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苯酚

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苯酚(英文:Phenol或phenyl hydroxide [2]  ,俗稱:石炭酸,carbolic acid),定義:分子式為C6H6O,主要由異丙苯經氧化、分解制得,是重要的有機化工原料,可用於生產酚醛樹脂、雙酚A等多種化工產品和中間體,也用作溶劑、消毒劑 [2] 
苯酚是一種有機化合物,化學式為C6H5OH,是具有特殊氣味的無色針狀晶體,有毒,是生產某些樹脂、殺菌劑、防腐劑以及藥物(如阿司匹林)的重要原料。也可用於消毒外科器械和排泄物的處理,皮膚殺菌、止癢及中耳炎。熔點43℃,常温下微溶於水,易溶於有機溶劑;當温度高於65℃時,能跟水以任意比例互溶。苯酚有腐蝕性,接觸後會使局部蛋白質變性,其溶液沾到皮膚上可用酒精洗滌。小部分苯酚暴露在空氣中被氧氣氧化為而呈粉紅色。遇三價鐵離子變紫,通常用此方法來檢驗苯酚。
2017年10月27日,世界衞生組織國際癌症研究機構公佈的致癌物清單初步整理參考,苯酚在3類致癌物清單中。 [3] 
中文名
苯酚
外文名
Phenol,phenyl hydroxide
別    名
石炭酸

羥基苯
化學式
C6H5OH
分子量
94.111
CAS登錄號
108-95-2
EINECS登錄號
203-632-7
熔    點
43 ℃
沸    點
181.9 ℃
密    度
1.071 g/cm³
外    觀
無色或白色結晶性粉末
閃    點
72.5 ℃
應    用
化工合成、油田工業、電鍍、溶劑,醫學
安全性描述
S24/25;S26;S28;S36/37/39;S45
危險性符號
F(易燃),T(有毒),C(腐蝕性)
危險性描述
R23/24/25;R34;R48/20/21/22;R68
UN危險貨物編號
2821
溶解性
微溶於冷水,可混溶於乙醇、醚、氯仿、甘油
化學性質
弱酸性,高毒類,突變原,還原性
穩定性
穩定
禁配物
強氧化劑、強酸、強鹼
儲存方法
陰涼通風,低温避光,注意泄漏物
PSA
20.23000
LogP
1.39220
折射率
1.5425
海關編碼
2907111000
學    科
化工_原料與產品 [2] 

苯酚發現歷史

苯酚是德國化學家龍格(Runge F)於1834年在煤焦油中發現的,故又稱石炭酸(Carbolic acid)。使苯酚首次聲名遠揚的應歸功於英國著名的醫生李斯特。李斯特發現病人手術後死因多數是傷口化膿感染。偶然之下用苯酚稀溶液來噴灑手術的器械以及醫生的雙手,結果病人的感染情況顯著減少。這一發現使苯酚成為一種強有力的外科消毒劑。李斯特也因此被譽為“外科消毒之父”。 [4]  1841年Laurent首次製得結晶苯酚 [7] 

苯酚分子結構

苯酚分子由一個羥基直接連在苯環上構成。由於苯環的穩定性,這樣的結構幾乎不會轉化為酮式結構。
圖1 圖1
苯酚共振結構如圖。酚羥基的氧原子採用sp2雜化,提供一對孤電子與苯環的6個碳原子共同形成離域鍵大π鍵加強了烯醇的酸性,羥基的推電子效應又加強了O-H鍵的極性,因此,苯酚中羥基的氫可以電離出來。

苯酚分子結構數據

摩爾折射率:28.13
摩爾體積(cm3/mol):87.8
等張比容(90.2K):222.2
表面張力(dyne/cm):40.9
極化率(10-24cm3):11.15 [1] 

苯酚物理性質

分子式:C6H5OH
密度:1.071g/cm3
熔點:43℃
沸點:182℃
閃點:72.5℃
折射率:1.553
粘度:11.04 (mPa·s,20ºC) [6] 
飽和蒸氣壓:0.13kPa(40.1℃)
臨界温度:419.2℃
臨界壓力:6.13MPa
引燃温度:715℃
爆炸上限(V/V):8.5%
爆炸下限(V/V):1.3%
溶解性:微溶於冷水,可混溶於乙醇、醚、氯仿、甘油 [1] 
CAS號:108-95-2
EINECS號:203-632-7
溶於水,與乙醇、乙醚、乙酸、氯仿、丙酮、苯和二硫化碳互溶。
與水組成共沸混合物,此時本品含量為9.2%,共沸點99.6℃。
苯酚是我國GB2760—1996規定暫時允許使用的食用香料。

苯酚化學性質

苯酚酸鹼反應

羥基的氫容易離解為氫離子,故表現為酸性,與氫氧化鈉反應,生成酚鈉:PhOH+NaOH→PhONa+H2O
苯酚Ka=1.28×10-10,酸性介於碳酸兩級電離之間,因此,苯酚不能與NaHCO3等弱鹼反應:
PhOˉ+CO2+H2O→PhOH+HCO3ˉ
此反應現象:二氧化碳通入後,溶液中出現白色混濁。
原因:苯酚因溶解度小而析出。

苯酚顯色反應

苯酚遇三氯化鐵溶液顯紫色,原因是苯酚根離子與Fe形成了有顏色的配合物。
6PhOH+FeCl3→H3[Fe(OPh)6](紫色)+3HCl

苯酚取代反應

苯酚芳環上的反應,主要表現為親電取代反應,如鹵化、硝化、磺化、烷基化、酰基化、羧化以及與重氮鹽的偶聯反應。這是因為羥基有給電子效應,使苯環電子雲密度增加。
值得注意的是,苯酚的親電取代總是發生在羥基的鄰位和對位。這是羥基等給電子基團的共性。酚羥基上的取代酚羥基上的氫原子可以被含碳基團取代,生成醚或酯。

苯酚氧化還原

苯酚很容易被氧化,生成苯醌(粉紅色),進一步氧化,生成棕色聚合物:
苯酚氧化反應 苯酚氧化反應
苯酚的氧化產物一般是對苯醌。這個反應也可以用Br2作氧化劑。
與金屬鋅作用,可被還原為苯;在鎳催化劑作用下,加氫可還原為環己醇。

苯酚縮合反應

苯酚與甲醛在酸或鹼的催化下發生縮合,生成酚醛樹脂。

苯酚計算化學數據

疏水參數計算參考值(XlogP):無
氫鍵供體數量:1
氫鍵受體數量:1
可旋轉化學鍵數量:0
互變異構體數量:2
拓撲分子極性表面積:20.2
重原子數量:7
表面電荷:0
複雜度:46.1
同位素原子數量:0
確定原子立構中心數量:0
不確定原子立構中心數量:0
確定化學鍵立構中心數量:0
不確定化學鍵立構中心數量:0
共價鍵單元數量:1 [1] 

苯酚毒理學數據

苯酚屬高毒類,對皮膚和黏膜有強烈的腐蝕性,又能經皮膚和黏膜吸收而造成中毒,開始出現刺激,局部麻醉,進而變為潰瘍。低濃度能使蛋白質變性,高濃度能使蛋白質沉澱,故對各種細胞有直接損害。而且苯酚在體內分離後可造成腎臟損傷,從而引起繼發性死亡。誤服苯酚時強烈地刺激胃,引起腹部劇痛。與之接觸之組織受到明顯腐蝕。長期吸入苯酚蒸氣時,可患苯酚虛脱症,開始感到頭痛、咳嗽、倦怠、虛弱、食慾減退,後期出現不斷咳嗽、皮膚痛癢、腎區有壓迫感、胸部有沉重感、嚴重失眠、皮膚蒼白、蛋白尿,最後因慢性腎炎而死亡。人口服苯酚的致死量約2~15g,純苯酚的毒性更大。TJ 36-79規定車間空氣中最高容許濃度為5mg/m3 [6] 

苯酚急性毒性

LD50:317mg/kg(大鼠經口);270mg/kg(小鼠經口);669mg/kg(大鼠經皮);630mg/kg(兔經皮)
LC50:316mg/m3(大鼠吸入,4h)

苯酚刺激性

家兔經皮:500mg(24h),重度刺激。
家兔經眼:1mg,重度刺激。

苯酚亞急性與慢性毒性

動物長期吸入苯酚蒸氣(115.2~230.2mg/m3)可引起呼吸困難、肺損害、體重減輕和癱瘓。

苯酚致突變性

DNA抑制:人Hela細胞1mmol/L。
姐妹染色單體交換:人淋巴細胞5μmol/L。

苯酚致畸性

雌性小鼠受孕後6~15d經口染毒2800mg/kg引發顱面部(包括鼻部和舌部)畸形,4g/kg引發肌肉骨骼系統發育畸形。

苯酚其他

大鼠經口最低中毒劑量(TDLo):1200mg/kg(孕6~15d),引起胚胎毒性。 [1] 

苯酚生態學數據

苯酚生態毒性

LC50:49~36mg/L(48~96h)(黑頭呆魚);60~200mg/L(24h)(金魚,靜態);5.6~11mg/L(24h)(虹鱒魚,靜態);
EC50:56mg/L(96h)(水蚤);
IC50:4.6~7.5mg/L(72h)(藻類)

苯酚生物降解性

好氧生物降解:6~84h
厭氧生物降解:192~672h

苯酚非生物降解性

水相光解半衰期:46~173h
光解最大光吸收波長範圍:173~269nm
水中光氧化半衰期:77~3840h
空氣中光氧化半衰期:2.28~22.8h

苯酚生物富集性

BCF:1.7(金魚);20(金色圓腹雅羅魚);39(虹鱒魚)。 [1] 

苯酚急救措施

皮膚接觸: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,然後用水徹底清洗。或用大量流動清水沖洗至少15分鐘。就醫。
眼睛接觸:立即提起眼瞼,用大量流動清水或生理鹽水徹底沖洗至少15分鐘。就醫。
吸入:迅速脱離現場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難,給輸氧。如呼吸停止,立即進行人工呼吸。就醫。
食入:立即給飲植物油15~30mL。催吐。就醫。

苯酚消防措施

危險特性:遇明火、高熱可燃。
有害燃燒產物:一氧化碳、二氧化碳。
滅火方法:消防人員須佩戴防毒面具、穿全身消防服,在上風向滅火。
滅火劑:水、抗溶性泡沫、乾粉、二氧化碳。

苯酚泄漏應急處理

隔離泄漏污染區,限制出入。切斷火源。建議應急處理人員戴防塵面具(全面罩),穿防毒服。
小量泄漏:用幹石灰、蘇打灰覆蓋。
大量泄漏:收集回收或運至廢物處理場所處置。

苯酚操作處置儲存

操作注意事項:密閉操作,提供充分的局部排風。儘可能採取隔離操作。操作人員必須經過專門培訓,嚴格遵守操作規程。建議操作人員佩戴自吸過濾式防塵口罩,戴化學安全防護眼鏡,穿透氣型防毒服,戴防化學品手套。遠離火種、熱源,工作場所嚴禁吸煙。使用防爆型的通風系統和設備。避免產生粉塵。避免與氧化劑、酸類、鹼類接觸。搬運時要輕裝輕卸,防止包裝及容器損壞。配備相應品種和數量的消防器材及泄漏應急處理設備。倒空的容器可能殘留有害物。
儲存注意事項:儲存於陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。避免光照。庫温不超過30℃,相對濕度不超過70%。包裝密封。應與氧化劑、酸類、鹼類、食用化學品分開存放,切忌混儲。配備相應品種和數量的消防器材。儲區應備有合適的材料收容泄漏物。應嚴格執行極毒物品“五雙”管理制度。

苯酚測定苯酚的酸性

苯酚實驗操作

1、在試管中取2mL苯酚溶液,滴加石蕊試劑,觀察現象。
2、在三支試管中分別取少量苯酚固體,並分別向其中加入2-3mL氫氧化鈉溶液、2-3mL碳酸鈉溶液、2-3mL碳酸氫鈉溶液,充分振盪,觀察並比較現象(注意加鹽溶液的試管中是否有氣泡。)
3、在試管中取2mL氫氧化鈉溶液,滴加2-3滴酚酞試液,再加入少量苯酚固體,觀察顏色變化。

苯酚實驗現象

苯酚不能使石蕊變紅。
苯酚固體易溶於氫氧化鈉溶液和碳酸鈉溶液,無氣泡產生;難溶於碳酸氫鈉溶液。
苯酚使紅色溶液(滴有酚酞試液的氫氧化鈉溶液)逐漸變淺。

苯酚實驗結論

苯酚具有弱酸性,酸性介於碳酸和碳酸氫根離子之間。由於苯酚的酸性太弱,以至於不能使石蕊試劑變紅。(石蕊試液的變色範圍是:pH值5~8。)
在剛才製取的苯酚溶液中邊振盪邊逐滴加入氫氧化鈉溶液,至恰好澄清,生成物為苯酚鈉。再持續通入二氧化碳氣體,溶液又變渾濁(二氧化碳與水生成碳酸,碳酸與苯酚鈉反應生成苯酚與碳酸氫鈉)。
綜上所述,根據強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強。

苯酚製備

苯酚存在於煤焦油中,故煤焦油是苯酚的工業來源之一,但遠不能滿足要求,大部分苯酚通過合成得到,苯酚的合成有多種方法,主要採用異丙苯法。

苯酚異丙苯法

此法是將丙烯與苯在三氯化鋁催化下生成異丙苯,它氧化生成過氧化氫異丙苯,再用陽離子交換樹脂分解得到苯酚和丙酮。每生產1噸苯酚可副產0.62噸丙酮。

苯酚磺化法

以苯為原料,用硫酸進行磺化生成苯磺酸,用亞硫酸鈉中和,再用苛性鈉鹼溶,經酸化和減壓蒸餾等步驟得到苯酚。

苯酚氫苯水解法

氫苯在高温、高壓下與苛性鈉水解生成酚鈉,再中和得苯酚。
國內主要苯酚生產廠家:北京燕山石化公司,上海高橋化工總廠,錦西化工廠,吉林石化,太原化工廠,藍星哈爾濱石化廠,江西萍鄉化工廠。 [7] 

苯酚應用領域

廣泛用於製造酚醛樹脂、環氧樹脂、錦綸纖維、增塑劑、顯影劑、防腐劑、殺蟲劑、殺菌劑、染料、醫藥、香料和炸藥等。

苯酚工業

苯酚是重要的有機化工原料,用它可製取酚醛樹脂己內酰胺雙酚A水楊酸苦味酸五氯酚、2,4-D、己二酸酚酞n-乙酰乙氧基苯胺等化工產品及中間體,在化工原料、烷基酚合成纖維、塑料、合成橡膠、醫藥、農藥、香料、染料、塗料和煉油等工業中有着重要用途。此外,苯酚還可用作溶劑、實驗試劑和消毒劑,苯酚的水溶液可以使植物細胞染色體上蛋白質與DNA分離,便於對DNA進行染色。

苯酚醫療

用法與用量
1、器械消毒及排泄物處理1%~5%水溶液。
2、皮膚殺菌與止癢:2%軟膏塗患處。
3、中耳炎用1%~2%苯酚甘油滴耳,每日3次。
製劑與規格
苯酚軟膏:2%。
苯酚甘油:①1%;②2%。
給藥説明
本品對組織穿透力強,僅在小面積皮膚上使用。高濃度外用可引起組織損傷,甚至壞死。水溶液用於體表,濃度不宜超過2%,外用後不加封包。
不良反應
本品對組織有腐蝕性和刺激性。曾報道在通風較差的場所,以苯酚消毒清潔搖籃和牀墊等,引起新生兒高膽紅素血癥,對嬰兒已證實有致命性。
禁忌證
尿布皮炎患兒及6個月以下嬰兒禁用。避免應用在破損皮膚和傷口。

苯酚藥典信息

苯酚來源

本品含C6H6O不得少於99.0%。

苯酚性狀

本品為無色至微紅色的針狀結晶或結晶性塊,有特臭,有引濕性,水溶液顯弱酸性反應,遇光或在空氣中色漸變深。
本品在乙醇、三氯甲烷、乙醚、甘油、脂肪油或揮發油中易溶,在水中溶解,在液狀石蠟中略溶。
凝點
本品的凝點(通則0613)不低於40℃。

苯酚鑑別

取本品0.1g,加水10mL溶解後,照下述方法試驗。
1、取溶液5mL,加三氯化鐵試液1滴,即顯藍紫色。
2、取溶液5mL,加溴試液,即生成瞬即溶解的白色沉澱,但溴試液過量時,即生成持久的沉澱。
3、本品的紅外光吸收圖譜應與對照的圖譜(光譜集240圖)一致。

苯酚檢查

不揮發物
取本品5.0g,置水浴蒸發揮散後,在105°C乾燥至恆重,遺留殘渣不得過2.5mg。

苯酚含量測定

取本品約0.15g,精密稱定,置100mL量瓶中,加水適量使溶解並稀釋至刻度,搖勻,精密量取25mL,置磺瓶中,精密加溴滴定液(0.05mol/L)30mL,再加鹽酸5mL,立即密塞,振搖30分鐘,靜置15分鐘後,注意微開瓶塞,加碘化鉀試液6mL,立即密塞,充分振搖後,加三氯甲烷1mL,搖勻,用硫代硫酸鈉滴定液(0.1mol/L)滴定,至近終點時,加澱粉指示液,繼續滴定至藍色消失,並將滴定的結果用空白試驗校正。每1mL溴滴定液(0.05mol/L)相當於1.569mg的C6H6O。

苯酚類別

消毒防腐藥。

苯酚貯藏

遮光,密封保存。 [5] 

苯酚安全信息

苯酚安全術語

S24/25:Avoid contact with skin and eyes.
避免皮膚和眼睛接觸。
S26:In case of contact with eyes, rinse immediately with plenty of water and seek medical advice.
眼睛接觸後,立即用大量水沖洗並徵求醫生意見。
S28:After contact with skin, wash immediately with plenty of ... (to be specified by the manufacturer).
皮膚接觸後,立即用大量...(由生產廠家指定)沖洗。
S36/37/39:Wear suitable protective clothing, gloves and eye/face protection.
穿戴適當的防護服、手套和眼睛/面保護。
S45:In case of accident or if you feel unwell, seek medical advice immediately (show the lable where possible).
發生事故時或感覺不適時,立即求醫(可能時出示標籤)。

苯酚風險術語

R23/24/25:Toxic by inhalation, in contact with skin and if swallowed.
吸入、與皮膚接觸和吞食是有毒的。
R34:Causes burns.
引起灼傷。
R48/20/21/22:Harmful : danger of serious damage to health by prolonged exposure through inh.,in contact with skin and if swallowed.
有害的:經吸入、皮膚和吞食長期接觸有嚴重損害健康的危險。
R68:Possible risk of irreversible effects.
可能有不可逆後果的危險。
參考資料