Compuestos hidroxilados

En el nivel A, te encuentras con una reacción más de un alcohol 醇: reacciona con un cloruro de acilo 酰氯 para formar un éster 酯. Esto ocurre más rápido y de forma más completa que usando un ácido carboxílico. Por ejemplo, el etanol y el cloruro de etanoico dan etanoato de etilo, además de humos de $\text{HCl}$.

El fenol 苯酚 tiene un grupo $\text{–OH}$ unido directamente a un anillo de benceno 苯环. Esto cambia la química tanto del grupo $\text{–OH}$ como del anillo.

Síntesis del fenol

Enfría la anilina 苯胺 con $\text{NaNO}_2$ y ácido diluido por debajo de $10\,°\text{C}$ para obtener una sal de diazonio 重氮盐. Calentar esta sal con agua luego produce fenol (y gas nitrógeno).

Reacciones del fenol

• con una base como $\text{NaOH(aq)}$: el fenol reacciona para dar fenóxido sódico y agua. (Los alcoholes comunes no reaccionan con $\text{NaOH}$ — esto muestra que el fenol es más ácido.)
• con sodio metálico: da fenóxido sódico e hidrógeno.
• con una sal de diazonio en $\text{NaOH(aq)}$: forma un compuesto azoico 偶氮化合物 coloreado (usado en tintes).
• nitroación 硝化 con ácido nítrico diluido $\text{HNO}_3$ a temperatura ambiente: da una mezcla de 2-nitrofenol y 4-nitrofenol.
• bromación 溴化 con agua bromurada a temperatura ambiente (sin catalizador): da un precipitado blanco de 2,4,6-tribromofenol.

Acidez del fenol

El fenol pierde su $\text{H}^+$ para formar un ion fenóxido. Este ion se estabiliza porque su carga negativa se dispersa (delocaliza) hacia el anillo. Por lo tanto, la acidez 酸性 del fenol es mayor que la del agua o del etanol:

(El fenol sigue siendo un ácido débil — más débil que un ácido carboxílico.)

Por qué las condiciones son más suaves que para el benceno

Un par solitario en el oxígeno del fenol está parcialmente delocalizado 离域 hacia el anillo. Esto hace que el anillo sea más rico en electrones, por lo que atrae los electrófilos con mayor fuerza. El fenol, por lo tanto, reacciona más rápido y bajo condiciones mucho más suaves que el benceno — no se necesita catalizador, y los reactivos diluidos funcionan a temperatura ambiente.

El grupo $\text{–OH}$ dirige nuevos sustituyentes a las posiciones 2-, 4- y 6-. Las mismas ideas aplican a otros compuestos fenólicos, como la naftol.

Ejemplo resuelto. El fenol, el etanol y el ácido etanoico se agitan por separado con $\text{NaOH}$ acuoso y luego con $\text{Na}_2\text{CO}_3$ acuoso. Predice qué sucede y ordena los tres según su acidez. La acidez depende de qué tan bien se estabilice el anión dejado atrás. El etóxido del etanol mantiene su carga atada a un solo oxígeno, así que el etanol es el más débil y no reacciona con ninguno. El fenóxido del fenol dispersa la carga hacia el anillo, haciendo que el fenol sea lo suficientemente ácido como para reaccionar con la base fuerte $\text{NaOH}$ pero no con el más débil $\text{Na}_2\text{CO}_3$ — por lo tanto, sin efervescencia. El etanoato dispersa la carga sobre dos oxígenos, el más efectivo de los tres, así que el ácido etanoico reacciona con ambos y efervesce con el carbonato. Orden: etanol < fenol < ácido etanoico. El carbonato es la prueba discriminante — solo un ácido carboxílico efervesce, lo cual es exactamente cómo distinguir el fenol de un ácido.

• El fenol es un ácido más fuerte que los alcoholes (su anión se estabiliza por deslocalización) pero más débil que los ácidos carboxílicos — no reacciona con carbonatos.
• El fenol decolora el agua bromurada y da un precipitado blanco sin catalizador (el anillo está activado por el oxígeno).
• Los cloruros de acilo reaccionan con alcoholes/fenoles para dar ésteres fácilmente (mejor que la ruta reversible del ácido); los humos blancos de HCl son la observación.