Bài 41. Phenol

www.themegallery.com
Nhóm 118 xin kính chào cô cùng các bạn
2
Bài 7: Alcol, phenol, ether
PHENOL
3







Nắm được định nghĩa, phân loại và danh pháp của phenol
Trình bày được các tính chất lý học, hóa học của phenol
Ứng dụng và ý nghĩa của phenol trong đời sống cũng như trong y học.
MỤC TIÊU

4
Nguồn gốc
Lịch sử
Phenol được phát hiện vào năm 1834, khi nó được chiết xuất từ nhựa than đá , đó vẫn là nguồn chính cho đến khi sự phát triển của ngành công nghiệp hóa dầu. Các chất sát trùng đặc tính của phenol được sử dụng bởi Sir Joseph Lister (1827-1912) trong kỹ thuật phẫu thuật tiên phong của ông về chất khử trùng.
Phenol cũng là thành phần chính của khói carbolic Ball , một thiết bị trên thị trường tại London vào thế kỷ 19 như là bảo vệ người sử dụng chống lại bệnh cúm và các bệnh khác.
 Đặc biệt, phenol được sử dụng như một phương tiện giết người của Đức quốc xã trong thế chiến thứ hai bởi nó tạo cái chết êm dịu, nhanh chóng, hơn nữa giá thành rẻ. Phenol trở thành độc tố tiêm được lựa chọn thông qua những ngày cuối cùng của cuộc chiến. Phát xít Đức đã tiêm cho hàng ngàn nạn nhân tại  Auschwitz-Birkenau, khoảng 1 gram là đủ để giết chết mỗi người. Ban đầu, tiêm phenol vào cánh tay, sau đó chuyển sang tiêm trực tiếp vào tim để nạn nhân chết nhanh hơn do đặc tính độc của loại hợp chất này.
5
I. Định nghĩa và phân loại:
Phenol là dẫn xuất của hydrocarbon thơm do sự thay thế một hay nhiều nguyên tử H của vòng benzen bằng nhóm –OH.
Ví dụ:
Phenol
α - naphtol
-Nếu phân tử Phenol có 1 nhóm –OH, ta có monophenol
-Nếu phân tử có nhiều nhóm –OH, ta có polyphenol
(Resorcinol)
www.themegallery.com
Nhóm OH gây ra hiệu ứng +C làm cho phân tử phenol có một số tính chất đặc biệt sau:
- Tăng mật độ electron ở các vị trí o-,p- tăng khả năng tham gia phản ứng thế
- Độ dài liên kết O-H > O-H của alcol, làm tăng tính acid
- Liên kết C-O ở phenol rất bền, độ dài liên kết C-O < C-O của alcol.
II. Đặc điểm cấu trúc,đồng phân và danh pháp
Đặc điểm cấu trúc:
7
Đồng phân:
Các hợp chất phenol là đồng phân do vị trí của nhóm chức và nhóm thế
-Ví dụ như với hydroquinon, có 3 đồng phân do vị trí của nhóm chức
-Hay với hợp chất cresol cũng có 3 đồng phân do vị trí tương đối giữa nhóm chức và nhóm thế
8
Danh pháp:
Quy tắc chung:
Tên Hydrocarbon + số chỉ vị trí của nhóm –OH + đuôi ol
a. Danh pháp IUPAC:
Benzen-1,2,4-triol
OH
OH
Naphtalen-1,3,7-triol
b. Danh pháp thông thường:
Một số phenol có tên thông thường, ví dụ như:
Phenol
m-cresol
p-hydroquinon
www.themegallery.com
- Phenol là chất rắn kết tinh,không màu, dễ bị oxy hóa trong không khí thành màu hồng nhạt, tnc=43oC.
tnc(oC) ts(oC)
45,7
214,5
97
216
115
279
- Do có liên kết H nội phân tử nên đồng phân ortho của nitrophenol có t0s, t0nc thấp hơn đồng phân meta và para
III.Tính chất vật lý
www.themegallery.com
III.Tính chất vật lý
- Để lâu trong không khí, phenol tự chảy rữa.
- Phenol độc, có tính sát trùng, làm bỏng da.
- Tuy có khả năng tạo lk H với nước nhưng phenol ít tan trong nước lạnh (9,5g/100g nước ở 25oC). Khi đun nóng, độ tan tăng lên, ở 70oC phenol tan vô hạn trong nước.
www.themegallery.com
11
III.Tính chất lý học:
Phenol ít tan trong nước lạnh nhưng tan nhiều trong ether và benzen
Tại sao???
Do phân tử chứa vòng benzen và liên kết O-H
phân cực mạnh nên có thể tạo liên kết hydro
tương đối bền vững. Tuy có khả năng tạo liên
kết hydro với nước nhưng phenol ít tan trong
nước vì có gốc thơm cồng kềnh trong phân tử
www.themegallery.com
III.Tính chất vật lý
Hằng số vật lý của một số phenol
www.themegallery.com
IV.Tính chất hóa học
*Phản ứng của nhóm OH
1. Tính acid
- Phenol có tính acid mạnh hơn alcol nhưng yếu hơn acid carboxylic.
- Do hiệu ứng –C của vòng benzen nên độ phân cực của nhóm OH trong phenol lớn hơn trong alcol, anion phenolat ổn định hơn so với anion alcolat.
14
Với những nhóm thế hút electron sẽ làm tăng tính acid, ví dụ như NO2, COOH, CHO...
Với những nhóm thế đẩy electron sẽ làm giảm tính acid, ví dụ như CH3, C2H5, ...
Tính acid còn phụ thuộc vị trí các nhóm thế do hiệu ứng không gian, hiệu ứng cảm ứng, liên hợp...
Ví dụ như với các đồng phân của cresol thì đồng phân meta có lực acid mạnh nhất do ít bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng siêu liên hợp, đồng phân ortho có lực acid yếu nhất bởi ảnh hưởng thêm của hiệu ứng không gian, làm cản trở sự liên hợp vào vòng thơm
C6H5OH → C6H5O- + H+
*Phản ứng của nhóm OH
Ảnh hưởng của các nhóm thế:
*Phản ứng của nhóm OH
IV. Tính chất hóa học
*Phản ứng của nhóm OH
www.themegallery.com
2.Phản ứng tạo thành ether:
Muốn điều chế ether của phenol ta không thể dùng phương pháp đun nóng phenol với H2SO4 đđ được, mà phải cho phenol ở dạng muối phenolat tác dụng với dẫn xuất halogen của hydrocarbon.
Phản ứng này xảy ra theo cơ chế SN2, cho nên dẫn xuất halogen bậc I dễ phản ứng hơn dẫn xuất bậc II và nhất là hơn bậc III. Thậm chí, dẫn xuất bậc III còn cho sản phẩm theo cơ chế E1 là hướng chính:
*Phản ứng của nhóm OH
IV.Tính chất hóa học
3.Phản ứng tạo ester RCOOC6H5
- Phenol rất khó tham gia phản ứng ester hóa trực tiếp với RCOOH và coi như không phản ứng. Để điều chế este của phenol phải dùng anhydrid acid hay clorid acid cho tác dụng với phenol trong môi trường base (NaOH hoặc pyridin)
C6H5OH+(RCO)2O → C6H5OCOR+RCOOH
C6H5OH+RCOCl → C6H5OCOR +HCl
- Đặc biệt dùng clorid acid thơm có nhiều thuận lợi vì ester tạo thành ít tan và kết tinh tốt.
www.themegallery.com
IV.Tính chất hóa học
4.Phản ứng thế nhóm OH
Phenol không tác dụng với HX trừ khi trong vòng benzen có nhóm hút e. Với PCl5 phenol có phản ứng nhưng hiệu suất rất thấp.
*Phản ứng của nhóm OH
www.themegallery.com
IV.Tính chất hóa học
- Nếu trong phenol có nhiều nhóm hút e thì có thể phản ứng với PCl3 :
Với PCl3, phenol chỉ tạo ra este của acid photphorơ mà không tạo ra C6H5Cl:
3C6H5OH+PCl3 → P(OC6H5)3 + 3HCl
*Phản ứng của nhóm OH
www.themegallery.com
IV.Tính chất hóa học
*Phản ứng của nhóm OH
IV.Tính chất hóa học
1.Phản ứng brom hóa
- Chỉ cần ở nhiệt độ phòng, brom trong nước đã có thể thế một lần vào 3 vị trí trong nhân benzen của phenol.
*Phản ứng thế nguyên tử H vào vòng benzen SE(Ar)
IV.Tính chất hóa học
Nếu brom hóa trong dung môi kém phân
cực (CCl4,CS2…) thì phản ứng có thể dừng
ở sản phẩm thế monobrom phenol:
*Phản ứng thế nguyên tử H vào vòng benzen SE(Ar)
IV. Tính chất hóa học
Brom hóa trong 1,2-dicloetan sẽ ưu
tiên tạo sản phẩm p-bromphenol
*Phản ứng thế nguyên tử H vào vòng benzen SE(Ar)
IV. Tính chất hóa học
2.Phản ứng nitro hóa.
Phenol bị nitro hóa ở ngay 0oC bằng HNO3 loãng
(19%) tạo ra sản phẩm o- và p-nitrophenol
*Phản ứng thế nguyên tử H vào vòng benzen SE(Ar)
IV. Tính chất hóa học
Với hỗn hợp HNO3 đặc, H2SO4 đặc
thu được acid picric
*Phản ứng thế nguyên tử H vào vòng benzen SE(Ar)
IV. Tính chất hóa học
3.Phản ứng sunfo hóa.
- Sản phẩm là đồng phân ortho hay para phụ thuộc nhiệt độ.
*Phản ứng thế nguyên tử H vào vòng benzen SE(Ar)
IV. Tính chất hóa học
4.Phản ứng alkyl hóa.
- Phản ứng alkyl hóa phenol được thực hiện với alcol hoặc alken khi có mặt chất xúc tác
*Phản ứng thế nguyên tử H vào vòng benzen SE(Ar)
IV. Tính chất hóa học
*Phản ứng thế nguyên tử H vào vòng benzen SE(Ar)
www.themegallery.com
IV. Tính chất hóa học
*Phản ứng với anhydrid phtalic
+
+Đun nóng phenol với anhydrid phtalic trong sự có mặt của H2SO4 đậm đặc sẽ tạo ra phenolphtalein.
+Trong môi trường kiềm phenolphtalein chuyển thành dạng quinon có màu. Vì vậy nó được làm chất chỉ thị màu trong phân tích kiểm nghiệm.
www.themegallery.com
IV. Tính chất hóa học
5.Phản ứng Reimer-Tiemann.
www.themegallery.com
Cơ chế:
IV. Tính chất hóa học
IV. Tính chất hóa học
6.Phản ứng chuyển vị Claisen.
IV. Tính chất hóa học
7. Phản ứng với aldehyd formic
www.themegallery.com
IV. Tính chất hóa học
*Phản ứng oxy hóa
Khác với alcol thơm và benzen, phenol dễ bị oxy hóa và nhân thơm dễ bị phá vỡ hơn.
- Với không khí, các phenol bị oxy hóa thành nhiều hợp chất màu, vì vậy phenol để lâu ngày thường có màu đỏ hoặc nâu sẫm.
- Với H2O2 hoặc acid cromic, phenol tạo thành para hydroquinon, sau đó là para benzoquinon và cuối cùng tạo thành acid oxalic :
www.themegallery.com
IV. Tính chất hóa học
- Với KMnO4 hoặc acid peracetic vòng thơm của phenol bị phá vỡ tạo thành acid muconic
*Phản ứng oxy hóa
www.themegallery.com
- Iod trong môi trường kiềm nóng vừa cho sản phẩm thế, vừa cho phản ứng oxy hóa tạo ra tetraiodo diphenylen quinon (hay đỏ Lautemann) không tan.
IV. Tính chất hóa học
*Phản ứng oxy hóa
www.themegallery.com
IV. Tính chất hóa học
-oxy hóa bằng hỗn hợp sulfocromic tạo ra p- benzoquinon và các sản phẩm oxy hóa tiếp theo.


*Phản ứng oxy hóa
Các diphenol dễ tan trong kiềm tạo thành các mono-,diphenolat. Riêng pyrocatechin tác dụng với muối chì tạo hợp chất không tan.
Phản ứng này dùng để phân biệt pyrocatechin với các diphenol khác.
Ortho và para diphenol dễ dàng bị oxy hóa tạo thành các quinon
IV. Tính chất hóa học
*Phản ứng oxy hóa
www.themegallery.com
IV. Tính chất hóa học
*Phản ứng hydro hóa
Hydro hóa: Phenol bị hydro hóa có Ni làm xúc tác tạo ra cyclohexanol
www.themegallery.com
*Tác dụng với CO2 tổng hợp acid
Khi cho natriphenolat tác dụng với CO2 ở 125oC dưới áp suất thì nhóm –COOH thế vào vị trí ortho đối với nhóm –OH.
Đây là phản ứng Kolbe- Schmitt.




Nhóm phản ứng xảy ra ở nhiệt độ cao hơn(250-300oC) và đặc biệt khi dùng muối kali phenolat thì phản ứng xảy ra chủ yếu ở vị trí para.
IV. Tính chất hóa học
42
V. Điều chế:
Từ nhựa than đá:
Cách thực hiện: người ta chưng cất nhựa than đá ở 170-240oC rồi thu được phần dầu trung bình, chuyển phenol cùng đồng đẳng có trong dầu thành muối phenolat C6H5ONa hòa tan bằng NaOH rồi dùng CO2 hoặc H2SO4 để tách lấy phenol và đồng đẳng của nó. Cuối cùng, chưng cất phân đoạn để thu phenol cùng đồng đẳng.
Tổng hợp từ benzen:
Từ clorobenzen thông qua sơ đồ:
Từ cumen:
Từ anilin và muối điazoni:
Cumen
C6H5NH2 + HNO2 + H2SO4 → C6H5N2(+)HSO4(-) + 2H2O


C6H5N2(+)HSO4(-) +H2O →(nhiệt) C6H5OH + N2 + H2SO4
Benzendiazoni hidrosunfat
Từ các benzenesunfonic acid
C6H5-SO3H + NaOH → C6H5-SO3Na + H2O

C6H5-SO3Na + HCl → C6H5OH + NaCl + SO2
43
VII. Ứng dụng:
Phenol thường ( C6H5OH) hay cresol được dùng để tẩy uế nhà cửa và sát trùng dụng cụ. Trong công nghiệp, nó là nguồn nguyên liệu để tổng hợp phẩm nhuộm và các chất dẻo, Hydroquinon và các dẫn xuất của nó được sử dụng trong công nghệ phim ảnh vì nó có thể khử ion Ag+
Chuyển hóa thuận nghịch giữa hydroquinon và quinon đóng một vai trò quan trọng trong một số quá trình oxy hóa sinh học
Những hợp chất như polyphenol ở thực vật hay vitamin E đóng vai trò chất chống oxy hóa vì chúng có khả năng phá hủy các gốc tự do peroxyd RCOO* trong cơ thể
44
Đặc biệt, trong lĩnh vực Y học, phenol có nhiều ứng dụng quan trọng:
Phenol là nguồn nguyên liệu điều chế nhiều dược phẩm:
Aspirin có tác dụng giảm đau, hạ sốt, chống viêm; nó còn có tác dụng chống kết tập tiểu cầu, khi dùng liều thấp kéo dài có thể phòng ngừa đau tim và hình thành cục nghẽn trong mạch máu.
Metyl salixilat dùng làm thuốc giảm đau:


HO-C6H4-COO-CH3
Trong tinh dầu hương nhu, có một dẫn xuất của phenol tên là eugenol hay 4-anlyl-2-metoxiphenol được dùng trong chữa răng (khử trùng, giảm đau..) và tổng hợp chất metyleugenol phục vụ nông nghiệp (dẫn dụ ruồi vàng hại cam vào bẫy để diệt)
(Eugenol)
Tuy phenol độc song một nghiên cứu mới nhất của các nhà khoa học thuộc Đại học Cordoba (Tây Ban Nha) đã khám phá nguyên lý cơ bản về công dụng trên của dầu ôliu, và phát hiện chất phenol trong dầu ôliu có thể gây ức chế đối với một số gen có hại trong cơ thể và đang triển khai và nghiên cứu về dự án này.
45
Một số hình ảnh về ứng dụng và ý nghĩa của phenol
Phẩm nhuộm
Chè xanh
Vitamin E
Thuốc nổ TNT
Thuốc kích thích tăng trưởng
2,4-D
Chất tẩy rửa
Chất dẻo
Phenol: C6H5OH.
Phenol còn có tên gọi là acid phenic hay acid carbolic. Là tinh thể không màu, để ngoài không khí bị oxy hóa chuyển thành màu hồng,có mùi đặc biệt , ăn da. Với nước, phenol tạo thành hydrat kết tinh C6H5OH.H2O, nóng chảy ở 15oC. Phenol tan trong nước với tỷ lệ 1: 15 (ở 20oC). Phenol trộn với campho hoặc menthol tạo thành hỗn hợp lỏng. Phenol làm ngưng kết albumin nên có tác dụng sát khuẩn, dung dịch 1: 10 dùng để tẩy uế.
Phenol được dùng nhiều trong công nghiệp chất dẻo (nhựa Bakelit), điều chế acid salicylic, acid picric, thuốc nhuộm, chất diệt cỏ (acid phenoxy acetic, acid 2, 4-diclorophenoxy acetic).
VIII.Một số chất điển hình
Cresol (hydroxy toluen):C6H4(CH3)(OH)
Cresol cùng với phenol có trong dầu carbolic thu được khi cất khan than đá. Cresol tồn tại với 3 dạng đồng phân ortho, meta và para.





Tách o-cresol dễ dàng bằng cất phân đoạn, m-cresol và p-cresol khó tách riêng vì điểm sôi gần nhau nên phải sulfo hóa trước khi tách riêng. Thường người ta không tách riêng 3 đồng phân mà dùng dưới dạng hỗn hợp để tẩy uế
VIII. Một số chất điển hình
Thymol và carvacvol: Đây là những phenol dẫn xuất của p-cymen.
Thymol có trong tinh dầu thymus, là chất kết tinh, nóng chảy ở 50oC, dùng để trị sán. Hydro hóa thymol sẽ thu được hỗn hợp nhiều đồng phân lập thể của menthol. Cacvacvol là đồng phân hiếm thấy ở dạng lỏng,tos 237-238oC, dùng tẩy uế.
VIII. Một số chất điển hình
Naphtol: Có hai đồng phân
Naphtol là những chất kết tinh, ít tan trong nước.
α - Naphtol độc không dùng trong y học.
β -Naphtol dùng làm chất khử trùng.
Naphtol được dùng một lượng lớn làm phẩm nhuộm.
Acid picric (2, 4, 6-trinitrophenol):
Là chất kết tinh màu vàng, vị đắng. Nếu đun cẩn thận nó nóng chảy ở 122oC, nếu đun mạnh nó sẽ nổ.
VIII. Một số chất điển hình
Polyphenol:
Là những hợp chất có nhiều nhóm – OH liên kết trực tiếp với nhân thơm.
Diphenol:
Ở đây chỉ khảo sát diphenol benzoic. Hai nhóm –OH trong phân tử diphenol có thể ở các vị trí ortho, para và meta.
Có 3 diphenol đơn giản nhất
VIII. Một số chất điển hình
www.themegallery.com
Chất nào trong các chất sau có đặc điểm dẫn dụ ruồi vàng hại cam:
A.Metyleugenol.
B.4-anlyl-2-metoxiphenol.
C.Benzoquinon.
D.Antrol.
Bài tập
A
Giải thích:
www.themegallery.com
Cho các chất sau:(1) acid phenic,(2)m-cresol,(3)o-nitrophenol. Sắp xếp theo chiều tính acid tăng dần:
A. (1),(2),(3).
B. (2),(1),(3)
C. (3),(1),(2)
D. (3),(2),(1)
Bài tập
B
www.themegallery.com
Bài tập
Chất nào trong các chất sau được dùng trong chữa răng:
A.4-anlyl-2-metoxiphenol.
B.4-metylaminophenol.
C.4-aminophenol.
D. phenol
A
www.themegallery.com
Để điều chế este của phenol người ta phải dùng dẫn xuất của acid cho tác dụng với phenol trong môi trường :
A.Base: NaOH hoặc pyridin.
B.Acid: H2SO4đặc
C.Môi trường trung tính
D. Có thể xảy ra ở cả ba môi trường
Bài tập
A
www.themegallery.com
Chọn câu đúng:
A.Phản ứng của aryl halogenua diễn ra theo cơ chế SN1 hoặc SN2.

B.Phenolat của Fe tạo phức màu hồng.

C.Với PCl3,phenol chỉ tạo ra este của acid photphoro mà không tạo ra C6H5Cl

D.Với PCl5 phenol phản ứng đạt hiệu suất rất cao.
C
Bài tập
www.themegallery.com
Cho các chất :phenol,ethanol,ethyl clorua. Kết luận nào đúng:
A.Có một chất tác dụng với Na.

B.Có 2 chất không tác dụng với dd NaOH.

C.Có 2 chất tác dụng được với NaOH.

D.Cả 3 chất đếu tan tốt trong nước.
C
Bài tập
58
Bài tập:
Sáu nguyên tử carbon trong phenol đều ở trạng thái lai hóa:
A. sp
B. sp2
C. sp3
D. sp3d
59
Bài tập:
Chỉ ra nhận định đúng:
A. Phenol tan tốt trong nước ở điều kiện thường do tạo được liên kết hydro với nước
B. Để lâu trong không khí, phenol tự chảy rữa và bị chuyển màu
C. Các phenol đều có nhiệt độ sôi lớn hơn 200oC
D. Phenol không tan trong ether
60
Bài tập:
Sắp xếp tính acid tăng dần của các chất sau: Phenol (1); acid picric (2); o-cresol (3); p-cresol (4):
A. 1, 2, 3, 4
B. 4, 3, 1, 2
C. 3, 4, 1, 2
D. 1, 4, 3, 2
61
Bài tập:
Để điều chế ether của phenol, ta cho phenolat tác dụng với:
A. Dẫn xuất halogen của hydrocarbon
B. Alcol
C. Anhydrid acid
D. Clorua acid
62
Bài tập:
Phản ứng C6H5ONa+ClCH3 → C6H5OCH3+NaCl xảy ra theo cơ chế:
A. SN1
B. E1
C. AE
D. SN2
63
Bài tập:
Trong các phản ứng sau, phản ứng nào xảy ra theo cơ chế SE:
A. C6H5ONa + Br-CH3
B. C6H5ONa + Br-C(CH3)3
C. m-C6H4(OH)(CH3) + HNO3
D. H2O+CH2=CH2 (xt H+)
SN2
SN1
SE
AE
Đáp án C
đúng
64
Bài tập:
Nhận định nào sai:
A. Có thể điều chế phenol từ nhựa than đá
B. Phenol có thể được dùng để tẩy uế và sát trùng
C. Phenol rất bền vững trong môi trường chứa chất oxy hóa
D. Các polyphenol thực vật, vitamin E đóng vai trò chất chống oxy hóa trong cơ thể
65
Bài tập:
Tên của chất là:
A. 1-Antrol
B. Antraxen-3-ol
C. 5-Antrol
D. Antraxen-9-ol
Hay còn gọi là 9-Antrol
66
Bài tập:
Số đồng phân chứa nhóm chức phenol có công thức C8H10O là: (Δ =4)
A. 8
B. 9
C. 10
D. 11
67
Thank you