English
- describe the reaction with acyl chlorides to form esters using ethyl ethanoate
Português
- descrever a reação com cloretos de acila para formar ésteres usando etanoato de etila
Compostos hidroxilados
Química do A-Level · Topic 32 · Tópico 32
8:38
Compostos hidroxilados (A2): fenol
Nos anos sessenta do século dezenove, a cirurgia era aterrorizante. O corte podia ser sobrevivido; a infecção que seguia frequentemente não podia. Após uma amputação, quase metade…
English narration · English + 中文 subtitles burned in · Narração em inglês · Legendas em inglês + 中文 gravadas
32.1
Alcohols with acyl chlorides · Álcoois com cloretos de acila
Syllabus · Programa
Source: Cambridge International syllabus · Fonte: Programa Cambridge International
English
At A Level you meet one more reaction of an alcohol 醇: it reacts with an acyl chloride 酰氯 to make an ester 酯. This works faster and more completely than using a carboxylic acid. For example, ethanol and ethanoyl chloride give ethyl ethanoate, plus fumes of $\text{HCl}$.
Português
No nível A, você encontra outra reação de um álcool 醇: ele reage com um cloreto de acila 酰氯 para formar um éster 酯. Isso ocorre mais rápido e completamente do que usando um ácido carboxílico. Por exemplo, etanol e cloreto de etanoílo dão etanoato de etila, além de vapores de $\text{HCl}$.
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Rota de cloreto de acila com álcool
Siga a substituição nucleofílica de acila até um éster.
Vocabulary · Vocabulário
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| English · Inglês | Chinese · Chinês | Pinyin |
|---|---|---|
| alcohol/ˈælkəhɒl/ | 醇 | chún |
| acyl chloride/əˈkɪl ˈklɔːraɪd/ | 酰氯 | xiān lǜ |
| ester/ˈestə/ | 酯 | zhǐ |
32.2
Phenol · Fenol
Syllabus · Programa
English
- recall the reactions (reagents and conditions) by which phenol can be produced: (a) reaction of phenylamine with $\text{HNO}_2$ or $\text{NaNO}_2$ and dilute acid below $10\text{ }^\circ\text{C}$ to produce the diazonium salt; further warming of the diazonium salt with $\text{H}_2\text{O}$ to give phenol
- recall the chemistry of phenol, as exemplified by the following reactions: (a) with bases, for example $\text{NaOH(aq)}$ to produce sodium phenoxide (b) with $\text{Na(s)}$ to produce sodium phenoxide and $\text{H}_2\text{(g)}$ (c) in $\text{NaOH(aq)}$ with diazonium salts, to give azo compounds (d) nitration of the aromatic ring with dilute $\text{HNO}_3\text{(aq)}$ at room temperature to give a mixture of 2-nitrophenol and 4-nitrophenol (e) bromination of the aromatic ring with $\text{Br}_2\text{(aq)}$ to form 2,4,6-tribromophenol
- explain the acidity of phenol
- describe and explain the relative acidities of water, phenol and ethanol
- explain why the reagents and conditions for the nitration and bromination of phenol are different from those for benzene
- recall that the hydroxyl group of a phenol directs to the 2-, 4- and 6-positions
- apply knowledge of the reactions of phenol to those of other phenolic compounds, e.g. naphthol
Português
- recordar as reações (reagentes e condições) pelas quais o fenol pode ser produzido: (a) reação de fenilamina com $\text{HNO}_2$ ou $\text{NaNO}_2$ e ácido diluído abaixo de $10\text{ }^\circ\text{C}$ para produzir o sal de diazônio; aquecimento adicional do sal de diazônio com $\text{H}_2\text{O}$ para dar fenol
- recordar a química do fenol, exemplificada pelas seguintes reações: (a) com bases, por exemplo $\text{NaOH(aq)}$ para produzir fenóxido de sódio (b) com $\text{Na(s)}$ para produzir fenóxido de sódio e $\text{H}_2\text{(g)}$ (c) em $\text{NaOH(aq)}$ com sais de diazônio, para dar compostos azo (d) nitração do anel aromático com $\text{HNO}_3\text{(aq)}$ diluído à temperatura ambiente para dar uma mistura de 2-nitrofenol e 4-nitrofenol (e) brominação do anel aromático com $\text{Br}_2\text{(aq)}$ para formar 2,4,6-tribromofenol
- explicar a acidez do fenol
- descrever e explicar as acidezes relativas de água, fenol e etanol
- explicar por que os reagentes e condições para a nitração e brominação do fenol são diferentes daqueles para o benzeno
- recordar que o grupo hidroxila de um fenol direciona para as posições 2-, 4- e 6-
- aplicar conhecimento das reações do fenol às de outros compostos fenólicos, ex. naftol
Source: Cambridge International syllabus · Fonte: Programa Cambridge International
English
Phenol 苯酚 has an $\text{–OH}$ group joined directly to a benzene 苯 ring. This changes the chemistry of both the $\text{–OH}$ group and the ring.
Making phenol
Cool phenylamine 苯胺 with $\text{NaNO}_2$ and dilute acid below $10\,°\text{C}$ to make a diazonium salt 重氮盐. Warming this salt with water then gives phenol (and nitrogen gas).
Reactions of phenol
- with a base such as $\text{NaOH(aq)}$: phenol reacts to give sodium phenoxide and water. (Ordinary alcohols do not react with $\text{NaOH}$ — this shows phenol is more acidic.)
- with sodium metal: gives sodium phenoxide and hydrogen.
- with a diazonium salt in $\text{NaOH(aq)}$: forms a coloured azo compound 偶氮化合物 (used in dyes).
- nitration 硝化 with dilute $\text{HNO}_3$ at room temperature: gives a mixture of 2-nitrophenol and 4-nitrophenol.
- bromination 溴化 with bromine water at room temperature (no catalyst): gives a white precipitate of 2,4,6-tribromophenol.
Acidity of phenol
Phenol loses its $\text{H}^+$ to form a phenoxide ion. This ion is stabilised because its negative charge is spread (delocalised) into the ring. So phenol's acidity 酸性 is higher than that of water or ethanol:
$$\text{ethanol} < \text{water} < \text{phenol}$$
(Phenol is still a weak acid — weaker than a carboxylic acid.)
Why the conditions are milder than for benzene
A lone pair on the phenol oxygen is partly delocalised 离域 into the ring. This makes the ring more electron-rich, so it attracts electrophiles more strongly. Phenol therefore reacts faster and under much milder conditions than benzene — no catalyst is needed, and dilute reagents work at room temperature.
The $\text{–OH}$ group directs new substituents to the 2-, 4- and 6-positions. The same ideas apply to other phenolic compounds, such as naphthol.
Worked example. Phenol, ethanol and ethanoic acid are each shaken with aqueous $\text{NaOH}$ and then with aqueous $\text{Na}_2\text{CO}_3$. Predict what happens, and order the three by acidity. Acidity depends on how well the anion left behind is stabilised. Ethanol's ethoxide keeps its charge stuck on one oxygen, so ethanol is weakest and reacts with neither. Phenol's phenoxide spreads the charge into the ring, making phenol acidic enough to react with the strong base $\text{NaOH}$ but not with the weaker $\text{Na}_2\text{CO}_3$ - so no fizzing. Ethanoate spreads the charge over two oxygens, the most effective of the three, so ethanoic acid reacts with both and fizzes with the carbonate. Order: ethanol < phenol < ethanoic acid. The carbonate is the discriminating test - only a carboxylic acid fizzes, which is exactly how you tell phenol from an acid.
Português
Fenol 苯酚 tem um grupo $\text{–OH}$ ligado diretamente a um benzeno 苯 anel. Isso altera a química tanto do grupo $\text{–OH}$ quanto do anel.
Fabricando fenol
Resfrie fenilamina 苯胺 com $\text{NaNO}_2$ e ácido diluído abaixo de $10\,°\text{C}$ para formar um sal de diazônio 重氮盐. Aquecer este sal com água depois dá fenol (e gás nitrogênio).
Reações do fenol
- com uma base como $\text{NaOH(aq)}$: o fenol reage para dar fenóxido de sódio e água. (Álcoois comuns não reagem com $\text{NaOH}$ — isso mostra que o fenol é mais ácido.)
- com metal sódio: dá fenóxido de sódio e hidrogênio.
- com um sal de diazônio em $\text{NaOH(aq)}$: forma um composto azo 偶氮化合物 colorido (usado em corantes).
- nitração 硝化 com ácido diluído $\text{HNO}_3$ à temperatura ambiente: dá uma mistura de 2-nitrofenol e 4-nitrofenol.
- bromação 溴化 com água brominada à temperatura ambiente (sem catalisador): dá um precipitado branco de 2,4,6-tribromofenol.
Acidez do fenol
O fenol perde seu $\text{H}^+$ para formar um íon fenóxido. Este íon é estabilizado porque sua carga negativa é espalhada (deslocalizada) para o anel. Assim, a acidez 酸性 do fenol é maior que a da água ou do etanol:
$$\text{ethanol} < \text{water} < \text{phenol}$$
(O fenol ainda é um ácido fraco — mais fraco que um ácido carboxílico.)
Por que as condições são mais suaves que para o benzeno
Um par solitário no oxigênio do fenol é parcialmente deslocalizado 离域 para o anel. Isso torna o anel mais rico em elétrons, então ele atrai eletrófilos com mais força. Portanto, o fenol reage mais rápido e em condições muito mais suaves que o benzeno — nenhum catalisador é necessário, e reagentes diluídos funcionam à temperatura ambiente.
O grupo $\text{–OH}$ orienta novos substituintes para as posições 2-, 4- e 6-. Os mesmos princípios aplicam-se a outros compostos fenólicos, como o naftol.
Exemplo resolvido. Fenol, etanol e ácido etanoico são agitados separadamente com $\text{NaOH}$ aquoso e depois com $\text{Na}_2\text{CO}_3$ aquoso. Preveja o que acontece e ordene os três pela acidez. A acidez depende de quão bem o ânion resultante é estabilizado. O etóxido do etanol mantém sua carga concentrada em um único oxigênio, então o etanol é o mais fraco e não reage com nenhum. O fenóxido do fenol espalha a carga para dentro do anel, tornando o fenol ácido o suficiente para reagir com a base forte $\text{NaOH}$ mas não com a mais fraca $\text{Na}_2\text{CO}_3$ — logo, sem efervescência. O etanoato espalha a carga sobre dois oxigênios, a forma mais eficaz das três, então o ácido etanoico reage com ambos e efervesce com o carbonato. Ordem: etanol < fenol < ácido etanoico. O carbonato é o teste discriminatório — apenas um ácido carboxílico efervesce, que é exatamente como se distingue o fenol de um ácido.
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Laboratório de reação do fenol
Classifique as reações do fenol pelo papel do grupo OH aromático.
Vocabulary · Vocabulário
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| English · Inglês | Chinese · Chinês | Pinyin |
|---|---|---|
| phenol/ˈfenɒl/ | 苯酚 | běn fēn |
| benzene/ˈbenziːn/ | 苯 | běn |
| phenylamine/ˌfiːˈnaɪləmiːn/ | 苯胺 | běn àn |
| diazonium salt/ˌdaɪəˈzəʊnɪəm sɒlt/ | 重氮盐 | zhòng dàn yán |
| azo compound/ˈɑːzəʊ ˈkɒmpaʊnd/ | 偶氮化合物 | ǒu dàn huà hé wù |
| nitration/naɪˈtreɪʃn/ | 硝化 | xiāo huà |
| bromination/ˌbrəʊmɪˈneɪʃn/ | 溴化 | xiù huà |
| acidity/æˈsɪdɪti/ | 酸性 | suān xìng |
| delocalised/dɪˈlɒkəlaɪzd/ | 离域 | lí yù |
32.2
Exam tips · Dicas de prova
English
- Phenol is a stronger acid than alcohols (its anion is stabilised by delocalisation) but weaker than carboxylic acids — it does not react with carbonates.
- Phenol decolourises bromine water and gives a white precipitate without a catalyst (the ring is activated by oxygen).
- Acyl chlorides react with alcohols/phenols to give esters readily (better than the reversible acid route); misty HCl fumes are the observation.
Português
- Fenol é um ácido mais forte que álcoois (seu ânion é estabilizado por delocalização) mas mais fraco que ácidos carboxílicos — ele não reage com carbonatos.
- O fenol decoloriza água brominada e forma um precipitado branco sem catalisador (o anel é ativado pelo oxigênio).
- Cloretos de acila reagem com álcoois/fenóis para dar éteres readily (melhor que a rota reversível do ácido); vapores brumosos de HCl são a observação.
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