Анизол: свойства, получение и применение¶

Анизол (метоксибензол, фенилметиловый эфир, C₆H₅OCH₃) — это ароматическое органическое соединение, простейший представитель класса алкилариловых эфиров. Представляет собой бесцветную жидкость с характерным приятным запахом, напоминающим анис. Анизол широко используется в органическом синтезе как растворитель и промежуточное соединение, а также в производстве парфюмерных композиций и лекарственных препаратов.

¶Физические свойства

Анизол — бесцветная подвижная жидкость с температурой плавления −37,3 °C и температурой кипения 153,8 °C. Плотность при 20 °C составляет 0,995 г/см³, показатель преломления n_D²⁰ = 1,5179. Соединение практически нерастворимо в воде (около 1,04 г/л при 25 °C), но хорошо смешивается с большинством органических растворителей: этанолом, диэтиловым эфиром, ацетоном и бензолом. Анизол образует азеотропную смесь с водой (температура кипения 95,5 °C, содержание анизола около 59 %).

¶Химические свойства и реакционная способность

Анизол сочетает свойства ароматического соединения и простого эфира. Молекула состоит из бензольного кольца, связанного с метоксильной группой (−OCH₃), которая проявляет сильный электронодонорный эффект (+M-эффект). Это делает анизол значительно более реакционноспособным в реакциях электрофильного замещения по сравнению с бензолом.

¶Электрофильное замещение

Метоксигруппа направляет заместители преимущественно в орто- и пара-положения. При нитровании анизола смесью азотной и серной кислот при низких температурах образуется смесь орто- и пара-нитроанизолов с преобладанием пара-изомера. Галогенирование протекает легко даже без катализатора: при действии брома в уксусной кислоте образуется 2,4,6-триброманизол. Сульфирование концентрированной серной кислотой при комнатной температуре даёт п-анизолсульфокислоту, которая является важным промежуточным продуктом в производстве красителей.

¶Реакции по метоксигруппе

Под действием сильных кислот (например, йодистоводородной или бромоводородной) анизол расщепляется с образованием фенола и соответствующего метилгалогенида. Эта реакция используется для количественного определения метоксильных групп (метод Цейзеля). При нагревании с хлоридом алюминия происходит деметилирование с образованием фенола. Взаимодействие с ацетилхлоридом в присутствии хлорида алюминия (реакция Фриделя — Крафтса) приводит к образованию метоксиацетофенонов.

¶Получение

Основным промышленным методом получения анизола является метилирование фенола диметилсульфатом или метанолом. При использовании диметилсульфата реакцию проводят в щелочной среде при нагревании:

C₆H₅OH + (CH₃)₂SO₄ + NaOH → C₆H₅OCH₃ + CH₃OSO₃Na + H₂O

Метилирование метанолом проводят в газовой фазе при температуре 300–350 °C в присутствии катализаторов на основе оксидов алюминия или фосфора. Также применяется реакция Вильямсона — взаимодействие фенолята натрия с метилхлоридом или метилбромидом. В лабораторной практике анизол получают метилированием фенола диазометаном или метилйодидом в присутствии карбоната калия.

Выход целевого продукта при промышленном синтезе достигает 90–95 %. Очистку проводят вакуумной перегонкой в инертной атмосфере, поскольку анизол склонен к окислению на воздухе.

¶Применение

¶Парфюмерия и пищевая промышленность

Благодаря приятному анисовому запаху анизол и его производные (анисовый альдегид, анетол) используются в производстве парфюмерных композиций, отдушек для мыла и косметических средств. В пищевой промышленности применяются производные анизола — ванилин и этилванилин, которые являются основными компонентами ванильных ароматизаторов.

¶Органический синтез

Анизол служит исходным соединением для получения многих ценных продуктов:

• метоксиацетофенонов — полупродуктов в синтезе лекарственных средств;
• п-метоксифенола (гидрохинона монометилового эфира) — ингибитора полимеризации;
• анисовой кислоты и её эфиров — консервантов и душистых веществ;
• 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты (производные используются как гербициды).

¶Растворитель

Анизол применяется как высококипящий растворитель в реакциях полимеризации и в электрохимических процессах. Благодаря относительно высокой диэлектрической проницаемости (4,33 при 25 °C) он используется в электрохимии как среда для электролитических реакций. В последние десятилетия анизол рассматривается как потенциальная экологически более безопасная альтернатива токсичным апротонным растворителям (например, диметилформамиду) в некоторых технологических процессах.

¶Производство красителей

На основе п-анизолсульфокислоты и других сульфопроизводных анизола синтезируют азокрасители, используемые для окрашивания тканей и кожи.

¶Биологическая роль и токсикология

В природе анизол встречается в эфирных маслах некоторых растений, например, в масле аниса и фенхеля (в виде анетола — структурного аналога). Само соединение обладает умеренной токсичностью: ЛД₅₀ для крыс при пероральном введении составляет около 3700 мг/кг. При вдыхании паров может вызывать головную боль и раздражение слизистых оболочек. При работе с анизолом рекомендуется использовать средства индивидуальной защиты и обеспечить хорошую вентиляцию. Соединение быстро метаболизируется в организме до п-метоксифенола и выводится с мочой в виде глюкуронидов.

¶Интересные факты

• В 2017 году анизол был предложен в качестве компонента электролитов для литий-ионных аккумуляторов благодаря высокой температуре кипения и способности растворять литиевые соли.
• Производное анизола — флуфеназин — используется в психиатрии как антипсихотическое средство.
• Метоксигруппа анизола является классическим примером ориентанта I рода в учебниках по органической химии.

¶Источники

1. Химическая энциклопедия: в 5 т. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1.
2. Кнунянц И. Л. (ред.) Краткая химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия, 1961.
3. Справочник химика / под ред. Б. П. Никольского. — М.—Л.: Химия, 1966. — Т. 2.
4. Травень В. Ф. Органическая химия: учебник для вузов. — М.: Академкнига, 2004. — Т. 1.
5. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. — Weinheim: Wiley-VCH, 2012.