Циклогексан представляет собой циклоалкан с молекулярной формулой C 6 H 12 . Циклогексан неполярен . Циклогексан представляет собой бесцветную легковоспламеняющуюся жидкость с характерным запахом моющего средства , напоминающим чистящие средства (в которых он иногда используется). Циклогексан в основном используется для промышленного производства адипиновой кислоты и капролактама , которые являются предшественниками нейлона . [5]
Циклогексил ( C 6 H 11 ) представляет собой алкильный заместитель циклогексана и обозначается сокращенно Cy . [6]
В промышленных масштабах циклогексан получают гидрированием бензола в присутствии никелевого катализатора Ренея . [7] На долю производителей циклогексана приходится примерно 11,4% мирового спроса на бензол. [8] Реакция сильно экзотермична, с ΔH(500 К) = -216,37 кДж/моль. Дегидрирование начинается заметно выше 300 ° C, что отражает благоприятную энтропию для дегидрирования. [9]
В отличие от бензола , циклогексан не встречается в природных ресурсах, таких как уголь. По этой причине первые исследователи синтезировали образцы циклогексана. [10]
Удивительно, но их циклогексаны кипели на 10 °С выше, чем гексагидробензол или гексанафтен, но эта загадка была решена в 1895 году Марковниковым, Н.М. Кишнером и Николаем Зелинским , когда они переназначили «гексагидробензол» и «гексанафтен» на метилциклопентан , что стало результатом неожиданного открытия. реакция перегруппировки .
В 1894 году Байер синтезировал циклогексан, начав с кетонизации пимелиновой кислоты с последующим множественным восстановлением:
В том же году Э. Хауорт и У. Х. Перкин-младший (1860–1929) получили его реакцией Вюрца с 1,6-дибромгексаном.
Хотя циклогексан довольно нереакционноспособен, он подвергается каталитическому окислению с образованием циклогексанона и циклогексанола . Смесь циклогексанона и циклогексанола, называемая « масло КА », является сырьем для производства адипиновой кислоты и капролактама , предшественников нейлона . Ежегодно производится несколько миллионов килограммов циклогексанона и циклогексанола. [9]
Он используется в качестве растворителя в некоторых марках корректирующих жидкостей. Циклогексан иногда используется в качестве неполярного органического растворителя, хотя более широко для этой цели используется н-гексан . Его часто используют в качестве растворителя для перекристаллизации , поскольку многие органические соединения хорошо растворяются в горячем циклогексане и плохо растворяются при низких температурах.
Циклогексан также используется для калибровки приборов дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) из-за удобного перехода кристалл-кристалл при -87,1 ° C. [14]
Пары циклогексана используются в вакуумных печах цементации, при производстве оборудования для термообработки.
Кольцо ребра с 6 вершинами не соответствует форме идеального шестиугольника . Конформация плоского двумерного плоского шестиугольника имеет значительную угловую деформацию, поскольку угол его связей не составляет 109,5 градусов; деформация кручения также будет значительной, потому что все связи будут затмеваться связями . Поэтому, чтобы уменьшить деформацию кручения , циклогексан принимает трехмерную структуру, известную как конформация стула , которая быстро взаимопревращается при комнатной температуре посредством процесса, известного как переворот стула . Во время переворота стула встречаются еще три промежуточные формы: полустул, являющийся наиболее нестабильной конформацией, более стабильная форма лодочки и твист-лодочка, которая более устойчива, чем лодка, но все же гораздо менее устойчива. устойчивее, чем стул. Стул и лодочка представляют собой минимумы энергии и, следовательно, являются конформерами, тогда как полукресло и лодочка являются переходными состояниями и представляют собой максимумы энергии. Идея о том, что конформация кресла является наиболее стабильной структурой циклогексана, была впервые предложена еще в 1890 году Германом Заксе, но получила широкое признание лишь намного позже. В новой конформации атомы углерода располагаются под углом 109,5°. Половина атомов водорода находится в плоскости кольца ( экваториальная ), а другая половина перпендикулярна этой плоскости ( аксиальная ). Эта конформация обеспечивает наиболее стабильную структуру циклогексана. Существует еще одна конформация циклогексана, известная как конформация лодочки , но она преобразуется в несколько более стабильное образование стула. Если циклогексан монозамещен большим заместителем , то заместитель, скорее всего, будет присоединен в экваториальном положении, поскольку это несколько более стабильная конформация .
Циклогексан имеет наименьшую угловую и крутильную деформацию из всех циклоалканов; в результате циклогексан был признан нулевым по общей деформации кольца.
Циклогексан имеет две кристаллические фазы. Высокотемпературная фаза I, стабильная в диапазоне от 186 К до температуры плавления 280 К, представляет собой пластичный кристалл , что означает, что молекулы сохраняют некоторую степень свободы вращения. Низкотемпературная (ниже 186 К) фаза II упорядочена. Две другие низкотемпературные (метастабильные) фазы III и IV были получены применением умеренных давлений выше 30 МПа, где фаза IV возникает исключительно в дейтерированном циклогексане (приложение давления увеличивает значения всех температур перехода). [15]
Здесь Z — количество единиц структуры числа на элементарную ячейку ; константы элементарной ячейки a, b и c были измерены при заданных температуре T и давлении P.
В результате действия бензина поднимите на 280° подвеску в течение 24 часов с 80 минутами, чтобы получить насыщенный раствор водного раствора йодистой кислоты, который необходимо сменить, прежде чем увлажнить гексилен, C
12
H
14
, и фиксатор. 4 для объема водорода: C
12
H
6
+ 4H
2
= C
12
H
14
… Новый карбюратор, образующийся из-за бензина, является уникальным и определенным корпусом: температура 69°, и другие свойства и состав Гидравлическая жидкость из гексила, экстрат бензина.[Фактически, бензол, нагретый до 280° в течение 24 часов с водным раствором холодной насыщенной иодистоводородной кислоты, в 80 раз превышающим его вес, почти полностью превращается в гидрид гексилена C 12 H 14 . [Примечание: эта формула для гексана ( C 6 H 14 ) ошибочен, потому что химики в то время использовали неправильную атомную массу углерода.] путем фиксации [т. е. соединения с] 4-кратным объемом водорода: C 12 H 6 + 4H 2 = C 12 H 14 Новый Соединение углерода, образуемое бензолом, представляет собой уникальное и вполне определенное вещество: оно кипит при 69° и обладает всеми свойствами и составом гидрида гексилена, извлеченного из нефти.)]
Bei der Reduction с натриумамалгамой или йодфосфонием добавляется в хёхстен Falle sechs Atome Wasserstoff, und es entstehen Abkömmlinge, die sich von einem Kohlenwasserstoff C
6
H
12ableiten
. Dieser Kohlenwasserstoff - это aller Wahrscheinlichkeit nach ein geschlossener Ring, das seine Derivate, das Hexaгидромезитильен и гексагидромеллитсауре, с Leichtigkeit wieder в бензолабораториях übergeführt werden können.[При восстановлении [бензола] амальгамой натрия или йодидом фосфония в крайнем случае присоединяется шесть атомов водорода и возникают производные, которые происходят из углеводорода C 6 H 12 . Этот углеводород, по всей вероятности, представляет собой замкнутое кольцо, поскольку его производные — гексагидромезитилен [1,3,5-триметилциклогексан] и гексагидромеллитовая кислота [циклогексан-1,2,3,4,5,6-гексакарбоновая кислота] — могут превращаться с легкостью снова в производные бензола.]
