在有机化学中,(phenols)或酚类酚类化合物,是一类通式为ArOH,结构为芳烃环上的氢被羟基(—OH)取代的一类芳香族化合物。酚类化合物中最简单的酚为苯酚C
6
H
5
OH
,亦稱石炭酸)。

虽然结构与类似,但酚的性质相对独特而与醇不属同类化合物,这主要因为酚羟基连接于不饱和碳原子上。由于酚类的芳香环紧密的与羟基氧原子结合,而相对使羟基的原子与原子之间的化学键不是那么牢固,因此酚比起醇类化合物具有更强的酸性。酚上的羟基酸性通常间于脂肪醇与羧酸之间(它们的pKa通常在10-12之间)。

当酚类化合物的羟基失去一个质子(H+),就会形成相应的负离子形态的酚负离子或称为芳基氧负离子,而相应形成的盐称为酚盐芳基氧盐

酚化合物还允许一个芳香环上连接两个或数个羟基,其中最简单的是苯二酚,它的结构是两个羟基连接在一个苯环上。一些酚类化合物具有杀菌效果,可制成消毒剂。另外一些具有雌激素作用或内分泌干扰素的活性。

分类

  • 依分子中羟基数分为一元酚、二元酚及多元酚;
  • 羟基在萘环上的称为萘酚,在环上称为蒽酚。

特性

酸性

  • 与普通的不同,由于受到芳香环的影响,酚上的羟基(酚羟基)有弱酸性,酸性比醇羟基强。主要原因取自於非定域化(共振態)的存在,導致醇類與它的pKa值有段落差。
    • 苯酚(C6H5OH)自身在水中的电离:

  • 酚可与强生成酚盐,如苯酚钠。反應機理為:

1:酚先去質子化(目的是為了與外在系統呈現酸鹼平衡);氫氧化鈉的OH形成帶一個負電荷的原子團(解離) 2:氫氧化鈉與酚進行複分解反應,合成苯酚鈉和水。 而若要還原苯酚鈉成苯酚,則通入CO2入上述溶液中,會形成碳酸氫鈉和苯酚,再經過分離處理,則可得到較高純度的苯酚。

易被氧化

  • 在空气中无色的晶体酚易被氧化为红色或粉红色的醌。

配合物

  • 酚在溶液中与三氯化铁可形成配合物,并呈现蓝色、紫色或绿色,借此可以鉴定酚。
  • 塑料工業常用 C15H16O2 (4,4'-dihydroxy-2,2-diphenylpropane) ,中文名為雙酚A、也稱為酚甲烷、二酚基丙烷或 2.2雙對酚甲烷。

酚的反应

酚可通过许多途径发生化学反应:

  • 发生酯化反应以及相应酚醚的合成。
  • 由于羟基被活化基团,酚可以发生芳香亲电取代反应,如合成杯芳烃。
  • 在Bucherer咔唑合成中,萘酚与肼在亚硫酸氢钠条件下发生反应。
  • 氧化裂解反应,如1,2-二羟基苯在氧气,氯气和吡啶的条件下裂解为2,4-己二烯二酸单甲酯。
  • Teuber反应,即氧化去芳构化形成醌的反应中,氧化剂为Fremy盐和过一硫酸氢钾复合盐。 下图的反应中,3,4,5-三甲基苯酚与单线态氧反应可生成对-过氧喹诺酮,单线态氧由过一硫酸氢钾复合盐/碳酸钠在乙腈/水溶液中反应生成。该过氧化物与硫代硫酸钠发生还原反应得到喹诺林。
  • 在Elbs过硫酸盐氧化反应中,苯酚被氧化为苯二酚。
  • 苯酚负离子(酚失去质子形成)可成为金属正离子的配体。

酚类化合物的制备

下列为酚类化合物在实验室中的制备方法:

  • 通过酯发生弗赖斯重排反应反应制备;
  • 通过苯胲发生班贝尔格尔重排反应反应制备;
  • 通过酚或酚醚的水解反应制备;
  • 通过醌的还原反应制备;
  • 在布赫雷尔反应中,通过硫氢化钠试剂,将芳香胺的氨基置换为羟基制备;
  • 通过重氮盐的水解反应制备;
  • 通过甲醛的寡聚反应后,在碱的催化下与环氧氯丙烷反应制备;
  • 酚一般可由芳烃磺化后经碱熔融制得;
  • 酚也可由卤代芳烃与碱在高温高压催化下反应制得;
  • 二烯酮苯酚重排反应中,通过二烯酮发生重排反应制备。
  • 通过氧化芳香硅烷制备,即Fleming–Tamao氧化反应;
  • 通过苯与丙烯H
    3
    PO
    4
    中加成,得到的异丙苯与O
    2
    H
    2
    SO
    4
    加成得到酚(Hock法)。

酚类化合物

名称 说明
苯酚 母体化合物,常用于消毒剂以及化学合成
双酚A 可从酮和苯酚/甲基酚化合物合成双酚A及其他的双酚化合物
BHT (二丁基羟基甲苯):一种脂溶性的抗氧化剂和食品添加剂
辣椒素 红辣椒当中的具有辛辣味的化合物
甲酚 被发现存在于煤焦油和矿物杂酚油
雌二醇 雌性激素:一种激素
丁香油酚 丁香精油中的主要成分
没食子酸 被发现存在于癭
愈创木酚 (2-甲基苯酚),具有烟熏气味,被发现存在于烘烤咖啡威士忌和烟雾中
壬基酚 存在于清洁剂和壬苯聚醇-9
邻苯基酚 一种抗真菌剂用于柑橘属
苦味酸 (三硝基苯酚)一种炸药
酚酞 pH指示剂
多酚 比如:黄酮类类与丹宁酸类
异丙酚 一种麻醉剂
覆盆子酮 一种含有浓重覆盆子味的化合物
血清素 / 多巴胺 / 肾上腺素 / 去甲肾上腺素 天然神经传导物质
百里酚 (2-异丙基-5-甲基苯酚),一种防腐剂,嗽口水中的配料
酪氨酸 一种氨基酸
二甲苯酚 -用于防腐剂

药用化合物

大麻素类 “大麻”中的活性成分
己烯雌酚 一种合成的雌激素,具有对称二苯代乙烯结构
L-多巴 多巴胺的前药
水楊酸甲酯 冬青树精油当中的主要成分
异丙酚 一种速效静脉注射用麻醉药
水杨酸 一种植物激素,可用于镇痛药,退烧药和抗炎药,同样还是阿司匹林的前体

工业生产

酚类化合物是工业中重要的原料或添加剂,可用于:

  • 实验室工作
  • 化学工业
  • 化学工程
  • 木材加工
  • 塑料加工

用途

  • 酚是重要的化工原料,可制造染料、药物酚醛树脂、胶粘剂等。
  • 苯酚及其类似物可制做杀菌防腐剂。
  • 邻苯二酚、对苯二酚可作显影剂。

生物作用

  • 自然界存在有2000多种酚类化合物,他们是植物生命活动的产物,在植物生长发育、免疫、抗真菌、光合作用、呼吸代谢等生命活动中起重要作用

污染

环境酚污染

  • 环境酚污染主要来自焦化厂、煤气发生站、炼油、木材防腐、绝缘材料的制造、制药、造纸以及酚类化工厂的废水、废气
  • 酚类化合物挥发到空间可使大气受污染,含酚的废水流入农田会使土壤受污染,流入地下则会造成地下水污染。

土壤酚污染

  • 被酚污染的土壤会使农作物减产或枯死。

水体酚污染

  • 水体酚污染会使水生生物受到抑制,繁殖下降、生长变慢,严重时导致死亡。

对人体的危害

  • 酚侵入人体,会与细胞原浆中蛋白质结合形成不溶性蛋白,使细胞失去活性。
  • 酚对神经系统泌尿系统消化系统均有毒害作用。
  • 有些上述的物质与引起内分泌-紊乱相关。

另请参阅绿色和平关于消费品中有害化学成分的报告 (页面存档备份,存于互联网档案馆)。

限度

  • 中国大陸规定最高允许浓度:
    • 饮用水中挥发酚:0.002mg/L
    • 地面水中挥发酚:0.010mg/L
    • 渔业水体挥发酚:0.005,mg/L
    • 居住区大气一次测定值最高限:0.02mg/m3
    • 废水排放限度:0.5mg/L

参见

  • 官能团
  • 羟基
  • 酒中的酚类化合物
  • 多酚抗氧化剂
  • 白藜芦醇

外部連結

  • Natural sources of phenols on www.britannica.com (页面存档备份,存于互联网档案馆

資料庫

  • Phenol-Explorer (phenol-explorer.eu (页面存档备份,存于互联网档案馆)), a database dedicated to phenolics found in food by Augustin Scalbert, INRA Clermont-Ferrand, Unité de Nutrition Humaine (Human food unit)
  • Phenols (页面存档备份,存于互联网档案馆) at ChEBI (Chemical Entities of Biological Interest)
  • ChEMBLdb, a database of bioactive drug-like small molecules by the European Bioinformatics Institute
  • Foodb, a database of compounds found in food

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