苯酚

更新时间:2024-07-17 11:44

苯酚(英文:Phenol或phenyl hydroxide,俗称:石炭酸,carbolic acid),定义:分子式为C6H6O,主要由异丙苯经氧化、分解制得,是重要的有机化工原料,可用于生产酚醛树脂、双酚A等多种化工产品和中间体,也用作溶剂、消毒剂。

发现历史

苯酚是德国化学家龙格(Runge F)于1834年在煤焦油中发现的,故又称石炭酸(Carbolic acid)。使苯酚首次声名远扬的应归功于英国著名的医生李斯特。李斯特发现病人手术后死因多数是伤口化脓感染。偶然之下用苯酚稀溶液来喷洒手术的器械以及医生的双手,结果病人的感染情况显著减少。这一发现使苯酚成为一种强有力的外科消毒剂。李斯特也因此被誉为“外科消毒之父”。1841年Laurent首次制得结晶苯酚。

分子结构

苯酚分子由一个羟基直接连在苯环上构成。由于苯环的稳定性,这样的结构几乎不会转化为酮式结构。

苯酚共振结构如图。酚羟基的氧原子采用sp2杂化,提供一对孤电子与苯环的6个碳原子共同形成离域键大π键加强了烯醇的酸性,羟基的推电子效应又加强了O-H键的极性,因此,苯酚中羟基的氢可以电离出来。

分子结构数据

摩尔折射率:28.13

摩尔体积(cm3/mol):87.8

等张比容(90.2K):222.2

表面张力(dyne/cm):40.9

极化率(10-24cm3):11.15

物理性质

分子式:C6H5OH

密度:1.071g/cm3

熔点:43℃

沸点:182℃

闪点:72.5℃

折射率:1.553

粘度:11.04 (mPa·s,20ºC)

饱和蒸气压:0.13kPa(40.1℃)

临界温度:419.2℃

临界压力:6.13MPa

引燃温度:715℃

爆炸上限(V/V):8.5%

爆炸下限(V/V):1.3%

溶解性:微溶于冷水,可混溶于乙醇、醚、氯仿、甘油

CAS号:108-95-2

EINECS号:203-632-7

溶于水,与乙醇、乙醚、乙酸、氯仿、丙酮、苯和二硫化碳互溶。

与水组成共沸混合物,此时本品含量为9.2%,共沸点99.6℃。

苯酚是我国GB2760—1996规定暂时允许使用的食用香料。

化学性质

酸碱反应

羟基的氢容易离解为氢离子,故表现为酸性,与氢氧化钠反应,生成酚钠:PhOH+NaOH→PhONa+H2O

苯酚Ka=1.28×10-10,酸性介于碳酸两级电离之间,因此,苯酚不能与NaHCO3等弱碱反应:

PhOˉ+CO2+H2O→PhOH+HCO3ˉ

此反应现象:二氧化碳通入后,溶液中出现白色混浊。

原因:苯酚因溶解度小而析出。

显色反应

苯酚遇三氯化铁溶液显紫色,原因是苯酚根离子与Fe形成了有颜色的配合物。

6PhOH+FeCl3→H3[Fe(OPh)6](紫色)+3HCl

取代反应

苯酚芳环上的反应,主要表现为亲电取代反应,如卤化、硝化、磺化、烷基化、酰基化、羧化以及与重氮盐的偶联反应。这是因为羟基有给电子效应,使苯环电子云密度增加。

值得注意的是,苯酚的亲电取代总是发生在羟基的邻位和对位。这是羟基等给电子基团的共性。酚羟基上的取代酚羟基上的氢原子可以被含碳基团取代,生成醚或酯。

氧化还原

苯酚很容易被氧化,生成苯醌(粉红色),进一步氧化,生成棕色聚合物:

苯酚的氧化产物一般是对苯醌。这个反应也可以用Br2作氧化剂。

与金属锌作用,可被还原为苯;在镍催化剂作用下,加氢可还原为环己醇。

缩合反应

苯酚与甲醛在酸或碱的催化下发生缩合,生成酚醛树脂。

计算化学数据

疏水参数计算参考值(XlogP):无

氢键供体数量:1

氢键受体数量:1

可旋转化学键数量:0

互变异构体数量:2

拓扑分子极性表面积:20.2

重原子数量:7

表面电荷:0

复杂度:46.1

同位素原子数量:0

确定原子立构中心数量:0

不确定原子立构中心数量:0

确定化学键立构中心数量:0

不确定化学键立构中心数量:0

共价键单元数量:1

毒理学数据

苯酚属高毒类,对皮肤和黏膜有强烈的腐蚀性,又能经皮肤和黏膜吸收而造成中毒,开始出现刺激,局部麻醉,进而变为溃疡。低浓度能使蛋白质变性,高浓度能使蛋白质沉淀,故对各种细胞有直接损害。而且苯酚在体内分离后可造成肾脏损伤,从而引起继发性死亡。误服苯酚时强烈地刺激胃,引起腹部剧痛。与之接触之组织受到明显腐蚀。长期吸入苯酚蒸气时,可患苯酚虚脱症,开始感到头痛、咳嗽、倦怠、虚弱、食欲减退,后期出现不断咳嗽、皮肤痛痒、肾区有压迫感、胸部有沉重感、严重失眠、皮肤苍白、蛋白尿,最后因慢性肾炎而死亡。人口服苯酚的致死量约2~15g,纯苯酚的毒性更大。TJ 36-79规定车间空气中最高容许浓度为5mg/m3。

急性毒性

LD50:317mg/kg(大鼠经口);270mg/kg(小鼠经口);669mg/kg(大鼠经皮);630mg/kg(兔经皮)

LC50:316mg/m3(大鼠吸入,4h)

刺激性

家兔经皮:500mg(24h),重度刺激。

家兔经眼:1mg,重度刺激。

亚急性与慢性毒性

动物长期吸入苯酚蒸气(115.2~230.2mg/m3)可引起呼吸困难、肺损害、体重减轻和瘫痪。

致突变性

DNA抑制:人Hela细胞1mmol/L。

姐妹染色单体交换:人淋巴细胞5μmol/L。

致畸性

雌性小鼠受孕后6~15d经口染毒2800mg/kg引发颅面部(包括鼻部和舌部)畸形,4g/kg引发肌肉骨骼系统发育畸形。

其他

大鼠经口最低中毒剂量(TDLo):1200mg/kg(孕6~15d),引起胚胎毒性。

生态学数据

生态毒性

LC50:49~36mg/L(48~96h)(黑头呆鱼);60~200mg/L(24h)(金鱼,静态);5.6~11mg/L(24h)(虹鳟鱼,静态);

EC50:56mg/L(96h)(水蚤);

IC50:4.6~7.5mg/L(72h)(藻类)

生物降解性

好氧生物降解:6~84h

厌氧生物降解:192~672h

非生物降解性

水相光解半衰期:46~173h

光解最大光吸收波长范围:173~269nm

水中光氧化半衰期:77~3840h

空气中光氧化半衰期:2.28~22.8h

生物富集性

BCF:1.7(金鱼);20(金色圆腹雅罗鱼);39(虹鳟鱼)。

急救措施

皮肤接触:立即脱去污染的衣着,用甘油、聚乙烯乙二醇或聚乙烯乙二醇和酒精混合液 (7:3)抹洗,然后用水彻底清洗。或用大量流动清水冲洗至少15分钟。就医。

眼睛接触:立即提起眼睑,用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟。就医。

吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,给输氧。如呼吸停止,立即进行人工呼吸。就医。

食入:立即给饮植物油15~30mL。催吐。就医。

消防措施

危险特性:遇明火、高热可燃。

有害燃烧产物:一氧化碳、二氧化碳。

灭火方法:消防人员须佩戴防毒面具、穿全身消防服,在上风向灭火。

灭火剂:水、抗溶性泡沫、干粉、二氧化碳。

泄漏应急处理

隔离泄漏污染区,限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴防尘面具(全面罩),穿防毒服。

小量泄漏:用干石灰、苏打灰覆盖。

大量泄漏:收集回收或运至废物处理场所处置。

操作处置储存

操作注意事项:密闭操作,提供充分的局部排风。尽可能采取隔离操作。操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩,戴化学安全防护眼镜,穿透气型防毒服,戴防化学品手套。远离火种、热源,工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。避免产生粉尘。避免与氧化剂、酸类、碱类接触。搬运时要轻装轻卸,防止包装及容器损坏。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。

储存注意事项:储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。避免光照。库温不超过30℃,相对湿度不超过70%。包装密封。应与氧化剂、酸类、碱类、食用化学品分开存放,切忌混储。配备相应品种和数量的消防器材。储区应备有合适的材料收容泄漏物。应严格执行极毒物品“五双”管理制度。

测定苯酚的酸性

实验操作

1、在试管中取2mL苯酚溶液,滴加石蕊试剂,观察现象。

2、在三支试管中分别取少量苯酚固体,并分别向其中加入2-3mL氢氧化钠溶液、2-3mL碳酸钠溶液、2-3mL碳酸氢钠溶液,充分振荡,观察并比较现象(注意加盐溶液的试管中是否有气泡。)

3、在试管中取2mL氢氧化钠溶液,滴加2-3滴酚酞试液,再加入少量苯酚固体,观察颜色变化。

实验现象

苯酚不能使石蕊变红。

苯酚固体易溶于氢氧化钠溶液和碳酸钠溶液,无气泡产生;难溶于碳酸氢钠溶液。

苯酚使红色溶液(滴有酚酞试液的氢氧化钠溶液)逐渐变浅。

实验结论

苯酚具有弱酸性,酸性介于碳酸和碳酸氢根离子之间。由于苯酚的酸性太弱,以至于不能使石蕊试剂变红。(石蕊试液的变色范围是:pH值5~8。)

在刚才制取的苯酚溶液中边振荡边逐滴加入氢氧化钠溶液,至恰好澄清,生成物为苯酚钠。再持续通入二氧化碳气体,溶液又变浑浊(二氧化碳与水生成碳酸,碳酸与苯酚钠反应生成苯酚与碳酸氢钠)。

综上所述,根据强酸制弱酸的原理可知酸性: H2CO3 > NaHCO3 。亦可知碳酸的酸性比苯酚的酸性强。

制备

苯酚存在于煤焦油中,故煤焦油是苯酚的工业来源之一,但远不能满足要求,大部分苯酚通过合成得到,苯酚的合成有多种方法,主要采用异丙苯法。

异丙苯法

此法是将丙烯与苯在三氯化铝催化下生成异丙苯,它氧化生成过氧化氢异丙苯,再用阳离子交换树脂分解得到苯酚和丙酮。每生产1吨苯酚可副产0.62吨丙酮。

磺化法

以苯为原料,用硫酸进行磺化生成苯磺酸,用亚硫酸钠中和,再用苛性钠碱溶,经酸化和减压蒸馏等步骤得到苯酚。

氢苯水解法

氢苯在高温、高压下与苛性钠水解生成酚钠,再中和得苯酚。

国内主要苯酚生产厂家:北京燕山石化公司,上海高桥化工总厂,锦西化工厂,吉林石化,太原化工厂,蓝星哈尔滨石化厂,江西萍乡化工厂。

应用领域

广泛用于制造酚醛树脂、环氧树脂、锦纶纤维、增塑剂、显影剂、防腐剂、杀虫剂、杀菌剂、染料、医药、香料和炸药等。

工业

苯酚是重要的有机化工原料,用它可制取酚醛树脂己内酰胺双酚A水杨酸苦味酸五氯酚、2,4-D、己二酸酚酞n-乙酰乙氧基苯胺等化工产品及中间体,在化工原料、烷基酚合成纤维、塑料、合成橡胶、医药、农药、香料、染料、涂料和炼油等工业中有着重要用途。此外,苯酚还可用作溶剂、实验试剂和消毒剂,苯酚的水溶液可以使植物细胞染色体上蛋白质与DNA分离,便于对DNA进行染色。

医疗

用法与用量

1、器械消毒及排泄物处理1%~5%水溶液。

2、皮肤杀菌与止痒:2%软膏涂患处。

3、中耳炎用1%~2%苯酚甘油滴耳,每日3次。

制剂与规格

苯酚软膏:2%。

苯酚甘油:①1%;②2%。

给药说明

本品对组织穿透力强,仅在小面积皮肤上使用。高浓度外用可引起组织损伤,甚至坏死。水溶液用于体表,浓度不宜超过2%,外用后不加封包。

不良反应

本品对组织有腐蚀性和刺激性。曾报道在通风较差的场所,以苯酚消毒清洁摇篮和床垫等,引起新生儿高胆红素血症,对婴儿已证实有致命性。

禁忌证

尿布皮炎患儿及6个月以下婴儿禁用。避免应用在破损皮肤和伤口。

药典信息

来源

本品含C6H6O不得少于99.0%。

性状

本品为无色至微红色的针状结晶或结晶性块,有特臭,有引湿性,水溶液显弱酸性反应,遇光或在空气中色渐变深。

本品在乙醇、三氯甲烷、乙醚、甘油、脂肪油或挥发油中易溶,在水中溶解,在液状石蜡中略溶。

凝点

本品的凝点(通则0613)不低于40℃。

鉴别

取本品0.1g,加水10mL溶解后,照下述方法试验。

1、取溶液5mL,加三氯化铁试液1滴,即显蓝紫色。

2、取溶液5mL,加溴试液,即生成瞬即溶解的白色沉淀,但溴试液过量时,即生成持久的沉淀。

3、本品的红外光吸收图谱应与对照的图谱(光谱集240图)一致。

检查

不挥发物

取本品5.0g,置水浴蒸发挥散后,在105°C干燥至恒重,遗留残渣不得过2.5mg。

含量测定

取本品约0.15g,精密称定,置100mL量瓶中,加水适量使溶解并稀释至刻度,摇匀,精密量取25mL,置磺瓶中,精密加溴滴定液(0.05mol/L)30mL,再加盐酸5mL,立即密塞,振摇30分钟,静置15分钟后,注意微开瓶塞,加碘化钾试液6mL,立即密塞,充分振摇后,加三氯甲烷1mL,摇匀,用硫代硫酸钠滴定液(0.1mol/L)滴定,至近终点时,加淀粉指示液,继续滴定至蓝色消失,并将滴定的结果用空白试验校正。每1mL溴滴定液(0.05mol/L)相当于1.569mg的C6H6O。

类别

消毒防腐药。

贮藏

遮光,密封保存。

安全信息

安全术语

S24/25:Avoid contact with skin and eyes.

避免皮肤和眼睛接触。

S26:In case of contact with eyes, rinse immediately with plenty of water and seek medical advice.

眼睛接触后,立即用大量水冲洗并征求医生意见。

S28:After contact with skin, wash immediately with plenty of ... (to be specified by the manufacturer).

皮肤接触后,立即用大量...(由生产厂家指定)冲洗。

S36/37/39:Wear suitable protective clothing, gloves and eye/face protection.

穿戴适当的防护服、手套和眼睛/面保护。

S45:In case of accident or if you feel unwell, seek medical advice immediately (show the lable where possible).

发生事故时或感觉不适时,立即求医(可能时出示标签)。

风险术语

R23/24/25:Toxic by inhalation, in contact with skin and if swallowed.

吸入、与皮肤接触和吞食是有毒的。

R34:Causes burns.

引起灼伤。

R48/20/21/22:Harmful : danger of serious damage to health by prolonged exposure through inh.,in contact with skin and if swallowed.

有害的:经吸入、皮肤和吞食长期接触有严重损害健康的危险。

R68:Possible risk of irreversible effects.

可能有不可逆后果的危险。

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