フェノールの反応まとめ!サリチル酸の製法も!

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ども!わたなべです。

 

今日は、フェノールから反応させるとどうなるか?と言う事を考えていきましょう!

 

 

フェノールから出来上がる物質(誘導体)て実は重要な物ばかりなんです。

 

 

なので、ここでキッチリ勉強しておいて下さい!

 

フェノールの誘導体はオルトパラ配向性が前提

フェノールから生成出来る物質と言うのは、既にベンゼン環に-OHがついているフェノールに別の陽イオンがアタックする反応になります。

 

 

このように、置換反応がオルト、パラの位置にメチャクチャ起るわけです。

 

ということは、もちろん、『配向性』が絡んできます。

オルトパラ配向性とメタ配向性の理由と見分け方大全!

配向性

このXに影響を受けるんでしたね!で、このX=OHなんですよね。フェノールやし、

 

 

 

てことは、これは『電子供与性』でしたよね?

 

 

電子供与性なのは、高校化学で知っておいてほしいのは、

 

O>NH2>OH>CH3

この順番で、こいつらでした!

 

 

電子供与性ですから、電子を貰えてメチャクチャうれしいわけですよ。

オルトパラ配向性 オルトパラ配向性

口の位置で覚えて!

 

 

 

というわけで、フェノールから作られる物質は、オルトパラ、またはオルトとパラ両方が置換される事が多いわけです。

 

 

そこは頭に入れておいてください!

2,4,6-トリブロモフェノールの生成反応

 

 

 

この2,4,6-トリブロモフェノールは置換命名法です。

置換命名法についてはこちら

 

 

この2,4,6はフェノール、つまりヒドロキシ基がくっついているところを1と数えます。

 

 

 

だから、2,4,6は、、、

2,4,6 フェノール

オルト位、パラ位やん!!!

 

ということで、この位置に置換反応が起ります。臭素Brはブロモと言う名前になって

2,4,6-トリブロモフェノール

2,4,6-トリブロモフェノールと言う名前の物質になります。

 

 

ちなみに、これは『白色沈殿』になるため、『フェノール』の検出反応になります!

 

 

 

「臭素と反応させて白色沈殿が出来る」って書いてあったら、それはフェノールが存在した事の証明になります!

 

 

 

注意してほしいのが、臭素のベンゼン環への置換反応のときは、鉄触媒が必要だったけれども、

 

 

 

オルトパラ配向性というのは、非常に反応しやすいため触媒無しで反応する事が出来ます。

 

 

 

つまり、臭素水を加えたらそれで白色沈殿が出来ます

 

2,4,6-トリニトロフェノール(ピクリン酸)の製法

ピクリン酸

これはフェノールをニトロ化する事で出来る物です。

 

 

これはニトロ化と同じ触媒で、濃硝酸+濃硫酸の混酸をフェノールと反応させる事によって出来ます。

 

 

ニトロ化スルホン化とは?触媒が濃硫酸である理由とは?

 

 

 

そして、この2,4,6-トリニトロフェノールの事をピクリン酸と言います。

 

 

 

何度か言いましたが、ニトロ基は爆発するんでしたね!

 

 

 

つまり、このピクリン酸は、『爆発性』を持っています。

爆発

そして、ピクリン酸はめちゃくちゃ強酸です。

トリニトロフェノール ピクリン酸

ニトロ基は電子吸引性なので、電子供与性のOHからガンガン電子が吸い取られます

 

トリニトロフェノール ピクリン酸

 

てことは、電気陰性度が大きいOは電子が取られて嫌なので、Hからメチャクチャスゴい勢いで、電子を奪います!

 

 

ていうことでフェノールよりも遥かにH+を投げる力が増しているので、ピクリン酸は強酸です。

 

 

 

似たような物に、トリニトロトルエンがあります。

 

 

-CH3をトルエンにニトロ基がくっついていきます。

 

 

 

しかも、-CH3は電子供与性だから、オルトパラ配向性ですよね。

トリニトロトルエン オルトパラ配向性

(2,4,6-)トリニトロトルエンになります。

 

 

ならわしで2,4,6-というのは、つけません

 

 

 

ピクリン酸同様、TNTも爆発性を持ちます。火薬として使用されます。

 

 

サリチル酸の工業的製法

 

サリチル酸をつくる行程は、名前がついていて、『コルベシュミット法』と言います。

 

 

 

多少高校化学からははみ出しますが、高校化学はこれを丸暗記しなさい!というだけなんです。

 

 

 

そして、そんな物覚えられる分けないやん!!!

 

 

 

「なんで最初にNaOH入れるの?」

「なんで二酸化炭素なの?」

「なんで最後塩酸入れてんの?」

 

 

こういうのがわからないと思うので、流れを説明します!

 

1.NaOHを加える

この理由ですが、

 

 

 

配向性のところでお話ししましたが、電子供与性が最強なのが、Oでしたね!

 

 

 

そう、だから、オルトパラ配向性を最強にするために、フェノールをフェノキシドイオンにするために、NaOHをまず加えます。

 

 

 

すると、中和反応によって、ナトリウムフェノキシドが出来ます。そして水溶液中だと完全電離をします。

フェノール 製法 ナトリウムフェノキシド

ということで、オルトパラ配向性が最強になります。

 

 

2.CO2を高温高圧で加える

二酸化炭素と言うのは、実は、下のように、たまに陽イオンになります。

サリチル酸 製法

そして、このタイミングを逃さないために、高温で二酸化炭素の運動を激しくし、高圧でフェノキシドにアタックしやすくします

サリチル酸 製法

 

このようにアタックします。

 

こうなるとサリチル酸イオンができます。

サリチル酸 製法

 

3.フェノキシドイオンをフェノールへ

「あれ、フェノキシドイオンじゃなくなっている?」

 

 

って思った人も居るかもしれませんが、あっています。

 

 

 

なぜかというと、二酸化炭素を加えると、炭酸になる物もあります。そうすると、フェノキシドイオンが弱酸遊離反応で、追い出されます。

 

 

 

そして、炭酸が炭酸イオンになります。これによってフェノキシドイオンはフェノールに戻っていたのです!

 

 

4.弱酸遊離反応でサリチル酸イオン状態からサリチル酸を遊離

そして、最後にサリチル酸を弱酸遊離反応で取り出します。

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今イオン化していますね。ここに強酸を入れれば、サリチル酸を弱酸遊離反応で取り出す事が出来ます

 

 

HClなどをよく入れます。

 

 

これによって、サリチル酸が完成します。

 

サリチル酸

このような流れでサリチル酸が出来てきます。

 

 

このように、今までからきっちり配向性などを学ぶ事によってキッチリ、反応をマスターする事ができます。

 

 

 

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