苯酚是德国化学家龙格(Runge F)于1834年在煤焦油中发现的,故又称石炭酸(Carbolic acid)。使苯酚首次声名远扬的应归功于英国著名的医生里斯特。里斯特发现病人手术后死因多数是伤口化脓感染。偶然之下用苯酚稀溶液来喷洒手术的器械以及医生的双手,结果病人的感染情况显著减少。这一发现使苯酚成为一种强有力的外科消毒剂。里斯特也因此被誉为“外科消毒之父”。
苯酚分子由一个羟基直接连在苯环上构成。由于苯环的稳定性,这样的结构几乎不会转化为酮式结构。
苯酚共振结构如图。酚羟基的氧原子采用sp2杂化,提供一对孤电子与苯环的6个碳原子共同形成离域键。大π键加强了烯醇的酸性,羟基的推电子效应又加强了O-H键的极性,因此苯酚中羟基的氢可以电离出来。
苯酚(Phenol)是一种有机化合物,化学式为C6H5OH,是具有特殊气味的无色针状晶体, 有毒,是生产某些树脂、杀菌剂、防腐剂以及药物(如阿司匹林)的重要原料。也可用于消毒外科器械和排泄物的处理,皮肤杀菌、止痒及中耳炎。熔点43℃,常温下微溶于水,易溶于有机溶剂;当温度高于65℃时,能跟水以任意比例互溶。苯酚有腐蚀性,接触后会使局部蛋白质变性,其溶液沾到皮肤上可用酒精洗涤。小部分苯酚暴露在空气中被氧气氧化为醌而呈粉红色。遇三价铁离子变紫,通常用此方法来检验苯酚。
2017年10月27日,世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考,苯酚在3类致癌物清单中。
中文名:苯酚
外文名:Phenol
别 名:石炭酸、酚、羟基苯
化学式:C6H5OH
分子量:94.11
CAS登录号:108-95-2
EINECS登录号:203-632-7
熔 点:43 ℃
沸 点:181.9 ℃
水溶性:微溶于冷水,在65℃与水混溶。可混溶于乙醇、醚、氯仿、甘油
密 度:1.071g/mL(25℃)
外 观:无色或白色晶体,有特殊气味。在空气中及光线下变为粉红色
闪 点:185℉/85℃
应 用:化工合成、油田工业、电镀、溶剂,医学
安全性描述:S26,S28,S45,S24/S25,S36/S37/S39
危险性符号:F(易燃),T(有毒),C(腐蚀性)
危险性描述:R34,R68,R23/24/25,R48/20/21/22
UN危险货物编号:2821
化学性质:弱酸性,高毒类,突变原,还原性
稳定性:稳定
禁配物:强氧化剂、强酸、强碱
储存方法:阴凉通风,低温避光,注意泄漏物
PSA:20.23000
LogP:1.39220
折射率:n20/D 1.5418
海关编码:2907111000
苯酚对皮肤、粘膜有强烈的腐蚀作用,可抑制中枢神经或损害肝、肾功能。急性中毒:吸入高浓度蒸气可致头痛、头晕、乏力、视物模糊、肺水肿等。误服引起消化道灼伤,出现烧灼痛,呼出气带酚味,呕吐物或大便可带血液,有胃肠穿孔的可能,可出现休克、肺水肿、肝或肾损害,出现急性肾功能衰竭,可死于呼吸衰竭。眼接触可致灼伤。可经灼伤皮肤吸收经一定潜伏期后引起急性肾功能衰竭。慢性中毒:可引起头痛、头晕、咳嗽、食欲减退、恶心、呕吐,严重者引起蛋白尿。可致皮炎。
环境危害:对环境有严重危害,对水体和大气可造成污染。
燃爆危险:该品可燃,高毒,具强腐蚀性,可致人体灼伤。
1 皮肤接触:立即脱去污染的衣着,用甘油、聚乙烯乙二醇或聚乙烯乙二醇和酒精混合液 (7:3)抹洗,然后用水彻底清洗。或用大量流动清水冲洗至少15分钟。就医。
2 眼睛接触:立即提起眼睑,用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟。就医。
吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,给输氧。如呼吸停止,立即进行人工呼吸。就医。
3 食入:立即给饮植物油15~30mL。催吐。就医。
1 危险特性:遇明火、高热可燃。
2 有害燃烧产物:一氧化碳、二氧化碳。
3 灭火方法:消防人员须佩戴防毒面具、穿全身消防服,在上风向灭火。
4 灭火剂:水、抗溶性泡沫、干粉、二氧化碳。
1 应急处理:隔离泄漏污染区,限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴防尘面具(全面罩),穿防毒服。
2 小量泄漏:用干石灰、苏打灰覆盖。
3 大量泄漏:收集回收或运至废物处理场所处置。
1 操作注意事项:密闭操作,提供充分的局部排风。尽可能采取隔离操作。操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩,戴化学安全防护眼镜,穿透气型防毒服,戴防化学品手套。远离火种、热源,工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。避免产生粉尘。避免与氧化剂、酸类、碱类接触。搬运时要轻装轻卸,防止包装及容器损坏。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。
5.2 储存注意事项:储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。避免光照。库温不超过30℃,相对湿度不超过70%。包装密封。应与氧化剂、酸类、碱类、食用化学品分开存放,切忌混储。配备相应品种和数量的消防器材。储区应备有合适的材料收容泄漏物。应严格执行极毒物品“五双”管理制度。
美国TWA:19mg/m3,ACGIH 美国IDLH:100ppm 英国TWA :19mg/m3, HSE 德国MAC :19mg/m3,DFG 前苏联MAC :0.01mg/m3( 居民区测定:用氢氧化钠收集在起泡器内,用硫酸解吸后进行气相色谱分析
前苏联 MAC:0.001mg/l(饮用水) 中国 MAC:0.002mg/l
测定:用二氯甲烷萃取,用带火焰离或电子探测器的的 气相色谱仪分析或气相色谱加质谱仪分析
1. 在试管中取2mL苯酚溶液,滴加石蕊试剂,观察现象。
2. 在三支试管中分别取少量苯酚固体,并分别向其中加入2—3毫升氢氧化钠溶液、2—3mL碳酸钠溶液、2—3mL碳酸氢钠溶液,充分振荡,观察并比较现象(注意加盐溶液的试管中是否有气泡。)
3. 在试管中取2mL氢氧化钠溶液,滴加2—3滴酚酞试液,再加入少量苯酚固体,观察颜色变化。
1. 苯酚不能使石蕊变红。
2. 苯酚固体易溶于氢氧化钠溶液和碳酸钠溶液,无气泡产生;难溶于碳酸氢钠溶液。
3. 苯酚使红色溶液(滴有酚酞试液的氢氧化钠溶液)逐渐变浅。
苯酚具有弱酸性,酸性介于碳酸和碳酸氢根离子之间。由于苯酚的酸性太弱,以至于不能使石蕊试剂变红。(石蕊试液的变色范围是:pH值5~8)
在刚才制取的苯酚溶液中边振荡边逐滴加入氢氧化钠溶液,至恰好澄清,生成物为苯酚钠。再持续通入二氧化碳气体,溶液又变浑浊(二氧化碳与水生成碳酸,碳酸与苯酚钠反应生成苯酚与碳酸氢钠)。
综上所述,根据强酸制弱酸的原理可知酸性: H2CO3 > > NaHCO3 。亦可知碳酸的酸性比苯酚的酸性强。
1.磺化碱熔法:苯酚老的工业生产方法是磺化碱熔法,用浓硫酸或三氧化硫作为磺化剂,使苯进行气相磺化而转化为苯磺酸,然后用亚硫酸钠中和,再使苯磺酸钠与熔融状态的烧碱作用生成苯酚钠及溶解于水的Na2SO3,结晶使其分离,经浸渍分离后的苯酚钠溶液用二氧化硫或稀硫酸酸化而制得粗品,经减压蒸馏而得成品。
2.异丙苯法:从裂化气中分离出来的丙烯在三氯化铝催化剂存在下,于80~90℃常压和苯进行烃化反应,经蒸馏分离得到异丙苯,将异丙苯用空气在100~120℃和300~400 kPa压力下直接氧化成过氧化氢异丙苯,氧化液浓缩到80%左右,过氧化氢异丙苯用硫酸在60℃常压下裂解为苯酚和丙酮,最后经精制分别得丙酮和苯酚。
该方法成本低廉,且三废较少,原料来自石油气中丙烯和石油苯,同时可得到苯酚和丙酮,这两个产品都是用途很广的化工原料。中间产品过氧化氢异丙苯可以分离出来作为橡胶工业用引发剂,中间体异丙苯可以作为生产除草剂异丙隆的中间体对异丙基苯胺的原料。该方法适用于大型化连续化生产,目前世界上苯酚的生产大都采用该方法。
3.氯苯水解法:氯苯在高温高压下与苛性钠水溶液进行催化水解,生成苯钠,再用酸中和得到苯酚。
4.粗酚精制法:由煤焦油粗酚精制而得。
5.拉西法:苯在固体钼催化剂存在下,高温下进行氯氧化反应,生成氯苯和水,氯苯进行催化水解,得到苯酚和氯化氢,氯化氢循环使用。
6.将工业品苯酚连续蒸馏两次,每次均收集178~182℃馏分,即得试剂苯酚。
7.将工业品苯酚加到1.2%~1.6%的氢氧化钠溶液中,进行水蒸气蒸馏至非酸性物质全部蒸出,剩余液冷却后,加入28%的硫酸溶液酸化。在分出的苯酚层内加入硫酸钙干燥脱水,减压蒸馏,收集的馏分在其熔融态下分步结晶数次,即得成品。
8.蒸馏、脱水 酸化产生的酸性粗苯酚用碳酸钠中和,控制微碱性。经过澄清分层,将微碱性粗苯酚连续打入脱水塔中进行真空脱水,真空度为66.5KPa以上。塔顶温度80℃左右,塔底温度140~150℃。将80%左右的粗苯酚浓缩到90%左右。蒸馏 将浓缩好的90%粗苯酚8700L打入蒸馏锅内,进行真空蒸馏。前分离(出酚水、液酚阶段)用蒸汽加热,锅内温度从100℃上升到125℃,塔顶温度前期控制在50~60℃,后期为80~90℃,冷凝器出口温度为20~30℃,锅内真空度从85.1kPa上升到90.1-93.1kPa,将酚水、液酚流入前馏分受槽。根据锅内温度和真空等情况,取样测定凝固点达39.8℃以上时,馏出物切换至成品槽。出成品阶段 加热蒸汽压力逐渐上升到约0.8MPa,锅内温度和塔顶温度逐步升高,锅内真空逐步下降,出口温度为50~55℃。出成品后期流量很小,塔顶温度下降到100~110℃,锅内真空上升至90.4~93.1kPa,可以认为成品出净,即可进行后分离。后分离出酚水 开直接蒸汽将残渣中苯酚用水蒸气带出锅外,真空保持79.8kPa左右。1h以后,停止出酚水,加水400~500L,然后放残渣。
苯酚最早是从煤焦油回收,绝大部分是采用合成方法。到20世纪60年代中期,开始采用异丙苯法生产苯酚、丙酮的技术路线,已发展占世界苯酚产量的一半,采用该工艺生产的苯酚已占世界苯酚产量的90%以上。其他生产工艺有甲苯氯化法、氯苯法、磺化法。我国的生产方法有异丙苯法和磺化法两种。由于磺化法消耗大量硫酸和烧碱,我国也将只保留少数磺化法装置,逐步以异丙苯法生产为主。
以苯为原料,用硫酸进行磺化生成苯磺酸,用亚硫酸中和,再用烧碱进行碱熔,经磺化和减压蒸馏等步骤而制得。原料消耗定额:纯苯1004kg/t、硫酸(98%)1284kg/t、亚硫酸钠1622kg/t、烧碱(折100%)1200kg/t。
丙烯与苯在三氯化铝催化剂作用下生成异丙苯,异丙苯经氧化生成过氧化异丙苯,再用硫酸或树脂分解。同时得到苯酚和丙酮。每吨苯酚约联产丙酮0.6t。原料消耗定额:苯1150kg/t、丙烯600kg/t,产率百分之七八十。
氯苯在高温高压371摄氏度下与苛性钠水溶液进行催化水解,生成苯钠,再用酸中和得到苯酚。
由煤焦油粗酚精制而得。
苯在固体钼催化剂存在下,高温下进行氯氧化反应,生成氯苯和水,氯苯进行催化水解,得到苯酚和氯化氢,氯化氢循环使用。
甲苯在钴盐催化剂的作用下,用空气氧化生成苯甲酸,然后在铜催化剂的作用下苯甲酸再与空气和水蒸汽作用转化为苯酚和二氧化碳。