Ei, tsükloheksanoon ei ole aromaatne.Kuigi see sisaldab kuue{0}}liikmelist süsinikutsüklit, mis sarnaneb benseeniga, on tsükloheksanoon mitte-tasapinnaline, tal puudub pidev konjugeeritud π-elektronsüsteem ja see ei vasta Hückeli reeglile (4n+2 π-tsüklilised, tsüklilised, tasapinnalises süsteemis). Selle tsükli süsinikud on suures osas sp³-hübridiseeritud ja ainus esinev π-elektronisüsteem on lokaliseeritud karbonüülrühm (C=O) -, mitte delokaliseeritud tsüklisüsteem. Seetõttu klassifitseeritakse tsükloheksanoon aalifaatne tsükliline ketoon, mitte aromaatne ühend.
Tsükloheksanooni molekulaarne struktuur
Tsükloheksanoon (C₆H₁₀O, CAS 108-94-1)koosneb kuue-liikmelisest süsinikutsüklist, millest üks süsinik on asendatud karbonüülrühmaga (C=O). Erinevalt benseenist, mis on lame ja täielikult konjugeeritud, on tsükloheksanooni tsükkel kolmemõõtmelinetooli ülesehitus, kus karbonüülsüsinik ja selle kaks naabersüsinikku on ligikaudu ühes tasapinnas, samal ajal kui ülejäänud rõngas tõmbub tasapinnast välja - sama üldkuju, mis on näha tsükloheksaanis, vaid üks CH₂ on asendatud C=O-ga.
Mis teeb ühendi aromaatseks?
Hückeli reegli kohaselt peab ühend vastamaneli tingimustklassifitseerida aromaatseks:
| Nõue | Tähendus | Miks see on oluline |
|---|---|---|
| Tsükliline | Konstruktsioon peab moodustama suletud rõnga | Ilma rõngata pole elektronide pidevaks delokaliseerumiseks teed |
| Tasapinnaline | Kõik tsükli aatomid peavad asuma ühel tasapinnal (või sellele väga lähedal). | Tasapinnalisus võimaldab p-orbitaalidel rõnga ümber joondada ja pidevalt kattuda |
| Täielikult konjugeeritud | Igal tsükliaatomil peab olema kattumiseks saadaval ap{0}}orbitaal (tavaliselt vahelduvate kaksiksideme kaudu) | Konjugatsiooni katkestused (nt sp³ süsinik) blokeerivad elektronide delokalisatsiooni |
| 4n+2 π elektroni | Rõnga delokaliseeritud π-elektronide arv peab sobima valemiga 4n+2 (n=0, 1, 2...) | See elektronide arv vastab eriti stabiilsele, täielikult täidetud siduvate molekulaarorbitaalide komplektile |
Miks tsükloheksanoon pole aromaatne?
Mitte{0}}tasapinnaline rõngastruktuur
Tsükloheksanooni rõngas on pigem kortsus, mitte tasapinnaline. See kolme-dimensiooniline geomeetria takistab pidevat, kõrvuti--kõrvuti p-aromaatsete süsteemide jaoks vajalikku joondamist, kuna enamik tsükli süsinikuid on pigem tetraeedrilised (sp³), mitte lamedad (sp²).
Pidev π konjugatsioon puudub
Aromaatsus nõuab katkematut p-orbitaalide ahelat kogu ringi ümber. Tsükloheksanoonis on viis kuuest tsükli süsinikust sp³-hübridiseeritud (üksik-sidemetega küllastunud süsinikud), millel pole konjugeerimiseks saadaolevat p-orbitaali. Ainult karbonüülsüsinik ja hapnik moodustavad π-elektronsüsteemi ning see on pigem isoleeritud kui ülejäänud tsükliga jagatud.
Ebab Hückeli reeglit
Kuna konjugeeritud p-orbitaalide pidevat rõngast pole, ei ole 4n+2 reegli alusel 4n+2 reegli alusel ka delokaliseeritud π-elektronide arvu. Hückeli reegel lihtsalt ei kehti süsteemile, mis ei ole täielikult konjugeeritud ja mis on algusest peale tasapinnaline - tsükloheksanooniga, mis ei vasta varasemale struktuurinõudele.
Lokaliseeritud karbonüülside
C=O-side tsükloheksanoonis käitub nagu tüüpiline ketoonkarbonüülrühm: reaktiivne, polariseeritud ja lokaliseeritud ainult karbonüüli süsiniku- ja hapnikuaatomitele. See erineb põhimõtteliselt benseeni π-süsteemist, kus kõik kuus p-orbitaali kattuvad üheks delokaliseeritud elektronipilveks, mis levib üle terve ringi.
Aromaatsuse hindamise kokkuvõte
| Nõue | Tsükloheksanoon |
|---|---|
| Tsükliline | ✓ |
| Tasapinnaline | ✗ |
| Täielikult konjugeeritud | ✗ |
| 4n+2 π elektroni (delokaliseeritud) | ✗ (ei ole kohaldatav - täielik konjugatsioon puudub) |
| Aromaatne | Ei |
Tsükloheksanoon vs benseen
| Funktsioon | Tsükloheksanoon | Benseen |
|---|---|---|
| Struktuur | Kuue{0}}liikmeline tsükkel ühe karbonüülrühmaga | Kuue{0}}liikmeline ring, täielikult konjugeeritud |
| Hübridiseerimine | Enamasti sp3 (tsükli süsinikud), sp2 karbonüülsüsiniku juures | Kõik süsinikud sp² |
| Elektronide delokaliseerimine | Lokaliseeritud ainult C=O-le | Täielikult ümber ringi ümber paigutatud |
| Aromaatsus | Mitte aromaatne (alifaatne tsükliline ketoon) | Aromaatne |
| Tüüpilised reaktsioonid | Nukleofiilne lisamine, redutseerimine, oksüdatsioon, enoliseerimine | Elektrofiilne aromaatne asendus |
| Tööstuslikud kasutused | Nailonist lähteaine, tööstuslik lahusti, keemiline vaheühend | Stüreeni, fenooli ja muude aromaatsete kemikaalide eelkäija |
Võrdlus on oluline, kuna tsükloheksanooni reaktsioonivõimet juhib selle karbonüülrühm, mitte aromaatne tsükkel - just seetõttu käitub see keemilises sünteesis benseenist nii erinevalt, vaatamata "kuue-liikmelise süsinikutsükli pealiskaudsele sarnasusele".
Tsükloheksanooni keemilised omadused
Tsükloheksanooni reaktsioonivõime keskendub selle karbonüülrühmale (C=O), mis muudab selle kasulikuks mitmetes klassikalistes orgaanilistes muundamistes:
- Nukleofiilne lisamine- karbonüülsüsinik on elektrofiilne, võimaldades nukleofiilidel (nagu Grignardi reaktiivid või hüdriidiallikad) liituda üle C=O-sideme.
- Vähendamine- tsükloheksanooni saab redutseerida tsükloheksanooliks, kasutades redutseerivaid aineid, nagu naatriumboorhüdriid, või katalüütilise hüdrogeenimise teel.
- Oksüdatsioon- Tugevates oksüdeerivates tingimustes võib rõngas lõhustada, et tekiks adipiinhape, mis on oluline nailoni eelkäija.
- Enoliseerimine-, nagu ka teised ketoonid, võib tsükloheksanoon moodustada enooltautomeeri, muutes alfa-süsinikud kondensatsiooni- ja alküülimisreaktsioonides reaktiivseks.
- Hüdrogeenimise lähteaineTsükloheksanooni - toodetakse tavaliselt tööstuslikult fenooli osalise hüdrogeenimise või tsükloheksaani oksüdeerimise teel.
Tsükloheksanooni füüsikalised omadused (CAS 108-94-1)
| Kinnisvara | Väärtus |
|---|---|
| Keemiline nimetus | Tsükloheksanoon |
| CAS-i number | 108-94-1 |
| Molekulaarvalem | C₆H₁₀O |
| Molekulmass | 98,14 g/mol |
| Välimus | Värvitu kuni kahvatukollane õline vedelik |
| Lõhn | Piparmünt, atsetoon-nagu |
| Keemispunkt | ~155,6–156 kraadi |
| Sulamistemperatuur | ~–31 kraadi kuni –47 kraadi (sõltub allikast/puhtusest) |
| Tihedus (20 kraadi) | 0,9478 g/cm³ |
| Leekpunkt | ~44 kraadi (kinnine tass) |
| Vees lahustuvus | ~23 g/l 25 kraadi juures |
| Lahustuvus | Lahustub alkoholis, eetris, benseenis ja kloroformis |
Miks selle mittearomaatne struktuur on tööstuses oluline{0}
See võib tunduda puhtalt akadeemilise eristusena, kuid tsükloheksanooni aromaatsuse puudumine on otseselt vastutav selle tööstusliku väärtuse eest. Kuna selle reaktsioonivõimet juhib pigem lokaalne, reaktiivne karbonüülrühm, mitte stabiilne aromaatne tsükkel, läbib tsükloheksanoon kergesti tsükli -avamise oksüdatsioonireaktsiooni, mis on vajalik adipiinhappe ja kaprolaktaami -, vastavalt kahe peamise eelkäija, vastavalt nailon 6, 6 ja nailon 6, tootmiseks. Aromaatne tsükkel seevastu peab sellisele reaktiivsele transformatsioonile vastu just seetõttu, et selle delokaliseeritud elektronsüsteem on nii stabiilne. Lühidalt: tsükloheksanooni karbonüülreaktiivsus -, mille võimaldab selle mitte-aromaatne struktuur -, muudab selle kasulikuks lahusti, keemilise vaheühendina ja nailonist lähteainena.
Tsükloheksanooni tavaline tööstuslik kasutamine
- Nailoni tootmine- esmane tööstuslik kasutus adipiinhappe (nailon 6,6 jaoks) ja kaprolaktaami (nailon 6 jaoks) eelkäijana.
- Värvid ja katted- kasutatakse lahustina, eriti nitrotselluloosi, vinüülkloriidpolümeere ja metakrülaatpolümeere sisaldavate katete puhul.
- Vaigud ja liimid- lahustab mitmesuguseid looduslikke ja sünteetilisi vaikusid, vahasid ja tselluloosi.
- Trükivärvid- on hinnatud selle maksevõime ja kontrollitud aurustumiskiiruse tõttu.
- Elektroonika tootmine- kasutatakse teatud puhastus- ja koostisprotsessides.
- Pestitsiidide ja agrokeemia koostis- toimib erinevate herbitsiidide ja muude toimeainete lahustina.
- Üldine keemiline vaheühend- kasutatakse orgaanilises sünteesis, puidu peitsides, värvi- ja lakieemaldajates ning metallide rasvaärastuses.
Ohutuskaalutlused
Tsükloheksanoon on tule- ja tuleohtlik vedelik, mis nõuab standardseid ettevaatusabinõusid lahustiga{0}}käitlemisel.
- Leekpunktumbes 44 kraadine (suletud tass) tähendab, et seda tuleb hoida eemal lahtisest leegist, sädemetest ja muudest süüteallikatest, eriti soojemates hoiutingimustes.
- Ventilatsioon: kasutage hästi{0}}ventileeritavates kohtades või kohaliku väljatõmbe/tõmbekapi väljatõmbe all, kuna aurud on õhust raskemad ja võivad koguneda madalal-lamavates või suletud ruumides.
- Säilitamine: hoida tihedalt suletud anumates eemal tugevatest oksüdeerijatest. - tsükloheksanoon võib vesinikperoksiidiga moodustada plahvatusohtlikke peroksiide ja reageerib intensiivselt selliste materjalidega nagu lämmastikhape.
- IKV: kasutage kemikaalikindlaid-kindaid ja kaitseprille, et vältida kokkupuudet naha ja silmadega, kuna tsükloheksanoon on ärritav.
- Lugege alati kehtivat ohutuskaarti (SDS) oma tooteklassile vastavate täielike käsitsemise, säilitamise ja kokkupuutepiirangute{0}}piirangute kohta.
Korduma kippuvad küsimused
Kas tsükloheksanoon on aromaatne?
Ei. Tsükloheksanoon on mitte-aromaatne alifaatne tsükliline ketoon. Sellel on kuueliikmeline tsükkel, kuid sellel puudub aromaatsuse tagamiseks vajalik tasapinnalisus ja pidev konjugatsioon.
Kas tsükloheksanoon on alifaatne?
Jah. Kuna tsükloheksanoon ei ole aromaatne, klassifitseeritakse see alifaatseks (täpsemalt alitsükliliseks) ühendiks - tsükliliseks struktuuriks, millel pole aromaatset iseloomu.
Kas tsükloheksanoon on anti-aromaatne?
Ei. Anti-aromaatsus nõuab tasapinnalist, täielikult konjugeeritud tsüklit 4n π elektroniga, mis destabiliseerib. Tsükloheksanoon ei vasta üldse tasapinnalisuse või konjugatsiooni nõuetele, seega on see lihtsalt mitte-aromaatne -, mitte anti-aromaatne.
Miks ei ole tsükloheksanoon aromaatne?
Kuna selle tsükkel on mitte-tasapinnaline (tooli konformatsioon), on suurem osa selle tsükli süsinikudest pigem sp³-hübridiseeritud kui sp² ning sellel puudub pidev, delokaliseeritud π-elektronisüsteem tsükli - ümber, mis kõik on Hückeli reegli kohaselt aromaatsuse tagamiseks vajalikud.
Kas tsükloheksanoon järgib Hückeli reeglit?
Hückeli reegel ei kehti tähenduslikult tsükloheksanooni kohta, sest reegel hindab ainult π-elektronide arvu süsteemides, mis on juba tasapinnalised ja täielikult konjugeeritud - tingimused, mida tsükloheksanoon ei rahulda.
Kas tsükloheksanoon on tasapinnaline?
Ei. Tsükloheksanooni rõngas on kolmemõõtmelise tooli konformatsiooniga, mis sarnaneb tsükloheksaaniga, mitte ei lama nagu benseen.
Millist funktsionaalrühma tsükloheksanoon sisaldab?
Tsükloheksanoon sisaldab ketooni funktsionaalrühma (karbonüülrühm, C=O, mis on seotud tsüklis kahe süsinikuaatomiga).
Kas tsükloheksanoon on ketoon?
Jah. See on tsükliline ketoon - kuue-liikmeline süsinikutsükkel, mille üks tsükli süsinik on asendatud karbonüülrühmaga.
Mille poolest tsükloheksanoon benseenist erineb?
Tsükloheksanoonil on mitte-tasapinnaline, enamasti sp³-hübridiseeritud tsükkel lokaliseeritud karbonüülrühmaga, samas kui benseen on lame, täielikult konjugeeritud tsükkel kuue delokaliseeritud π-elektroniga. See struktuurne erinevus tähendab, et tsükloheksanoon reageerib peamiselt nukleofiilse lisamise ja karbonüülrühma oksüdatsiooni kaudu, samas kui benseen reageerib elektrofiilse aromaatse asendusega.
Miks on tsükloheksanoon nailoni tootmisel oluline?
Selle reaktiivne, mitte{0}}aromaatne karbonüülrühm võimaldab selle kergesti oksüdeerida adipiinhappeks või muuta kaprolaktaamiks -, mis on kaks peamist monomeeri, mida kasutatakse vastavalt nailon 6, 6 ja nailon 6 valmistamiseks.
Tsükloheksanooni tarnija (CAS 108-94-1)
Tianjin Gnee Biotech Co., Ltd. tarvikudtööstusliku -klassi tsükloheksanoon (CAS 108-94-1) nailoni tootmiseks, kateteks ja lahustirakendusteks koos täieliku SDS-, COA- ja TDS-dokumentatsiooniga. Spetsifikatsioonide, hindade ja hulgitellimuste toe saamiseks võtke meiega ühendust.