فنل

فنل یا فنول

1-مقدمه

فنول که به آن کربولیک اسید نیز گفته می شود یک ترکیب آلی آروماتیک می باشد. این ترکیب، با نام آیوپاک بنزنول یک جامد کریستالی سفید رنگ است که فرار می باشد. این مولکول از یک گروه فنیل (C6H5)  متصل به یک گروه هیدروکسی(OH)  تشکیل شده است و با نام های فنیلیک اسید, فنیک اسید و هیدروکسی بنزن نیز شناخته می شود. خاصیت اسیدی ضعیفی دارد.

این ماده یک ترکیب مهم صنعتی به عنوان پیش ساز بسیاری از مواد و ترکیبات می باشد. پرمصرف ترین این کاربردها برای سنتز پلاستیک و مواد مرتبط به آن می باشد. فنول و مشتقات شیمیایی آن برای تولید پلی کربنات ها نیز مورد استفاده قرار می گیرند.

این ماده به طور قابل توجهی در آب حل می شود. نمک سدیم فنول ، فنوکسید سدیم ، بسیار بیشتر از فنول تنها, در آب محلول هستند. 
همانطور که گفته شد فنول یک اسید ضعیف است. در محلول آبی در محدوده pH حدود 8 - 12 با آنیون فنول C6H5O− که فنوکسید نیز نامیده می شود در تعادل است.

+C6H5OH ⇌ C6H5O− + H

فنول نسبت به الکل های آلیفاتیک، اسیدی تر است. pKa های متفاوتی از آن گزارش شده است که این تفاوت به علت رزونانس آنیون فنوکسید آن می باشد. به این ترتیب ، بار منفی اکسیژن از طریق سیستم pi به اتم های ارتو و پار کربن منتقل می شود. که حدود یک سوم (1/3) این افزایش اسیدیته فنول با اثرات القایی و رزونانس قابل توجیه است.

2-تاریخچه

فنول در سال 1834 توسط "فردلیب فردیناند رانگه" کشف شد ، که آن را (به شکل ناخالص) از قیر ذغال سنگ استخراج کرده بود. تار ذغال سنگ تا زمان توسعه صنعت پتروشیمی منبع اصلی فنول باقی ماند. در سال 1841 شیمیدان فرانسوی "آگوست لوران" فنول را به شکل خالص به دست آورد.

3-کاربردها

1-3-صنعت پلاستیک

عمده استفاده فنول ، که دو سوم تولید آن را شامل می شود ، شامل تبدیل آن به مواد اولیه برای صنعت پلاستیک می باشد. واکنش تراکمی با استون ، بیسفنول-A ، پیش ساز اصلی پلی کربنات ها و رزین های اپوکسید را تولید می کند. تراکم فنول ، آلکیل فنول ها یا دی فنول ها با فرمالدئید رزین های فنولیک را به تولید می کند که نمونه معروف آن باکلیت است. هیدروژناسیون جزئی فنل به سیکلوهگزانون ، پیش ساز نایلون می دهد.

2-3-مواد شوینده

 آن دسته از مواد شوینده ای که با فنول سر و کار دارند, شوینده های غیر یونی هستند که با آلکیله کردن فنول تولید می شوند تا آلکیل فنول ها ،(به عنوان مثال ، نونیل فنول) ، تولید شوند و سپس تحت اتوکسیلاسیون (ethoxylation) قرار می گیرند.

3-3-دارو

فنول همچنین یک پیش ساز کاربردی برای مجموعه وسیعی از داروها ، به ویژه آسپرین و بسیاری از علف کش ها و داروها است.

4-3-پزشکی

فنول به طور گسترده ای به عنوان ضد عفونی کننده استفاده می شود همچنین از فنول غلیظ مایع معمولاً برای درمان دائمی ناخن ها استفاده می شود ، روشی که به عنوان ماتریکسکتومی شیمیایی شناخته می شود. 
اسپری فنول ،به عنوان یک ماده فعال ، از نظر پزشکی برای کمک به گلو درد استفاده می شود. این ماده موثر در برخی از مسکن های خوراکی مانند اسپری کلروز ، TCP و Carmex موجود است که معمولاً برای درمان موقت فارنژیت استفاده می شود.

5-3-رنگ ها و پوشش ها

فنول آنقدر ارزان است که استفاده های کوچک زیادی را به خود جلب می کند. مانند استفاده به عنوان رنگ کننده های  صنعتی است که در صنعت هوانوردی برای حذف اپوکسی ، پلی اورتان و دیگر پوششهای مقاوم شیمیایی استفاده می شود.

6-3-آرایشی و بهداشتی

مشتقات فنول در تهیه لوازم آرایشی از جمله کرم های ضد آفتاب ، رنگ موها ، روشن کننده پوست و همچنین در لایه بردارهای پوست استفاده شده است. 

4-واکنش ها

فنول نسبت به جایگزینی آروماتیک الکتروفیلی بسیار واکنش پذیر است. افزایش هسته دوستی به دادن چگالی الکترونی از O به حلقه نسبت داده می شود. بسیاری از گروه ها را می توان از طریق هالوژناسیون ، آسیلیزه ، سولفوناسیون و فرآیندهای مرتبط به حلقه متصل کرد. فنول می تواند با اسید نیتریک رقیق در دمای اتاق واکنش پدهد و مخلوطی از 2-نیتروفنول و 4-نیتروفنول سنتز می شود در حالی که همین واکنش با اسید نیتریک غلیظ ، گروه های نیترو اضافی نیز وارد می شوند ، برای مثال 2،4،6-تری نیتروفنول سنتز خواهد شد.

1-4-نمک فنولی

محلولهای آبی فنول دارای خاصیت اسیدی ضعیفی هستند و رنگ آن آبی کمی به قرمز تبدیل می شود. فنول با هیدروکسید سدیم تشکیل فنات سدیم یا فنولات خنثی می شود ، اما ضعیف تر از اسید کربنیک است ، نمی تواند توسط بی کربنات سدیم یا کربنات سدیم خنثی شود تا دی اکسید کربن آزاد شود.

C6H5OH + NaOH → C6H5ONa + H2O

2-4-تشکیل فنول بنزوات

هنگامی که مخلوطی از فنل و بنزوئیل کلراید در حضور محلول رقیق هیدروکسید سدیم مخلوط می شود ، فنیل بنزوات تشکیل می شود.که نمونه ای از واکنش Schotten - Baumann است.

C6H5COCl + HOC6H5 → C6H5CO2C6H5 + HCl

3-4-تهیه ی بنزن

هنگامی که فنل با پودر روی، تقطیر می شود یا وقتی بخار آن روی دانه های روی در دمای 400 درجه سانتی گراد قرار می گیرد ، به بنزن تبدیل می شود.

C6H5OH + Zn → C6H6 + ZnO

4-4-تهیه ی آنیزول

هنگامی که فنول با دیازومتان در حضور تری فلوراید بور می دهد ، آنیزول به عنوان محصول اصلی و گاز نیتروژن به عنوان یک محصول جانبی به دست می آید.

C6H5OH + CH2N2 → C6H5OCH3 + N2

5-روش تولید

1-5-فرایند کومن

به دلیل اهمیت تجاری فنول ، روشهای زیادی برای تولید آن ایجاد شده است ، اما فرایند کومن روش غالب است که به آن فرآیند Hock نیز گفته می شود. این روش شامل اکسیداسیون جزئی کومن (ایزوپروپیل بنزن) از طریق بازآرایی Hock است در مقایسه با اکثر فرایندهای دیگر ، فرایند کامن از شرایط نسبتاً ملایم و مواد اولیه نسبتاً ارزان استفاده می کند

2-5- اکسیداسیون بنزن و تولوئن

اکسیداسیون مستقیم بنزن به فنول از لحاظ تئوری و بر روی کاغذ قابل اجرا است و بسیار مورد توجه نیز می باشد ، اما هنوز این روش به روشی تجاری و صنعتی تبدیل نشده است.

C6H6 + O → C6H5OH

روش های کمتر مورد استفاده ی دیگری همچون هیدرولیز کلروبنزن و غیره نیز جهت تهیه ی بنزن وجود دارد.

6-تحقیقات جدید

امروزه دانشمندان به دنبال روش های جدیدی برای تصفیه و خارج کردن فنول از محیط زیست هستند. برای مثال در پژوهشی تحت عنوان "بررسی تصفیه زیستی فنول به کمک باکتری های بومی جدا شده از پساب حاوی فنول" در نشریه ی علوم و تکنولوژی محیط زیست به چاپ رسیده است که عمل تصفیه را با استفاده از موجودات زنده و زیستی انجام داده است.

7-شرایط نگهداری

این ترکیب باید ترجیحا در مکانی تاریک و به دور از ترکیبات اکسیدکننده نگهداری شود؛ محل نگهداری نیز بایستی خشک باشد و درب ظرف کاملا بسته باشد و به علت اشتعال پذیری نزدیک به شعله, مواد اکسنده و نور مستقیم خورشید نیز نبایستی قرار بگیرد.

8-ایمنی

فنول و بخارات آن برای چشم ، پوست و دستگاه تنفسی مضر است زیرا برای بافت زنده حالت خورنده دارد. اثر خوردگی آن بر روی پوست و غشاهای مخاطی به دلیل اثر تخریب کنندگی پروتئین بافت ها است. تماس مکرر یا طولانی مدت پوست با فنول ممکن است باعث ایجاد درماتیت یا حتی سوختگی درجه دو و سو شود. این ماده ممکن است اثرات مضری بر سیستم عصبی مرکزی و قلب ایجاد کند که منجر به دیس ریتمی ، تشنج و کما می شود. کلیه ها نیز ممکن است تحت الشعاع سمیت این ماده قرار گیرند. قرار گرفتن طولانی مدت یا مکرر این ماده ممکن است اثرات مضر بر روی کبد و کلیه ها داشته باشد. علاوه بر اثرات آبگریزی ، مکانیسم دیگری برای سمیت فنل ممکن است تشکیل رادیکال های فنوکسیل باشد. سوختگی های شیمیایی ناشی از قرار گرفتن در معرض پوست را می توان با شستشو با پلی اتیلن گلیکول ، ایزوپروپیل الکل ، به همراه مقدار زیادی آب ، ضد عفونی کرد.