Struktura

Získávání a výroba fenolů

Získávání a výroba fenolů

Výskyt

Fenoly se vyskytují v dehtech a ve vázané podobě jsou součástí sloučenin obsažených v živých organismech.

Průmyslové získávání fenolů

Získávání z černouhelného dehtu

Tradičně se fenoly získávají z  olejové kolony při frakční destilaci černouhelného dehtu z frakce označované jako karbolový olej. Karbolový olej je žlutohnědá až hnědá kapalina, obsahuje až 40 % fenolů, odebírá se při teplotě 60-205 °C.

Fenoly se extrahují l0% roztokem NaOH v extrakční koloně, získané fenoláty přecházejí do vodné hydroxidové vrstvy, fenoly se nazpět získávají saturací oxidem uhličitým. Vyloužený karbolový olej se podrobuje destilaci.

Syntetické postupy

Kumenový způsob výroby fenolu

V současné době se jedná o nejdůležitější výrobní postup, např. v USA představuje 97 % výroby. Poprvé byl uskutečněn v roce 1944. Výhodou jsou mírné podmínky, které vyžadují malé nároky na zařízení, jako vedlejší produkt vzniká žádaný aceton. Výroba probíhá ve 3 stupních:

  • výroba kumenu alkylací benzenu propenem (katalyzátor chlorid hlinitý nebo kyselé zeolity),

  • oxidace kumenu vzdušným kyslíkem za vzniku kumenhydroperoxidu (katalyzátorem jsou soli přechodných kovů),

  • přesmyk kumenhydroperoxidu působením 2% kyselinou sírovou při teplotě 60 °C.

Izolace obou produktů se provádí destilací, nejdříve destiluje aceton, potom nezreagovaný kumen a vedlejší produkty a jako destilační zbytek zůstává fenol.

Schéma kumenové výroby fenolu

Hydrolýza halogenarenů - Raschigův způsob

V 1. stupni probíhá oxichlorace benzenu na směsném katalyzátoru CuCl2-FeCl3 /Al2O3, v 2. stupni potom katalytická hydrolýza při teplotě 400 °C vodní parou, jako katalyzátor se používá fosforečnan vápenatý.

Schéma Raschigova způsobu výroby fenolu

Alkalická hydrolýza halogenarenů

Jedná se o starší variantu výroby z halogenderivátu.

Schéma alkalické hydrolýzy chlorbenzenu

Další postupy

Existuje řada dalších postupů, které se používají spíše jako vedlejší výroby:

 a) toluen se oxiduje na kyselinu benzoovou, proháněním směsí kyslíku a vodní páry se provede dekarboxylace ,

b) směs cyklohexanonu a cyklohexanolu získaná oxidací benzenu se dehydrogenuje  na platině (v současnosti ale ekonomicky nevýhodné), lze vycházet i

c) z diazoniové soli .

a) Dekarboxylace kyseliny benzoové (1)

b) Dehydrogenace směsi cyklohexanonu a cyklohexanolu

 R-N+≡N →   R+ + N≡N        R+ + H2O →  R-OH + H+

c) Přeměna diazoniových sloučenin na fenol - Griessova reakce

Zdroje

  1. CANOV.JERGYM.CZ. Oxidace [online]. [cit. 14.11. 2014]. Dostupné z: http://canov.jergym.cz/barva/r/o.html

Obrázky

  • Obr. 1: HRANOŠ,Přemysl. Paliva. 1995. vyd. Ostrava:P.Klouda,1995, 154, [1] s.
  • Obr. 2: Autor neznámý. Fridrich Raschig [online]. [cit. 2.11. 2014]. Dostupné z: http://www.raschig.de/Company-en

Laboratorní cvičení

Fenoly

Pracovní list - vlastnosti a důkazy fenolů.

Zadání i řešení.

                       

Výroba

Content karbolov

Obr. 1: Získávání fenolů z karbolového oleje

Karbolový olej KO

se získává jako jedna z frakcí z destilace černouhelného dehtu. Je to žlutohnědá až hnědá kapalina, obsahuje až 40 % fenolů, naftalenu 10-15%, dále pyridinové zásady. Zpracování: z KO se fenoly extrahují 10% roztokem NaOH v extrakční koloně, vzniklé fenoláty přecházejí do vodné hydroxidové vrstvy, fenol se nazpět získává saturací oxidem uhličitým, vyloužený karbolový olej se podrobuje destilaci a získávají se: těžký benzol I  (zpracovává se se surovým benzolem) a II (slouží k výrobě pryskyřic) a  destilační zbytek - výroba impregnačních olejů.

První syntetická výroba - alkalické tavení sulfoderivátů

Historicky výzamný, ale dnes  již zastaralý postup (velké množství anorganického odpadu). Benzen, případně jeho alkylderiváty, se sulfonují na kyselinu (alkyl)benzensulfonovou koncentrovanou kyselinou sírovou při teplotě 25-105 °C, (alkyl)benzensulfonová kyselina se účinkem siřičitanu sodného ve vodném roztoku převede na sodnou sůl. Tavením bezvodého (alkyl)benzensulfonanu sodného s hydroxidem sodným vznikají fenoláty sodné a fenoly se uvolní působením oxidu siřičitého. Rafinace se provádí destilací.

Tavení sulfoderivátů

 

Osobnosti

Content f. raschig

8. 7. 1863 Brandenburg an der Havel - 4. 2. 1928 Duisburg

Obr. 2: Raschig

 Významný německý chemik-technolog; navrhl náplň do absorpčních zařízení (Raschigovy kroužky), vypracoval syntézu fenolu. Působil i jako politik.

Opakování

Dekarboxylace

Eliminační reakce, při které dochází k odštěpování oxidu uhličitého (CO2) z karboxylové skupiny.

Dehydrogenace

Eliminační reakce, při které dochází k odštěpování molekuly vodíku (H2) z molekuly.

Úkol

Navrhni a zapiš rovnicí přípravu fenolu s využitím diazoniové soli.

Logolink