醇酚

引入

为什么乙醇能消毒,也能作为燃料?

为什么苯酚有腐蚀性,要小心处理?

醇和酚都含有羟基,为什么性质差异这么大?

醇和酚都是烃的含氧衍生物,官能团都是羟基 $-\mathrm{OH}$。但羟基连接位置不同,导致性质差异很大。醇的羟基连在饱和碳原子上,而酚的羟基直接连在苯环上,这种结构差异决定了它们的化学性质。

理解醇和酚,关键在于理解官能团和碳架的相互影响。

正文

定义

醇是羟基与链烃基或环烃基相连的化合物,通式为 $\mathrm{R}-\mathrm{OH}$。

酚是羟基与芳香烃基直接相连的化合物,最简单的酚是苯酚 $\mathrm{C}{}_6\mathrm{H}{}_5\mathrm{OH}$。

醇的分类

分类依据	类型	说明	例子
羟基数量	一元醇	含一个羟基	$\mathrm{CH}{}_3\mathrm{OH}$、$\mathrm{C}{}_2\mathrm{H}{}_5\mathrm{OH}$
	二元醇	含两个羟基	$\mathrm{HOCH}{}_2\mathrm{CH}{}_2\mathrm{OH}$(乙二醇)
	三元醇	含三个羟基	$\mathrm{CH}{}_2\mathrm{OH}-\mathrm{CHOH}-\mathrm{CH}{}_2\mathrm{OH}$(甘油)
碳架结构	饱和醇	不含碳碳双键或三键	$\mathrm{C}{}_2\mathrm{H}{}_5\mathrm{OH}$
	不饱和醇	含碳碳双键或三键	$\mathrm{CH}{}_2=\mathrm{CHCH}{}_2\mathrm{OH}$

醇的性质

醇的化学性质主要由羟基决定。乙醇是醇类的代表,参见 乙醇与乙酸。

醇的通性:

• 与活泼金属(如 $\mathrm{Na}$)反应放出 $\mathrm{H}{}_2$
• 能被氧化成醛或酮,进一步氧化成羧酸
• 能发生消去反应生成烯烃(前提是 $\beta$-碳上有氢)
• 能与羧酸发生酯化反应
• 能与氢卤酸反应生成卤代烃

苯酚

物理性质

性质	数值或描述
分子式	$\mathrm{C}{}_6\mathrm{H}{}_5\mathrm{OH}$
颜色	无色晶体(纯净时),遇空气或光变粉红色
气味	特殊气味
熔点	$43{}^{\circ }\mathrm{C}$
溶解性	常温下微溶于水,易溶于醇、醚等有机溶剂;$65{}^{\circ }\mathrm{C}$ 以上与水任意比例互溶
毒性	有毒,有腐蚀性

结构特点

苯酚分子中,羟基直接连在苯环上。

$\mathrm{C}{}_6\mathrm{H}{}_5-\mathrm{OH}$

苯环和羟基相互影响:

• 苯环使羟基中的氢更活泼,酸性增强
• 羟基使苯环上的邻位和对位氢更活泼,易发生取代反应

化学性质

弱酸性

苯酚显弱酸性,能与强碱反应,但不能与碳酸氢钠反应。

$\mathrm{C}{}_6\mathrm{H}{}_5\mathrm{OH}+\mathrm{NaOH}\to \mathrm{C}{}_6\mathrm{H}{}_5\mathrm{ONa}+\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}$

酸性强弱:$羧酸>碳酸>苯酚>碳酸氢根$

因此苯酚可以与氢氧化钠反应,但向苯酚钠溶液中通入 $\mathrm{CO}{}_2$ 会析出苯酚:

$\mathrm{C}{}_6\mathrm{H}{}_5\mathrm{ONa}+\mathrm{CO}{}_2+\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\to \mathrm{C}{}_6\mathrm{H}{}_5\mathrm{OH}\downarrow +\mathrm{NaHCO}{}_3$

这个反应可以用来证明苯酚的酸性比碳酸弱。

与 $\mathrm{FeCl}{}_3$ 溶液的显色反应

苯酚溶液遇 $\mathrm{FeCl}{}_3$ 溶液显紫色,这是苯酚的特征反应,可用于检验苯酚。

$\mathrm{C}{}_6\mathrm{H}{}_5\mathrm{OH}+\mathrm{FeCl}{}_3\to 紫色络合物$

取代反应

苯酚与溴水反应,无需催化剂,生成白色的三溴苯酚沉淀。

$\mathrm{C}{}_6\mathrm{H}{}_5\mathrm{OH}+3\mathrm{Br}{}_2\to \mathrm{C}{}_6\mathrm{H}{}_2\mathrm{Br}{}_3\mathrm{OH}\downarrow +3\mathrm{HBr}$

现象:苯酚溶液中加入溴水,立即产生白色沉淀。

这个反应比苯的溴代反应容易得多,说明羟基使苯环活性增强。这个反应可用于定量测定苯酚浓度。

氧化反应

苯酚易被氧化,在空气中久置或遇光会变成粉红色。

苯酚能被酸性高锰酸钾溶液氧化,溶液褪色。

醇和酚的区别

对比项	醇($\mathrm{R}-\mathrm{OH}$)	酚($\mathrm{Ar}-\mathrm{OH}$)
羟基位置	连在饱和碳原子上	连在苯环上
酸性	几乎没有酸性	显弱酸性
与 $\mathrm{Na}$ 反应	能反应	能反应
与 $\mathrm{NaOH}$ 反应	不反应	能反应
与 $\mathrm{FeCl}{}_3$ 显色	不显色	显紫色
与 $\mathrm{Br}{}_2$ 反应	不反应	易反应,生成三溴苯酚
消去反应	能发生(有条件)	不能发生
氧化反应	易被氧化成醛或酮	易被氧化,但产物复杂

应用

**乙醇的应用:**参见 乙醇与乙酸

苯酚的应用:

应用	说明
消毒剂	稀溶液可杀菌,曾用作外科消毒剂(现已少用)
合成材料	制造酚醛树脂、染料、药物、香料
防腐剂	/

引出

为什么苯酚能与 $\mathrm{NaOH}$ 反应,而乙醇不能?

为什么苯酚与溴水反应不需要催化剂,而苯需要?

如何鉴别醇和酚?

为什么甘油可以作为保湿剂?