Phenol

Das Phenol (auch Hydroxybenzol oder historisch Karbolsäure, Steinkohlenteerkreosot, acidum phenylicum, acidum carbolicum) ist die einfachste Verbindung der Gruppe der Phenole.

Inhaltsverzeichnis

1 Darstellung
2 Eigenschaften
3 Verwendung
4 Historische Beschreibung
5 Nachweis
6 Geschmacksträger
7 Quelle
8 Weblinks

[Bearbeiten] Darstellung

Es sind unterschiedliche Synthesewege bekannt, von denen zwei bedeutsam sind. Im industriellen Maßstab wird die Grundchemikalie Phenol durch das Cumolhydroperoxid-Verfahren, auch als Phenolsynthese nach Hock bekannt, hergestellt:

Benzol und Propen werden zunächst durch eine Friedel-Crafts-Alkylierung im Sauren in Cumol, d. i. Isopropylbenzol, überführt. Cumol wird durch Luftsauerstoff oxidiert, wobei ein Hydroperoxid entsteht. Die darauf folgende saure Aufarbeitung bringt in einer Umlagerungsreaktion Phenol und Aceton hervor. Interessanterweise ist dieses Verfahren nur wirtschaftlich, weil das Aceton ebenfalls entsteht. Würde das zweite Produkt nicht auf dem Markt absetzbar sein, so würde sich das vor allem im Labormaßstab genutzte, zweite wichtige Verfahren auch industriell lohnen.

Im Laboratoriumsmaßstab kann man Phenol durch Verkochung von Diazoniumsalzen, die durch die Diazotierung von Anilin mit salpetriger Säure in der Kälte entstehen, synthetisieren.

Eine weitere Darstellungsmöglichkeit von Phenol besteht im Zusammenschmelzen des Natriumsalzes der Benzolsulfonsäure mit Alkalihydroxid:

$\mathrm{C_6H_5-SO_3Na \ + \ 2NaOH \longrightarrow \ C_6H_5-ONa \ + }$

$\mathrm{+ \ Na_2SO_3 \ + \ H_2O}$

[Bearbeiten] Eigenschaften

Phenol ist strukturell gesehen hydroxysubstituiertes Benzol. Sein Schmelzpunkt liegt bei 41 °C und der Siedepunkt bei 182 °C. Reines Phenol bildet bei Zimmertemperatur farblose Kristallnadeln, jedoch ist das kommerziell erhältliche Produkt i. d. R. durch geringe, aber intensiv gefärbte Verunreinigungen rosa bis rötlich-braun gefärbt. Es besitzt einen charakteristischen, aromatischen Geruch. Wie alle Phenole ist es aufgrund des Benzolrings mesomeriestabilisiert. Wegen dieser Eigenschaft ist das positiv polarisierte Wasserstoff-Atom der Hydroxylgruppe nur schwach gebunden und Phenol reagiert daher als schwache Säure. Gegen eine Betrachtung als einwertigen, aromatischen Alkohol spricht das in der Regel fehlende für Alkohole typische Verhalten in nucleophilen Substitutionsreaktionen, bei denen die Hydroxylgruppe durch andere Nucleophile ersetzt werden kann. Vielmehr führt der leicht saure Charakter des Phenols mit einem pKs-Wert von 9,96 nach Deprotonierung zu einer erhöhten Elektronendichte im Ring des entstehenden Phenolats. Deshalb sowie aufgrund des auch im nicht deprotonierten Phenols wirksamen +M-Effektes kann Phenol sehr gut elektrophil angegriffen werden und in ortho- und para-Position mit einem Zweitsubstituenten versehen werden. Im Vergleich zu Benzol ist Phenol dabei ca. 1000 mal reaktiver.

Die Bevorzugung der ortho/para Substitution lässt sich durch die Grenzstrukturen des Phenolat-Anions erklären.

[Bearbeiten] Verwendung

Sir Joseph Lister setzte es zuerst als Antiseptikum bei der Wunddesinfektion ein; wegen seiner hautirritierenden Wirkung wurde es aber in der Chirurgie bald durch andere Antiseptika ersetzt. Phenol verursacht Verätzungen und ist ein Nerven-/Zellgift. Wegen seiner bakteriziden Wirkung wurde es früher als Desinfektionsmittel eingesetzt. Es wurde auch zur Produktion von Drogen verwendet, als Unkrautvernichtungsmittel und zur Synthetisierung von Kunstharzen. Eines der ersten synthetisch hergestellten Kunstharzprodukte ist Bakelit, ein Polykondensat aus Phenol und Formaldehyd.

Während des Zweiten Weltkriegs töteten KZ-Ärzte Häftlinge durch intrakardiale Phenolinjektionen.

[Bearbeiten] Historische Beschreibung

„Es handelt sich um eine Substanz, die für die Farbenindustrie und Medizin (als Desinfektionsmittel) eine außerordentliche Bedeutung erlangt hat. Der Handelsname ist immer noch Karbolsäure, während der wissenschaftliche Name jetzt Phenol ist; diese Substanz besitzt zwar die Eigenschaften einer schwachen Säure und ist imstande, sich mit Basen zu verbinden, wird deshalb auch Phenylsäure oder Phensäure genannt, zugleich aber und in noch höherem Grade spielt sie die Rolle eines einatomigen Alkohols, daher auch der Name Phenylalkohol, den man in Phenol gekürzt hat. Man gewinnt die Karbolsäure hauptsächlich aus dem Steinkohlenteer und dem Braunkohlenteer, im Holzteer sind nur äußerst geringe Mengen davon enthalten, denn das Kreosot des Holzteers besteht nicht, wie man eine Zeitlang glaubte, aus Phenol, sondern aus dem strukturell ähnlichen Kresol, sowie noch einigen anderen Stoffen. Um die Karbolsäure zu gewinnen, behandelt man den zwischen 150-200 °C übergehenden Teil des Teers mit Natronlauge, welche sich mit der Karbolsäure und dem Kresol, das auch im Steinkohlenteer enthalten ist, verbindet, trennt diese Lösung von den übrigen Teerbestandteilen und zersetzt sie mit einer Säure. Man destilliert dann das abgeschiedene ölige Produkt und fängt das, was über 190 °C. übergeht, besonders auf; letzteres wird als rohes Kresol, das, was unter 190 °C übergeht, als rohe Karbolsäure verkauft. Beide Substanzen sind in diesem Zustande noch braune, sehr übel riechende, ölige Flüssigkeiten. Diese rohe Karbolsäure (acidum carbolicum crudum) wird teils weiter gereinigt, teils wird sie zur Konservierung von Holz und zum Desinfizieren von Abtrittgruben verwendet.“

– aus: Merck's Warenlexikon, Verlag von G. A. Gloeckner, Leipzig, Dritte Auflage, 1884, Seite 250 f.

[Bearbeiten] Nachweis

Durch Eisen(III)-chlorid werden die meisten Phenole grün-blau gefärbt.

[Bearbeiten] Geschmacksträger

Zu den Phenolen zählen auch die Tannine und andere Aromen, die zum Beispiel für den Geschmack und Geruch von Wein von Bedeutung sind. Die Tannine kommen hauptsächlich in den Schalen und Kernen roter Weintrauben vor. Phenole sind auch beim Whisky ein wichtiger Geschmacksträger. Ihre Konzentration wird dabei in parts per million (ppm) angegeben, je höher die Konzentration, desto rauchiger ist der Whisky im Geschmack. Ein Derivat des Phenols, das 2,4,6-Trichloranisol, soll für den "Kork"-Geschmack von Weinen verantwortlich sein, wobei schon winzigste Spuren dieser Substanz genügen.