Fenoli: nomenclatura, proprietà, preparazione

I fenoli sono composti in cui la funzione alcolica è direttamente legata a un anello aromatico.
Capostipite di questa classe, da cui prende anche il nome è il fenolo, di formula C6H5OH in cui un atomo di idrogeno del benzene è sostituito da un gruppo -OH.

Proprietà

Sebbene presentino lo stesso gruppo funzionale degli alcoli, i fenoli mostrano caratteristiche diverse rispetto ad essi. Gli alcoli sono acidi deboli che reagiscono con i metalli per formare gli alcossidi (o alcolati):
2 CH3-OH + 2 Na → 2 CH3-O + H2

Metanolo + sodio → metossido di sodio + idrogeno gassoso

Risonanza

Nel fenolo uno dei due doppietti di elettroni liberi sull’ossigeno partecipa alla risonanza dell’anello benzenico, per cui esso viene rappresentato con un notevole contenuto di strutture polari con la carica positiva sull’ossigeno e la negativa dispersa nell’anello benzenico:

risonanza
risonanza

lo ione fenossido C6H5O che si origina per dissociazione del fenolo viene anch’esso rappresentato come un ibrido di risonanza dalle strutture:

fenossido
fenossido

nelle strutture limite dello ione fenossido, contrariamente al fenolo indissociato, non vi sono separazioni di cariche, per cui lo ione fenossido è stabilizzato per risonanza in misura maggiore del fenolo.

Ne consegue che i fenoli hanno una notevole tendenza a dissociarsi, tendenza che è  maggiore di quella degli alcoli, in cui gli anioni non sono stabilizzati per risonanza da cui deriva che i fenoli sono acidi più forti degli alcoli (fenolo Ka∼ 10-10 ; alcool  Ka∼ 10-18). Una misura di questa maggiore acidità dei fenoli rispetto agli alcoli è ben rappresentata dal diverso comportamento che queste due classi di composti hanno con le basi. Così, mentre gli alcoli, per azione di idrati alcalini, non danno alcolati (è infatti necessaria l’azione di metalli come Li, Na, K, Mg), i fenoli reagiscono facilmente dando fenossidi (fenati).

R-OH + OH≠ RO + H2O

Ar-OH + OH → Ar-O + H2O

L’acidità dei fenoli dipende dalla natura dei sostituenti presenti nell’anello aromatico: i sostituenti che stabilizzano lo ione fenossido disperdendo la carica negativa per effetto induttivo o mesomero intensificano l’acidità del fenolo.

I clorofenoli, infatti, sono più acidi dei fenoli e l’acidità dei clorofenoli isomeri decresce nell’ordine Ka (orto) > Ka (meta) > Ka (para) parallelamente alla diminuzione dell’effetto elettronattrattore del cloro sull’ossidrile con la distanza.

Nomenclatura

I fenoli possono venire denominati sia attraverso nomi comuni sia, quando il gruppo ossidrilico è il principale gruppo funzionale, come derivati del fenolo. Ad esempio:

2 metilfenolo
2 metilfenolo

il composto viene denominato 2 metilfenolo o orto metilfenolo.

Quando il gruppo ossidrilico, invece, non è il principale gruppo funzionale, la funzione fenolica viene denominata  con il prefisso idrossi-. Per esempio:

acido p idrossibenzoico
acido p idrossibenzoico

il composto viene denominato acido p-idrossibenzoico.

Proprietà fisiche

I fenoli puri sono incolori, ma, data la facilità di ossidazione all’aria, spesso appaiono colorati. I fenoli formano legami a idrogeno intermolecolari con se stessi e con molecole di solvente come l’acqua più forti dei corrispondenti alcoli saturi. Conseguentemente hanno punti di fusione, di ebollizione e solubilità in acqua più elevati di altri composti di peso molecolare simile e di alcoli saturi (cicloesanoli)

Metodi di preparazione

Dall’acido salicilico per reazione con idrossido di sodio in presenza di ossido di calcio

phenol synthesis2 1 da ChimicamoI prodotti di reazione sono, oltre al fenolo, il carbonato di sodio e l’acqua

Dalla toluidina per reazione con acido nitrico e acido cloridrico

toduidina 1 da ChimicamoSi ottiene un derivato del fenolo dagli acidi benzensolfonici:

Dagli alogenuri arilici (processo di Dow) in cui il clorobenzene viene fatto reagire con NaOH a 300°C:

C6H5Cl + 2 NaOH →2  C6H5O Na+

C6H5O Na+  + HCl → C6H5OH + NaCl

Dal cumene (processo Hock)  secondo il quale il fenolo può essere preparato industrialmente dal benzene e dal propene:

500px Cumene process overview 2D skeletal 1 da ChimicamoReattività

Alcune delle reazioni dei fenoli vengono riportate in figura:

phenols1 1 da Chimicamo

ARGOMENTI

GLI ULTIMI ARGOMENTI

TI POTREBBE INTERESSARE

Resa percentuale in una reazione. Esercizi svolti e commentati

La resa percentuale di una reazione costituisce un modo per valutare l'economicità di una reazione industriale che può essere accantonata se è bassa. Si possono...

Bilanciamento redox in ambiente basico: esercizi svolti

Il bilanciamento di una reazione redox in ambiente basico  può avvenire con  il metodo delle semireazioni. Nel bilanciamento vanno eliminati di eventuali ioni spettatori...

Temperature di ebollizione di composti organici

Le temperature di ebollizione dei composti organici forniscono informazioni relative alle loro proprietà fisiche e alle caratteristiche della loro struttura e costituiscono una delle...