Phenol

Strukturformel
Allgemeines
Name	Phenol
Andere Namen	Karbolsäure (historisch), Hydroxybenzol, Steinkohlenteerkreosot
Summenformel	C6H6O oder C6H5OH
CAS-Nummer	108-95-2
Kurzbeschreibung	weiße Kristalle, durch Oxidation auch gelblich bis rosa
Eigenschaften
Molare Masse	94,11 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	1,06 g·cm−3
Schmelzpunkt	40,9 °C
Siedepunkt	181,9 °C
Dampfdruck	0,2 hPa (20 °C)
pKs-Wert	9,95
Löslichkeit	gut in Wasser (84 g·l−1 bei 20 °C)
Sicherheitshinweise
Gefahrstoffkennzeichnung aus RL 67/548/EWG, Anh. I T Giftig C Ätzend R- und S-Sätze R: 23/24/25-34-48/20/21/22-68 S: (1/2-)24/25-26-28-36/37/39-45
MAK	7,8 mg·m−3 [1]
LD50	317 mg·kg−1 (oral Ratte)[2]
WGK	2 [1]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

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

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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. Dieses Verfahren ist nur wegen des Aceton wirtschaftlich, das dabei auch entsteht. Wäre das Aceton nicht auf dem Markt absetzbar, so könnte sich das vor allem im Labormaßstab genutzte, folgende wichtige Verfahren auch industriell lohnen:

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

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

Eigenschaften

Phenol ist 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. Die Hydroxy-Gruppe ist für einen Alkohol relativ acide und Phenol eine schwache Säure. Die Ursache ist die Mesomeriestabilisierung der korrespondierenden Base, des Phenolations. Die negative Ladung kann in den Ring delokalisiert werden.

Im Gegensatz zu aliphatischen Alkoholen gehen Phenole keine nucleophilen Substitutionsreaktionen unter Ersatz der Hydroxy-Gruppe durch andere Nucleophile ein. Die Hydroxy-Funktion zeigt, besonders im deprotonierten Zustand, eine ausgeprägten +M-Effekt. Daneben zeigt sie einen −I-Effekt. Da dieser aber deutlich kleiner ist, als der +M-Effekt, wird Phenol sehr leicht elektrophil angegriffen. Der Angriff erfolgt bevorzugt in ortho- und para-Position zur Hydroxy-Gruppe. Wegen des elektronenschiebenden Charakters der Hydroxy-Gruppe ist Phenol etwa tausendmal reaktiver als Benzol.

Die Bevorzugung des ortho- bzw. para-Angriffs von Elektrophilen lässt sich durch Betrachtung die Grenzstrukturen des Phenolat-Anions verstehen. Die negative Ladung wird in den aromatischen Ring auf die ortho- und para-Positionen delokalisiert. Da Elektrophile bevorzugt elektronenreiche Positionen angreifen, kommt es zu der beobachteten Regioselektivität. Die Substitution in para-Position ist zusätzlich bevorzugt, da es dort nicht zu sterischen Wechselwirkungen des angreifenden Elektrophils mit den freien Elektronenpaaren des Sauerstoffs kommt.

Verwendung

Sir Joseph Lister setzte es 1865 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.

In der Mikroskopie dient es zur Herstellung von Phenolwasser, bestehend aus zehn Anteilen Phenol einem Anteil Wasser.

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.

Quellen

1. ↑ ^{a b} GESTIS-Stoffdatenbank
2. ↑ NOAA Material Safety Data Sheet