Fenol

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Fenol
Structuurformule en molecuulmodel
Structuurformule van fenol
Structuurformule van fenol
Fenolkristallen
Fenolkristallen
Algemeen
Molecuulformule
     (uitleg)
C6H5OH
IUPAC-naam fenol
Andere namen fenylalcohol, benzenol, hydroxybenzeen
Molmassa 94,11 g/mol
SMILES
C1=CC=C(C=C1)O
InChI
1/C6H6O/c7-6-4-2-1-3-5-6/h1-5,7H
CAS-nummer 108-95-2
EG-nummer 203-632-7
PubChem 996
Beschrijving Kleurloze naaldvormige kristallen met een kenmerkende geur[1]
Vergelijkbaar met benzeen
Waarschuwingen en veiligheidsmaatregelen
Corrosief Toxisch Schadelijk voor de gezondheid
Gevaar
H-zinnen H301 - H311 - H314 - H331 - H341 - H373
EUH-zinnen geen
P-zinnen P261 - P280 - P301+P310 - P305+P351+P338 - P310
Omgang Damp niet inademen, blootstelling vermijden en gebruik onder inerte gasatmosfeer
Opslag Verwijderd houden van hitte, vonken en open vlammen; bewaren bij 2-8 °C onder inerte gasatmosfeer
EG-Index-nummer 604-001-00-2
VN-nummer 1671
ADR-klasse Gevarenklasse 6.1
MAC-waarde 19 mg/m³
LD50 (ratten) (huid) 669 mg/kg
(intraperitoneaal) 127 mg/kg
(subcutaan) 460 mg/kg
LD50 (konijnen) (huid) 630 mg/kg
Fysische eigenschappen
Aggregatietoestand vast
Kleur wit
Dichtheid 1,071[1] g/cm³
Smeltpunt 41[1] °C
Kookpunt 182[1] °C
Vlampunt 82[1] °C
Zelfontbrandings- temperatuur 595[1] °C
Dampdruk 20[1] Pa
Oplosbaarheid in water 82[1] g/L
Evenwichtsconstante(n) pKa = 9,95
Waar mogelijk zijn SI-eenheden gebruikt. Tenzij anders vermeld zijn standaardomstandigheden gebruikt (298,15 K of 25 °C, 1 bar).
Portaal  Portaalicoon   Scheikunde

Fenol of hydroxybenzeen, vroeger ook wel carbolzuur of carbol genoemd, is een organische verbinding bestaande uit een benzeenring waarvan één waterstofatoom is gesubstitueerd door een hydroxylgroep (OH). Fenol is daarom een aromatische alcohol. In oudere teksten wordt fenol soms benzol genoemd, al is dit een germanisme: in het Duits wordt met benzol de stof benzeen aangeduid.

Fenol is de naamgever van de fenolen, een groep aromatische verbindingen die een of meerdere OH-groepen rechtstreeks op de benzeenring gesubstitueerd heeft staan. Voorbeeld van dergelijke verbindingen zijn cresol en xylenol. Bij kamertemperatuur is fenol een kristallijne, vluchtige vaste stof met een kenmerkende geur.

Fenol is een van de belangrijkste industriële chemicaliën; de wereldwijde productie in 2004 was ongeveer 7,7 miljoen ton.[2]

Synthese[bewerken]

Fenol is een van de verbindingen die bij de fractionele destillatie van steenkoolteer ontstaan. Dit was de voornaamste bron van fenol voor de Eerste Wereldoorlog. Nadien werden specifieke synthesemethoden ontwikkeld, waarvan het cumeenproces commercieel het belangrijkst is.

Cumeenproces[bewerken]

De synthese van fenol op industriële schaal gebeurt in het cumeenproces, ook wel het Hock-proces genoemd. De grondstoffen zijn benzeen, propeen en zuurstofgas. Met benzeen en propeen wordt cumeen gevormd. Dat wordt met luchtzuurstof geoxideerd tot cumeenhydroperoxide, dat onder invloed van zwavelzuur gesplitst wordt in fenol en aceton. De netto-reactie is:

Het cumeenproces

Meer dan 90% van alle fenol (en aceton) wordt via dit proces geproduceerd.

Raschig-Hooker-proces[bewerken]

Een ander, niet meer gebruikt, industrieel proces voor de productie van fenol is het Raschig-Hooker-proces.[3] Hierin wordt benzeen eerst met zoutzuur en zuurstofgas omgezet in chloorbenzeen (dit is een oxychlorering):

\mathrm{2\ C_6H_6\ + 2\ HCl\ +\ O_2\ \longrightarrow\ 2\ C_6H_5Cl\ +\ 2\ H_2O}

Als katalysator fungeert koper(II)chloride samen met aluminiumhydroxide. Het monochloorbenzeen wordt in een tweede stap met stoom op hoge temperatuur gehydrolyseerd tot fenol en zoutzuur:

\mathrm{C_6H_5Cl\ +\ H_2O\ \longrightarrow\ C_6H_5OH\ +\ HCl}

De globale reactievergelijking is dus:

\mathrm{2\ C_6H_6\ +\ O_2\ \longrightarrow\ 2\ C_6H_5OH}

Het zoutzuur dat in de tweede stap ontstaat, wordt verbruikt tijdens de eerste stap, zodat een gesloten cyclus ontstaat. Nadelen van dit proces zijn het ontstaan van het erg corrosieve zoutzuur, en de hoger gechloreerde bijproducten die bij de oxychlorering ontstaan. Het is daarom verdrongen door het cumeenproces.

Overige synthesemethoden[bewerken]

Naast beide processen die commericeel belangrijk zijn of waren, bestaan er nog andere mogelijkheden om fenol te bereiden. Een eerste methode is de omzetting van aniline in een aromatisch diazoniumzout met behulp van natriumnitriet en zoutzuur. Dit diazoniumzout wordt vervolgens behandeld met water, onder afsplitsing van stikstofgas en waterstofchloride:

Synthese uit aniline.

Een tweede mogelijkheid is de behandeling van benzeensulfonzuur met een hydroxide, zoals natriumhydroxide, bij verhoogde temperatuur:

Synthese uit benzeensulfonzuur.

Door shikiminezuur in water te verwarmen tot dicht bij de kritische temperatuur (circa 350°C), wordt het gearomatiseerd, waarbij fenol als voornaamste reactieproduct wordt gevormd. Omdat shikiminezuur door Escherichia coli (een bacteriesoort) uit glucose geproduceerd wordt, zou dit een mogelijkheid bieden om fenol te maken zonder het kankerverwekkende benzeen.[4]

Eigenschappen en reacties[bewerken]

De hydroxylgroep in fenol kan associaties oproepen met die van de alkanolen. Op grond daarvan zou men geen echt zure eigenschappen verwachten van fenol. De pKa-waarde is echter zo groot dat zelfs titratie met natriumhydroxide in water mogelijk is. De negatieve lading van het anion dat ontstaat bij deprotonering van fenol, het fenolaat-anion, kan namelijk in de benzeenring gedelokaliseerd worden, zodat een zekere mate van stabilisatie optreedt. Als elektronenzuigende substituenten aanwezig zijn wordt de verbinding zelfs echt zuur, omdat de negatieve lading naar deze substituenten kan gelokaliseerd worden. Een voorbeeld is 2,4,6-trinitrofenol oftewel picrinezuur, dat een zuurconstante van 0,38 bezit en waarmee het zo'n slordige 10.000 keer sterker is dan azijnzuur.

Een ander gevolg van de relatief grote zuursterkte is dat, hoewel fenol niet echt in water oplost, de oplosbaarheid in een basisch milieu door de vorming van het fenolaat-anion wel opmerkelijk groter is. De fenolische OH-groep is een sterke ortho-pararichter waardoor elektrofiele aromatische substitutie op de parapositie betrekkelijk eenvoudig verloopt. Vooral substitutiereacties met elektrofielen zoals het nitrosyl- of het nitroniumkation verlopen altijd volledig.

Toepassingen[bewerken]

Fenol is een verbinding met zeer veel toepassingen in de organische synthese, het is dan ook een grondstof voor zeer veel kunststoffen (fenolharsen zoals bakeliet) en geneesmiddelen.

Fenol is onder meer een grondstof voor:

Toxicologie en veiligheid[bewerken]

Fenol is giftig bij opname door de mond, bij inhalatie en huidabsorptie. Tijdens de Tweede Wereldoorlog werden in diverse concentratiekampen duizenden gevangenen vermoord door middel van injecties met fenol. Er is echter ook een nuttige toepassing van fenol: men kan een storende spasme ten gevolge van spasticiteit behandelen door een veel lagere dosis in water opgelost rond een zenuw te injecteren. Hierdoor wordt de zenuw verzwakt of zelfs uitgeschakeld waardoor de storende zenuwprikkels niet bij de spier kunnen aankomen. Dit proces heet fenoliseren van een zenuw.

Het corrosieve karakter van fenol is vergelijkbaar met dat van waterstoffluoride.

Externe links[bewerken]

Bronnen, noten en/of referenties
  1. a b c d e f g h (en) Gegevens van fenol in de GESTIS-stoffendatabank van het Duitse Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA) (geraadpleegd op 23 januari 2010) (JavaScript vereist)
  2. Dow Chemical: Product Safety Assessment: Phenol
  3. U.S. Patent 2035917, "Manufacture of phenol" van 31 maart 1936 aan Dr. F. Raschig GmbH
  4. James M. Gibson et al. "Benzene-Free Synthesis of Phenol." Angew. Chem. Int. Ed. 2001, vol. 40 nr. 10, p. 1945. DOI:10.1002/1521-3773(20010518)40:10<1945::AID-ANIE1945>3.0.CO;2-5
Zoek dit woord op in WikiWoordenboek