ng mga proseso ay isinasagawa nang pana-panahon, ang mga kondisyon para sa pagsasagawa ng mga indibidwal na yugto ng proseso ay napakahirap.

Ang synthesis ng phenol sa pamamagitan ng saponification ng chlorobenzene ay nauugnay sa pagkonsumo ng malaking halaga ng chlorine, alkali, at hydrochloric acid. Ang paggamit ng lubos na agresibong mga sangkap sa proseso ay nangangailangan ng paggamit ng mga mamahaling anti-corrosion na materyales. Ang kawalan ay gumagana din sa ilalim ng mataas na overpressure (hanggang sa 300 atm).

Ang pamamaraang Raschig ay nailalarawan sa pamamagitan ng paggamit ng malalaking halaga ng hydrogen chloride sa proseso, kaagnasan, malubhang kondisyon ng reaksyon at mababang conversion sa bawat pass, na humahantong sa mataas na gastos sa enerhiya.

Ang pamamaraan ng cumene ng phenol ay paborableng naiiba sa mga nakalistang pamamaraan sa pamamagitan ng banayad na mga kondisyon para sa pagsasagawa ng lahat ng mga yugto ng proseso, ang paggamit ng mas maliit na halaga ng sulfuric acid at alkali, at ang kawalan ng chlorine at hydrochloric acid. Ang kaagnasan ng kagamitan, na nangyayari sa panahon ng alkylation dahil sa hydrolysis ng catalyst (aluminum chloride) at sa panahon ng oksihenasyon bilang resulta ng mga by-product ng formic acid, ay hindi gaanong matindi at mas madaling pigilan kaysa sa kaagnasan

(373.01 Kb) (mga) download1121 beses