Нет, циклогексанон не ароматичен.Хотя циклогексанон содержит шестичленное углеродное кольцо, подобное бензолу, он принимает не-плоскую конформацию кресла, не имеет непрерывной сопряженной системы π-электронов и не удовлетворяет правилу Хюккеля (4n+2 π-электронов в полностью сопряженной, планарной, циклической системе). Его кольцевые углероды в значительной степени sp³-гибридизированы, и единственная присутствующая π-электронная система - это локализованная карбонильная (C=O) группа -, а не делокализованная кольцевая система. Поэтому циклогексанон классифицируется какалифатический циклический кетон, а не ароматическое соединение.
Молекулярная структура циклогексанона
Циклогексанон (C₆H₁₀O, CAS 108-94-1)состоит из шести-углеродного кольца, в котором один атом углерода заменен карбонильной группой (C=O). В отличие от бензола, который является плоским и полностью сопряженным, кольцо циклогексанона имеет трехмерную-мерную структуру.форма стула, при этом карбонильный углерод и два соседних с ним атома углерода примерно копланарны, а остальная часть кольца выходит из плоскости - такая же общая форма, как и в циклогексане, только с одним CH₂, замененным на C=O.
Что делает соединение ароматическим?
Согласно правилу Хюккеля, соединение должно соответствоватьчетыре условияклассифицироваться как ароматические:
| Требование | Значение | Почему это важно |
|---|---|---|
| Циклический | Конструкция должна образовывать замкнутое кольцо. | Без кольца нет пути для непрерывной делокализации электронов. |
| Планарный | Все атомы кольца должны лежать в одной плоскости (или очень близко к ней). | Планарность позволяет p-орбиталям непрерывно выравниваться и перекрываться вокруг кольца. |
| Полностью конъюгированный | Каждый атом кольца должен иметь ар-орбиталь, доступную для перекрытия (обычно через чередующиеся двойные связи). | Разрывы сопряжения (например, углерод sp³) блокируют делокализацию электронов. |
| 4n+2 π-электроны | Число делокализованных π-электронов кольца должно соответствовать формуле 4n+2 (n=0, 1, 2...) | Такое количество электронов соответствует особенно стабильному, полностью заполненному набору связывающих молекулярных орбиталей. |
Почему циклогексанон не ароматический?
Не-плоская кольцевая структура
Кольцо циклогексанона имеет форму сморщенного стула, а не плоской плоскости. Такая трехмерная-геометрия препятствует непрерывному выравниванию p-бок-к-сторонам p-орбиталей, которое требуется ароматическим системам, поскольку большинство атомов углерода в кольце являются тетраэдрическими (sp³), а не плоскими (sp²).
Нет непрерывного π-сопряжения
Ароматичность требует непрерывной цепочки p-орбиталей вокруг всего кольца. В циклогексаноне пять из шести атомов углерода в кольце являются sp³-гибридизированными (одинарные-связанные, насыщенные атомы углерода), которые не имеют p-орбитали, доступной для сопряжения. Только карбонильный углерод и кислород вносят вклад в электронную систему π-, и она изолирована, а не разделена с остальной частью кольца.
Не соответствует правилу Хюккеля
Поскольку непрерывного кольца сопряженных p-орбиталей не существует, в первую очередь не существует числа делокализованных π-электронов, которое можно было бы оценить по правилу 4n+2. Правило Хюккеля просто не применимо к системе, которая не является полностью сопряженной и плоской, начиная с - циклогексанон не соответствует более ранним структурным требованиям.
Локализованная карбонильная связь
Связь C=O в циклогексаноне ведет себя как типичный кетон-карбонил: реакционноспособна, поляризована и локализована только на карбонильных атомах углерода и кислорода. Это фундаментально отличается от π-системы бензола, где все шесть p-орбиталей перекрываются в одно делокализованное электронное облако, распространенное по всему кольцу.
Сводная информация об оценке ароматичности
| Требование | Циклогексанон |
|---|---|
| Циклический | ✓ |
| Планарный | ✗ |
| Полностью конъюгированный | ✗ |
| 4n+2 π-электроны (делокализованные) | ✗ (неприменимо - нет полного спряжения) |
| Ароматный | Нет |
Циклогексанон против бензола
| Особенность | Циклогексанон | Бензол |
|---|---|---|
| Структура | Шестичленное-кольцо с одной карбонильной группой | Шестичленное-кольцо, полностью сопряженное |
| Гибридизация | В основном sp³ (кольцевые атомы углерода), sp² у карбонильного углерода. | Все атомы углерода sp² |
| Электронная делокализация | Локализовано только для C=O | Полностью делокализован по кольцу |
| Ароматичность | Не ароматический (алифатический циклический кетон) | Ароматный |
| Типичные реакции | Нуклеофильное присоединение, восстановление, окисление, енолизация. | Электрофильное ароматическое замещение |
| Промышленное использование | Прекурсор нейлона, промышленный растворитель, промежуточное химическое соединение | Прекурсор стирола, фенола и других ароматических химикатов. |
Сравнение имеет значение, поскольку реакционная способность циклогексанона определяется его карбонильной группой, а не ароматическим кольцом -. Именно поэтому он так отличается от бензола в химическом синтезе, несмотря на внешнее сходство с «шести-углеродным кольцом».
Химические свойства циклогексанона
Реакционная способность циклогексанона сосредоточена на его карбонильной (C=O) группе, что делает его полезным в нескольких классических органических превращениях:
- Нуклеофильное присоединение- Карбонильный углерод является электрофильным, что позволяет нуклеофилам (таким как реактивы Гриньяра или источники гидридов) присоединяться по связи C=O.
- Снижение- Циклогексанон можно восстановить до циклогексанола с помощью восстановителей, таких как боргидрид натрия, или посредством каталитического гидрирования.
- Окисление- в условиях сильного окисления кольцо может расщепляться с образованием адипиновой кислоты, важного предшественника нейлона.
- енолизация- Как и другие кетоны, циклогексанон может образовывать енольный таутомер, делая альфа-углероды активными в реакциях конденсации и алкилирования.
- Сырье для гидрирования- Циклогексанон сам по себе обычно производится в промышленности путем частичного гидрирования фенола или окисления циклогексана.
Физические свойства циклогексанона (CAS 108-94-1)
| Свойство | Ценить |
|---|---|
| Химическое название | Циклогексанон |
| Номер CAS | 108-94-1 |
| Молекулярная формула | C₆H₁₀O |
| Молекулярный вес | 98,14 г/моль |
| Появление | От бесцветной до бледно-желтой маслянистой жидкости. |
| Запах | Мятный, похожий на ацетон- |
| Точка кипения | ~155,6–156 градусов |
| Точка плавления | От ~-31 до -47 градусов (зависит от источника/чистоты) |
| Плотность (20 градусов) | 0,9478 г/см³ |
| Точка возгорания | ~44 градуса (закрытая чашка) |
| Растворимость в воде | ~23 г/л при 25 градусах |
| Растворимость | Растворим в спирте, эфире, бензоле и хлороформе. |
Почему его не-ароматическая структура имеет значение в промышленности
Это может показаться чисто академическим различием, но отсутствие ароматичности циклогексанона напрямую определяет его промышленную ценность. Поскольку его реакционная способность обусловлена локализованной реакционноспособной карбонильной группой, а не стабильным ароматическим кольцом, циклогексанон легко подвергается реакциям окисления с раскрытием кольца, необходимым для производства адипиновой кислоты и капролактама -, двух ключевых предшественников нейлона 6,6 и нейлона 6 соответственно. Ароматическое кольцо, напротив, сопротивляется такого рода реактивным превращениям именно потому, что его делокализованная электронная система очень стабильна. Короче говоря: карбонильная реакционная способность циклогексанона -, обеспечиваемая его не-ароматической структурой -, делает его полезным в качестве растворителя, промежуточного химического соединения и предшественника нейлона.
Распространенное промышленное использование циклогексанона
- Производство нейлона- основное промышленное использование в качестве прекурсора адипиновой кислоты (для нейлона 6,6) и капролактама (для нейлона 6).
- Краски и покрытия- используется в качестве растворителя, особенно для покрытий, содержащих нитроцеллюлозу, полимеры винилхлорида и полимеры метакрилата.
- Смолы и клеи- растворяет ряд натуральных и синтетических смол, восков и целлюлозы.
- Печатные краски- ценится за свою платежеспособность и контролируемую скорость испарения.
- Производство электроники- используется в определенных процессах очистки и рецептур.
- Пестициды и агрохимические рецептуры- служит растворителем для различных гербицидов и других активных ингредиентов.
- Общее химическое промежуточное соединение- используется в органическом синтезе, морилке для дерева, средствах для удаления красок и лаков и обезжиривании металлов.
Соображения безопасности
Циклогексанон – легковоспламеняющаяся горючая жидкость, требующая стандартных мер предосторожности при обращении с растворителями-:
- точка возгораниятемпература около 44 градусов (закрытая чашка) означает, что его следует хранить вдали от открытого огня, искр и других источников воспламенения, особенно в более теплых условиях хранения.
- Вентиляция: используйте в хорошо-проветриваемых помещениях или под местной вытяжкой/вытяжным шкафом, поскольку пары тяжелее воздуха и могут накапливаться в низменных-или закрытых помещениях.
- Хранилище: хранить в плотно закрытых контейнерах вдали от сильных окислителей - циклогексанон может образовывать взрывоопасные пероксиды с перекисью водорода и бурно реагирует с такими материалами, как азотная кислота.
- СИЗ: используйте химически стойкие-перчатки и средства защиты глаз, чтобы избежать контакта с кожей и глазами, так как циклогексанон вызывает раздражение.
- Всегда обращайтесь к действующему паспорту безопасности (SDS) для получения полных указаний по обращению, хранению и ограничениям воздействия-, специфичных для вашего класса продукта.
Часто задаваемые вопросы
Является ли циклогексанон ароматическим?
Нет. Циклогексанон — это не-ароматический алифатический циклический кетон. Он имеет шестичленное-кольцо, но ему не хватает планарности и непрерывного сопряжения, необходимых для ароматичности.
Является ли циклогексанон алифатичным?
Да. Поскольку циклогексанон не является ароматическим, его классифицируют как алифатическое (в частности, алициклическое) соединение - циклической структуры без ароматического характера.
Является ли циклогексанон анти-ароматическим?
Нет. Для анти-ароматичности требуется плоское, полностью сопряженное кольцо с 4n π-электронами, что дестабилизирует. Циклогексанон вообще не отвечает требованиям планарности или сопряжения, поэтому он просто не-ароматический -, а не анти-ароматический.
Почему циклогексанон не ароматический?
Поскольку его кольцо не-плоское (конформация кресла), большинство атомов углерода в его кольце гибридизованы по sp³-, а не по sp², и у него отсутствует непрерывная делокализованная система π-электронов вокруг кольца -, все из которых необходимы для ароматичности согласно правилу Хюккеля.
Соответствует ли циклогексанон правилу Хюккеля?
Правило Хюккеля не применимо по существу к циклогексанону, поскольку оно оценивает количество π-электронов только в системах, которые уже являются плоскими и полностью сопряженными - условиями, которым циклогексанон вообще не удовлетворяет.
Является ли циклогексанон плоским?
Нет. Кольцо циклогексанона принимает трехмерную конформацию стула, подобную циклогексану, а не лежит плоско, как бензол.
Какую функциональную группу содержит циклогексанон?
Циклогексанон содержит кетоновую функциональную группу (карбонил C=O, связанный с двумя атомами углерода внутри кольца).
Является ли циклогексанон кетоном?
Да. Это циклический кетон -, шестичленное углеродное кольцо, в котором один углерод в кольце заменен карбонильной группой.
Чем циклогексанон отличается от бензола?
Циклогексанон имеет не-плоское, в основном sp³-гибридизированное кольцо с локализованной карбонильной группой, тогда как бензол представляет собой плоское, полностью сопряженное кольцо с шестью делокализованными π-электронами. Это структурное различие означает, что циклогексанон реагирует в основном посредством нуклеофильного присоединения и окисления карбонильной группы, тогда как бензол реагирует посредством электрофильного ароматического замещения.
Почему циклогексанон важен в производстве нейлона?
Его реакционноспособная, не-ароматическая карбонильная группа позволяет ему легко окисляться в адипиновую кислоту или превращаться в капролактам -, два ключевых мономера, используемых для производства нейлона 6,6 и нейлона 6 соответственно.
Поставщик циклогексанона (CAS 108-94-1)
Поставки Tianjin Gnee Biotech Co., Ltd.Циклогексанон промышленного-класса (CAS 108-94-1) для производства нейлона, покрытий и растворителей, с полной доступной документацией SDS, COA и TDS. Свяжитесь с нами для получения технических характеристик, цен и поддержки оптовых заказов.