Cykloheksan

Cykloheksan

Nazewnictwo Nomenklatura systematyczna (IUPAC) cykloheksan Inne nazwy i oznaczenia heksahydrobenzen
Ogólne informacje
Wzór sumaryczny	C6H12
Masa molowa	84,16 g/mol
Wygląd	łatwopalna, przezroczysta, bezbarwna ciecz[1]
Identyfikacja
Numer CAS	110-82-7
PubChem	8078
DrugBank	DB03561
SMILES C1CCCCC1
InChI InChI=1S/C6H12/c1-2-4-6-5-3-1/h1-6H2 InChIKey XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N
Właściwości Gęstość 0,7786 g/cm³ (20 °C)[4]; ciecz 0,7739 g/cm³ (25 °C)[2]; ciecz Rozpuszczalność w wodzie 0,058 g/kg (25 °C)[5] 0,092 g/kg (70 °C)[5] w innych rozpuszczalnikach mieszalny w każdym stosunku z etanolem, eterem dietylowym, acetonem, benzenem, ligroiną i tetrachlorometanem[2] Temperatura topnienia 6,7 °C[2] Temperatura wrzenia 80,7 °C[2] Punkt krytyczny 280,2 °C[6]; 4,07 MPa[6]; 307 cm³/mol ≈ 0,274 g/cm³[6] logP 3,44 (25 °C)[3] Współczynnik załamania 1,4235 (589 nm, 25 °C)[2] Lepkość 0,894 mPa·s (25 °C)[7] Napięcie powierzchniowe 24,42 mN/m (25 °C)[8] Prężność pary 13,0 kPa (25 °C)[4]
Niebezpieczeństwa Globalnie zharmonizowany system klasyfikacji i oznakowania chemikaliów Na podstawie podanego źródła[9] Niebezpieczeństwo Zwroty H H225, H304, H315, H336, H410 Zwroty P P210, P233, P273, P301+P310, P303+P361+P353, P331 NFPA 704 Na podstawie podanego źródła[11] 3 1 0   Temperatura zapłonu −20 °C (zamkniety tygiel)[4][9] Temperatura samozapłonu 245 °C[4] Granice wybuchowości 1,2–8,3%[9] Numer RTECS GU6300000 Dawka śmiertelna LD50 813 mg/kg (mysz, drogą pokarmową)[10] Stężenie śmiertelne LC50 70 g/m³ (mysz, inhalacja, 2 h)[10]
Podobne związki
Podobne związki	cyklopentan
Pochodne	cykloheksanol, cykloheksanon, tetrahydropiran, piperydyna
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)
Multimedia w Wikimedia Commons

Cykloheksan – organiczny związek chemiczny, nasycony węglowodór alicykliczny zawierający sześć atomów węgla.

Właściwości fizyczne

W temperaturze pokojowej jest to bezbarwna, łatwopalna ciecz, bardzo słabo rozpuszczająca się w wodzie. Cykloheksan jest rozpuszczalnikiem olejów, tłuszczów, wosków i żywic.

Wytwarzanie

Cykloheksan otrzymuje się w destylacji niektórych gatunków ropy naftowej. Syntetycznie można go uzyskać przez katalityczne uwodornienie benzenu.

Znane są też dwie historyczne metody syntezy cykloheksanu. Pierwsza, opracowana przez Baeyera w 1894 roku, oparta jest na kondensacji Dieckmanna, w której substratem jest kwas pimelinowy:

Drugą metodę opracowali E. Haworth i W.H. Perkin jr. w tym samym roku i została oparta na reakcji Wurtza, w której substratem był 1,6-dibromoheksan:

Zastosowania

Cykloheksan jest popularnym rozpuszczalnikiem apolarnym. Znajduje zastosowanie w syntezie organicznej, w reakcjach, w których nie można stosować rozpuszczalników zawierających grupy metylowe. Jest też wykorzystywany jako rozpuszczalnik w szeregu spektroskopowych metod identyfikacji związków chemicznych.

Cykloheksan stosowany jest w syntezie poliamidowych włókien sztucznych.

Stereochemia

Czterowiązalne atomy węgla (w hybrydyzacji sp³) wymagają, by ich podstawniki tworzyły czworościan (hipoteza van't Hoffa i Le Bella)^[a]. Pierścień sześciowęglowy spełniający takie wymagania musi być niepłaski. Możliwych jest pięć różnych ułożeń atomów węgla, przy których takie czworościenne otoczenie jest zachowane.

Najstabilniejszą, trwałą w temperaturze pokojowej konformacją pierścienia cykloheksanowego jest konformacja krzesłowa. W temperaturze pokojowej istnieje stan równowagi między dwoma konformacjami krzesłowymi, które są lustrzanymi odbiciami. W procesie przejścia jednego krzesła w drugie (tzw. inwersji pierścienia) stanami przejściowymi są pozostałe konformacje cykloheksanu (również niepłaskie): pół-krzesła, skręconej łódki, i łódki.

• 
  Konformacje pierścienia cykloheksanu w zależności od energii (oś pionowa), A – krzesło, B – skręcona łódka, C – łódka, D – pół-krzesło

Wprowadzenie podstawników do pierścienia cykloheksanu może w znacznym stopniu zaburzyć geometrię pierścienia i szybkość przekształceń konformacyjnych.

Nierównocenność atomów wodoru w cykloheksanie

Atomy wodoru w cykloheksanie nie są równocenne. W cząsteczce tej można wyróżnić dwie grupy wodorów, różniące się istotnie właściwościami – tak reaktywnością, jak i właściwościami spektroskopowymi. Atomy aksjalne, połączone są ze szkieletem węglowym wiązaniami równoległymi do sześciokrotnej osi symetrii cząsteczki. Pozostałe nazywane są ekwatorialnymi.

Konsekwencją nierównocenności atomów wodoru w cykloheksanie jest izomeria geometryczna tzw. aksjalno-ekwatorialna jego pochodnych.

Uwagi

Przypisy

Bibliografia

• CRC Handbook of Chemistry and Physics, William M.W.M. Haynes (red.), wyd. 97, Boca Raton: CRC Press, 2016, ISBN 978-1-4987-5429-3  (ang.).