Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Nauk o śywności i Rybactwa

Zakład Opakowalnictwa i Biopolimerów

I N S T R U K C J A

Ć

W I C Z E N I E 13

Fenole. Synteza oranżu 2-naftolu

FENOLE

Fenolami nazywamy hydroksylowe pochodne w

ę

glowodorów aromatycznych

(arenów), w których grupa hydroksylowa zwi

ą

zana jest z atomem w

ę

gla pier

ś

cienia

aromatycznego.

Wzór ogólny fenoli mo

ż

na zapisa

ć

w postaci:

•

Nazwy systematyczne fenoli tworzy si

ę

– tak samo jak nazwy alkoholi – przez

dodanie ko

ń

cówki –ol do nazwy macierzystego w

ę

glowodoru. W przypadku

zwi

ą

zków wielopodstawionych podaje si

ę

poło

ż

enie poszczególnych

podstawników, rozpoczynaj

ą

c numeracj

ę

atomów w

ę

gla pier

ś

cienia od atomu

zwi

ą

zanego z grup

ą

–OH.

3-metylobenzenol (m-krezol)

•

Najprostszym fenolem jest benzenol, zwany zwyczajowo po prostu fenolem

(zaleca si

ę

stosowanie nazwy zwyczajowej)

Benzenol (fenol)

•

Fenole s

ą

słabymi kwasami, ulegaj

ą

dysocjacji elektrolitycznej, co mo

ż

na

zapisa

ć

równaniem:

Reakcje charakterystyczne

- reakcja tworzenia fenolanów z roztworami wodorotlenków (np. NaOH)

Ar—O—H + OH

-

Ar—O

-

+ H

2

O

np.

Fenolany jako sole słabych kwasów i mocnych zasad ulegaj

ą

w wodzie hydrolizie

zasadowej:

Fenolany reaguj

ą

z kwasami, w tym tak

ż

e w

ę

glowym, daj

ą

c fenole:

Ar—O

-

+

H

+

Ar—O—H

H

2

0

H

2

0

- reakcja tworzenia barwnych zwi

ą

zków kompleksowych z solami

ż

elaza (III) – w

wyniku reakcji powstaj

ą

zwi

ą

zki kompleksowe o barwie granatowej, fioletowej

lub czerwonobrunatnej. Reakcja ta słu

ż

y do jako

ś

ciowego wykrywania fenoli

- reakcje podstawienia wodoru w pozycjach orto- i para- wzgl

ę

dem grupy

hydroksylowej w pier

ś

cieniu aromatycznym fenolu (np. chlorowanie, bromowanie,

nitrowanie) zachodz

ą

ce znacznie łatwiej ni

ż

dla benzenu

a) chlorowanie lub bromowanie fenolu – reakcja ta wykorzystywana jest do
oznaczania zawarto

ś

ci fenolu na przykład w

ś

ciekach przemysłowych

b) nitrowanie fenolu – w reakcji z rozcie

ń

czonym kwasem azotowym tworzy si

ę

mieszanina orto- i para- nitrofenoli

- reakcja uwodornienia – przebiegaj

ą

ca w obecno

ś

ci katalizatora i pod wysokim

ci

ś

nieniem

- reakcje estryfikacji z kwasami karboksylowymi

Ró

ż

nica mi

ę

dzy wła

ś

ciwo

ś

ciami fenoli i alkoholi przejawia si

ę

przy próbie

podstawienia grupy –OH np. w reakcji ze st

ęż

onym kwasem bromowodorowym w

obecno

ś

ci st

ęż

onego kwasu siarkowego

Inne fenole:

•

Metylofenole zwane krezolami

2-metylobenzenol (o-krezol) 3-metylobenzenol (m-krezol) 4-metylobenzenol (p-krezol)

Posiadaj

ą

działanie bakterio i grzybobójcze. Czasami stosuje si

ę

go jako dodatkowy

składnik

ś

rodków na mole, znaczniej cz

ęś

ciej jest jednak stosowany jako dodatek do

płynów odka

ż

aj

ą

cych i

ś

rodków czysto

ś

ci.

•

Benzenodiole – słu

żą

do produkcji barwników oraz leków

1,2-benzenodiol 1,3-benzenodiol 1,4-benzenodiol
(pirokatecholina) (rezorcyna) (hydrochinon)

•

Naftole (pochodne naftalenu) – stosuje si

ę

je do wyrobu barwników, leków

oraz

ś

rodków zapachowych

1-naftalenol 2-naftalenol
(1-naftol) (2-naftol)

Oran

ż

β

-naftolowy (2-naftolowy)

N=N SO

3

Na

ONa

Cz

ęść

do

ś

wiadczalna – synteza oran

ż

u 2-naftolu

ONa

+

+ N=N- -SO

3

H HSO

3

-

+ 3NaOH

N=N SO

3

Na + Na

2

SO

4

+ 3H

2

O

ONa

Oran

ż

β

-naftolu

C

16

H

10

N

2

Na

2

O

4

S

M=372,32g/mol, krystaliczna

substancja lub proszek

o barwie pomara

ń

czowej;

nale

ż

y do barwników

diazowych co oznacza,

ż

e

zawiera w swojej cz

ą

steczce

grup

ę

chromoforow

ą

–N=N-.

Otrzymywany jest w reakcji

sprz

ę

gania.

I sposób
Sprz

ę

t:

2 zlewki 100ml
zlewka 200ml
bagietka
lejek Büchnera
ła

ź

nia wodna

termometr 100ºC

Przebieg

ć

wiczenia:

W zlewce na 100ml rozpu

ś

ci

ć

2g NaOH w 25ml wody, doda

ć

dwuwodnego kwasu

sulfanilowego i po dokładnym rozpuszczeniu wsypa

ć

azotan III sodu. Mieszanin

ę

ozi

ę

bi

ć

do 10ºC i powstał

ą

drobnokrystaliczn

ą

zawiesin

ę

soli sodowej kwasu

sulfanilowego wla

ć

do przygotowanej w zlewce na 200ml mieszaniny (6ml st

ęż

.

H

2

SO

4

, 40ml wody i 50g potłuczonego lodu). W trzeciej zlewce przygotowa

ć

roztwór

NaOH w 40ml wody; nast

ę

pnie wsypa

ć

7,2g 2-naftolu, miesza

ć

a

ż

do całkowitego

rozpuszczenia, a nast

ę

pnie schłodzi

ć

do temperatury 0ºC. Zawarto

ść

obu zlewek

wymiesza

ć

szybko. Do powstałej barwnej mieszaniny doda

ć

30g NaCl i pozostawi

ć

w ła

ź

ni z lodem na 1 godz., cz

ę

sto mieszaj

ą

c. Barwnik ods

ą

czy

ć

na lejku Büchnera

i

suszy

ć

w powietrzu.

II sposób
Sprz

ę

t:

2 zlewki 600ml
kolba sto

ż

kowa 250ml

bagietka
lejek Büchnera
ła

ź

nia wodna

termometr 100ºC

Przebieg

ć

wiczenia:

W kolbie sto

ż

kowej o pojemno

ś

ci 250 ml umieszcza si

ę

5.25 g dwuwodnego kwasu

sulfanilowego, 1.33 g bezwodnego w

ę

glanu sodu oraz 50 ml wody i ogrzewa a

ż

do

otrzymania przezroczystego roztworu. Roztwór chłodzi si

ę

bie

żą

c

ą

wod

ą

do ok.

15°C i dodaje roztwór 1.85g azotanu(III) sodu w 5 m l wody. Otrzymany roztwór
wlewa si

ę

powoli, mieszaj

ą

c, do zlewki o pojemno

ś

ci 600 ml, zawieraj

ą

cej 5.25ml

st

ęż

. kwasu solnego i 80 g pokruszonego lodu. Po 15 min zaczynaj

ą

wypada

ć

drobne kryształy sulfonianu benzenodiazoniowego, którego nie trzeba ods

ą

cza

ć

,

gdy

ż

w nast

ę

pnym etapie ulega rozpuszczeniu. W zlewce o pojemno

ś

ci 600 ml

rozpuszcza si

ę

3.6 g (0.025 mol) czystego 2-naftolu w 20 ml zimnego 10% roztworu

wodorotlenku sodu. Roztwór ten ozi

ę

bia si

ę

do 5°C i mieszaj

ą

c wlewa do niego

dobrze rozmieszan

ą

zawiesin

ę

zdiazowanego kwasu sulfanilowego. Sprz

ę

ganie

Odczynniki:
Kwas sulfanilowy (uwodniony) 10,5g
2-naftol 7,2g
NaCl 30g
Lód
NaOH 5g
NaNO

2

4g

H

2

SO

4

(st

ęż

. – zgłosi

ć

si

ę

do prowadz

ą

cego) 6ml

Odczynniki:
Kwas sulfanilowy (uwodniony) 5,25g
2-naftol 3,6g
NaCl 10g
Lód
10%NaOH 20ml
NaNO

2

1,85g

HCl (st

ęż

. – zgłosi

ć

si

ę

do prowadz

ą

cego)

5,25ml
Bezwodny w

ę

glan sodu 1,33g

zachodzi szybko i barwnik wydziela si

ę

w postaci krystalicznej pasty. Miesza si

ę

nadal energicznie przez 10 min., a nast

ę

pnie ogrzewa a

ż

do rozpuszczenia osadu.

Dodaje si

ę

10 g chlorku sodu (w celu zmniejszenia rozpuszczalno

ś

ci produktu)

i ogrzewa a

ż

do rozpuszczenia. Roztwór pozostawia si

ę

na l h w lodzie dla

zako

ń

czenia krystalizacji. Produkt ods

ą

cza si

ę

na lejku Büchnera stosuj

ą

c łagodne

ssanie, przemywa niewielk

ą

ilo

ś

ci

ą

nasyconego roztworu soli kuchennej i suszy w

80°C. Masa otrzymanego produktu wynosi ok. 11 g.


Literatura:

1. W.

Danikiewicz.

1991.

Chemia

organiczna. Wydawnictwa

Szkolne

i Pedagogiczne, Warszawa.

2. www.chemia.int.pl
3. Dziembowska T., Piasecki J., Rajew J.

Ć

wiczenia z chemii organicznej.

Przewodnik do

ć

wicze

ń

dla studentów Akademii Rolniczej w Szczecinie,

Szczecin, 1977.

4. Mastalerz P. Podr

ę

cznik chemii organicznej, Wydawnictwo Chemiczne,

Warszawa 1998.

5. McMurry J. Chemia organiczna, PWN, Warszawa 2003.