Александр Артеменко - Удивительный мир органической химии

Если в молекуле спирта содержатся три гидроксильные группы, то это — глицерины. Однако из всех трехатомных спиртов самым известным является «настоящий» глицерин.

Глицерин был открыт К. Шееле в 1779 г., но его строение установлено гораздо позже. Это сделал П. Бертло в 1854 г. Пожалуй, нет такого человека, который бы не был знаком с глицерином. Глицерин — вязкая жидкость, еще более сладкая (от греч. гликос — сладкий), чем этиленгликоль. Получают глицерин омылением жиров или синтетически из газа — пропилена. Применяют этот спирт в быту, обрабатывая им некоторые материалы (кожу, некоторые ткани), которые после этого приобретают мягкость и эластичность. Используют глицерин в медицине и парфюмерии. Но особое значение он имеет в химической промышленности. Без глицерина не обходится получение взрывчатых веществ, антифризов, полимеров и других веществ. Если этиленгликоль ядовит, то глицерин безвреден. Его можно добавлять в кондитерские изделия, чтобы сохранить их сладость, сделать их нежнее и уберечь от высыхания. Глицерин не испаряется сам и не дает испаряться воде, прочно удерживая ее. Поэтому он используется в пищевой, ликероводочной, текстильной, кожевенной промышленности, в медицине. Глицерин содержится в организме человека. Соединяясь с молекулами высших кислот, он образует жиры, свойственные только для данного организма.

Но не только в воде и в спиртах присутствует гидроксильная группа. Недаром ее называют вездесущей группой. Присутствует она и в других веществах, мало напоминающих спирты. О таких веществах мы и расскажем в следующем разделе.

Итак, если гидроксильная группа связана с водородом, то это — вода. Если же она связана с обычным углеводородным радикалом, это — спирт. Но есть и такие соединения, в которых гидроксильная группа соединена с бензольным кольцом. В этом случае будет совсем другое вещество, которое называется фенолом.

Впервые это вещество было выделено из каменноугольной смолы в 1834 г. Ф. Рунге. Сейчас фенол получают синтетическим путем из изопропилбензола (кумола). При его окислении образуется гидропероксид, который в присутствии серной кислоты и при нагревании разлагается на фенол и ацетон:

Этот способ был открыт в 1949 г. группой советских химиков под руководством Петра Гавриловича Сергеева (1885-1957).

Свое первое название фенол получил от старинного наименования бензола — фен. Однако О. Лоран, установивший состав фенола в 1842 г., назвал его фениловой кислотой или фенилгидратом. Но все же за этим соединением закрепилось название «фенол», так как оно обладает свойствами кислоты и спирта. Так, в водном растворе фенол обнаруживает кислую реакцию. Поэтому он получил еще одно название — карболовая кислота. Правда, это название сейчас используется довольно редко.

Фенол — кристаллическое вещество с т. пл. 43 °С, плохо растворимо в воде. Обычно бесцветное, окисляясь на воздухе, это вещество приобретает вначале розовую, а потом — бурую окраску. С фенолом нужно быть осторожным: при попадании на кожу он вызывает ожоги.

Фенол (точнее, его водный раствор) — первое и очень сильное антисептическое средство, введенное в 1867 г. шотландским хирургом Джозефом Листером в хирургическую практику. Кстати, этот хирург считается основоположником антисептической хирургии. В том же году фенол при хирургических операциях стал применять выдающийся русский хирург Николай Иванович Пирогов. Запах карболовой кислоты (карболки) был типичным запахом больниц и госпиталей.

Хорошо известны и производные фенола. Особенно распространено соединение, которое является «родственником» фенола. Это — крезол. Собственно, крезол — это смесь трех метильных производных фенола.

Крезолы получают перегонкой каменного угля без доступа воздуха (коксование угля). Обычно крезолы не разделяют, а используют их смесь, известную под названием трикрезола или просто крезола. Эту маслянистую жидкость темно-бурого цвета, обладающую бактерицидными свойствами, применяют для дезинфекции. Бактерицидные свойства фенола и крезола связаны с их кислотным характером.

Можно только удивляться тому, что гидроксильная группа в разных соединениях проявляет себя по-разному. Спирт, как мы знаем, — соединение нейтральное, а фенол, содержащий ту же гидроксильную группу, — хотя и слабая, но все же кислота. Что же заставляет эту группу так менять свое поведение?

Чтобы ответить на этот вопрос, нужно всегда обращать внимание на то, с чем связана гидроксильная группа. Вот, оказывается, в чем дело! Если сравнить спирты и фенол, то видна разница: в спиртах гидроксил связан с алифатическими радикалами, а в фенолах — с бензольным кольцом. Если с гидроксильной группой связан обычный радикал, то он «отталкивает» от себя электронную плотность в сторону гидроксила, уменьшая тем самым его поляризацию, а значит, и способность водородного атома «отрываться» от молекулы. Что же касается бензольного кольца, то оно, наоборот, несколько оттягивает электронную плотность в свою сторону, увеличивая поляризацию гидроксильной группы. Это и способствует отрыву от нее атома водорода в виде протона:

Фенол, обладая слабокислотными свойствами, вступает со щелочами в обычные реакции нейтрализации:

Образующаяся соль фенола называется фенолятом (звучит так же, как алкоголят!). Эта соль неустойчива и легко разлагается даже оксидом углерода (IV):

Итак, фенол — слабая кислота. Но, оказывается, кислотные свойства фенола можно резко усилить. Для этого в молекулу фенола нужно ввести три нитрогруппы. И вот вам — довольно сильная кислота — пикриновая (от греч. пикрос — горький).

Эта кислота по силе превосходит уксусную кислоту.