SIKLOHEKSAN: YAPI, KULLANIMLAR, KONFORMASYONLAR - KIMYA - 2025

Sikloheksan moleküler formülü ile nispeten kararlı bir sikloalkan olan ₆ H ₁₂ . Renksiz, yanıcı bir sıvıdır ve hafif çözücü kokusu vardır, ancak kirliliklerin varlığında nüfuz edebilir.

Bu g / cc 0.779 bir yoğunluğa sahip ³ ; 80.7 ° C'de kaynar; ve 6.4 ° C'de dondurulmuş Oda sıcaklığında çözünürlüğü sadece 50 ppm (yaklaşık) kadar düşük olabileceğinden suda çözünmez olarak kabul edilir. Ancak alkol, eter, kloroform, benzen ve aseton ile kolayca karışır.

Sikloheksan molekülünün 3 boyutlu modeli. Jynto ve Ben Mills / Kamu malı

Sikloheksanın halka sistemleri, doğadaki organik moleküller arasında diğer sikloalkanlara göre daha yaygındır. Bu, hem kararlılıklarından hem de köklü biçimleriyle sunulan seçicilikten kaynaklanıyor olabilir.

Aslında karbonhidratlar, steroidler, bitki ürünleri, pestisitler ve diğer birçok önemli bileşik, konformasyonları reaktiviteleri açısından büyük önem taşıyan siklohekzana benzer halkalar içerir.

yapı

Sikloheksan, altı üyeli bir alisiklik hidrokarbondur. Esas olarak, komşu karbon atomlarındaki tüm CH bağlarının, 60 ° 'ye eşit dihedral açılarla kademeli olduğu bir konformasyonda bulunur.

Tüm sikloalkanlar arasında en düşük açıya ve burulma gerilimine sahip olduğundan, sikloheksanın toplam halka gerilimine göre sıfır olduğu kabul edilir. Bu aynı zamanda sikloheksanı sikloalkanların en kararlı hale getirir ve bu nedenle yandığında diğer sikloalkanlara kıyasla en az miktarda ısı üretir.

İkame pozisyonlar

Sikloheksan halkası üzerindeki ikame ediciler için iki tür konum vardır: eksenel pozisyonlar ve ekvatoral pozisyonlar. Ekvatoral CH bağları, halkanın ekvatoru etrafındaki bir bantta bulunur.

Sırasıyla, her karbon atomu, halkanın düzlemine dik ve eksenine paralel olan bir eksenel hidrojene sahiptir. Eksenel hidrojenler yukarı ve aşağı değişir; her karbon atomunun bir eksenel ve bir ekvator konumu vardır; ve halkanın her bir tarafı, dönüşümlü bir düzenlemede üç eksenel ve üç ekvator pozisyonuna sahiptir.

Çalışma Modelleri

Sikloheksan en iyi fiziksel bir moleküler model oluşturarak veya bir moleküler modelleme programı ile incelenir. Bu modellerden herhangi birini kullanırken, ekvatoral ve eksenel hidrojen atomlarının burulma ilişkilerini ve yönelimlerini kolayca gözlemlemek mümkündür.

Bununla birlikte, bir Newman projeksiyonundaki hidrojen atomlarının düzenlenmesi, herhangi bir çift paralel CC bağına bakılarak da analiz edilebilir.

Sikloheksanın Newman projeksiyonu. Durfo / CC0

konformasyonları

Siklohekzan, birbirine dönüştürülebilen iki şekilde ortaya çıkabilir: tekne ve sandalye. Bununla birlikte, sikloheksan yapısında açı veya burulma gerilimi olmadığından ikincisi en kararlı konformasyondur; Moleküllerin% 99'undan fazlası herhangi bir zamanda sandalye konformasyonundadır.

Sikloheksanın sandalye uyumu. Chem Sim 2001 / Kamu malı

Sandalye konformasyonu

Bir sandalye konformasyonunda, tüm CC bağ açıları 109,5 ° 'dir ve bu onları açısal gerilmeden kurtarır. DC bağlantıları mükemmel şekilde kademelendirildiği için, eyer konformasyonu da burulma geriliminden arındırılmıştır. Ayrıca, sikloheksan halkasının zıt köşelerindeki hidrojen atomları birbirinden uzaktadır.

Tekne yapısı

Sandalye şekli, kutu şekli adı verilen başka bir şekli alabilir. Bu, halkanın CC tekli bağları üzerindeki kısmi dönüşlerin bir sonucu olarak meydana gelir. Böyle bir konformasyon aynı zamanda açısal gerilme göstermez, ancak burulma gerilimine sahiptir.

Sikloheksan tekne yapısı. Keministi / Kamu malı

Tekne konformasyonunun bir modeline bakıldığında, her iki taraftaki CC bağ eksenlerinde, bu karbon atomlarındaki C - H bağlarının tutulduğu ve burulma gerilimi ürettiği bulunmuştur.

Ayrıca, hidrojen atomlarından ikisi, Van Der Waals itme kuvvetleri oluşturmak için birbirine yeterince yakındır.

Bükülmüş tekne yapısı

Tekne konformasyonu bükülürse, burulma geriliminin bir kısmını hafifletebilecek ve ayrıca hidrojen atomları arasındaki etkileşimleri azaltabilecek bükülmüş tekne konformasyonu elde edersiniz.

Bununla birlikte, bükülme ile elde edilen stabilite, bükülmüş tekne konformasyonunu sele konformasyonundan daha stabil hale getirmek için yetersizdir.

Sikloheksanın bükülmüş tekne yapısı. Keministi / CC0

Uygulamalar

Naylon İmalatı

Ticari olarak üretilen hemen hemen tüm sikloheksan (% 98'den fazla), naylon öncüllerin endüstriyel üretiminde hammadde olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır: adipik asit (% 60), kaprolaktam ve heksametilendiamin. Dünya çapında üretilen kaprolaktamın% 75'i naylon 6 yapımında kullanılmaktadır.

Naylon dizeleri ile gitar. Kaynak: pexels.com

Diğer bileşiklerin imalatı

Bununla birlikte sikloheksan, benzen, sikloheksil klorür, nitrosikloheksan, sikloheksanol ve sikloheksanon üretiminde de kullanılır; katı yakıt üretiminde; mantar öldürücü formülasyonlarda; ve steroidlerin endüstriyel yeniden kristalizasyonunda.

Azınlık uygulamaları

Üretilen siklohekzanın çok küçük bir kısmı, kimya endüstrisi için polar olmayan bir çözücü olarak ve polimer reaksiyonlarında bir seyreltici olarak kullanılır. Boya ve vernik sökücü olarak da kullanılabilir; uçucu yağların çıkarılmasında; ve cam ikameleri.

Eşsiz kimyasal ve konformasyonel özelliklerinden dolayı sikloheksan, analitik kimya laboratuvarlarında moleküler ağırlık tayini için ve standart olarak da kullanılmaktadır.

üretim

Geleneksel süreç

Sikloheksan, ham petrolde% 0.1 ile% 1.0 arasında değişen konsantrasyonlarda bulunur. Bu nedenle, geleneksel olarak naftanın fraksiyonel damıtılmasıyla üretilirdi, burada süper fraksiyonlama ile% 85 sikloheksan konsantresi elde edilirdi.

Petrolün fraksiyonel damıtılması. Crude_Oil_Distillation-fr.svg: Görüntü kaynağı: Psarianos, Theresa knott; resim vektörü: Rogilbertd türevi çalışma: Utain () / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)

Bu konsantre, bir pentan izomerleştirme işlemi, açık zincirli hidrokarbonları çıkarmak için ısı ile kraking ve aromatik bileşikleri çıkarmak için sülfürik asit ile muamelenin gerçekleştirilmesi için daha fazla saflaştırma gerektiğinden, olduğu gibi satıldı.

Daha yüksek saflıkta sikloheksan elde etmedeki zorlukların çoğu, benzer kaynama noktalarına sahip çok sayıda petrol bileşeninden kaynaklanıyordu.

Yüksek verimli süreç

Günümüzde sikloheksan, prosesin basitliği ve yüksek verimliliği nedeniyle benzenin hidrojenle (katalitik hidrojenasyon) reaksiyona sokulmasıyla endüstriyel ölçekte üretilmektedir.

Bu reaksiyon, yüksek oranda dağılmış bir katalizör varlığında veya sabit bir katalizör yatağında sıvı veya buhar fazı yöntemleri kullanılarak gerçekleştirilebilir. Nikel, platin veya paladyumun bir katalizör olarak kullanıldığı çeşitli işlemler geliştirilmiştir.

Çoğu sikloheksan tesisi, sikloheksan üretimi için hammadde olarak benzen üreten dönüştürücü gaz ve büyük miktarlarda hidrojen yan ürünlerini kullanır.

Hidrojen ve benzen maliyetleri karlı bir şekilde sikloheksan yapmak için kritik olduğundan, bitkiler genellikle düşük maliyetli hammaddelerin mevcut olduğu büyük rafinerilerin yakınında bulunur.

Referanslar

1. Campbell, ML (2014). Sikloheksan. (7 Endüstriyel Kimya Ullmann'nın Ansiklopedisi ^inci ed.). New York: John Wiley & Sons.
2. McMurry, J. (2011). Organik Kimya Temelleri (7 ^inci ed.). Belmont: Brooks / Cole.
3. Ulusal Biyoteknoloji Bilgi Merkezi. (2020) PubChem Veritabanı. Sikloheksan, CID = 8078. Bethesda: Ulusal Tıp Kütüphanesi. Kaynak: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Ouellette, RJ ve Rawn, JD (2014). Organik Kimya - Yapı, Mekanizma ve Sentez. San Diego: Elsevier.
5. Petrucci, RH, Herring, FG, Bissonnette, C. ve Madura, JD (2017). Genel Kimya: İlkeler ve Modern Uygulamalar (11 ^inci ed.). New York: Pearson.
6. Solomons, TW, Fryhle, CB ve Snyder, SA (2016). (12 Organik Kimya ^inci ed.). Hoboken: John Wiley & Sons.
7. Wade, LG (2013). Organik Kimya (8. baskı). New York. Pearson.