Строение гидроксильной группы

Фенолы

Фенолы – гидроксисоединения, в молекулах которых ОН-группы связаны непосредственно с бензольным ядром.

VRML-модель молекулы фенола (7241 байт)

В зависимости от числа ОН-групп различают одноатомные фенолы (например, вышеприведенные фенол и крезолы) и многоатомные. Среди многоатомных фенолов наиболее распространены двухатомные:

Как видно из приведенных примеров, фенолам свойственна структурная изомерия (изомерия положения гидроксигруппы).

Свойства спиртов и фенолов определяются строением гидроксильной группы, характером ее химических связей, строением углеводородных радикалов и их взаимным влиянием.

Связи О–Н и С–О – полярные ковалентные. Это следует из различий в электроотрицательности кислорода (3,5), водорода (2,1) и углерода (2,4). Электронная плотность обеих связей смещена к более электроотрицательному атому кислорода:

Дипольный момент связи С–О составляет 0,70 D, а связи О–Н – 1,51 D. Разрыв таких связей происходит преимущественно гетеролитически (по ионному механизму).

Атому кислорода в спиртах свойственна sp³-гибридизация. В образовании его связей с атомами C и H участвуют две 2sp³-атомные орбитали, валентный угол C–О–H близок к тетраэдрическому (около 108°). Каждая из двух других 2sp³-АО кислорода занята неподеленной парой электронов.

В фенолах под влиянием π-электронной системы бензольного кольца для атома кислорода предпочтительней sp²-гибридизация. При этом одна из неподеленных электронных пар находится на негибридной р -орбитали и может участвовать в сопряжении с ароматической π-системой.

Электронные эффекты ОН-группы. Гидроксигруппа проявляет отрицательный индуктивный эффект (–I -эффект) по отношению к углеводородному радикалу и в спиртах выступает как электроноакцепторный заместитель. В фенолах, где ОН-группа находится при sp²-атоме углерода, кроме того, она проявляет положительный мезомерный эффект (+ M), предоставляя неподеленную электронную пару кислорода в π-систему сопряжения бензольного кольца (анимация, 6 Kб). Вследствие большей подвижности p-электронов + М -эффект сильнее, чем - I -эффект, т.е. гидроксигруппа в фенолах является электронодонорным заместителем (отрицательный заряд на атоме кислорода в феноле ниже, чем в предельных одноатомных спиртах).
Сравните распределение электронной плотности (зарядов на атомах) в молекулах метанола и фенола.

Дата добавления: 2014-01-05