Номер 2, страница 70 - гдз по химии 10 класс учебник Габриелян, Остроумов

В молекуле фенола ($C_6H_5OH$) фенильный радикал ($C_6H_5-$) и гидроксильная группа ($-OH$) оказывают друг на друга сильное взаимное влияние, что коренным образом изменяет их свойства по сравнению с бензолом и предельными одноатомными спиртами.

Влияние фенильного радикала на гидроксильную группу

Фенильный радикал, обладающий отрицательным индуктивным эффектом ($-I$), оттягивает электронную плотность от атома кислорода гидроксильной группы. Кроме того, неподеленная электронная пара атома кислорода вступает в сопряжение с $\pi$-системой бензольного кольца ($p, \pi$-сопряжение). Это приводит к смещению электронной плотности от атома кислорода в бензольное кольцо. В результате этого смещения:

• Связь $O-H$ в гидроксильной группе становится более полярной.
• Подвижность атома водорода в гидроксильной группе увеличивается.

Эти эффекты обуславливают более сильные кислотные свойства фенола по сравнению с водой и спиртами. В отличие от спиртов, фенол реагирует не только с активными металлами, но и со щелочами, образуя соли — феноляты. Это свойство доказывает, что фенил-радикал усиливает кислотность гидроксогруппы.

Уравнение реакции с гидроксидом натрия:

$C_6H_5OH + NaOH \leftrightarrow C_6H_5ONa + H_2O$

Ответ: Влияние фенильного радикала заключается в усилении кислотных свойств гидроксильной группы, что позволяет фенолу реагировать со щелочами. Пример: $C_6H_5OH + NaOH \rightarrow C_6H_5ONa + H_2O$.

Влияние гидроксильной группы на фенильный радикал

Гидроксильная группа, в свою очередь, также оказывает сильное влияние на бензольное кольцо. За счет $p, \pi$-сопряжения, упомянутого выше, электронная плотность в бензольном кольце увеличивается. Этот эффект ($+M$, положительный мезомерный эффект) значительно сильнее, чем отрицательный индуктивный эффект ($-I$) гидроксогруппы. Повышение электронной плотности происходит неравномерно: она максимальна в орто- и пара-положениях (атомы углерода 2, 4, 6).

В результате этого влияния:

• Бензольное кольцо в молекуле фенола становится более активным в реакциях электрофильного замещения по сравнению с бензолом.
• Гидроксильная группа является ориентантом первого рода, направляя замещение в орто- и пара-положения.

Эта активация настолько сильна, что реакции, которые для бензола требуют жестких условий (катализаторы, нагревание), для фенола протекают в мягких условиях. Характерным примером является реакция с бромной водой, которая идет мгновенно при комнатной температуре с образованием белого осадка 2,4,6-трибромфенола. Бензол с бромной водой не реагирует.

Уравнение реакции с бромной водой:

$C_6H_5OH + 3Br_2 \rightarrow C_6H_2Br_3OH \downarrow + 3HBr$

Ответ: Влияние гидроксильной группы заключается в активации бензольного кольца в реакциях электрофильного замещения, особенно в орто- и пара-положениях. Пример: $C_6H_5OH + 3Br_2 \rightarrow C_6H_2Br_3OH \downarrow + 3HBr$.