background image

Fenol  

 

Fenol (hydroksybenzen, dawna nazwa kwas karbolowy) ma posta  bezbarwnych kryształków 

o charakterystycznym, ostrym zapachu, o temperaturze topnienia 41

o

C i temperaturze wrzenia 

182

o

C. Przy dłu szym przechowywaniu, zwłaszcza na  wietle przybiera ró owe zabarwienie. 

Wykazuje działanie antyseptyczne (ma zdolno  koagulowania białka), co zostało wykorzystane w 

lecznictwie pod koniec XIX w. Fenol jest silnie truj cy. Ma wyj tkow  du  zdolno  dyfuzji przez 

skór  – 1 g fenolu przyj ty na  wie  ran  mo e spowodowa   mier . Obok oparze  skóry, po 

wnikni ciu do wn trza organizmu atakuje układ nerwowy, trawienny i kr enia. Zatrucie mo e 

wywoła  równie  „mgła” fenolowa tworz ca si  przy skraplaniu par fenolu w zimnym powietrzu. 

Pary fenolu tworz  z powietrzem mieszaniny wybuchowe w zakresie st e  0,3-2,3% obj. 

 

 

background image

METODY OTRZYMYWANIA FENOLU 

 

Fenol karbochemiczny, tzw. naturalny 

Metoda sulfonacyjna (BASF) 

 

SO

3

H

+   H

2

SO

4

+   H

2

O

 

SO

3

H

SO

3

Na

+   H

2

O

+   NaOH

 

SO

3

Na

ONa

+   NaHSO

3

+   NaOH

 

ONa

OH

+   NaHSO

3

+   SO

2

  +  H

2

O

 

 

Wydajno  fenolu wynosi 85-90%.  

background image

 

Wad  procesu jest otrzymywanie du ej ilo ci produktów ubocznych Na

2

SO

3

 i 

Na

2

SO

4

.  

background image

Metoda chlorowa (Dow Chemical Co) 

 

Cl

+   HCl

+   Cl

2

 

 

zmydlanie chlorobenzenu za pomoc  10-15% wodnego roztworu NaOH w 

temperaturze 360-390

o

C, pod ci nieniem 25-30 MPa. 

ONa

Cl

+   HCl

+   NaOH

 

ONa

OH

+   NaHCO

3

+   CO

2

  +  H

2

O

 

 

 

Cl

H

Cl

OH

-

+  Cl

-

benzyn

-H

2

O

 

background image

OH

OH

H

+

+  OH

-

 

 

 

Produkty uboczne: wielochlorobenzeny, eter difenylowy i hydroksyfenole (orto i 

para).  

 

Wydajno  fenolu wynosi 90-98%. 

 

background image

Metoda Raschiga 

Cl

+  HCl  +  0,5 O

2

+  H

2

O

 

 

katalizator - (CuCl

2

-FeCl

3

/Al

2

O

3

), 

 

temperatura - 200-230

o

C.  

 

konwersja benzenu wynosi od 10 do 15%, selektywno  70-85%. 

 

 

hydroliza w fazie gazowej w obecno ci  elu krzemionkowego lub fosforanu 

wapnia (Ca

3

(PO

4

)

2

/SiO

2

) w temperaturze 400-450

o

C.  

OH

Cl

+  H

2

O

+  HCl

 

 

Wydajno  fenolu wynosi od 75-85%. 

 

Wada metody Raschiga - du e zu ycie pary wodnej i wody chłodz cej, ponadto 

problemy korozyjne, narzucaj ce konieczno  wykonywania aparatury ze 

specjalnych materiałów. 

 

background image

Metoda kumenowa  
 

Odkryta w 1943 r. w Niemczech przez Hocka Langa 

 

Etapy otrzymywania fenolu: 

1.alkilowanie benzenu za pomoc  propylenu do kumenu, 

2.utlenianie kumenu za pomoc  tlenu cz steczkowego do wodoronadtlenku kumenu, 

3.rozkład wodoronadtlenku kumenu za pomoc  silnych kwasów do fenolu i acetonu. 

background image

INNE METODY OTRZYMYWANIA FENOLU 
Utlenianie toluenu poprzez kwas benzoesowy (metoda Dow

 

CH

3

COOH

OH

O

2

+  CO

2

 

 

 

Z benzenu poprzez cykloheksanol/-on (Scientific Design

 

OH

OH

O

O

2

+ 3 H

2

- H

2

 

 

Jednostopniowy proces z benzenu 

 

background image

OH

+   N

2

O

+   N

2

 

 

background image

ZASTOSOWANIE FENOLU 

 

wiatowa produkcja fenolu w 1997 r. wynosiła 7 mln t,

i

 z czego 36% przypadało na 

USA, 31% – na Europ  Zachodni , 14% – na Japoni , 8% – na Azj  (z wyj tkiem 

Japonii), 7% – na Europ  Wschodni , 2% – na Brazyli  i 2% – na inne kraje. 

 
 

Dziesi ciu najwi kszych producentów fenolu (w nawiasie zdolno ci produkcyjne w 

tysi cach ton rocznie): Phenolchemie (700), EniChem (380), Allied Signal (370), Shell 

(355), Aristech/Mitsubishi (330), GE Plastics (290), Mitsui Petrochemical (285), 

Georgia Gulf (270), Dow Chemical (250) i Rhône-Poulenc (250).

background image

Główne kierunki zu ycia fenolu przedstawia rys. 

Bisfenol A

38%

ywice fenolowe, 

27%

Cykloheksanon

18%

Inne, 17%

 

Rys. Struktura zu ycia fenolu na  wiecie w 1998 r. 

Na podstawie: Chem. Eng. News 1998, 76(14), 21. 

 

background image

Kondensacja fenolu z acetonem do Bisfenolu A (dianu); 

ywice fenolowe (stanowi  one jedn  z najstarszych odmian tworzyw sztucznych; 

pierwszy patent w 1909 r. przez Beakeland`a);  

+ HCHO

+ HCHO

OH

OH

CH

2

OH

OH

CH

2

OH

CH

2

OH

OH

CH

2

OH

HOCH

2

CH

2

OH

+  HCHO

 

OH

CH

2

OH

2

OH

CH

2

OH

OH

CH

2

+  H

2

O

 

Rezole – hydroksymetylolofenole z niewielka zawarto ci  produktów dalszej reakcji 

o małym ci arze cz steczkowym. 

background image

Nowolaki ( ywic nowolakowych)  

CH

2

CH

2

OH

OH

CH

2

CH

2

O

H

OH

CH

2

OH

CH

2

OH

 

 

(CH

2

)

6

N

4

+  6 H

2

O

2 HCHO  +  4 NH

3

 

background image

ywice fenolowo-formaldehydowe wykorzystywane s  jako kleje do drewna, 

laminaty, materiały izolacyjne, garbniki. 

 

 

wiatowa produkcja  ywic fenolowo-formaldehydowych w 1997 r. wynosiła 2,4 mln 

t.

ii

 

 
 

Alkilowania fenolu olefinami do tzw. alkilofenole. Około 60% ich całkowitej 

produkcji stanowi : izooktylofenol, izononylofenol i izododecylofenol, powstaj ce w 

reakcji alkilowania fenolu dimerem izobutenu oraz trimerem i tetramerem propylenu. 

Zwi zki te wykorzystuje si  jako dodatki do olejów smarowych, jako antyutleniacze i 

substancje pomocnicze w przetwórstwie kauczuków i tworzyw sztucznych. 

 

background image

Alkilofenole zawieraj ce ła cuch alkilowy C

6

-C

20

 (szczególnie C

9

) poddaje si  

β-

oksyalkilowaniu za pomoc  tlenku etylenu: 

 

OH

C

9

H

19

C

9

H

19

O-(CH

2

CH

2

O)-H

CH

2

C

H

2

O

n

+

n

NaOH

 

 

w wyniku czego powstaj  pochodne fenolu z hydrofilowym ła cuchem 

polioksyetylenowym, b d ce niejonowymi  rodkami powierzchniowo-czynnymi, 

wykorzystywanymi jako składniki wielu  rodków pior cych i emulgatorów. 

 

 

Fenol wykorzystywany jest w lecznictwie ju  od 1865 r. Przez wiele lat był 

podstawowym antyseptykiem, stosowanym zwłaszcza w chirurgii. W wyniku 

chemicznej modyfikacji cz steczki fenolu zsyntezowano du  grup  zwi zków, z 

których wiele zyskało trwał  pozycj  w lecznictwie jako  rodki dezynfekuj ce, gdy  

wykazuje działanie bakteriobójcze i grzybobójcze. 

 

 Surowy fenol stosuje si  do odka ania urz dze  sanitarnych, natomiast fenol płynny 

(roztwór wodny fenolu) do dezynfekcji sprz tu medycznego. 

background image

W wyniku karboksylowania fenolu otrzymuje si  kwas salicylowy: 

OH

COOH

 

który wykazuje słabe wła ciwo ci antyseptyczne, powstrzymuje procesy gnilne, działa 

przeciwgor czkowo. Wykorzystuje si  go do produkcji  rodków leczniczych (m.in. 

polopiryny), estrów zapachowych, barwników, a ponadto słu y do konserwacji 

artykułów spo ywczych. 

 

 

Inne kierunki wykorzystania fenolu: 

 

chlorofenole – zwi zków znajduj cych zastosowanie jako herbicydy, fungicydy, 

półprodukty barwnikarskie,  rodki przeciwgrzybiczne, dezynfekcyjne,  rodki 

ochrony drzewa,  rodki konserw, 

 

nitrofenole – produkty barwnikarskie oraz materiały wybuchowe, barwniki azowe 

do włosów i futer, wywoływacze fotograficzne, 

 

fenoloftaleiny, 

 

bawniki siarkowe,  rodki pomocniczych dla przemysłu tekstylnego, otrzymywane 

w wyniku siarkowania fenolu.

iii,iv

 

background image

PRODUKCJA FENOLU I JEGO POCHODNYCH W POLSCE 

 

Zakłady Chemiczne „O wi cim” - metod  chlorowania benzenu 

 

Nadodrza skie Zakłady Przemysłu Organicznego „Rokita” w Brzegu Dolnym i 

Bydgoskie  

Zakłady Chemiczne – poprzez sulfonowanie benzenu. 

 

Mazowieckie Zakłady Rafineryjne i Petrochemiczne w Płocku – metod  kumenow . 

 

Produkcja fenolu w Polsce w 1998 r. wynosiła 47,3 tys. ton. 

 
W kraju fenol zu ywany jest głównie do produkcji kaprolaktamu w Zakładach 

Azotowych Tarnowie (60%), Bisfenolu A w Blachowni oraz ró nych pochodnych 

fenolu w Zakładach Chemicznych ”Rokita”

background image

Krezole 

 

 

Krezole, czyli metylofenole wyst puj  jako trzy izomery: 

 

 

OH

CH

3

 

OH

CH

3

*

*

*

 

OH

CH

3

 

 

o-krezol 

m-krezol 

p-krezol 

Temperatura 

topnienia, 

o

31 

12 

35 

Temperatura 

wrzenia, 

o

191 

202,5 

202 

 

 

Najwi ksze znaczenie przemysłowe ma m-krezol, jako zwi zek trójfunkcyjny, do 

wyrobu  ywic fenolowo-formaldehydowych. 

 

 

background image

OTRZYMYWANIE KREZOLI 

 

1.o-, m-, p-Krezole otrzymuje si  przy przeróbce smoły w glowej z oleju 

karbolowego. 

2.Krezole wydzielane s  tak e z ekstraktów alkalicznych produktów krakowania 

frakcji naftowych (w USA). W ten sposób otrzymuje si  głównie m- i p-krezol. 

3.Z o- i p-chlorotoluenu przez hydroliz  alkaliczn , podobnie jak w metodzie Dow-

Bayer – hydrolizy chlorobenzenu, otrzymuje si  głównie m-krezol. Proces prowadzi 

si  w temperaturze 360-390

o

C, pod ci nieniem 28-30 MPa. 

CH

3

Cl

CH

3

Cl

CH

3

NaOH

-NaCl

OH

 

Po zakwaszeniu otrzymuje si  mieszanin  o-, m-, p- w stosunku molowym 1:2:1. Po 

oddzieleniu destylacyjnym o-krezolu, otrzymuje si  mieszanin  zawieraj c  ok. 70% 

izomeru meta. 

background image

4.Propylowanie toluenu do cymenu (głównie p- i m-, z oddzieleniem o-) i nast pnie 

jego utlenienie, analogicznie do metody kumenowej (met. Hocka), poprzez 

wodoronadtlenki prowadzi do m- i p-krezolu. 

CH

3

CH

3

CH
CH

3

CH

3

CH

3

CH
CH

3

CH

3

CH

3

CH
CH

3

CH

3

+   CH

2

=CH-CH

3

60-80

o

C

AlCl

3

/HCl

 

CH

3

CH CH

3

CH

3

+ O

2

CH

3

C

CH

3

OOH

CH

3

CH

3

OH

CH

3

OH

CH

3

OH

+

+

 

 

background image

5.Sulfonowanie toluenu i hydroliza w stopie kwasu toluenosulfonowego daje głównie 

o-krezol 

CH

3

CH

3

SO

3

H

CH

3

SO

3

H

CH

3

OH

+  H

2

SO

4

+

NaOH

 

6.Metylowanie fenolu metanolem prowadzi głównie do o-krezolu i 2,6-ksylenolu. 

Proces prowadzony jest w obecno ci 

γ-Al

2

O

3

, modyfikowany ró nymi alkaliami, np. 

LiOH, NaOH i KOH w temperaturze 220-280

o

C.

v

 

OH

OH

CH

3

OH

CH

3

C

H

3

+  CH

3

OH

+

- H

2

O

 

 

background image

ZASTOSOWANIE KREZOLI 

 

 

Krezole stosowane s  do wyrobu  ywic fenolowych, fosforanu trikrezylu, 

rodków dezynfekuj cych i do flotacji, jako półprodukt do syntez organicznych, m-

krezol jako wywoływacz w fotografii. Mieszanina trzech izomerów słu y ponadto do 

dezynfekcji pomieszcze  oraz jako  rodek odka aj cy w weterynarii. Podobnie jak 

fenol działa dra ni co i wchłania si  przez skór , dlatego nie mo e by  stosowany jako 

antyseptyk zewn trzny.  

 

background image

KSYLENOLE 

 

 

Podobnie jak krezole, ksylenole wyst puj  w postaci form izomerycznych: 

OH

C

H

3

CH

3

OH

CH

3

CH

3

OH

CH

3

CH

3

OH

CH

3

CH

3

OH

C

H

3

CH

3

OH

CH

3

C

H

3

2,6-ksylenol

2,3-ksylenol

2,4-ksylenol

2,5-ksylenol

3,5-ksylenol

3,4-ksylenol

 

Najwi ksze znaczenie przemysłowe maj  2,6- i 3,5-ksylenole. 

 

background image

METODY OTRZYMYWANIA 2,6- I 3,5-KSYLENOLI 

 

2,6-Ksylenol otrzymuje si  przez metylowanie fenolu CH

3

OH.  

 

OH

CH

3

OH

OH

CH

3

CH

3

OH

OH

CH

3

CH

3

głównie o-

głównie 2,6-

 

3,5-Ksylenol 

3,5-Ksylenol mo na otrzymywa : 

1.poprzez demetanizacj  izoforonu (metoda MYTD Shell, opracowana w 1969 r.): 

O

C

H

3

C

H

3

CH

3

OH

C

H

3

CH

3

+   CH

4

 

Reakcj  prowadzi si  katalitycznie w temperaturze 450-650

o

C. 

background image

2.poprzez sulfonowanie m-ksylenu do mieszaniny kwasu 2,4- i 3,5-

dimetylosulfonowego, a nast pnie izomeryzacja w 220

o

C 2,4- do 3,5-izomeru, który 

przez stapianie z NaOH daje 3,5-ksylenol 

CH

3

CH

3

CH

3

HO

3

S

CH

3

HO

3

S

CH

3

CH

3

CH

3

O

H

CH

3

+   H

2

SO

4

+

NaOH

 

Ksylenole (wszystkie izomery) otrzymuje si  ponadto z oleju karbolowego i w 

niewielkich ilo ciach jako produkty z rafinerii naftowych. 

 

                                                 

i

 CIN, 1999, 1-3. 

ii

 CIN, 1999, 1-3. 

iii

 Bogoczek R., Kociołek-Balawejder E., Technologia chemiczna organiczna, Wrocław 1992. 

iv

 Wiszniowski K., Wydzielanie indywidualnych zwi azków ze smoły w glowej w kraju, Chemik 

v

 Chim. Prom. 1989, 65(5), 15; Przemysł Chemiczny, (1990?).