Производные циклогексан

План 

1. Циклогексан          2

2 Производные  циклогексана        5

2.1 Циклогексанкарбоновые  кислоты      5

2.1.1  Циклогексанкарбоновая кислота        5

2.2.2 Циклогексан-1,2-дикарбоновая кислота     5

2.2 Алициклические спирты        6

2.2.1 Циклогексанол         6 

Выводы           7

Список  литературы         8  
 
 
 
 
 

 

    1арактеристика  целевого продукта 

   Циклогексан - представитель алициклических предельных углеводородов имеет замкнутую цепь атомов углерода.

     Их  состав выражается формулой C_пН_2п,

     Их  называют циклопарафинами, циклоалканами, полиметиленовыми углеводородами, нафтенами.

     Структурные формулы циклоалканов обычно записывают в сокращенном виде, используя геометрическую форму цикла и опуская символы атомов углерода и водород.

     Циклогексан открыт В. В. Марковниковым в 1883 году.

     Молекулярная  формула С₆Н₁₂

     Структурная формула.

       

     По  вершинам расположены метиленовые  группы.

     Строение

     По  строению молекул циклопарафины сходны с предельными углеводородами. Каждый атом углерода находится в состоянии sp³-гибридизации и образует четыре -связи С - С и С - Н. При обычных температурах молекула циклогексана существует в виде двух кресловидных конфирмаций, быстро переходящих одна в другую. Длины связей (нм): 0,15 (С—С), 0,11 (С — Н), угол (ССС) =111,4°.

Физико-химические свойства.

     Физические  свойства.

     Молярная  масса =84.16 г/моль.

     Ткип.= 80.74 °C

     Тпл.= 6.5 °C.

     Дополнительные  сведения:

      1,4262; t_крит 281 °С, р_крит 4110 кПа, d_крит 0,2718 г/см³; 1,0217 мПа х с (20 °С); 25,3 мН/м (20 ^оС); давление пара 16,21 кПа (30 °С); уравнение температурной зависимости давления пара (мм рт. ст.): lg p= 6,840 - 2766,63/(Т-50,50); 156,48 Дж(моль * К); 31,1 кДж/кг, 358 кДж/кг (80 °С), -156,23 кДж/моль, 204,35 Дж(моль * К). Образует азеотропные смеси с водой (т. кип. 69 °С, 96,1% циклогексана по массе), бензолом (77,5 °С, 45% циклогексана).

     Химические  свойства.

     Вступает  в реакции с кислородом с образованием в зависимости от условий смеси циклогексанола и циклогексанона или двухосновной адипиновой кислоты.

     Нитрование  циклогексана  реакция с 30%-ной НNО₃ или двуокисью азота приводит к нитроцпклогексану; нитрозирование NОСl-к циклогексаноноксиму.

     Реакции замещения. Обычные циклы (С₆ и выше) устойчивы и вступают только в реакции радикального замещения подобно алканам:

                            t

     С₆Н₁₂ + Вr₂  →  С₆Н₁₁Вr + НВr.

     гексан                      бромгексан

     Действием брома можно получить и гексабромциклогексан.

     При нагревании до 30—80° над хлоридом алюминия циклогексан изомеризуется в метилциклопентан.

     Дегидрируется до бензола. 
 
 
 
 
 
 

     2 Применение целевого продукта

     -как сырье в органическом синтезе (для  капролактама, адипиновой кислоты и других соединений, используемых в производстве синтетического волокна):

     -как растворитель эфирных масел, восков, лаков, красок и др.;

     -как экстрагент в фармацевтической промышленности;

     -в  смеси с другими углеводородами  – как моторное топливо, 

     2.1  Производные циклогексана, полученные в результате органического синтеза целевого продукта 

     2.1.1 Циклогексанкарбоновая кислота (гексагидробензойная кислота)

     Молекулярная  формула.

     С₇Н₁₂О₂

     Структурная формула.

      СООН

     Мол. вес. 128,17.

     Свойства.

     Циклогексанкарбоновая кислота бесцветные прпзмьг с запахом пота;

       т. пл.=31°С, т. кпп. =233°С,

     плохо растворима в воде (0,2% при 15°). очень хорошо в спирте, эфире, СНСI₃ и бензоле; константа диссоцпации К=1,3210 (25°).

     Циклогексанкарбоновая кислота. образует обычные производные — зфирьг метиловый  этиловый; ангидрид ; хлорангидрпд; амид; нитрил 

     Получение

     Из бромциклогексана через магнийорганические соединение и другими способами. 

     2.1.2 Циклогексанол (гексалин)

     Молекулярная  формула.

     C₆H₁₁OH

     Структурная формула.

     

     Мол. вес=100,16

     Свойства.

     Бесцветные  кристаллы со слабым запахом камфоры,

     Тпл 25,15 °C, Ткип 161,1 °C, плотность 0,942 г/см³ (30 °C).

     Растворим в воде (4—5 % при 20 °C), смешивается  с большинством органических растворителей, растворяет многие масла, воски и  полимеры

       Циклогексанол образует все характерные для спиртов производные (алкоголяты, сложные эфиры и др.); каталитическое окисление его кислородом воздуха приводит к циклогексанону, а в более жёстких условиях — к адипиновой кислоте. Циклогексанол легко дегидратируется с образованием циклогексена C₆H₁₀.

     Получение.

     Получают  циклогексанол окислением циклогексана (в этом случае обычно в смеси  с циклогексаноном) и др. способами.

     Применение

     Применяют как полупродукт в производстве капролактама, из полимера которого изготовляют полиамидное волокно, и как растворитель. 
 
 
 
 
 
 

     3 Способы получения целевого продукта (циклогексана) 

     Циклогексан С₆Н₁₂ находится в больших количествах в кавказской и западноукраинской нефтях. Содержится в нефтях (0,9-1,5% по массе). Поэтому его получают в основном из нефти. Но существуют и синтетические методы получения.

     Синтетические способы получения.

     1. Основной (общий) способ получения циклоалканов - отщепление двух атомов галогена от дигалогеналканов:

               СН₂  - СН₂Вr

     Н₂С                                       + Zп→

                СН₂ -  СН₂-  СН₂Вr 

     2. При каталитическом гидрировании ароматических углеводородов образуются циклогексан или его производные: 

                            t°, ρ, Ni

     C₆H₆ + 3H₂      →     C₆H₁₂.

     бензол                               циклогексан

     Получают  циклогексан гидрированием бензола в жидкой фазе над Ni- при 150-250 °С и 1-2,5 МПа (выход 99%), а также выделяют ректификацией из нефтепродуктов.

     3 Сухой перегонкой кальциевых или бариевых солей двухосновных кислот. При этом сначала получается кетон, который при восстановлении переходит в углеводород.  
 

     Этим  путем могут быть получены кетоны как симметричного, так и несимметричного строения. В последнем случае подвергают сухой перегонке тщательно растертую смесь солей двух различных кислот. Однако кетоны несимметричного строения получаются с худшими выходами. При сухой перегонке солей двухосновных кислот получаются кетоны циклического строения.

     Кетоны  могут быть получены не только из солей  кислот, но также и из свободных  кислот путем пропускания паров  последних над нагретым катализатором. В качестве катализаторов применяют железо в виде стружек, цинк в виде цинковой пыли и другие металлы. Каталитическое действие этих металлов сводится, повидимому, к тому, что окись, находящаяся в виде тонкой пленки на поверхности металла, взаимодействует с кислотой, образуя соль. При температуре реакции соль разлагается с образованием кетона и карбоната. Образовавшийся же карбонат при нагревании разлагается и дает CO2 и окись металла, которая реагирует далее с новыми количествами кислоты.