Циклогексан

InChI = 1S / C6H12 / c1-2-4-6-5-3-1 / h1-6H2^Y
Ключ: XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N^Y
InChI = 1 / C6H12 / c1-2-4-6-5-3-1 / h1-6H2
Ключ: XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYAZ

Улыбки

C1CCCCC1

Характеристики

Химическая формула

С ₆Н ₁₂

Молярная масса

84,162 г · моль ^-1

Внешность

Бесцветная жидкость

Запах

Сладкий, бензин -как

Плотность

0,7739 г / мл, жидкость; Плотность = 0,996 г / мл, твердое вещество

Температура плавления

6,47 ° С (43,65 ° F, 279,62 К)

Точка кипения

80,74 ° С (177,33 ° F, 353,89 К)

Растворимость в воде

Несмешиваемый

Растворимость

Растворим в эфире , спирте , ацетоне

Давление газа

78 мм рт. Ст. (20 ° C) ^[3]

Магнитная восприимчивость (χ)

−68,13 · 10 ⁻⁶ см ³ / моль

Показатель преломления ( n _D )

1,42662

Вязкость

1,02 сП в 17 ° C

Термохимия

Std энтальпия формации (Δ _FH ^⦵₂₉₈ )

−156 кДж / моль

Std энтальпии сгорания (Δ _сН ^⦵₂₉₈ )

−3920 кДж / моль

Опасности

Паспорт безопасности

См .: страницу данных

Пиктограммы GHS

Сигнальное слово GHS

Опасность

Положения об опасности GHS

H225 , H304 , H315 , H336

Меры предосторожности GHS

Р210 , Р233 , Р240 , Р241 , P242 , P243 , P261 , P264 , P271 , P273 , P280 , P301 + 310 , P302 + 352 , P303 + 361 + 353 , Р304 + 340 , P312 , P321 , P331 , P332 + 313 , P362 , P370 + 378 , P391 , P403 + 233 , P403 + 235 , P405

NFPA 704 (огненный алмаз)

1

3

0

точка возгорания

-20 ° С (-4 ° F, 253 К)

самовоспламенения температуру

245 ° С (473 ° F, 518 К)

Пределы взрываемости

1,3–8% ^[3]

Смертельная доза или концентрация (LD, LC):

LD ₅₀ ( средняя доза )

12705 мг / кг (крыса, перорально)
813 мг / кг (мышь, перорально) ^[4]

LC _Lo ( самый низкий опубликованный )

17 142 частей на миллион (мышь, 2 часа )
26 600 частей на миллион (кролик, 1 час) ^[4]

NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США):

PEL (Допустимо)

TWA 300 частей на миллион (1050 мг / м ³ ) ^[3]

REL (рекомендуется)

TWA 300 частей на миллион (1050 мг / м ³ ) ^[3]

IDLH (Непосредственная опасность)

1300 частей на миллион ^[3]

Родственные соединения

Родственные циклоалканы

Циклопентан
Циклогептан

Родственные соединения

Циклогексен
Бензол

Страница дополнительных данных

Структура и свойства

Показатель преломления ( n ),
диэлектрическая проницаемость (ε _r ) и т. Д.

Термодинамические
данные

Фазовое поведение
твердое тело – жидкость – газ

Спектральные данные

УФ , ИК , ЯМР , МС

Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).

проверить ( что есть ?)^YN

Ссылки на инфобоксы

Циклогексан представляет собой циклоалкан с молекулярной формулой C ₆ H ₁₂ . Циклогексана является неполярным . Циклогексан представляет собой бесцветную легковоспламеняющуюся жидкость с характерным запахом, напоминающим запах моющих средств , напоминающий чистящие средства (в которых он иногда используется). Циклогексан используется в основном для промышленного производства адипиновой кислоты и капролактама , которые являются предшественниками для нейлона . ^[5]

Циклогексил представляет собой алкильный заместитель циклогексана и обозначается сокращенно Cy . ^[6]

Производство [ править ]

Современное производство [ править ]

В промышленном масштабе, циклогексан получают путем гидрирования из бензола в присутствии никеля Ренея катализатора. ^[7] Производители циклогексана обеспечивают примерно 11,4% мирового спроса на бензол. ^[8] Реакция сильно экзотермична, с ΔH (500 K) = -216,37 кДж / моль). Дегидрирование начинается заметно выше 300 ° C, что отражает благоприятную энтропию для дегидрирования. ^[9]

Исторические методы [ править ]

В отличие от бензола , циклогексан не содержится в природных ресурсах, таких как уголь. По этой причине первые исследователи синтезировали свои образцы циклогексана. ^[10]

Ранние неудачи [ править ]

В 1867 г. Бертло снижается бензол с иодистоводородной кислотой при повышенных температурах. ^[11]^[12]
В 1870 году Адольф фон Байер повторил реакцию ^[13] и назвал тот же продукт реакции «гексагидробензолом».
В 1890 году Владимир Марковников считал, что ему удалось получить то же соединение из кавказской нефти , назвав свою смесь «гексанафтен».

Удивительно, но их циклогексаны кипятят на 10 ° C 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» как метилциклопентан , неожиданный результат. реакция перегруппировки .

Успех [ править ]

В 1894 году Байер синтезировал циклогексан, начиная с кетонизации пимелиновой кислоты с последующим многократным восстановлением:

В том же году Э. Хаворт и У. Х. Перкин-младший (1860–1929) получили его по реакции Вюрца с 1,6-дибромгексаном.

Реакции и использование [ править ]

Хотя циклогексан довольно инертен, он подвергается каталитическому окислению с образованием циклогексанона и циклогексанола . Смесь циклогексанон-циклогексанол, называемая « масло КА », является сырьем для адипиновой кислоты и капролактама , предшественников нейлона . Ежегодно производится несколько миллионов килограммов циклогексанона и циклогексанола. ^[9]

Лабораторный растворитель и другие нишевые применения [ править ]

Он используется в качестве растворителя в некоторых марках корректирующих жидкостей. Циклогексан иногда используется в качестве неполярного органического растворителя, хотя для этой цели более широко используется н-гексан . Его часто используют в качестве растворителя для перекристаллизации , поскольку многие органические соединения обладают хорошей растворимостью в горячем циклогексане и плохой растворимостью 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 науглероживания, в производстве термического оборудования.

Соответствие [ править ]

Кольцо с шестью вершинами не соответствует форме идеального шестиугольника . Конформация плоского двумерного плоского шестиугольника имеет значительную угловую деформацию, поскольку его связи не составляют 109,5 градусов; деформация при кручении также будет значительной, потому что все связи будут закрытыми . Следовательно, для уменьшения деформации скручивания циклогексан принимает трехмерную структуру, известную как конформация стула , которая быстро преобразуется при комнатной температуре посредством процесса, известного как перевертывание стула.. Во время переворота кресла встречаются еще три промежуточные конформации: полукресло, которое является наиболее нестабильной конформацией, более устойчивая конформация лодочки, и твист-лодочка, которая более устойчива, чем лодка, но все же намного меньше. стабильнее, чем стул. Кресло и твист-лодка - это минимум энергии и, следовательно, конформеры, в то время как полукресло и лодка являются переходными состояниями и представляют собой максимумы энергии. Идея о том, что конформация кресла является наиболее стабильной структурой для циклогексана, была впервые предложена еще в 1890 году Германом Саксом, но получила широкое признание только намного позже. В новой конформации атомы углерода расположены под углом 109,5 °. Половина атомов водорода находится в плоскости кольца ( экваториальной ), а другая половина перпендикулярна плоскости (осевой ). 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 немного более стабильная конформация .

Циклогексан имеет самый низкий угол и деформацию при кручении из всех циклоалканов; в результате циклогексан был признан нулевым по общей кольцевой деформации.

Твердые фазы [ править ]

Циклогексан имеет две кристаллические фазы. Высокотемпературная фаза I, стабильная между 186 К и точкой плавления 280 К, представляет собой пластиковый кристалл , что означает, что молекулы сохраняют некоторую степень свободы вращения. Заказывается низкотемпературная (ниже 186 К) фаза II. Две другие низкотемпературные (метастабильные) фазы III и IV были получены при приложении умеренных давлений выше 30 МПа, при этом фаза IV появляется исключительно в дейтерированном циклогексане (приложение давления увеличивает значения всех температур перехода). ^[15]

Циклогексановые фазы ^[15]
Нет	Симметрия	Космическая группа	а (Å)	б (Å)	с (Å)	Z	Т (К)	P (МПа)
я	Кубический	Fm3m	8,61			4	195	0,1
II	Моноклиника	C2 / c	11,23	6,44	8.20	4	115	0,1
III	Орторомбический	Пмнн	6,54	7,95	5,29	2	235	30
IV	Моноклиника	P12 (1) / n1	6.50	7,64	5,51	4	160	37

Здесь Z - количество структурных единиц на элементарную ячейку ; постоянные элементарной ячейки a, b и c были измерены при заданных температуре T и давлении P.

См. Также [ править ]

Катастрофа Фликсборо , крупная промышленная авария, вызванная взрывом циклогексана.
Гексан
Кольцо флип
Циклогексан (страница данных)

Ссылки [ править ]

^ Hexanaphthene архивации 2018-02-12 в Wayback Machine , dictionary.com
^ "Front Matter". Номенклатура органической химии: Рекомендации ИЮПАК и предпочтительные названия 2013 (Синяя книга) . Кембридж: Королевское химическое общество . 2014. С. P001 – P004. DOI : 10.1039 / 9781849733069-FP001 . ISBN 978-0-85404-182-4.
^ a b c d e Карманный справочник NIOSH по химической опасности. «# 0163» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
^ a b «Циклогексан» . Немедленно опасная для жизни или здоровья концентрация (IDLH) . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
^ Кэмпбелл, М. Ларри (2011). «Циклогексан». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . DOI : 10.1002 / 14356007.a08_209.pub2 . ISBN 978-3527306732.
^ «Стандартные сокращения и акронимы» (PDF) . Журнал органической химии.
^ Фред Фан Чжан, Томас ван Рейнман, Джи Су Ким, Аллен Ченг «О современных методах гидрирования ароматических соединений с 1945 г. по настоящее время» Лундс Текниска Хёгскола, 2008 г.
^ Ceresana. «Бензол - Исследование: рынок, анализ, тенденции 2021 года - Ceresana» . www.ceresana.com . Архивировано 21 декабря 2017 года . Дата обращения 4 мая 2018 .
^ a b Майкл Таттл Массер (2005). «Циклогексанол и циклогексанон». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a08_217 . ISBN 978-3527306732.
^ Warnhoff, EW (1996). «Любопытно переплетенные истории бензола и циклогексана». J. Chem. Educ. 73 (6): 494. Bibcode : 1996JChEd..73..494W . DOI : 10.1021 / ed073p494 .
^ Бертоле (1867) « Новые приложения методов восстановления в органической химии » (Новые приложения методов восстановления в органической химии), Бюллетень химического общества Парижа , серия 2, 7 : 53-65.
^ Бертоле (1868) "Универсальный метод восстановления и очистки органических соединений" (Универсальный метод восстановления и насыщения органических соединений водородом), Бюллетень химического общества Парижа , серия 2, 9 : 8-31. Со страницы 17: "En effet, la benzine, chauffée à 280 ° pendant 24 heures avec 80 fois son poids d'une solution aqueuse saturée à froid d'acide iodhydrique, se change à peu près entièrement en hydrure d'hexylène, C ₁₂ H ₁₄ , en fixant 4 fois son volume d'hydrogène: C ₁₂ H ₆ + 4H ₂ = C ₁₂ H ₁₄… Le nouveau carbure formé par la benzine est un corps unique et défini: il bout à 69 °, et offre toutes les propriétés et la композиция de l'hydrure d'hexylène extrait des pétroles. " (Фактически, бензол, нагретый до 280 ° C). ° в течение 24 часов с 80-кратным весом водного раствора насыщенной иодистоводородной кислоты почти полностью превращается в гидрид гексилена, C ₁₂ H ₁₄ , [Примечание: эта формула для гексана (C ₆ H ₁₄ ) неверна, потому что химики в то время использовали неправильную атомную массу для углерода.], фиксируя [то есть объединяя с] 4-кратным его объемом водорода: C ₁₂ H ₆ + 4H ₂ = C ₁₂ H ₁₄… Новое углеродное соединение, образованное бензолом, является уникальным и четко определенным веществом: оно кипит при 69 ° и представляет все свойства и состав гидрида гексилена, извлеченного из нефти.)
^ Адольф Байер (1870) "Ueber die Reduction aromatischer Kohlenwasserstoffe durch Jodphosphonium" (О восстановлении ароматического соединения йодидом фосфония [H₄ IP]), Annalen der Chemie und Pharmacie , 155 : 266-281. От страницы 279: «Bei дера Снижение мит Natriumamalgam Одер Jodphosphonium addiren Сеча им höchsten Fälle Sechs Atome Wasserstoff, унд эс entstehen Abkömmlinge, фильера Сечь фон Айнего Kohlenwasserstoff С ₆ Н ₁₂ ableiten Dieser Kohlenwasserstoff иста Aller Wahrscheinlichkeit нами Ein geschlossener кольцо, да невода производных. , das Hexahydromesitylen und Hexahydromellithsäure, mit Leichtigkeit wieder в Benzolabkömmlinge übergeführt werden können ". (Во время восстановления [бензола] амальгамой натрия или иодидом фосфония в крайнем случае добавляются шесть атомов водорода, и возникают производные, которые происходят из углеводорода C ₆ H _12. Этот углеводород, по всей вероятности, является замкнутым кольцом , поскольку его производные - гексагидромезитилен [1,3,5-триметилциклогексан] и гексагидромеллитовая кислота [циклогексан-1,2,3,4,5,6-гексакарбоновая кислота] - могут быть легко снова превращены в производные бензола.)
^ Цена, DM (1995). «Температурная калибровка дифференциальных сканирующих калориметров». Журнал термического анализа . 45 (6): 1285–1296. DOI : 10.1007 / BF02547423 .
^ а б Майер, Дж .; Городской, С .; Хабрило, С .; Holderna, K .; Natkaniec, I .; Würflinger, A .; Заяц, В. (1991). «Исследования рассеяния нейтронов циклогексана C6H12 и C6D12 под высоким давлением». Physica Status Solidi B . 166 (2): 381. Bibcode : 1991PSSBR.166..381M . DOI : 10.1002 / pssb.2221660207 .

Внешние ссылки [ править ]

Викискладе есть медиафайлы по теме циклогексана .

Международная карта химической безопасности 0242
Национальный реестр загрязнителей - информационный бюллетень по циклогексану
Карманный справочник NIOSH по химической опасности
Циклогексан @ 3Dchem
Герман Закс и первое предложение конформации стула.
Банк данных по опасным веществам NLM - Циклогексан
Метанол обнаружен в космосе
Расчет давления пара , плотности жидкости , динамической вязкости жидкости , поверхностного натяжения циклогексана.
Технологическая схема производства циклогексана, метод гидрирования бензола

[1] Hexanaphthene архивации 2018-02-12 в Wayback Machine , dictionary.com

[iupac2013-2] "Front Matter". Номенклатура органической химии: Рекомендации ИЮПАК и предпочтительные названия 2013 (Синяя книга) . Кембридж: Королевское химическое общество . 2014. С. P001 – P004. DOI : 10.1039 / 9781849733069-FP001 . ISBN 978-0-85404-182-4.

[PGCH-3] Карманный справочник NIOSH по химической опасности. «# 0163» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).

[IDLH-4] «Циклогексан» . Немедленно опасная для жизни или здоровья концентрация (IDLH) . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).

[Campbell2011-5] Кэмпбелл, М. Ларри (2011). «Циклогексан». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . DOI : 10.1002 / 14356007.a08_209.pub2 . ISBN 978-3527306732.

[6] «Стандартные сокращения и акронимы» (PDF) . Журнал органической химии.

[7] Фред Фан Чжан, Томас ван Рейнман, Джи Су Ким, Аллен Ченг «О современных методах гидрирования ароматических соединений с 1945 г. по настоящее время» Лундс Текниска Хёгскола, 2008 г.

[8] Ceresana. «Бензол - Исследование: рынок, анализ, тенденции 2021 года - Ceresana» . www.ceresana.com . Архивировано 21 декабря 2017 года . Дата обращения 4 мая 2018 .

[Ullmann-9] Майкл Таттл Массер (2005). «Циклогексанол и циклогексанон». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a08_217 . ISBN 978-3527306732.

[10] Warnhoff, EW (1996). «Любопытно переплетенные истории бензола и циклогексана». J. Chem. Educ. 73 (6): 494. Bibcode : 1996JChEd..73..494W . DOI : 10.1021 / ed073p494 .

[11] Бертоле (1867) « Новые приложения методов восстановления в органической химии » (Новые приложения методов восстановления в органической химии), Бюллетень химического общества Парижа , серия 2, 7 : 53-65.

[12] Бертоле (1868) "Универсальный метод восстановления и очистки органических соединений" (Универсальный метод восстановления и насыщения органических соединений водородом), Бюллетень химического общества Парижа , серия 2, 9 : 8-31. Со страницы 17: "En effet, la benzine, chauffée à 280 ° pendant 24 heures avec 80 fois son poids d'une solution aqueuse saturée à froid d'acide iodhydrique, se change à peu près entièrement en hydrure d'hexylène, C ₁₂ H ₁₄ , en fixant 4 fois son volume d'hydrogène: C ₁₂ H ₆ + 4H ₂ = C ₁₂ H ₁₄… Le nouveau carbure formé par la benzine est un corps unique et défini: il bout à 69 °, et offre toutes les propriétés et la композиция de l'hydrure d'hexylène extrait des pétroles. " (Фактически, бензол, нагретый до 280 ° C). ° в течение 24 часов с 80-кратным весом водного раствора насыщенной иодистоводородной кислоты почти полностью превращается в гидрид гексилена, C ₁₂ H ₁₄ , [Примечание: эта формула для гексана (C ₆ H ₁₄ ) неверна, потому что химики в то время использовали неправильную атомную массу для углерода.], фиксируя [то есть объединяя с] 4-кратным его объемом водорода: C ₁₂ H ₆ + 4H ₂ = C ₁₂ H ₁₄… Новое углеродное соединение, образованное бензолом, является уникальным и четко определенным веществом: оно кипит при 69 ° и представляет все свойства и состав гидрида гексилена, извлеченного из нефти.)

[13] Адольф Байер (1870) "Ueber die Reduction aromatischer Kohlenwasserstoffe durch Jodphosphonium" (О восстановлении ароматического соединения йодидом фосфония [H₄ IP]), Annalen der Chemie und Pharmacie , 155 : 266-281. От страницы 279: «Bei дера Снижение мит Natriumamalgam Одер Jodphosphonium addiren Сеча им höchsten Fälle Sechs Atome Wasserstoff, унд эс entstehen Abkömmlinge, фильера Сечь фон Айнего Kohlenwasserstoff С ₆ Н ₁₂ ableiten Dieser Kohlenwasserstoff иста Aller Wahrscheinlichkeit нами Ein geschlossener кольцо, да невода производных. , das Hexahydromesitylen und Hexahydromellithsäure, mit Leichtigkeit wieder в Benzolabkömmlinge übergeführt werden können ". (Во время восстановления [бензола] амальгамой натрия или иодидом фосфония в крайнем случае добавляются шесть атомов водорода, и возникают производные, которые происходят из углеводорода C ₆ H _12. Этот углеводород, по всей вероятности, является замкнутым кольцом , поскольку его производные - гексагидромезитилен [1,3,5-триметилциклогексан] и гексагидромеллитовая кислота [циклогексан-1,2,3,4,5,6-гексакарбоновая кислота] - могут быть легко снова превращены в производные бензола.)

[14] Цена, DM (1995). «Температурная калибровка дифференциальных сканирующих калориметров». Журнал термического анализа . 45 (6): 1285–1296. DOI : 10.1007 / BF02547423 .

[phase-15] а б Майер, Дж .; Городской, С .; Хабрило, С .; Holderna, K .; Natkaniec, I .; Würflinger, A .; Заяц, В. (1991). «Исследования рассеяния нейтронов циклогексана C6H12 и C6D12 под высоким давлением». Physica Status Solidi B . 166 (2): 381. Bibcode : 1991PSSBR.166..381M . DOI : 10.1002 / pssb.2221660207 .

[2]