Номер 70, страница 93 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

3.70. Как можно провести бромирование фенола так, чтобы получить только монобромфенол?

Гидроксильная группа ($–OH$) в молекуле фенола является очень сильным активирующим заместителем и ориентантом первого рода (орто- и пара-ориентантом). Она настолько сильно повышает электронную плотность в бензольном кольце, особенно в положениях 2, 4 и 6, что прямое бромирование фенола в полярном растворителе, таком как вода (бромная вода), приводит к исчерпывающему замещению. В результате мгновенно образуется 2,4,6-трибромфенол, который выпадает в виде белого осадка, и остановить реакцию на стадии образования монозамещенного продукта в этих условиях невозможно.

Уравнение реакции с бромной водой:
$C_6H_5OH + 3Br_2 \xrightarrow{H_2O} C_6H_2Br_3OH \downarrow + 3HBr$

Чтобы провести бромирование селективно и получить только монобромфенол, необходимо значительно снизить реакционную способность системы. Это достигается путем изменения условий реакции:

1. Выбор растворителя: Реакцию следует проводить в неполярном апротонном растворителе, например, в сероуглероде ($CS_2$) или тетрахлорметане ($CCl_4$). В таких растворителях молекула брома $Br_2$ поляризуется гораздо слабее, чем в воде, что делает бром менее агрессивным электрофильным реагентом.
2. Температурный режим: Реакцию необходимо проводить при низкой температуре (обычно около 0 °C). Понижение температуры замедляет скорость реакции и позволяет лучше контролировать процесс, предотвращая дальнейшее бромирование.
3. Стехиометрия: Следует строго соблюдать эквимолярное соотношение реагентов, то есть на 1 моль фенола добавлять 1 моль брома.

При соблюдении этих "мягких" условий реакция останавливается на стадии монозамещения. В результате образуется смесь двух изомеров: орто-бромфенола и пара-бромфенола. Обычно пара-изомер образуется в большем количестве из-за меньших пространственных препятствий для атаки электрофила.

Уравнение реакции в мягких условиях:
$C_6H_5OH + Br_2 \xrightarrow{CS_2, 0^\circ C} o\text{-}C_6H_4BrOH + p\text{-}C_6H_4BrOH + HBr$

Ответ: Для получения монобромфенола реакцию бромирования следует проводить в неполярном растворителе (например, сероуглероде $CS_2$) при низкой температуре (около 0 °C), используя эквимолярное соотношение фенола и брома.