Фенол: қасиеттері, қолданылуы және өндірілу жолдары

Кіріспе

Органикалық қосылыс (C6H5OH)
молекуласы

Chembox
| Watchedfields = өзгертілген
| verifiedrevid = 464200484
| Name = Фенол
| ImageFile =
| ImageFileL1 = Phenol2.svg
| ImageSizeL1 = 80px
| ImageFileR1 = Phenol 2.svg
| ImageSizeR1 = 80px
| ImageFileL2 = Phenol 3D шарлары.png
| ImageFileR2 = Phenol 3D vdW.png
| ImageFile3 = Фенол 2 грамм.jpg
| PIN = Фенол
| SystematicName = Бензенол
| OtherNames = Карбола қышқылы, Фенола қышқылы, Фенил қышқылы, Гидроксибензол, Феник қышқылы, Фенил спирті, Фенил гидроксиді
| IUPACName =
| Section1 =
| Section2 =
| Section3 =
| Section4 =
| Section5 =
| Section6 =
| Section7 =
| LD50 = ubl
| 317 мг/кг (егеуқұйрық, ауыз)
| 270 мг/кг (ешкіш, ауыз)
Бұл – ұшқыш, ақ түсті кристаллды қатты зат. Молекула фенил тобынан (C6H5) және гидрокси тобынан (OH) тұрады. Жұмсақ қышқылдық қасиеттері бар, сондықтан химиялық күйдіруге алып келуі мүмкін болғандықтан, сақтықпен қолдану керек. Негізінен пластмасса және оған ұқсас материалдарды синтездеу үшін қолданылады. Фенол және оның химиялық туындылары поликарбонаттар, эпоксидтер, жарылғыш заттар, бакелит, нейлон, жуғыш заттар, фенокси гербицидтері және көптеген фармацевтикалық препараттарды өндіру үшін маңызды.

Таутомеризм

Фенол тұрақсыз кетотаутомер циклогексадиенонмен кето-энол таутомеризмін көрсетеді, бірақ бұл әсерге берілген мән жоқ деуге болады. Энолизацияға қатысты тепе-теңдік тұрақтысы шамамен 10−13-ке тең, яғни кез келген сәтте он триллион молекуланың тек біреуі ғана кето түрінде болады. C=C байланысын C=O байланысына алмастырудан алынған шамалы тұрақтандыру, ароматикалық қасиеттердің жоғалуынан туындайтын үлкен тұрақсыздықпен теңестірілмейді. Сондықтан фенол негізінен толығымен энол түрінде кездеседі. 4, 4' орны ауыстырылған циклогексадиенон қышқыл ортада диенон-фенол қайта құрылымын басынан өткізіп, тұрақты 3,4-дизаматтанған фенолға айналады. Заматтанған фенолдар үшін бірнеше фактор кетотаутомерге жағдай жасауы мүмкін: а) қосымша гидроксил топтары (мысалы, резорцинол) б) нафтолдардың түзілуіндегідей ануляция және в) фенолятты алу үшін депротондылу. Феноксидтер – ароматикалық тұрақтандыруға ие эноляттар. Әдеттегі жағдайларда феноксид оттек позициясы бойынша белсендірек, бірақ оттек позициясы – «қатаң» нуклеофил, ал альфа-көміртегі позициялары «жұмсақ» болады.

Өндіріс

Фенолдың коммерциялық маңызы зор болғандықтан, оны өндірудің көптеген әдістері жасалған, бірақ кумен процесі ең басым технология болып табылады.

Кумендік процесс

Өндірістің 95% -ын (2003 жылы) құрайтын кумен процесі, сонымен қатар Хок процесі деп аталады. Ол Хок қайта орналасуы арқылы куменнің (изопропилбензолдың) ішінара тотығуынан тұрады:

Хлорбензолдың гидролизі

Хлорбензол негіз (Дов процесі) немесе су буы (Расчиг-Хукер процесі) қолданып фенолға гидролиздейді: Луммус процесінде толуолдың бензой қышқылына тотығуы жеке жүзеге асырылады.

Қолданылуы

Фенолдың негізгі қолданылуы, оның өндірісінің үштен екі бөлігін жұмсайды, оны пластиктерге арналған алғы заттарға айналдырумен байланысты. Ацетонмен конденсациялау бисфенол А-ны береді, ол поликарбонаттар мен эпоксидтік шайырлардың маңызды алғы заты болып табылады. Фенолдың, алкилфенолдардың немесе дифенолдардың формальдегидпен конденсациялануы фенолды шайырларды тудырады, оның танымал мысалы – бакелит. Фенолдың жартылай гидрленуі нейлонға арналған алғы зат – циклогексанон береді. Иондық емес жуғыш заттар фенолдың алкилденуі арқылы алкилфенолдарды, мысалы, нонилфенолды алу үшін өндіріледі, олар кейін этоксилдеуге ұшырайды. Қауіпсіздік алаңдауларына байланысты, Еуропалық Одақ пен Канадада фенолдың косметикалық өнімдерде қолданылуына тыйым салынған.

Медициналық

Фенол антисептик ретінде кеңінен қолданылды және карболит сабынын жасауға қолданылады. Концентрацияланған фенол сұйықтықтары тырнақ кірігіп өсуінің тұрақты емделуі үшін қолданылады, бұл процедура химиялық матриксектомия деп аталады. Бұл процедураны алғаш рет 1945 жылы Отто Болл сипаттаған. Одан бері фенол - аяқ ауруларын емдеушілер (подиатрлар) жүргізетін химиялық матриксектомиялар үшін басты таңдау болып табылады. Концентрацияланған фенол сұйықтығын жалпы анестезияға немесе басқа жергілікті анестетиктерге орнына, миринготомия және тимпанотомия түтіктерін орнату сияқты отологиялық процедураларда жергілікті анестетик ретінде қолдануға болады. Ол сонымен қатар гемостатикалық және антисептикалық қасиеттеріне ие, бұл оны осы мақсатқа өте қолайлы етеді. Фенол спрейі, әдетте 1,4% фенолдан тұрады және медицинада ауырған тамақты емдеу үшін қолданылады. Ол кейбір ауызға қолданылатын анальгетиктердің құрамында болады, мысалы, Хлорасептик спрейі, TCP және Carmex.

Тарих

Фенол 1834 жылы Фридлиб Фердинанд Рунге ашқан, оны (таза емес түрінде) көмір шайырынан бөліп алған. Рунге фенолды "карболсäure" (көмір майы қышқылы, карбола қышқылы) деп атады. Мұнай-химия өнеркәсібі дамығанға дейін көмір шайыры фенолдың басты көзі болып келді. Француз химигі Огюст Лоран 1841 жылы бензолдың туындысы ретінде фенолды таза күйде алды. 1836 жылы Огюст Лоран бензолға "фен" деген ат берді; осы сөздер "фенол" және "фенил" атауларының түбірі болып табылады. 1843 жылы француз химигі Шарль Герхардт "фенол" деген атауды енгізді. Фенолдың антисептикалық қасиеттерін сер Джозеф Листер жаңашыл антисептикалық хирургия әдісінде пайдаланды. Листер жараларды мұқият тазалау қажет деп шешті, содан кейін оларды фенолмен сіңген мата немесе бинтпен жапты. Фенолға ұзақ уақыт әсер етуден туындаған тері тітіркенуі хирургияда асептикалық (мікробсыз) әдістерді енгізуге себеп болды. Листердің жұмысына оның замандасы Луи Пастердің әртүрлі биологиялық орталарды стерильдеу жөніндегі еңбектері мен тәжірибелері түрткі болды. Ол микробаларды өлтіру немесе олардың өсуіне кедересі келтіру арқылы инфекцияның алдын алуға болады деп болжады. Листер инфекция тудыратын микроорганизмдерді жою үшін химиялық заттарды қолдануға болатынын ойлады. Сонымен қатар, Англияның Карлайл қаласында ағынды суларды тазарту үшін карбола қышқылы қолданылып, канализациялық шұңқырлардың иісін азайту тәжірибесі жүргізілді. Бұл жаңалықты естіген Листер, бұрын басқа химиялық заттарды антисептикалық мақсатта қолданып, сәтті нәтиже алмағандықтан, карбола қышқылын жараға қолдануға бел буды. Ол алғашқы мүмкіндікті 1865 жылдың 12 тамызында алды: оған аяғының төменгі бөлігінің терісін тесіп өткен, тібік сүйегі сынып қалған он бір жасар бала келді. Әдетте, мұндай жағдайда ампутация жасау қажет болар еді. Бірақ Листер карбола қышқылын қолдануға шешім қабылдады. Сүйекті орнына келтіріп, аяқты шинамен бекіткеннен кейін, таза мақта сүлгілерін сұйылтылмаған карбола қышқылына малып, жараға жапты, үстінен қалайы қағазын жауып, төрт күнге қалдырды. Жаран тексергенде Листер инфекцияның ешқандай белгісін таппады, тек карбола қышқылының салдарынан жара шеттері қызарыпты. Жаңа таңғыштарды сұйылтылған карбола қышқылымен қайта жағып, бала шамамен алты апта емделгеннен кейін үйіне қайта алды. 1867 жылдың 16 наурызында Листердің жұмысының алғашқы нәтижелері Lancet журналында жарияланды. Ол өзінің жаңа антисептикалық әдісімен барлығы он бір науқасты емдеген. Олардың тек біреуі ғана қайтыс болды, ол да Листердің жараны таңу әдісімен байланысы жоқ асқынулар салдарынан болды. Енді алғаш рет, күрделі сынықтары бар науқастар ауруханадан барлық аяқтарымен шығу мүмкіндігіне ие болды. Ричард Холлингхэм, "Қан мен ішек: Хирургия тарихы", 62-бет.

Phenol was discovered in 1834 by Friedlieb Ferdinand Runge, who extracted it (in impure form) from coal tar. Runge called phenol "Karbolsäure" (coal oil acid, carbolic acid). Coal tar remained the primary source until the development of the petrochemical industry. French chemist Auguste Laurent extracted phenol in its pure form, as a derivative of benzene, in 1841. In 1836, Auguste Laurent coined the name "phène" for benzene; this is the root of the word "phenol" and "phenyl". In 1843, French chemist Charles Gerhardt coined the name "phénol". The antiseptic properties of phenol were used by Sir Joseph Lister in his pioneering technique of antiseptic surgery. Lister decided that the wounds had to be thoroughly cleaned. He then covered the wounds with a piece of rag or lint covered in phenol. The skin irritation caused by continual exposure to phenol eventually led to the introduction of aseptic (germ free) techniques in surgery. Lister's work was inspired by the works and experiments of his contemporary Louis Pasteur in sterilizing various biological media. He theorized that if germs could be killed or prevented, no infection would occur. Lister reasoned that a chemical could be used to destroy the micro organisms that cause infection. Meanwhile, in Carlisle, England, officials were experimenting with sewage treatment using carbolic acid to reduce the smell of sewage cesspools. Having heard of these developments, and having previously experimented with other chemicals for antiseptic purposes without much success, Lister decided to try carbolic acid as a wound antiseptic. He had his first chance on August 12, 1865, when he received a patient: an eleven year old boy with a tibia bone fracture which pierced the skin of his lower leg. Ordinarily, amputation would be the only solution. However, Lister decided to try carbolic acid. After setting the bone and supporting the leg with splints, he soaked clean cotton towels in undiluted carbolic acid and applied them to the wound, covered with a layer of tin foil, leaving them for four days. When he checked the wound, Lister was pleasantly surprised to find no signs of infection, just redness near the edges of the wound from mild burning by the carbolic acid. Reapplying fresh bandages with diluted carbolic acid, the boy was able to walk home after about six weeks of treatment. By 16 March 1867, when the first results of Lister's work were published in the Lancet, he had treated a total of eleven patients using his new antiseptic method. Of those, only one had died, and that was through a complication that was nothing to do with Lister's wound dressing technique. Now, for the first time, patients with compound fractures were likely to leave the hospital with all their limbs intact
— Richard Hollingham, Blood and Guts: A History of Surgery, p. 62

Фенол 19 ғасырда Лондонда грипп және басқа да аурулардан қорғану үшін сатылатын тиімсіз құрал – "карболалық түтін шарларының" негізгі құрамы болды және танымал сот ісі Карлиль v Карболалық түтін шарлары компаниясының нысаны болды.

Екінші дүниежүзілік соғыс

Фенолдың орталық жүйке жүйесіне тигізетін зиянды әсері адамдар мен жануарларда кенеттен құлауға және ес-түс жоғалтуға себеп болады; орталық жүйке жүйесі бақылайтын қозғалыс белсенділігінің нәтижесінде бұл белгілерге дейін дененің құрысуы байқалады. 1939 жылы нацистер бұл затты Aktion T4 іс-шарасы аясында мүгедектерді жаппай өлтіру үшін қолданған. Немістер әрбір құрбанға фенол инъекциясы жасау арқылы кішкентай топтарды жоюдың тиімдірек екенін анықтады. Мыңдаған адамға фенол инъекциясы жасалды. Максимилиан Колбе де Аушвиц лагерінде екі апта бойы сусыздану мен аштықтан аман қалғаннан кейін, біреудің орнына өлуге ерікті болғандықтан фенол инъекциясы арқылы өлтірілді. Шамамен бір грамм мөлшері өлімге жеткілікті.

Оқиғалар

Фенол – адамның зәрiнде 40 мг/л-ге дейiнгi көлемде шығарылатын қалыпты метаболизмдiк өнiм. Еркек пiлдердiң уақытша безiнiң секрециясында құрттау кезінде фенол мен 4-метилфенолдың болуы анықталды. Сондай-ақ, бұл касторейде кездесетiн химиялық қосылыстардың бiрi. Бұл затты бобр жейтін өсiмдiктерден алады. Фенол – ерекше Islay шотланд вискисiнiң хош иiсi мен дәмiнiң өлшенетiн компонентi, әдетте ~30 ppm, бiрақ виски жасауға қолданылатын малталған арпаның iшiнде 160 ppm-нен жоғары болуы мүмкiн. Бұл мөлшер дистилляттағы мөлшерден өзгеше және одан көп болуы мүмкiн. Rhodococcus phenolicus – фенолды жалғыз көмiртег көзi ретiнде ыдырата алатын бактерия түрi.

Уыттылық

Фенол және оның булары көзге, теріге және тыныс алу жолдарына коррозиялық әсер етеді. Оның тері мен шырышты қабықшаларға тигізетін коррозиялық әсері ақуыздың дегенерациясына байланысты. Фенол буын жұтқанда өкпе ісінуі мүмкін. Бүйректерге де зиян тиюі мүмкін. Затқа ұзақ мерзімді немесе қайталамалы әсер ету бауыр мен бүйректерге зиянды әсер етуі мүмкін. Фенолдың адамдарда қатерлі ісік тудыратынына дәлел жоқ. Фенолдың гидрофобтық әсерінен басқа, оның уыттылығының тағы бір механизмі феноксил радикалдарының түзілуі болуы мүмкін. Фенол тері арқылы салыстырмалы түрде жылдам сіңірілетіндіктен, жергілікті күйіктерге қоса жүйелік улану да болуы мүмкін. Теріге тиген химиялық күйіктерді полиэтиленгликольмен, изопропил спиртімен немесе тіпті көп мөлшерде сумен жуу арқылы залалсыздандыруға болады. Ластанған киімді алып тастау қажет, сондай-ақ үлкен шашыраулар болған жағдайда дереу медициналық көмекке жүгіну керек. Бұл әсіресе фенол хлороформмен (ДНҚ және РНҚ тазалау үшін молекулалық биологияда көп қолданылатын қоспа) араластырылғанда маңызды. Фенол сонымен қатар репродуктивті токсин болып табылады, ол түсік тастау қаупін арттырады және төмен салмақпен туу, яғни жатыр ішіндегі дамудың тежелуін көрсетеді.

Фенолдар

Фенол сөзі сондай-ақ, гидроксил тобына (OH) тікелей байланысқан алты мүшелі ароматикалық сақинасы бар кез келген затты атау үшін де қолданылады. Осылайша, фенолдар – органикалық қосылыстар класы болып табылады, ал осы мақалада талқыланған фенол олардың ең қарапайым өкілі есептеледі.