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Fenol - también conocido como ácido carbólico - es un compuesto orgánico con la fórmula C6H5OH. Es un sólido cristalino de color blanco que es volátil. La molécula consiste en un grupo fenilo unido a un grupo hidroxilo. Es ligeramente ácido, pero requiere una manipulación cuidadosa, debido a su propensión a causar quemaduras.

El fenol se extrajo primero de alquitrán de hulla, pero hoy en día se produce a gran escala a partir del petróleo. Es un importante producto industrial como un precursor de muchos materiales y compuestos útiles. Sus principales usos incluyen su conversión a los plásticos o materiales relacionados. El fenol y sus derivados químicos son clave para la construcción de policarbonatos, resinas epoxi, baquelita, nylon, detergentes, herbicidas, tales como herbicidas de fenoxi, y numerosos medicamentos farmacéuticos.

Aunque es similar al alcohol, fenol tiene propiedades únicas y distintivas; diferencia del alcohol, el grupo hidroxilo está unido a un átomo de carbono "insaturado"; fenol tiene una acidez más alta debido al acoplamiento apretado del anillo aromático con oxígeno y una unión relativamente débil entre el oxígeno e hidrógeno.

Propiedades

El fenol es apreciablemente soluble en agua, con aproximadamente 8.3 g de disolución en 100 ml. Las mezclas homogéneas de fenol y fenol en agua a relaciones de masas de agua de ~ 2,6 y superior también son posibles. La sal de sodio de fenol, fenóxido de sodio, es mucho más soluble en agua.

Acidez

El fenol es ligeramente ácido, pero a pH alto da el anión fenolato C6H5O-:

 PhOH PhO- H K = 10-10

En comparación con alcoholes alifáticos, fenol es aproximadamente 1 millón de veces más ácida, aunque todavía se considera un ácido débil. Se reacciona completamente con NaOH acuoso a perder H , mientras que la mayoría de los alcoholes reaccionan sólo parcialmente. Los fenoles son menos ácidos que los ácidos carboxílicos, e incluso ácido carbónico.

Una explicación para el aumento de la acidez sobre alcoholes es la estabilización de resonancia del anión fenóxido por el anillo aromático. De esta manera, la carga negativa sobre el oxígeno está deslocalizada en el orto y los átomos de carbono párr. En otra explicación, aumento de la acidez es el resultado de la superposición de orbitales entre pares solitarios del oxígeno y el sistema aromático. En una tercera, el efecto dominante es la inducción de los carbonos hibridados sp2; la comparativamente más potente retirada inductiva de densidad de electrones que se proporciona por el sistema sp2 en comparación con un sistema de sp3 permite una gran estabilización del oxianión.

El pKa del enol de acetona es 10,9, comparable a la de fenol. Los acidez de enol fenol y acetona divergen en la fase de gas debido a los efectos de solvatación. Alrededor de 1/3 del aumento de la acidez de fenol es atribuible a los efectos inductivos, con la contabilidad de resonancia por la diferencia restante.

 Anión fenóxido

El anión fenóxido tiene un nucleófilo similar a aminas libres, con la ventaja adicional de que su ácido conjugado no se convierta completamente desactivado como un nucleófilo incluso en condiciones moderadamente ácidas. Los fenoles se utilizan a veces en la síntesis de péptidos para "activar" los ácidos carboxílicos o ésteres para formar ésteres activados. Ésteres de fenolato son más estables a la hidrólisis de anhídridos de ácido y haluros de acilo, pero son lo suficientemente reactivo bajo condiciones suaves para facilitar la formación de enlaces amida.

 Tautomería

Exposiciones fenol tautomería ceto-enol con su inestable tautómero ceto ciclohexadienona, pero sólo una pequeña fracción de fenol existe alguno como la forma ceto. La constante de equilibrio para la enolización es de aproximadamente 10-13, lo que significa que sólo uno de cada diez trillones de moléculas es en la forma ceto en cualquier momento. La pequeña cantidad de la estabilización obtenida mediante el intercambio de un enlace C = C para un enlace C = O es más que compensado por la gran desestabilización resultante de la pérdida de aromaticidad. Fenol por lo tanto, existe completamente en la forma enol.

Fenolatos enolatos se estabilizan por aromaticidad. En circunstancias normales, fenóxido es más reactivo en la posición de oxígeno, pero la posición de oxígeno es un nucleófilo "duro", mientras que las posiciones alfa-carbono tienden a ser "suave".

Reacciones

El fenol es altamente reactiva hacia la sustitución electrofílica aromática como electrones pi donar densidad electrónica del átomo de oxígeno en el anillo. Mediante este enfoque general, muchos grupos se pueden añadir al anillo, a través de halogenación, acilación, sulfonación, y otros procesos. Sin embargo, el anillo de fenol es tan fuertemente activado - en segundo lugar solamente a la anilina - que la bromación o cloración de fenol conduce a la sustitución de todos los átomos de carbono en orto y para con respecto al grupo hidroxi, no sólo en un átomo de carbono.

Solución acuosa de fenol es ligeramente ácido y se vuelve un poco de fuego azul a rojo. El fenol es neutralizado fácilmente por la formación de hidróxido de sodio fenato sódico o fenolato, pero que sea más débil que el ácido carbónico no pueden ser neutralizados por el bicarbonato de sodio o carbonato de sodio para liberar dióxido de carbono

  NaOH C6H5OH? C6H5ONa H2O

Cuando una mezcla de fenol y cloruro de benzoilo en caso de sacudidas, en presencia de una solución de hidróxido de sodio diluido, se forma benzoato de fenilo. Este es un ejemplo de la reacción de Schotten-Baumann:

 C6H5OH C6H5COCl? C6H5OCOC6H5 HCl

El fenol se reduce al benceno cuando se destila con polvo de cinc o su vapor se hace pasar sobre gránulos de zinc a 400 C:

 C6H5OH Zn? C6H6 ZnO

Cuando fenol se hace reaccionar con diazometano en presencia de trifluoruro de boro, se obtiene anisol como el producto principal y se libera gas nitrógeno:

 C6H5OH CH2N2? C6H5OCH3 N2

Producción

Debido a la importancia comercial de fenol, muchos métodos se han desarrollado para su producción. La ruta actual dominante, que representan el 95% de la producción, consiste en la oxidación parcial de cumeno a través de la reordenación Hock:

 C6H5CH2 O2? C6H5OH 2CO

En comparación con la mayoría de otros procesos, el proceso de cumeno-hidroperóxido utiliza condiciones de síntesis relativamente suaves, y las materias primas relativamente baratas. Sin embargo, para operar económicamente, debe haber tanto la demanda de fenol, y la acetona por-producto.

Una ruta comercial temprana, desarrollado por Bayer y Monsanto en el año 1900, comienza con la reacción de una base fuerte con bencenosulfonato:

  2 NaOH C6H5SO3H? C6H5OH Na2SO3 H2O

Otros métodos en cuestión se refieren a:

  • hidrólisis de clorobenceno, usando la base o vapor:

 C6H5Cl H2O? C6H5OH HCl

  • la oxidación directa de benceno con óxido nitroso, un proceso potencialmente "verde":

 C6H6 N2O? C6H5OH N2

  • la oxidación de tolueno, como el desarrollado por Dow Chemical:

 C6H5CH3 2 O2? C6H5OH CO2 H2O

En el Proceso de Lummus, la oxidación de tolueno a ácido benzoico se lleva a cabo por separado.

El fenol es también un subproducto de la pirólisis del carbón recuperable.

Utiliza

Los principales usos de fenol, el consumo de dos tercios de su producción, implican su conversión a los precursores a los plásticos. La condensación con acetona da bisfenol-A, un precursor clave para policarbonatos y resinas epoxi. La condensación de fenol, alquilfenoles o difenoles con formaldehído da resinas fenólicas, un ejemplo famoso de los cuales es la baquelita. La hidrogenación parcial de fenol da ciclohexanona, un precursor de nylon. Detergentes no iónicos se producen por alquilación de fenol para dar los alquilfenoles, por ejemplo, nonilfenol, que luego son sometidos a etoxilación.

El fenol es también un precursor versátil para una gran colección de medicamentos, particularmente con aspirina, sino también muchos herbicidas y las drogas farmacéuticas. El fenol se utiliza también como una exposición oral anestésico/analgésico en productos como la marca Chloraseptic u otro y sus equivalentes genéricos, usados comúnmente para el tratamiento temporal de la faringitis.

Utiliza Niche

El fenol es tan barato que atrae a muchos usos a pequeña escala. Una vez se utiliza ampliamente como antiséptico, especialmente como el jabón carbólico, desde principios de 1900 hasta la década de 1970. Es un componente de decapantes de pintura industriales utilizados en la industria de la aviación para la eliminación de epoxi, poliuretano y otros recubrimientos resistentes químicamente.

Los derivados de fenol también se utilizan en la preparación de cosméticos, incluyendo filtros solares, tintes para el cabello, y preparaciones para aclarar la piel.

Historia

El fenol fue descubierto en 1834 por Ferdinand Runge Friedlieb que se extrae del alquitrán de hulla. Runge llama fenol "Karbolsure". El alquitrán de hulla se mantuvo la fuente primaria hasta el desarrollo de la industria petroquímica. En 1841, el químico francés Auguste Laurent obtiene fenol en forma pura.

En 1836, Auguste Laurent acuñó el nombre de "phne" para el benceno, lo que es la raíz de la palabra "fenol" y "fenilo". En 1843, el químico francés Charles Gerhardt acuñó el nombre de "phnol".

Las propiedades antisépticas del fenol fueron utilizados por Sir Joseph Lister en su técnica pionera de la cirugía antiséptica. Lister decidido que las heridas que ellos mismos tuvieron que ser limpiados a fondo. Luego cubrió las heridas con un trapo o pelusa cubierto de fenol, ácido carbólico o como él la llamaba. La irritación de la piel causada por la exposición continua al fenol finalmente llevó a la sustitución de las técnicas de asepsia en la cirugía.

El fenol es el ingrediente activo de algunos analgésicos orales tales como pulverización Chloraseptic y Carmex.

El fenol fue el ingrediente principal de la Bola carbólico Smoke, un dispositivo ineficaz comercializado en Londres en el siglo 19 como la protección contra la influenza y otras enfermedades, y el tema de la famosa jurisprudencia Carlill v carbólico Smoke bola Company.

Segunda Guerra Mundial

Las inyecciones de fenol se utilizan como medio de ejecución individual por los nazis durante la Segunda Guerra Mundial. Originalmente fue utilizado por los nazis en 1939 como parte de la Acción T4. A pesar de Zyklon-B se utilizan en las cámaras de gas para exterminar a grandes grupos de personas, los nazis aprendieron que el exterminio de los grupos más pequeños era más económico a través de la inyección de cada víctima con fenol. Inyecciones de fenol se les dio a miles de personas, sobre todo en Auschwitz-Birkenau. Aproximadamente un gramo es suficiente para causar la muerte. Uno de los presos más conocidos para que se ejecuten con una inyección de fenol en Auschwitz era St. Maximilian Kolbe, un sacerdote católico que se ofreció a someterse a dos semanas de hambre y deshidratación en el lugar de otro recluso.

Sucesos naturales

La secreción de las glándulas temporal examen mostró la presencia de fenol y 4-metil fenol durante musth en elefantes masculinos.

Ocurrencia en whisky

El fenol es un componente medible en el aroma y el sabor de la Islay distintivo whisky escocés, generalmente ~ 30, pero puede ser mayor de 150 ppm en la cebada malteada usada para producir whisky.

Biodegradación

Cryptanaerobacter phenolicus es una especie de bacteria que produce a partir de fenol a través de benzoato de 4-hidroxibenzoato. Rhodococcus phenolicus es una especie de bacteria capaz de degradar fenol como únicas fuentes de carbono.

Toxicidad

Fenol y sus vapores son corrosivos para los ojos, la piel y el tracto respiratorio. El contacto repetido o prolongado de la piel con fenol puede causar dermatitis, o incluso segundo y tercer grado quemaduras. La inhalación de vapor de fenol puede causar edema pulmonar. La sustancia puede causar efectos nocivos en el sistema nervioso central y el corazón, dando lugar a arritmias, convulsiones y coma. Los riñones pueden verse afectados también. La exposición prolongada o repetida de la sustancia puede tener efectos nocivos sobre el hígado y los riñones. "No hay evidencia de que el fenol produce cáncer en seres humanos. Además de sus efectos hidrofóbicos, otro mecanismo de la toxicidad del fenol puede ser la formación de radicales fenoxilo .

Las quemaduras químicas por exposiciones de la piel pueden ser descontaminados mediante lavado con polietilenglicol, alcohol isopropílico, o tal vez incluso cantidades copiosas de agua. Es necesario quitarse la ropa contaminada, así como el tratamiento hospitalario inmediato para grandes salpicaduras. Esto es particularmente importante si el fenol se mezcla con cloroformo.

Fenoles

La palabra fenol también se utiliza para referirse a cualquier compuesto que contiene un anillo aromático de seis miembros, unido directamente a un grupo hidroxilo. Por lo tanto, los fenoles son una clase de compuestos orgánicos que el fenol descrito en este artículo es el miembro más simple.