El ciclohexano es un cicloalcano con la fórmula molecular C 6 H 12 . El ciclohexano es apolar . El ciclohexano es un líquido incoloro e inflamable con un olor característico similar al de los detergentes , que recuerda a los productos de limpieza (en los que a veces se utiliza). El ciclohexano se utiliza principalmente para la producción industrial de ácido adípico y caprolactama , que son precursores del nailon . [5]
El ciclohexilo ( C 6 H 11 ) es el sustituyente alquilo del ciclohexano y se abrevia Cy . [6]
El ciclohexano es uno de los componentes de la nafta , de la que se puede extraer mediante métodos avanzados de destilación. La destilación suele combinarse con la isomerización del metilciclopentano , un componente similar extraído de la nafta mediante métodos similares. En conjunto, estos procesos cubren solo una minoría (15-20%) de la demanda industrial moderna y se complementan con la síntesis. [7]
A escala industrial, el ciclohexano se produce por hidrogenación de benceno en presencia de un catalizador de níquel Raney . [ cita requerida ] Los productores de ciclohexano representan aproximadamente el 11,4% de la demanda mundial de benceno. [8] La reacción es altamente exotérmica, con ΔH(500 K) = -216,37 kJ/mol. La deshidrogenación comenzó notablemente por encima de los 300 °C, lo que refleja la entropía favorable para la deshidrogenación. [9]
A diferencia del benceno , el ciclohexano no se encuentra en recursos naturales como el carbón. Por este motivo, los primeros investigadores sintetizaron sus muestras de ciclohexano. [10]
Sorprendentemente, sus ciclohexanos hirvieron a un nivel 10 °C más alto que el hexahidrobenceno o el hexanafteno, pero este enigma fue resuelto en 1895 por Markovnikov, NM Kishner y Nikolay Zelinsky cuando reasignaron "hexahidrobenceno" y "hexanafteno" como metilciclopentano , resultado de una reacción de reordenamiento inesperada .
En 1894, Baeyer sintetizó ciclohexano a partir de una cetonización del ácido pimélico seguida de múltiples reducciones:
Ese mismo año, E. Haworth y WH Perkin Jr. (1860-1929) lo prepararon mediante una reacción de Wurtz de 1,6-dibromohexano.
Aunque no es muy reactivo, el ciclohexano sufre una autooxidación para dar lugar a una mezcla de ciclohexanona y ciclohexanol . La mezcla de ciclohexanona y ciclohexanol, llamada " aceite KA ", es una materia prima para el ácido adípico y la caprolactama , precursores del nailon . Anualmente se producen varios millones de kilogramos de ciclohexanona y ciclohexanol. [9]
Se utiliza como disolvente en algunas marcas de líquidos correctores. El ciclohexano se utiliza a veces como disolvente orgánico no polar, aunque el n-hexano se utiliza más ampliamente para este fin. Se utiliza con frecuencia como disolvente de recristalización , ya que muchos compuestos orgánicos presentan una buena solubilidad en ciclohexano caliente y una mala solubilidad a bajas temperaturas.
El ciclohexano también se utiliza para la calibración de instrumentos de calorimetría diferencial de barrido (DSC), debido a una conveniente transición cristal-cristal a -87,1 °C. [14]
El vapor de ciclohexano se utiliza en hornos de carburación al vacío y en la fabricación de equipos de tratamiento térmico.
El anillo de borde de 6 vértices no se ajusta a la forma de un hexágono perfecto . La conformación de un hexágono plano 2D tiene una tensión considerable porque los enlaces CH se eclipsarían . Por lo tanto, para reducir la tensión torsional , el ciclohexano adopta una estructura tridimensional conocida como conformación de silla , que se interconvierte rápidamente a temperatura ambiente a través de un proceso conocido como inversión de silla . Durante la inversión de silla, hay otras tres conformaciones intermedias que se encuentran: la media silla, que es la conformación más inestable, la conformación de barco más estable y la conformación de barco torcido, que es más estable que el barco pero aún mucho menos estable que la silla. La silla y el barco torcido son mínimos de energía y, por lo tanto, son confórmeros, mientras que la media silla y el barco son estados de transición y representan máximos de energía. La idea de que la conformación de silla es la estructura más estable para el ciclohexano fue propuesta por primera vez en 1890 por Hermann Sachse, pero solo ganó una aceptación generalizada mucho más tarde. La nueva conformación coloca los carbonos en un ángulo de 109,5°. La mitad de los hidrógenos están en el plano del anillo ( ecuatorial ) mientras que la otra mitad son perpendiculares al plano ( axial ). Esta conformación permite la estructura más estable del ciclohexano. Existe otra conformación del ciclohexano, conocida como conformación de barco , pero se interconvierte en la formación de silla ligeramente más estable. Si el ciclohexano está monosustituido con un sustituyente grande, entonces el sustituyente probablemente se encontrará unido en una posición ecuatorial, ya que esta es la conformación ligeramente más estable .
El ciclohexano tiene el ángulo y la tensión torsional más bajos de todos los cicloalcanos; como resultado, se ha considerado que el ciclohexano tiene una tensión de anillo total de 0.
El ciclohexano tiene dos fases cristalinas. La fase I de alta temperatura, estable entre 186 K y el punto de fusión 280 K, es un cristal plástico , lo que significa que las moléculas conservan cierto grado de libertad rotacional. La fase II de baja temperatura (por debajo de 186 K) está ordenada. Otras dos fases III y IV de baja temperatura (metaestables) se han obtenido mediante la aplicación de presiones moderadas por encima de 30 MPa, donde la fase IV aparece exclusivamente en ciclohexano deuterado (la aplicación de presión aumenta los valores de todas las temperaturas de transición). [15]
Aquí Z es la estructura numérica de unidades por celda unitaria ; las constantes de la celda unitaria a, b y c se midieron a la temperatura T y presión P dadas.
En efecto, la bencina, calentada a 280° durante 24 horas con 80 veces son pesos de una solución acuosa saturada de frío de ácido yodhídrico, se cambia a peu près entièrement en hidrure d'hexylène, C
12
H
14
, y fijador. 4 veces son el volumen de hidrógeno: C
12
H
6
+ 4H
2
= C
12
H
14
… La nueva forma de carburador de la gasolina es un cuerpo único y definido: el ángulo de 69°, y ofrece todas las propiedades y la composición de Extraiga hidruro de hexileno de gasolina.[En efecto, el benceno, calentado a 280° durante 24 horas con 80 veces su peso de una solución acuosa de ácido yodhídrico saturado frío, se transforma casi por completo en hidruro de hexileno, C 12 H 14 , [Nota: esta fórmula para el hexano ( C 6 H 14 ) es incorrecto porque los químicos en ese momento usaban la masa atómica incorrecta para el carbono.] al fijar [es decir, combinar con] 4 veces su volumen de hidrógeno: C 12 H 6 + 4H 2 = C 12 H 14 El nuevo El compuesto de carbono formado por el benceno es una sustancia única y bien definida: hierve a 69° y presenta todas las propiedades y la composición del hidruro de hexileno extraído del petróleo.)]
Bei der Reduction mit Natriumamalgam oder Jodphonium addiren sich im höchsten Falle sechs Atome Wasserstoff, und es entstehen Abkömmlinge, die sich von einem Kohlenwasserstoff C
6
H
12
ableiten. Este producto de agua destilada es todo un proceso de fabricación basado en un anillo, un derivado, una hexahidromesidad y una hexahidromelitis, con una mayor capacidad de control en los laboratorios de benzolab.[Durante la reducción [del benceno] con amalgama de sodio o yoduro de fosfonio, en el caso extremo se añaden seis átomos de hidrógeno y se obtienen derivados que derivan de un hidrocarburo C 6 H 12 . Este hidrocarburo es con toda probabilidad un anillo cerrado, ya que sus derivados, el hexahidromesitileno [1,3,5 - trimetilciclohexano] y el ácido hexahidromelítico [ácido ciclohexano-1,2,3,4,5,6-hexacarboxílico], pueden convertirse con facilidad nuevamente en derivados de benceno.]
