Fenole charakteryzują się znacznie większą kwasowością od alkoholi. Dla większości prostych fenoli ich $p{K}_a$ znajduje się w przedziale od $9$ do $10$. Różnica ta wynika m.in. z tego, że:

• cząsteczki fenoli charakteryzują się większą polaryzacją wiązania $\mathrm{O}-\mathrm{H}$, która spowodowana jest deficytem elektronów na atomie tlenu;

• fenole posiadają lepszą stabilizację anionu fenolanowego (w porównaniu z jonem alkoholanowym), która to wynika z możliwości delokalizacji ładunku ujemnego na pierścień aromatyczny.

Obecność grupy hydroksylowej, aktywującej pierścień, powoduje, że fenole reagują z bromem w temperaturze pokojowej bez użycia katalizatora. Wykorzystanie wody bromowej lub 2% roztworu bromu w ${\text{CCl}}_4$ do bromowania, powoduje powstanie trudno rozpuszczalnego w wodzie produktu, który wytrąca się z roztworu w formie osadu. Osad ten ma barwę białą lub lekko żółtą. Reakcja z bromem wykorzystywana jest do wykrywania fenoli oraz do ilościowego oznaczania ich zawartości (np. w ściekach).

R13aEs24FoQdZ

Ilustracja przedstawia równanie reakcji: fenol reaguje z trzema cząsteczkami bromu i powstaje 2,4,6‑tribromofenol oraz trzy cząsteczki HBr. Budowa fenolu: sześcioczłonowy pierścień aromatyczny, do jednego z naroży przyłączona jest grupa OH. Budowa 2,4,6‑tribromofenolu: sześcioczłonowy pierścień aromatyczny, do jednego z naroży przyłączona jest grupa OH, do sąsiedniego w położeniu 2 atom bromu, a kolejne dwa atomy bromu są przyłączone w narożach w pozycjach 4 i 6.

Ze względu na większą kwasowość od alkoholi, fenole ulegają wszystkim reakcjom charakterystycznym dla kwasów, którym na ogół nie ulegają alkohole, czyli m.in. reagują z wodorotlenkiem sodu z wydzieleniem wody.

RSyNDoTxfwONt

lustracja przedstawia równanie reakcji: cząsteczka fenolu reagują z jedną cząsteczką wodorotlenku sodu i powstają jedna cząsteczka fenolanu sodu i cząsteczka wody. Budowa fenolu: sześcioczłonowy pierścień aromatyczny, do jednego z naroży przyłączona jest grupa OH. Budowa fenolanu sodu: sześcioczłonowy pierścień aromatyczny, do jednego z naroży przyłączona jest grupa ONa.

W reakcji nitrowania wykorzystuje się tzw. mieszaninę nitrującą – mieszankę stężonego kwasu azotowego$\left(\text{V}\right)$ i stężonego kwasu siarkowego$\left(\text{VI}\right)$. Składy mieszanin nitrujących mogą różnić się proporcjami użytych kwasów. Są one dobierane zależnie od reaktywności nitrowanego związku. Do nitrowania związków bardzo reaktywnych, do których należą m.in. fenole, można użyć tylko kwasu azotowego$\left(\text{V}\right)$. Fenole są bardzo podatne na utlenianie, dlatego do ich nitrowania nie jest konieczne zastosowanie stężonego kwasu siarkowego$\left(\text{VI}\right)$.

Podczas reakcji przeprowadzonej z rozcieńczonym kwasem azotowym(V) (np. $20\%$ czy $40\%$) tworzą się dwa produkty. Reakcja przebiega z małą wydajnością ze względu na uboczny proces utleniania fenolu przez kwas azotowy$\left(\text{V}\right)$.

R1QNZleXbYNVF

Ilustracja przedstawia równanie reakcji: fenol reaguje z rozcieńczonym kwasem azotowympięć i powstają 2‑nitrofenol, 4‑nitrofenol oraz woda. Budowa fenolu: sześcioczłonowy pierścień aromatyczny, do jednego z naroży przyłączona jest grupa O H. Budowa 2‑nitrofenolu: sześcioczłonowy pierścień aromatyczny, do jednego z naroży przyłączona jest grupa O H, a do sąsiedniego naroża grupa N O indeks dolny, 2, koniec indeksu dolnego. Budowa 4‑nitrofenolu: sześcioczłonowy pierścień aromatyczny, do jednego z naroży przyłączona jest grupa OH, a do przeciwległego w pozycji cztery grupa N O indeks dolny, 2, koniec indeksu dolnego.

R1IbJavhR9m3X

Ilustracja przedstawia równanie reakcji: fenol reaguje ze stężonym kwasem azotowympięć i powstaje dwa,cztery,sześć-trinitrofenol oraz woda. Równanie reakcji. Cząsteczka fenolu, którą stanowi sześcioczłonowy pierścień aromatyczny, do jednego z atomów węgla w pierścieniu przyłączona jest grupa hydroksylowa O H, strzałka w prawo. Nas strzałką stężony kwas azotowypięć, pod strzałką minus trzy cząsteczki wody. Za strzałką cząsteczka dwa,cztery,sześć-trinitrofenolu. Stanowi go sześcioczłonowy pierścień aromatyczny, do jednego z pierwszego atomu węgla w pierścieniu przyłączona jest grupa O H, a do drugiego, czwartego i szóstego po jednej grupie nitrowej N O indeks dolny, 2, koniec indeksu dolnego.

Reakcja z wodnym roztworem ${\text{FeCl}}_3$ umożliwia wykrycie ugrupowania fenolowego w związku chemicznym. Związki aromatyczne zawierające grupę hydroksylową połączoną z pierścieniem, w reakcji z chlorkiem żelaza$\left(\text{III}\right)$ tworzą związki koordynacyjnej o charakterystycznej ciemnofioletowej barwie. Na barwę otrzymanego roztworu wpływa jednak stężenie ${\text{FeCl}}_{3\left(\mathrm{aq}\right)}$.

RBUPAQeaY9iKE

Ilustracja przedstawia schematycznie barwną wizualizację reakcji fenolu z chlorkiem żelaza<math aria‑label="trzy">III. Po lewej stronie znajduje się probówka z różowawym roztworem fenolu. Dodać zawartość probówki drugiej, zawierającej żółty roztwór chlorku żelaza<math aria‑label="trzy">III. Strzałka w prawo, za strzałką probówka po połączeniu wymienionych roztworów. Zawiera ona fioletowy roztwór, powstały z uwagi na utworzenie barwnego kompleksu jonów żelaza z cząsteczkami fenolu.

Słownik

Bibliografia

Dudek‑Różycki K., Płotek M., Wichur T., Węglowodory. Repetytorium i zadania, Kraków 2020.

Dudek‑Różycki K., Płotek M., Wichur T., Kompendium terminologii oraz nazewnictwa związków organicznych. Poradnik dla nauczycieli i uczniów, Kraków 2020.

encyklopedia PWN