سیکلوهگزان

موارد مصرف و روش سنتز

سیکلوهگزان مایعی بی رنگ، قابل اشتعال، با بویی شبیه اتر که به راحتی تبخیر می شود و غیر قابل حل در آب است و در مقایسه با بنزن سمیت کمتری دارد. سیکلو هگزان اولین بار توسط دانشمند روسی به نام مارکونیکوف در نفت خام کشف شد.

به طور کلی سیکلو آلکان ها در نفت خام به مقدار زیاد وجود دارند و در صنعت پالایش نفت به عنوان نفتن ها شناخته می شوند و معمولا به جز ترکیبات با جرم مولکولی کم مانند سیکلو پنتان و سیکلوهگزان به صورت خالص یافت نمی شوند. سیکلوهگزان دارای کمترین زاویه و زنجیره پیچشی در میان سیکلو آلکان ها است و این عامل سبب بیشترین پایداری در بین سیکلو آلکان ها می شود و لذا در نتیجه احتراق آن گرمای کمتری تولید می شود.

تولید سیکلوهگزان

از هیدروژناسیون بنزن:

در این روش درجه خلوص محصول وابسته به خلوص خوراک بنزن و هیدروژن و نوع کاتالیزور می باشد و می توان محصولی با خلوص 99/99 درصد به دست آورد. این فرآیند بسیار گرمازا است. این محصول خالص برای تولید کاپرولاکتام و اسید آدیپیک به کار می رود. کاتالیست مورد استفاده در این فرآیند نیکل می باشد. در ادامه واکنش به دلیل وجود ترکیبات گوگردی در خوراک پس از مدتی کاتالیست نیکل غیر فعال و سمی می شود از این رو می توان با افزودن رودنیم مقاومت کاتالیست را افزایش داد.

از تقطیر جز به جز هیدروکربن ها و خالص سازی آنها:

بنزین 5 الی 15 درصد سیکلوهگزان دارد و بسته به نوع نفت خامی که از آن استخراج می شود درصد خلوص آن متفاوت است. جداسازی کامل سیکلوهگزان به دلیل وجود هیدروکربن ها با نقطه جوش نزدیک به هم مشکل می باشد. لذا خلوص سیکلوهگزان به دست آمده بین 75 الی 85 درصد می باشد. در نتیجه این روش تنها در مواردی که از سیکلوهگزان به عنوان حلال استفاده می شود کاربرد دارد. برای تولید سیکلوهگزان با خلوص بیش از 85 درصد از روش تقطیر جز به جز برش هگزان حاصل از نفت خام استفاده می کنند.

کاربردهای سیکلوهگزان

90 درصد سیکلوهگزان تولید شده در دنیا در تولید سیکلوهگزانول و سیکلوهگزانون به کار می رود. این مواد عمدتا در تولید کاپرولاکتام و آدیپیک اسید استفاده می شوند. از سیکلوهگزانول در تهیه سیکلوهگزیل آمین، استرهای سیکلوهگزیل مرکاپتان و آفت کش دی کلرو هگزیل فتالات استفاده می کنند. از سیکلوهگزانون در تولید کاپرولاکتون، به عنوان حلال در تولید نوارهای مغناطیسی ویدیویی، در پوشش های صنعتی و برای جوهرهای چسب PVC به کار می رود. از سیکلوهگزان به عنوان حلال برای استرهای سلولزی، چربی ها، روغن ها و لاستیک ها و به عنوان رقیق کننده در صنایع پلیمری استفاده می شود.

ساختار مولکولی و صورتبندی های سیکلوهگزان

با اینکه سیکلوهگزان به صورت دوبعدی و روی یک صفحه به شکل شیش ضلعی نشان داده میشود در واقع ساختاری سه بعدی دارد.سیکلوهگزان مسطح فرضی از برهمکنش دوازده H—H متقابل و شش کشش پیوند(یک شش ضلعی منظم دارای زاویه داخلی 120 درجه میباشد که به علت اختلاف بالا با زاویه 109.5 ) ولی یک صورت بندی سیکلو هگزان حاصل از حرکت کربن های 1و4 به خارج سطح و در جهت مخالف که این ساختار در حقیقت عاری از کشش است .این ساختمان به صورت بندی صندلی سیکلو هگزان موسوم است که در آن از پوشیدگی و متقابل بودن اتم ها کاملا جاوگیری شده است و زوایایی پیوندی به تترا هدرال بسیار نزدیک می باشد .

سیکلو هگزان دارای صورتبندی های دیگر نیز بوده که یکی از آنها با نام صورتبندی قایقی شناخته میشود که حدود 6.5 کیلو کالری برمول ناپایدار تر از فرم صندلی میباشد.سیکلوهگزان قایقی تا حدی قابلیت تحرک دارد .اگر یکی از پیوند های کربن کربن را در ساختار قایقی نسبت به دیگری بچرخانیم با برهمکنش جزیی ترانس انولار تاحدی پایدار تر خواهد شد .صورت بندی جدید حاصل شده صورتبندی قایقی پیچیده نامیده میشود.پایداری این فرم نسبت به فرم قایقی حدود 1.4 کیلو کالری برمول میباشد.

سیکلوهگزان قایقی عملا گونه قابل جداسازی نیست.فرم قایقی پیچیده به میزان بسیار کمی وجود دارد و فرم صندلی صورت بندی غالب است.و انرژی فعال سازی که فرم صندلی را از فرم قایقی جدا میسازد 10.8 کیلوکالری برمول میباشد . همچنین دو صورت بندی صندلی سیکلوهگزان وجود دارد که به سرعت به یکدیگر تبدیل میشوند

مشخصات فیزیکی سیکلوهگزان

فرمول شیمیایی: C₆H₁₂

جرم مولی :84.162 g.mol^-1

شکل ظاهری :مایع بی رنگ

چگالی :0.7739 g.mol^-1

نقطه ذوب :6.47 درجه سانتی گراد(43.65 درجه فارنهایت)

نقطه جوش :80.74 درجه سانتی گراد(177.33درجه فارنهایت)

فشار بخار:78mmHg (در 20 درجه سانتی گراد)

ویسکوزیته:1.02 cp در 17درجه سانتی گراد

واکنش های سیکلو هگزان

سیکلوهگزان به خودی خود هیدروکربنی غیر قطبی و آبگریز است که از واکنش پذیری کمی برخوردار است.در مقیاس صنعتی سیکلوهگزان از هیدروژناسیون بنزن در حضور کاتالیزگر نیکل رانی تولید میشود .تولیدکنندگان سیکلو هگزان تقریبا 11.4 درصد ازتقاضای جهانی برای این ماده را تامیین میکنند.این واکنش از لحاظ ترمودینامیکی بسیار گرمازا بوده و آنتالپی این واکنشدر دمای 500درجه برابر 216.37- کیلوژول برمول میباشد و با تکرار این واکنش در دمای 300 درجه میتوان به مطلوب بودن این واکنش از نظر ترمودینامیکی و نامطلوب بودن از نظر آنتروپی پی برد.

تاریخ تولید سیکلو هگزان

برخلاف بنزن سیکلو هگزان در منابع طبیعی مانند ذغال سنگ یافت نمیشود در نتیجه محققان نمونه های اولیه سیکلوهگزان را سنتز کردند.

شکست های اولیه:

1.در 1867 مارچلین برتولووت بنزن را با اسید هیدرئودیک کاهش داد.

2.در سال 1870 آدولف فون بایر واکنش را تکرار کرد و همان محصول واکنش را هگزاهیدروبنزن نامید.

3.در سال 1890 ولادیمیر مارکونیکف اعتقاد داشت میتوان همان ترکیب را از نفت قفقاز تقطیر کند و نام آنرا هگزانفتن نامید .

در کمال تعجب سیکلوهگزان های آنها در 10 درجه سانتیگراد بالاتر از هگزاهیدروبنزن و هگزانفتن به جوش می آید .اما این معما در سال 1895 توسط مارکونیکف نیچرکیشنر و نیکولای زلینسکی هنگام واگذاری نام هگزاهیدروبنزن و هگزانفتن به متیل سیکلو پنتان حل شد.

سیکلوهگزان جامد

سیکلوهگزان دارای دو فاز کریستالی است .فاز دمای بالای 1 در دمای 186 کلوین تا نقطه جوش 280 درجه کلوین یک کریستال پلاستیکی است بوده به این معنی که مولکول ها برخی درجه چرخش آزادی را حفظ میکنند .فاز 2 دمای پایین در زیر 186 کلوین پایدار میباشد.دوفاز III وVI با درجه حرارت پایین (پایدار) با استفاده از فشار های متوسط بالای 30 مگاپاسکال به دست آمده است .

خصوصیات سیکلوهگزان

سیکلوهگزان نامحلول در آب است.
سیکلوهگزان مایعی بی رنگ و قابل اشتعال است.

موارد مصرف سیکلوهگزان

سیکلو هگزان برای کالیبراسیون دیفرانسیل کالریمتری روبشی (DSC) ابزار مورد استفاده قرار میگیرد.
سیکلوهگزان گاهی اوقات به عنوان یک حلال آلی استفاده می شود.
سیکلوهگزان در صنعت برای تولید نایلون استفاده می شود.

سیکلوهگزانون چیست؟

سیکلوهگزانون با فرمول مولکولی C₆H₁₀O، مایع روغنی شفاف، زرد کمرنگ و با بویی مطبوع و شبیه به استون و نعناع است.جرم مولی این ماده 98.1 گرم بر مول است و چگالی آن کمتر از آب است اما بخارات آن سنگین تر از آب است. نقطه ذوب و جوش آن به ترتیب 47- و 155 درجه سانتی گراد است و در دمای 43 درجه سانتی‌گراد شعله‌ور می‌شود. این ماده قابلیت حل شوندگی در آب را ندارد اما در استون، اتیل اتر، اتانول و باقی حلال‌های ارگانیک معمول قابلیت حل شوندگی دارد. این ماده به هر دو صورت طبیعی و سنتز شده یافت می‌شود و به مقدار کم در مشتقات نفتی موجود است. سیکلوهگزانون را می‌توان از اکسایش سیکلو هگزانول توسط اسید کرولیک تهیه کرد. در دهه 1960 با توسعه صنعت پتروشیمی، روش تولید به وسیله اکسیداسیون غالب شد. همچنین سیکلوهگزانون در ادرار انسان به‌عنوان یک جزء فرار حضور دارد.

کاربرد سیکلوهگزانون

این ماده دارای کاربردهای زیادی است که اصلی‌ترین کاربرد سیکلوهگزانون، استفاده از مشتقات آن در صنعت تولید نایلون است. بیش از 70 درصد کاپرولاکتام (caprolactam ) موجود در جهان با استفاده از این ماده تولید شده‌اند. مابقی سیکلو هگزانون موجود صرف صنایع تولید رنگ، آفت‌کش‌ها، داروسازی و پلاستیک‌سازی می‌شود. از موارد کاربرد سیکلوهگزانون می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

استفاده از آن به عنوان ماده واسط در تولید نایلون 6.6 و نایلون 6
استفاده از آن به عنوان ماده واسط در تولید رنگ و لاک سلولزی
حلال در جوهر چاپ، علف‌کش‌ها، آفت‌کش‌ها، پلاستیک‌ها و لاستیک‌ها
استفاده از آن به عنوان ماده فعال در ترکیبات ضد باکتری و ضد قارچی
استفاده از مشتقات آن در تولید آدیپیک اسید، کاپرولاکتام، پلی وینیل کلرید و کوپلیمرهای آن و پلیمرهای استری متاکریلاتکه از پیش رونده‌های نایلون 6 هستند.
استفاده به عنوان حلال برای چربی زدایی و تمیز کردن ابریشم

خطرات سیکلوهگزانون

این ماده جزو دسته مواد شیمیایی خطرناک است. این ماده بسیار اشتعال‌زا است و بخار آن نیز در صورت ایجاد جرقه منفجر می‌شود. بنابراین این ماده باید تحت شرایط محافظت شده جهت جلوگیری از احتراق نگهداری شود. ایجاد بی‌حالی و سوزش غشا مخاطی در صورت استنشاق این ماده از عوارض آن است.

بازار جهانی سیکلوهگزانون

بالای نود و پنج درصد از این ماده صرف تولیدات مشتقات نایلون می‌شود و درصد کمی از آن به صورت خام وارد بازار جهانی می‌شود. بیشترین تقاضای این ماده که بالغ بر 65 درصد کل ظرفیت جهانی آن است، سالانه توسط کشور چین اتفاق می‌افتد. علت این تقاضای بالا جمعیت بالای چین و نیاز به تولید نایلون است. از طرفی بزرگترین بازار تولید و فروش سیکلوهگزانون در کشورهای چین، ژاپن و تایوان است. این سه کشور در مجموع حدود هشتاد درصد تولیدات جهانی این ماده را به خود اختصاص می دهند. بیش از ده درصد باقیمانده تولیدات این ماده در کشورهای اروپای غربی اتفاق می‌افتد.

سیکلو هگزان (cyclohexanone)
سیکلو هگزان (cyclohexanone) حلالی بسیار کاربردی در انواع صنایع میباشد
عنوان محصول:سیکلو هگزان
عنوان لاتین محصول:cyclohexanone
فرمول شیمیایی محصول:C₆H₁₂
جرم مولی: ۸۴٫۱۶ g/mol
محصول:تایوان
بسته بندی:بشکه ۱۹۰ کیلویی
درصد خلوص:۹۹%
دمای احتراق:۴۴ درجه سانتیگراد
حالت:مایع
ظاهر: بی رنگ و شفاف
نقطه ذوب:-۴۴ درجه سانتیگراد
نقطه جوش:۱۵۵٫۶۵ درجه سانتیگراد
دانسیته:۰٫۹۴۷۸ گرم بر سانتی متر مربع
فشار بخار: ۵
دانسیته بخار:۳٫۴
حلالیت این ماده درآب ۸٫۶ گرم برمیلی لیتر میباشد
از این ماده در صنعت رنگ و رزین نیز به عنوان حلال استفاده میشود
این ماده از اکسایش سیکلو هگزانون به وسیله ی اسید کرومیک بدست میاید
بخار این ماده سنگین است
این ماده در صنایع مختلفی کاربرد از جمله تولید پلاستیک
این ماده در مواردی به عنوان حلال چربی زدا کار برد دارد
این ماده به عنوان افزودنی در مواد مختلفی کاربرد دارد از جمله لاک ها و رنگ های سلولوزی
عمده ی استفاده از این ماده به عنوان حلال است
از این ماده به عنوان حلال جوهر چاپ و همچنین حلال جوهر چاپ پی وی سی نیز استفاده میشود
از این ماده در تولید پلاستیک ها و نایلون ها نیز استفاده میشود
از این ماده در تولید چسب های پی وی سی برای تنظیم سرعت خشک شدن چسب استفاده میشود
سرعت فراریت این ماده نسبتا بالا میباشد
این ماده به عنوان افزودنی در موادی چون صابون الومینیوم که از ان برای اغشته کردن پارچه استفاده میشود نیز کاربرد دارد
این ماده در مواد چسبنده کاربرد فراوانی دارد
در فیلم پلاستیکی پی وی سی این ماده کاربرد فراوانی دارد
از این ماده برای پوشش سقف ها و استخر های شنا نیز استفاده میشود
به طور کلی از این ماده در صنایع پوششی و چسبی استفاده ی فراوان میشود
این ماده بسیار مناسب برای استفاده در رزین های پلی وینیل کلراید است
همچنین این ماده مناسب برای استفاده در رزین های طبیعی نیز میباشد

کاربرد سیکلو هگزان 1 :

از مهمترین کاربردهای سیکلوهگزانون می توان به نقش آن برای تولید نایلون 6.6 و نایلون 6 اشاره کرد.

در سنتز مواد آلی، به ویژه در تولید اسید آدیپیک و کاپرولاکتام، پلی وینیل کلرید و کوپلیمرهای آن و پلیمرهای استری متاکریلات استفاده می شود.

برای سنتز داروها، رنگ ها، علف کش ها، آفت کش ها، پلاستیک ها و مواد شیمیایی لاستیک استفاده می شود.

چسب و مواد شیمایی پرکننده از دیگر کاربرد های این ماده است.

بعنوان حلال برای تمیز کردن و چربی زدایی مورد استفاده قرار می گیرد.

روان کننده ها و مواد افزودنی روغن، حلال برای علف کش ها، استات سلولز، نیتروسلولز، رزین های طبیعی و مصنوعی، واکس ها، چربی ها، و … در دامنه مصرف این ماده قرار دارند.

عامل سطح بندی ودرجه بندی برای صنعت رنگرزی و تمیز کردن ابریشم است.