سيكلوهكسان

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 4 صور
الموسوعة الحرة

السيكلوهكسان هو ألكان حلقي صيغته الجزيئية C₆H₁₂ . وهو مركب غير قطبي . سائل عديم اللون، قابل للاشتعال ، ذو رائحة مميزة تشبه رائحة المنظفات (حيث يُستخدم أحيانًا). يُستخدم السيكلوهكسان بشكل أساسي في الإنتاج الصناعي لحمض الأديبيك والكابرولاكتام ، وهما مادتان أوليتان لإنتاج النايلون . [ ٥ ]

السيكلوهكسيل ( C6H11 ) هو بديل الألكيل للسيكلوهكسان ويختصر بـ Cy . [ 6 ]

إنتاج

يُعدّ سيكلوهكسان أحد مكونات النفتا ، ويمكن استخلاصه منها باستخدام طرق التقطير المتقدمة. وعادةً ما يُدمج التقطير مع عملية تحويل ميثيل سيكلوبنتان ، وهو مكون مشابه يُستخلص من النفتا بطرق مماثلة. ولا تُغطي هذه العمليات مجتمعةً سوى نسبة ضئيلة (15-20%) من الطلب الصناعي الحديث، وتُستكمل بالتخليق الكيميائي. [ 7 ]

التركيب الصناعي الحديث

على نطاق صناعي، يُنتج سيكلوهكسان عن طريق هدرجة البنزين بوجود عامل حفاز من نيكل راني . ويمثل منتجو السيكلوهكسان ما يقارب 11.4% من الطلب العالمي على البنزين. [ 8 ] التفاعل طارد للحرارة بشدة، حيث ΔH(500 K) = -216.37 كيلوجول/مول. يبدأ نزع الهيدروجين بشكل ملحوظ عند درجة حرارة أعلى من 300 درجة مئوية، مما يعكس الإنتروبيا المواتية لنزع الهيدروجين. [ 9 ] 

الهدرجة التحفيزية للبنزين إلى سيكلوهكسان باستخدام محفز راني-نيكل

تاريخ التركيب

على عكس البنزين ، لا يوجد السيكلوهكسان في الموارد الطبيعية مثل الفحم. ولهذا السبب، قام الباحثون الأوائل بتصنيع عينات السيكلوهكسان الخاصة بهم. [ 10 ]

فشل

والمثير للدهشة أن السيكلوهكسانات الخاصة بهم كانت تغلي بدرجة أعلى بمقدار 10  درجات مئوية من كل من الهيكساهيدروبنزين أو الهيكسانافثين، ولكن تم حل هذا اللغز في عام 1895 بواسطة ماركوفنيكوف، و ن م كيشنر ، ونيكولاي زيلينسكي عندما أعادوا تصنيف "الهيكساهيدروبنزين" و "الهيكسانافثين" على أنهما ميثيل سيكلوبنتان ، نتيجة لتفاعل إعادة ترتيب غير متوقع .

اختزال البنزين إلى ميثيل سيكلوبنتان

نجاح

في عام 1894، قام باير بتخليق سيكلوهكسان بدءًا من نزع الكربوكسيل الكيتوني لحمض البيميليك متبوعًا بعمليات اختزال متعددة:

تخليق سيكلوهكسان عام 1894 (باير)

في نفس العام، قام إي. هاوورث و دبليو إتش بيركن جونيور (1860-1929) بتحضيره عن طريق تفاعل وورتز لـ 1،6-ثنائي برومو هكسان.

تخليق سيكلوهكسان عام 1894 (بيركن / هاوورث)

التفاعلات والاستخدامات

على الرغم من كونه غير نشط كيميائياً، يخضع السيكلوهكسان للأكسدة الذاتية لينتج خليطاً من السيكلوهكسانون والسيكلوهكسانول . يُعرف خليط السيكلوهكسانون والسيكلوهكسانول باسم " زيت KA "، وهو مادة خام لحمض الأديبيك والكابرولاكتام ، وهما مادتان أوليتان لإنتاج النايلون . ويتم إنتاج ملايين الكيلوغرامات من السيكلوهكسانون والسيكلوهكسانول سنوياً. [ 9 ]

يُستخدم كمذيب في بعض أنواع سوائل التصحيح. يُستخدم سيكلوهكسان أحيانًا كمذيب عضوي غير قطبي، على الرغم من أن الهكسان العادي يُستخدم على نطاق أوسع لهذا الغرض. ويُستخدم بكثرة كمذيب لإعادة التبلور ، حيث تُظهر العديد من المركبات العضوية ذوبانية جيدة في سيكلوهكسان الساخن وذوبانية ضعيفة في درجات الحرارة المنخفضة.

يستخدم سيكلوهكسان أيضًا لمعايرة أجهزة المسح الحراري التفاضلي (DSC)، نظرًا لوجود انتقال بلوري مناسب عند -87.1  درجة مئوية. [ 14 ]

يُستخدم بخار السيكلوهكسان في أفران الكربنة الفراغية، وفي تصنيع معدات المعالجة الحرارية.

التكوين

لا يتطابق شكل الحلقة الطرفية ذات الرؤوس الستة مع شكل سداسي مثالي . ويُعاني شكل السداسي المستوي ثنائي الأبعاد من إجهاد كبير لأن روابط CH ستكون محجوبة . لذلك، ولتقليل إجهاد الالتواء ، يتخذ سيكلوهكسان بنية ثلاثية الأبعاد تُعرف ببنية الكرسي ، والتي تتحول بسرعة عند درجة حرارة الغرفة عبر عملية تُعرف بانقلاب الكرسي . خلال انقلاب الكرسي، توجد ثلاث بنيات وسيطة أخرى: نصف الكرسي، وهو البنية الأكثر عدم استقرار، وبنية القارب الأكثر استقرارًا، وبنية القارب الملتوية، وهي أكثر استقرارًا من بنية القارب ولكنها لا تزال أقل استقرارًا بكثير من بنية الكرسي. تُمثل بنية الكرسي وبنية القارب الملتوية أدنى مستويات الطاقة، وبالتالي تُعتبران من بنيات الشكل، بينما يُمثل نصف الكرسي وبنية القارب حالتين انتقاليتين، وتُمثلان أعلى مستويات الطاقة. طُرحت فكرة أن بنية الكرسي هي البنية الأكثر استقرارًا لسيكلوهكسان لأول مرة في عام 1890 من قِبل هيرمان ساكس، ولكنها لم تحظَ بقبول واسع النطاق إلا بعد ذلك بكثير. يُشكّل التكوين الجديد زاوية 109.5 درجة بين ذرات الكربون. يقع نصف ذرات الهيدروجين في مستوى الحلقة ( استوائي )، بينما يقع النصف الآخر عموديًا على المستوى ( محوري ). يُتيح هذا التكوين البنية الأكثر استقرارًا لسيكلوهكسان. يوجد تكوين آخر للسيكلوهكسان يُعرف بتكوين القارب ، ولكنه يتحول إلى تكوين الكرسي الأكثر استقرارًا. إذا كان السيكلوهكسان أحادي الاستبدال بمجموعة كبيرة ، فمن المرجح أن تكون هذه المجموعة مرتبطة في الوضع الاستوائي، لأن هذا هو التكوين الأكثر استقرارًا .

يتميز السيكلوهكسان بأقل زاوية وإجهاد التواء من بين جميع السيكلوألكانات؛ ونتيجة لذلك، تم اعتبار السيكلوهكسان 0 في إجمالي إجهاد الحلقة.

الأطوار الصلبة

يحتوي سيكلوهكسان على طورين بلوريين. الطور الأول، وهو طور ذو درجة حرارة عالية، مستقر بين 186 كلفن ونقطة انصهاره 280 كلفن، وهو بلورة لدنة ، مما يعني أن جزيئاته تحتفظ بدرجة معينة من حرية الدوران. أما الطور الثاني، وهو طور ذو درجة حرارة منخفضة (أقل من 186 كلفن)، فهو طور منتظم. وقد تم الحصول على طورين آخرين ذوي درجة حرارة منخفضة (شبه مستقرين)، وهما الطور الثالث والرابع، بتطبيق ضغوط معتدلة تزيد عن 30 ميجا باسكال، حيث يظهر الطور الرابع حصريًا في سيكلوهكسان المُدَوتَر (يؤدي تطبيق الضغط إلى زيادة قيم جميع درجات حرارة التحول). [ 15 ]

مراحل سيكلوهكسان [ 15 ]
لاالتناظرالمجموعة الفضائيةأ (Å)ب (Å)ج (أنغستروم)ZT (K)الضغط (ميجا باسكال)
أنامكعبFm3m8.6141950.1
٢عيادة أحاديةC2/c11.236.448.2041150.1
3معيني قائمبمن6.547.955.29223530
رابعاًعيادة أحاديةP12(1)/n16.507.645.51416037

هنا Z هو عدد وحدات البنية لكل خلية وحدة ؛ تم قياس ثوابت خلية الوحدة a و b و c عند درجة الحرارة T والضغط P المحددين.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "مقدمة". تسمية الكيمياء العضوية  : توصيات الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية والأسماء المفضلة 2013 (الكتاب الأزرق) . كامبريدج: الجمعية الملكية للكيمياء . 2014. الصفحات P001– P004. doi : 10.1039/9781849733069-FP001 . ISBN  978-0-85404-182-4.
  2. ↑ "هيكسانافثين" . dictionary.com . مؤرشف من الأصل بتاريخ 12-02-2018.
  3. 1 2 3 4 5 دليل الجيب الخاص بالمعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (NIOSH) حول المخاطر الكيميائية. "#0163" . المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (NIOSH).
  4. 1 2 "سيكلوهكسان" . تركيزات تشكل خطراً فورياً على الحياة أو الصحة . المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية .
  5. ↑ كامبل، م. لاري (2011). "سيكلوهكسان". موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . doi : 10.1002/14356007.a08_209.pub2 . ISBN 978-3527306732.
  6. ↑ "الاختصارات والمختصرات القياسية" (ملف PDF) . مجلة الكيمياء العضوية. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 1 أغسطس 2018.
  7. ^ فايسرميل، كلاوس. أربي ، هانز يورغن (2008-07-11). الكيمياء العضوية الصناعية . جون وايلي وأولاده. ص. 345. ردمك  978-3-527-61459-2.
  8. ↑ سيريسانا. "البنزين - دراسة: السوق، التحليل، الاتجاهات 2021 - سيريسانا" . www.ceresana.com . مؤرشف من الأصل بتاريخ 21 ديسمبر 2017. تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 مايو 2018 .
  9. 1 2 مايكل تاتل موسر (2005). "سيكلوهكسانول وسيكلوهكسانون". موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . فاينهايم: وايلي-VCH. دوى : 10.1002/14356007.a08_217 . رقم ISBN 978-3527306732.
  10. ↑ وارنهوف، إي دبليو (1996). "التاريخ المتشابك بشكل غريب للبنزين والهكسان الحلقي". مجلة التعليم الكيميائي 73 (6): 494. Bibcode : 1996JChEd..73..494W . doi : 10.1021/ed073p494 .
  11. ^ بيرثوليت (1867). "تطبيقات جديدة لطرق الاختزال في الكيمياء العضوية" [ تطبيقات جديدة لطرق الاختزال في الكيمياء العضوية ] . نشرة شركة Chimique de Paris (باللغة الفرنسية). السلسلة 2 (7): 53-65 .
  12. ^ برتوليت (1868). "الطريقة العالمية لتقليل وإشباع الهيدروجين في المركبات العضوية" [ طريقة عالمية لاختزال وتشبع المركبات العضوية بالهيدروجين ] . نشرة شركة Chimique de Paris (باللغة الفرنسية). السلسلة 2 (9): 8– 31. في تأثير البنزين، يتم تسخينه إلى 280 درجة لمدة 24 ساعة مع 80 مرة من محلول مائي مشبع بحمض اليود المائي البارد، ويمكن تغييره بالكامل بواسطة هيدرين الهكسيلين، C 12 H 14 ، ومثبت 4 أضعاف حجم الهيدروجين: C 12 H 6 + 4 H 2 = C 12 H 14 … الكربنة الجديدة المتكونة من البنزين هي مادة فريدة من نوعها ومحددة: تصل إلى 69 درجة، وتوفر جميع الخصائص وتركيبة هيدرو الهيكسيلين المستخرج من البنزين. [ في الواقع، يتحول البنزين، عند تسخينه إلى 280 درجة مئوية لمدة 24 ساعة مع 80 ضعف وزنه من محلول مائي لحمض الهيدرويوديك المشبع البارد، بشكل شبه كامل إلى هيدريد الهكسيلين، C12H14 ، [ ملاحظة: هذه الصيغة للهكسان (C6H14 ) خاطئة لأن الكيميائيين في ذلك الوقت استخدموا الكتلة الذرية غير الصحيحة للكربون.] عن طريق تثبيت [أي دمجه مع] 4 أضعاف حجمه من الهيدروجين: C12H6 + 4H2 = C12H14 . مركب الكربون الجديد المتكون من البنزين مادة فريدة ومحددة جيدًا: يغلي عند 69 درجة مئوية ويتمتع بجميع خصائص وتركيب هيدريد الهكسيلين المستخلص من الزيت . ]
  13. ^ أدولف باير (1870). "Ueber die Reduction Aromatischer Kohlenwasserstoffe durch Jodphosphonium" [ حول اختزال المركب العطري بواسطة يوديد الفوسفونيوم [H 4 IP] ] . أنالين دير الكيمياء والصيدلة . 55 : 266– 281. Bei der Reduction mit Natriumamalgam oder Jodphosphonium addiren sich im höchsten Falle sechs Atome Wasserstoff، und es entstehen Abkömmlinge، die sich von einem Kohlenwasserstoff C 6 H 12 caniten. إن مواد الكولين هذه هي عبارة عن مادة بلورية في حلقة متجانسة من مشتقاتها السداسية المائية والمليثية السداسية المائية، مع بقاءها أكثر تماسكًا في البنزولابكوملينغ übergeführt. [ أثناء اختزال [البنزين] بملغم الصوديوم أو يوديد الفوسفونيوم، تضاف ست ذرات هيدروجين في الحالة القصوى، وتنشأ مشتقات مشتقة من الهيدروكربون C 6 H 12 . من المرجح أن يكون هذا الهيدروكربون حلقة مغلقة، حيث يمكن تحويل مشتقاته - هيكساهيدروميسيتيلين [1،3،5- ثلاثي ميثيل سيكلوهكسان] وحمض هيكساهيدروميليثيك [سيكلوهكسان-1،2،3،4،5،6- حمض سداسي الكربوكسيل] - بسهولة إلى مشتقات البنزين .
  14. ↑ برايس، د.م. (1995). "معايرة درجة حرارة المسعرات الحرارية التفاضلية الماسحة". مجلة التحليل الحراري . 45 (6): 1285-1296 . doi : 10.1007/BF02547423 . S2CID 97402835 . 
  15. 1 2 ماير، ج.؛ أوربان، س.؛ هابريلو، س.؛ هولدرنا، ك.؛ ناتكانييك، إ.؛ فورفلينجر، أ.؛ زاجاك، و. (1991). "دراسات تشتت النيوترونات لسيكلوهكسان C6H12 وC6D12 تحت ضغط عالٍ". Physica Status Solidi B. 166 ( 2): 381. Bibcode : 1991PSSBR.166..381M . doi : 10.1002/pssb.2221660207 .