ساختار مولکول سیکلوهگزان

مولکول سیکلوهگزان

سیکلوهگزان سیکلوآکلان با فرمول مولکولی C6H12 است. سیکلوهگزان به عنوان حلال غیر قطبی برای صنایع شیمیایی و همچنین به عنوان ماده اولیه برای تولید صنعتی اسید آدیپیک و کاپرولاکتام مورد استفاده قرار می گیرد که هر دوی آنها واسطه های مورد استفاده در تولید نایلون هستند. در مقیاس صنعتی ، سیکلوهگزان با واکنش بنزن با هیدروژن تولید می شود. سیکلو هگزان به دلیل ویژگی های شیمیایی و تطبیقی ​​منحصر به فرد خود در آزمایشگاه ها در تجزیه و تحلیل و به عنوان استاندارد استفاده می شود.

مولکول سیکلو هگزان با استفاده از Jsmol مراجعه کنید - برای ساختارهای سه بعدی

ساختار مولکول سیکلوهگزان

حلقه 6 راس با شکل یک شش ضلعی کامل مطابقت ندارد. شکل شش ضلعی مسطح مسطح دارای زاویه قابل توجهی است زیرا پیوندهای آن 109.5 درجه نیستند. فشار پیچشی نیز به دلیل همه پیوندهای گرفتگی شده قابل توجه خواهد بود. بنابراین ، برای کاهش فشار پیچشی ، سیکلوهگزان از یک ساختار سه بعدی استفاده می کند که به عنوان ترکیب صندلی شناخته می شود. ترکیب جدید ، کربن ها را در زاویه 109.5 درجه سانتی گراد قرار می دهد. نیمی از هیدروژن ها در صفحه حلقه (استوایی) و نیمی دیگر عمود بر صفحه (محوری) هستند. این ترکیب باعث ایجاد پایدارترین ساختار سیکلوهگزان می شود. ترکیب دیگری از سیکلوهگزان وجود دارد ، که به شکل قایق معروف است ، اما به شکل صندلی کمی پایدارتر تبدیل می شود. اگر سیکلوهگزان با یک جایگزین بزرگ تک جایگزین شود ، به احتمال زیاد جایگزین در موقعیت استوایی متصل می شود ، زیرا این ترکیب کمی پایدارتر است.

سیکلو هگزان دارای کمترین زاویه و کرنش پیچشی در بین همه سیکلوآکلان ها است ، در نتیجه سیکلو هگزان در کرنش حلقه کل 0 ، ترکیبی از زاویه و کرنش پیچشی در نظر گرفته شده است. این امر همچنین باعث می شود سیکلوهگزان پایدارترین سیکلوآلکان ها باشد و بنابراین در مقایسه با سایر سیکلوآلکانها کمترین میزان حرارت را در هنگام سوزاندن تولید می کند.

موقعیت صندلی سیکلوهگزان

یک مولکول سیکلوهگزان در شکل بندی اتمهای هیدروژن در موقعیتهای محوری با رنگ قرمز نشان داده می شوند ، در حالی که آنهایی که در موقعیت استوایی قرار دارند به رنگ آبی هستند.

واکنش با سیکلوهگزان

سیکلوهگزان خالص به خودی خود نسبتاً غیرفعال است ، زیرا یک هیدروکربن غیر قطبی و آبگریز است. این می تواند با اسیدهای بسیار قوی مانند سیستم فوق اسیدی HF + SbF5 واکنش دهد که باعث پروتوناسیون اجباری و "ترک خوردن هیدروکربن" می شود. سیکلو هگزان های جایگزین ، با این حال ، ممکن است تحت شرایط مختلف ، که بسیاری از آنها برای شیمی آلی مهم هستند ، واکنش پذیر باشند. سیکلوهگزان بسیار قابل اشتعال است.

کاربردها و خواص سیکلوهگزان را در لینک زیر بخوانید

https://bismoot.com/blog/%d8%b3%db%8c%da%a9%d9%84%d9%88%d9%87%da%af%d8%b2%d8%a7%d9%86/

مشتقات سیکلوهگزان

ترتیب خاص گروههای عملکردی در مشتقات سیکلوهگزان و در واقع در بیشتر مولکولهای سیکلوآلکان ، در واکنشهای شیمیایی ، به ویژه واکنشهای مربوط به نوکلئوفیلها ، بسیار مهم است. جایگزین های حلقه باید در شکل محوری باشند تا با سایر مولکول ها واکنش نشان دهند. به عنوان مثال ، واکنش بروموسیکلوهگزان و یک نوکلوفیل معمولی ، یک آنیون هیدروکسید ، منجر به سیکلوهگزن می شود.

این واکنش ، که معمولاً به عنوان واکنش حذف یا دالوژناسیون (به ویژه E2) شناخته می شود ، مستلزم آن است که جایگزین برم در تشکیل محوری باشد و با اتم H محوری دیگر واکنش نشان دهد. با فرض اینکه بروموسیکلو هگزان در تشکیل مناسب برای واکنش قرار داشته باشد ، واکنش E2 به شرح زیر شروع می شود:

پیوند زوج الکترونی بین C-Br به Br منتقل می شود و Br∠را تشکیل می دهد و آن را از سیکلوهگزان آزاد می کند.

nucleophile (-OH) یک جفت الکترون به H محوری مجاور می دهد ، H را آزاد می کند و به آن متصل می شود تا H2O ایجاد شود

پیوند جفت الکترون بین H محوری مجاور به پیوند بین دو C-C حرکت می کند و C = C را ایجاد می کند

توجه: هر سه مرحله به طور همزمان اتفاق می افتد ، مشخصه همه واکنش های E2.

واکنش فوق بیشتر واکنش E2 ایجاد می کند و در نتیجه محصول بیشتر (~ 70)) سیکلوهگزن خواهد بود. با این حال ، درصد با شرایط متفاوت است و به طور کلی ، دو واکنش متفاوت (E2 و Sn2) با هم رقابت می کنند. در واکنش فوق ، یک واکنش Sn2 به جای گروه برم ، گروه هیدروکسیل (OH-) را جایگزین می کند ، اما یک بار دیگر ، Br باید محوری باشد تا واکنش نشان دهد. هنگامی که جایگزینی SN2 کامل شد ، گروه جدید جایگزین OH به سرعت به موقعیت استوایی پایدارتر برمی گردد (mill 1 میلی ثانیه).

از نظر تجاری بیشتر سیکلوهگزان تولید شده با اکسیداسیون کاتالیزوری به مخلوط سیکلوهزانون-سیکلوهگزانول تبدیل می شود. سپس روغن KA به عنوان ماده اولیه اسید آدیپیک و کاپرولاکتام استفاده می شود. عملاً ، اگر محتوای سیکلو هگزانول روغن KA بیشتر از سیکلو هگزانون باشد ، به احتمال زیاد (مقرون به صرفه) به اسید آدیپیک تبدیل می شود و در حالت معکوس ، احتمال تولید کاپرولاکتام بیشتر است. چنین نسبت در روغن KA را می توان با انتخاب کاتالیزهای اکسیداسیون مناسب کنترل کرد. مقداری از سیکلوهگزان به عنوان حلال آلی استفاده می شود.

سیکلو هگزان در تحقیقات

اگرچه در مورد این هیدروکربن چرخه ای اطلاعات زیادی در دست است ، تحقیقات انجام دهیدقوس هنوز روی سیکلو هگزان و بنزن و سیکلو هگزان فاز جامد برای تعیین بازده هیدروژن مخلوط در هنگام تابش در دمای 195 درجه سانتی گراد انجام می شود.

تاریخ

بر خلاف ترکیباتی مانند بنزن ، سیکلوهگزان را نمی توان به راحتی از منابع طبیعی مانند زغال سنگ بدست آورد. در اواخر قرن نوزدهم ، محققان شیمی اولیه باید به سنتز آلی وابسته بودند. آنها 30 سال طول کشید تا جزئیات را بررسی کنند [1]. در سال 1867 مارسلین برتلوت در دمای بالا بنزن را با اسید هیدروودیک کاهش داد. او نه تنها به دلیل مطابقت مناسب در نقطه جوش (69 درجه سانتی گراد) ، بلکه به دلیل اینکه بنزن یک مولکول چرخه ای (مانند آگوست ککوله معاصر خود) نیست ، بلکه واکنش را بعنوان یک هگزان به عنوان ن هگزان تشخیص داد. از استیلن در سال 1870 یکی از شکاکانش آدولف فون بایر واکنش را تکرار کرد و همان محصول واکنش را هگزاهیدروبنزن بیان کرد و در سال 1890 ولادیمیر مارکوفنیکوف معتقد بود که قادر است همان ترکیب را از نفت قفقاز تقطیر کند که معجون خود را هگزانفتن نامیده است.

در 1894 بایر سیکلو هگزان را با تراکم دیکمن اسید پیملیک سنتز کرد و به دنبال آن چندین بار کاهش یافت. و در همان سال E. Haworth و W.H. پرکین جونیور (1860 - 1929) همین کار را در واکنش وورتز با 1،6 -دیبروموگزان انجام داد. به طور شگفت انگیزی سیکلو هگزان های آنها 10 درجه سانتیگراد بیشتر از هگزاهیدروبنزن یا هگزانفتن جوشید اما این معما در سال 1895 توسط مارکوفنیکوف ، نیومنات کیشنر و نیکولای حل شد. زلینسکی هنگامی که هگزاهیدروبنزن و هگزانفتن را مجدداً متیل سیکلوپنتان تشخیص دادند ، نتیجه یک واکنش بازآرایی غیرمنتظره بود.

منبع

https://www.worldofmolecules.com/solvents/cyclohexane.htm