苯酚

说明

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苯酚

IUPAC英文名

Phenol

别名

石炭酸
羟基苯

识别

SJ3325000

Oc1ccccc1

性质

C₆H₅OH

94.11 g mol⁻¹

外观

白色结晶状固体

密度

1.07 g/cm³

熔点

40.5 °C

沸点

181.7 °C

在水中的
溶解度

8.3 g/100 ml (20 °C)

pK_a

9.95

分子偶极矩

1.7 D

危险性

EU分类

有毒 (T)
突变原
腐蚀性 (C)

NFPA 704

闪点

79 °C

发现

苯酚是德国化学家龙格（Runge F）于1834年在煤焦油中发现的，故又称石炭酸（Carbolic acid）。

结构

苯酚分子由一个羟基直接连在苯环上构成。根据苯的凯库勒式，这个羟基是连在双键上的，为烯醇式结构。但由于苯环的稳定性，这样的结构几乎不会转化为酮式结构。

苯酚具有以下共振结构：

苯酚盐负离子则有以下共振结构：

酚羟基的氧原子采用sp²杂化，提供1对孤电子与苯环的6个碳原子共同形成离域 $\ {\Pi}_7^8$ 键。大Π键加强了烯醇的酸性，羟基的推电子效应又加强了O-H键的极性，因此苯酚中羟基的氢可以电离出来。

物理性质

苯酚熔点为40.5℃，沸点为181.7℃，常温下为一种无色或白色的晶体，有特殊气味。苯酚密度比水大，微溶于冷水，可在水中形成白色混浊；但易溶于65℃以上的热水。易溶于醇、醚等有机溶剂。

化学性质

酸碱反应

苯酚是一种弱酸，能与碱反应：

$\rm PhOH + NaOH \rightarrow PhONa + H_2O\,$

苯酚pKa=10，酸性介于碳酸两级电离之间，因此苯酚不能与NaHCO₃等弱碱反应：

$\rm \ PhO^- + CO_2 + H_2O \rightarrow PhOH + HCO_3^-$

此反应现象：二氧化碳通入后，溶液中出现白色混浊。

显色反应

苯酚遇三氯化铁溶液显紫色，原因是苯酚根离子与Fe³⁺形成了有颜色的络合物。

$\rm \ 6 PhOH + FeCl_3 \rightarrow H_3[Fe(OPh)_6]$ (紫色) $\rm \ + 3 HCl$

取代反应

苯环上的亲电取代：苯酚由于结构中有苯环，可以在环上发生类似苯的亲电取代反应，如硝化、卤代等：

对比苯的相应反应可以发现，苯酚环上的取代比苯容易得多。这是因为羟基有给电子效应，使苯环电子云密度增加。

值得注意的是，苯酚的亲电取代总是发生在羟基的邻位和对位。这是羟基等给电子基团的共性。

酚羟基上的取代：酚羟基上的氢原子可以被含碳基团取代，生成醚或酯。

氧化还原反应

苯酚在空气中久置会变为粉红色，是因为生成了苯醌：

苯酚的氧化产物一般是对苯醌。这个反应也可以用Br₂作氧化剂。

缩合反应

苯酚与甲醛在酸或碱的催化下发生缩合，生成酚醛树脂。

制备

熔融苯磺酸法

苯酚可由苯磺酸与碱熔融反应制得：

$\mathrm{C_6H_5SO_3Na \ + \ 2NaOH \longrightarrow \ C_6H_5ONa \ + \ Na_2SO_3 \ + \ H_2O}$

用酸处理即得苯酚。此法是最早用来制取苯酚的方法，萘酚也用类似的方法制取。

异丙苯法

此法初始原料为苯，通过傅-克反应与丙烯加成为异丙苯，再由异丙苯氧化为苯酚。此法同时生成丙酮。

$\rm \ C_6H_6 + H_2C\!=\!CHCH_3 \rightarrow C_6H_5CH(CH_3)_2$

$\rm \ C_6H_5CH(CH_3)_2 + O_2 \rightarrow C_6H_5OH + CH_3COCH_3$

第二步反应是一个自由基反应。

氯苯水解

通过氯苯在氢氧化钠水溶液中的水解，也可以制得苯酚。由于氯苯的氯原子参与苯环的共轭，这个水解过程十分困难，需要在高压（28MPa）、高温（300℃）、以铜作催化剂的条件下进行。

其他方法

苯酚也可由苯胺经重氮盐水解制得。

2007年吉林大学化学学院的冯守华等人在 Org. Lett. 期刊上发表文章称，他们用碳酸氢钠和铁粉在仿早期地球环境的条件下进行水热合成（水，200℃，1.9GPa），在产物中得到了产率为0.8%的苯酚。^[1]

他们认为反应机理如下：^[2]

安全

苯酚有毒。苯酚及其浓溶液对皮肤有强烈的刺激作用，若不慎将苯酚沾到皮肤上，应用酒精或聚乙二醇清洗；若量较大或者混有氯仿，则需要进行急救。沾到衣服上也需用大量水冲洗。

工业用途

苯酚可作杀菌剂、麻醉剂、防腐剂。约瑟夫·李斯特（Lister J）最早将其用于外科手术消毒；但由于苯酚的毒性，这一技术最终被取代。现在苯酚可用于制备消毒剂，如TCP；或用其稀溶液直接进行消毒。

苯酚是多种化工产品的原料，用来合成阿司匹林等药品，以及一些农药、香料、染料。亦用来合成树脂，最主要的一种是和甲醛缩合而成的酚醛树脂。

尽管苯酚的浓溶液毒性很强，它仍在整形外科手术中充当脱皮剂。

其他用途

于二次世界大战上，苯酚亦用于纳粹灭绝营中以处决囚犯。集中营当局采用注射的方法对病人进行“特别处理”，是因为这种方法简便、省钱、快速。被送的囚犯，一进门就被护士扒光衣服；随后逐个被带进死刑注射室，由党卫军的医生们给他们进行静脉注射。注射用的药剂是30％的苯酚溶液，剂量为致死的10—12CC；经过注射后，受害者需要经过20多分钟才会死亡。集中营当局认为这种杀人的方法速度仍然较慢，不能适宜大屠杀的需要，因而医生们改进了杀人技术：他们用带有超长针头的注射器，刺人受害者的心脏部位进行苯酚注射。从此，接受注射者进入注射室后，就被接在类似牙科手术椅的注射专用椅上，由两名囚犯护士把他的双手分别摁在椅子扶手上，另一个护士用毛巾蒙住他的眼睛，并用力固定住他的头。这时，党卫军医生走过来，将长针用力刺进受害者的心脏，再把针剂推进去。受害者马上就失去知觉，不到一分钟就断气。

衍生物

苯二酚、苯三酚
硝基苯酚、三硝基苯酚、三溴苯酚、五氯苯酚
苯醌：对苯醌、邻苯醌
甲酚、百里酚
水杨酸、乙酰水杨酸
萘酚、蒽酚
酚酞

参见

参考文献

^ Ge Tian, Hongming Yuan, Ying Mu, Chao He, and Shouhua Feng (2007), "Hydrothermal Reactions from Sodium Hydrogen Carbonate to Phenol", Org. Lett. 9 (10): 2019–2021, DOI:10.1021/ol070597o
^ Shouhua Feng, Ge Tian, Hongming Yuan, Ying Mu & Chao He．Supporting Information for Hydrothermal Reactions from Sodium Hydrogen Carbonate to Phenol．

邢其毅等．基础有机化学第二版．§17.1,3-8,13．北京：高等教育出版社，1994年．ISBN 7040046075．

查 • 论 • 编芳香族化合物

单取代苯（简单）	甲苯 • 乙苯 • 正丙苯 • 异丙苯 • 苯乙烯 • 苯酚 • 苯乙酮 • 苯甲醚 • 苯乙醚 • 苯甲醇 • 苯甲醛 • 苯甲酰氯 • 苯甲酸 • 苯甲腈 • 硝基苯 • 亚硝基苯 • 苯胺 • 氟苯 • 氯苯 • 溴苯 • 碘苯 • 苯磺酸

单取代苯（其他）	二苯甲酮 • 二苯基乙二酮 • 苯乙酸 • 扁桃酸 • 肉桂酸 • 乙酰苯胺 • 苯乙胺 • 偶氮苯 • 氯化重氮苯 • 过氧化苯甲酰 • 氯化苄 • 苯磺酰氯 \| 二苯甲烷 • 三苯甲烷 • 三苯甲醇 • 三苯氯甲烷 • 四苯甲烷

二取代苯	二甲苯（邻二甲苯 • 间二甲苯 • 对二甲苯）• 苯二酚（邻苯二酚 • 间苯二酚 • 对苯二酚）• 苯二甲酸（邻苯二甲酸 • 间苯二甲酸 • 对苯二甲酸）• 苯二胺（邻苯二胺 • 间苯二胺 • 对苯二胺）• 间苯二磺酸 • 对甲苯磺酸 • 对氨基苯甲酸 • 水杨酸 • 乙酰水杨酸 • 对乙酰氨基酚 • 非那西丁 • 间氯过氧苯甲酸

多取代苯	均三甲苯 • 偏三甲苯 • 杜烯 • 没食子酸 • 连苯三酚 • 苦味酸 • 三硝基甲苯 • 三溴苯酚 • 五氯酚 • 苯六甲酸

异构体	杜瓦苯 • 休克尔苯（盆苯） • 棱柱烷 • 克劳斯苯 • 联环丙烯

化合物	联苯 • 三联苯 \| 萘 • 蒽 • 菲 • 蔻 • 稠环芳烃 \| 苯炔 \| 苯醌（邻苯醌 • 对苯醌） \| 环己二烯 • 环己烯 • 环己烷

相关条目	苯基 • 苄基 • 芳基 • 芳香性 • 芳香环 • 定位规则 • 亲电芳香取代反应 • 亲核芳香取代反应

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