Phenol

Phenol là một hợp chất hữu cơ thơm có công thức phân tử C6H5OH. Nó là một chất rắn tinh thể màu trắng dễ bay hơi. Phân tử bao gồm một nhóm phenyl (−C6H5) liên kết với một nhóm hydroxyl (-OH). Hơi có tính axít, nó đòi hỏi phải xử lý cẩn thận vì nó có thể gây bỏng nặng khi rơi vào da.

Phenol lần đầu tiên được chiết xuất từ ​​nhựa than đá, nhưng ngày nay được sản xuất trên quy mô lớn (khoảng 7 tỷ kg/năm) từ các nguyên liệu có nguồn gốc từ dầu mỏ. Nó là một mặt hàng công nghiệp quan trọng như là tiền thân của nhiều vật liệu và hợp chất hữu ích. Nó chủ yếu được sử dụng để tổng hợp nhựa và các vật liệu liên quan. Phenol và các dẫn xuất hóa học của nó rất cần thiết để sản xuất polycarbonat, epoxies, Bakelite, nylon, chất tẩy rửa, thuốc diệt cỏ như thuốc diệt cỏ phenoxy và nhiều loại dược phẩm.

Tính chất 
Phenol là một hợp chất hữu cơ hòa tan đáng kể trong nước, với khoảng 84,2 g hòa tan trong 1000 mL (khoảng 0,895 M) ở 25oC. Hỗn hợp đồng nhất của phenol và nước ở phenol nặng hơn tỷ trọng nước ~ 2,6 và có thể là cao hơn. Muối natri của phenol, natri phenoxide, hòa tan trong nước nhiều hơn. Phenol tan vô hạn ở nhiệt độ trên khoảng 66oC.

Tính axít 
Phenol có tính axit. Trong dung dịch nước có cân bằng:

C6H5OH + H2O <=> C6H5O- + H3O+

Vì vậy, khác với rượu, phenol còn có thể tác dụng với base mạnh tạo muối phenolate:

C6H5OH + NaOH -> C6H5ONa + H2O

Tuy nhiên, tính axit của phenol rất yếu Ka=10−10, yếu hơn axit cacbonic nên không làm đổi màu quỳ tím. Vì vậy, muối phenolat bị axit cacbonic tác dụng tạo lại phenol:

C6H5ONa + CO2 + H2O -> C6H5OH + NaHCO3

Phản ứng này được dùng để tái tạo phenol trong công nghiệp.

Một lời giải thích cho lý do tại sao phenol có tính axit mạnh hơn các hợp chất không vòng có chứa nhóm -OH là sự ổn định cộng hưởng của anion phenoxide bằng vòng thơm. Theo cách này, điện tích âm trên oxy được định vị vào các nguyên tử carbon ở vị trí ortho và para thông qua hệ thống electron π. Một lời giải thích khác liên quan đến khung sigma, cho rằng hiệu ứng cảm ứng từ các nguyên tử cacbon lai điện tử sp2 nổi trội; sự rút tương đối mạnh hơn của mật độ điện tử được cung cấp bởi hệ thống sp2 so với hệ thống sp3 cho phép sự ổn định tốt của oxyanion. Để hỗ trợ cho lời giải thích thứ hai, pKa của enol của acetone trong nước là 10,9, làm cho nó có tính axit thấp hơn một chút so với phenol (pKa 10.0). Do đó, số lượng lớn hơn các cấu trúc cộng hưởng có sẵn cho phenoxide so với acetone enolate dường như đóng góp rất ít vào sự ổn định của nó. Tuy nhiên, tình hình thay đổi khi loại bỏ hiệu ứng hòa tan. Một nghiên cứu gần đây trong so sánh silico về độ axit pha khí của vinylogues của phenol và cyclohexanol trong sự phù hợp cho phép hoặc loại trừ sự ổn định cộng hưởng dẫn đến suy luận rằng khoảng 1⁄3 độ axit tăng của phenol là do hiệu ứng cảm ứng, với sự cộng hưởng chiếm phần chênh lệch còn lại.

Tính chất như rượu 

Phenol có thể tác dụng được với Na như rượu nhưng khác với rượu, muối phenolat không bị nước phân hủy:

C6H5ONa + H2O ---> (Không phản ứng).

Phenol cũng tạo được este như rượu nhưng khác với rượu có thể tác dụng trực tiếp với axit, phenol chỉ có thể tác dụng với Acetyl chloride hoặc Anhydride acetic mới tạo được este:

C6H5OH + CH3COCl -> CH3COOC6H5 + HCl
C6H5OH + (CH3CO)2O -> CH3COOC6H5 + CH3COOH

Điều này được giải thích do 2 nguyên nhân:
 Mật độ điện tích âm của O nhóm -OH vì có hệ liên hợp trong phân tử nên giảm hơn so với O nhóm -OH của rượu thông thường, dẫn đến phenol khó tấn công vào phân tử axit tạo este hơn.
 Phenol có vòng thơm nên gây hiệu ứng không gian cản trở.

Tính chất của nhân thơm (Phản ứng thế H ở vòng Benzen) 
Phenol phản ứng với dung dịch brom tạo kết tủa trắng, nếu Br2 dư cũng tạo kết tủa tan

Phenol phản ứng với HNO3 tạo kết tủa tan

Phenol tham gia phản ứng thế brom dễ hơn benzen do có nhóm OH đẩy e làm tăng mật độ electron trong vòng benzen

Phản ứng riêng 
C6H5OH + 3H2 ->[Ni][{t°, p}] C6H11OH

Ứng dụng 
Phenol được dùng trong nhiều lĩnh vực khác nhau:
 Công nghiệp chất dẻo: phenol là nguyên liệu để điều chế nhựa phenol formaldehyde.
 Công nghiệp tơ hóa học: Từ phenol tổng hợp ra tơ polyamide.
 Nông dược: Từ phenol điều chế được chất diệt cỏ dại và kích thích tố thực vật 2,4 - D (là muối natri của axit 2,4 điclophenoxiaxetic).
 Phenol cũng là nguyên liệu để điều chế một số phẩm nhuộm, thuốc nổ (axit picric).
 Do có tính diệt khuẩn nên phenol được dùng để trực tiếp làm chất sát trùng, tẩy uế, hoặc để điều chế các chất diệt nấm mốc (ortho - và para - nitrophenol…)

Lịch sử 
Phenol được phát hiện vào năm 1834, khi nó được chiết xuất từ nhựa than đá, đó là nguồn chính sản xuất phenol cho đến khi ngành công nghiệp hóa dầu phát triển.

Các chất sát trùng mang đặc tính của phenol được sử dụng bởi Sir Joseph Lister (1827-1912) trong kỹ thuật phẫu thuật tiên phong của ông dùng chất khử trùng, mặc việc tiếp xúc liên tục với phenol gây kích ứng da. Lister đã phủ những vết thương với một miếng giẻ hoặc vải thô được ngâm trong axit carbolic (một tên khác của phenol).

Axit carbolic (phenol) cũng là thành phần hoạt chất trong một số thuốc giảm đau thường uống như Chloraseptic, đường xông hơi (phun) như Carmex. Nó cũng là thành phần chính của quả cầu khói Carbolic Ball, một thiết bị trên thị trường tại Luân Đôn vào thế kỷ XIX sử dụng để chống dịch bệnh cúm và các bệnh khác.

Vì rẻ tiền, dễ điều chế, gây ra cái chết nhanh chóng và êm dịu chỉ với 1 gram, phenol được sử dụng như một phương tiện giết người của Đức quốc xã trong thế chiến thứ hai từ năm 1939 đến những ngày cuối cùng của cuộc chiến. Thời kỳ đó, Zyklon-B, một phát minh của Gerhard Lenz, được sử dụng trong các phòng hơi ngạt để giết người với số lượng lớn, phát xít Đức còn dùng phenol tiêm cho từng nạn nhân để sát hại nhóm ít người như một biện pháp tiết kiệm kinh tế. Việc tiêm phenol được áp dụng với hàng ngàn người dân trong các trại tập trung, đặc biệt là ở Auschwitz-Birkenau.

Điều chế 

Nguồn phenol chủ yếu lấy từ sản phẩm chưng cất than đá

Ngoài ra có thể điều chế từ benzen.

C6H6 + Br2 ->[t^o] C6H5Br + HBr
C6H5Br + 2NaOH ->[t^o; p] C6H5ONa + NaBr + H2O

Điều chế từ isopropylbenzen:

C6H6 + CH2=CH-CH3 + O2(kk)-> C6H5OH + (CH3)2CO

Sự kiện cá nục ở Quảng Trị nhiễm phenol, 2016 
Tháng 6/2016 phenol được phát hiện có trong 30 tấn cá nục ở Quảng Trị, và Chi Cục VSATTP Quảng Trị công bố kết quả xét nghiệm xác định hàm lượng là 0,037 mg/kg.

Tuy nhiên Phó Cục trưởng Cục An toàn thực phẩm Bộ Y tế đã có những giải đáp xung quanh vấn đề này, khẳng định rằng ăn cá nục nhiễm phenol ở Quảng Trị không ảnh hưởng tới sức khỏe, và nói rằng phenol có ở khắp nơi quanh ta, cả trong thực phẩm khác .

Tham khảo 

Lớp phenol
Chất tẩy trùng
Độc tố thần kinh
Hóa chất hàng hóa