Cyclohexen

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Strukturformel
Strukturformel von Cyclohexen
Allgemeines
NameCyclohexen
Andere Namen

1,2,3,4-Tetrahydrobenzol

SummenformelC6H10
Kurzbeschreibung

farblose Flüssigkeit mit phenolartigem Geruch[1]

Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer110-83-8
EG-Nummer203-807-8
ECHA-InfoCard100.003.462
PubChem8079
ChemSpider7788
WikidataQ413328
Eigenschaften
Molare Masse82,15g·mol−1
Aggregatzustand

flüssig

Dichte

0,81 g·cm−3[1]

Schmelzpunkt

−104°C[1]

Siedepunkt

83 °C[1]

Dampfdruck
  • 90 hPa (20 °C)[1]
  • 140 hPa (30 °C)[1]
  • 225 hPa (40 °C)[1]
  • 333 hPa (50 °C)[1]
Löslichkeit

praktisch unlöslich in Wasser (0,21 g·l−1 bei 20 °C)[1]

Brechungsindex

1,446 (20 °C)[2]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[1]
GefahrensymbolGefahrensymbolGefahrensymbolGefahrensymbol

Gefahr

H- und P-SätzeH:225​‐​302​‐​304​‐​411
P:210​‐​233​‐​240​‐​273​‐​301+310​‐​331[1]
MAK

Schweiz: 300 ml·m−3 bzw. 1015 mg·m−3[3]

Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten beiStandardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). Brechungsindex:Na-D-Linie, 20 °C

Cyclohexen (1,2,3,4-Tetrahydrobenzol) ist eine farblose Flüssigkeit mit der Summenformel C6H10. Sie gehört zu denCycloalkenen (cyclische Kohlenwasserstoffe mit mindestens einerDoppelbindung).

Inhaltsverzeichnis

Herstellung

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Industriell wird Cyclohexen durchDehydrierung vonCyclohexanol gewonnen. Das Verfahren geht auf den russischen ChemikerWladimir Nikolajewitsch Ipatjew zurück, welcher den cyclischen Alkohol als Dampf (Gas) über einen erhitzten Feststoffkatalysator ausTonerde leitete.[4] Bei einer Reaktionstemperatur zwischen 380 und 450 °C entsteht Cyclohexen in 89%iger Ausbeute.[5]

Cyclohexen-Synthese nach Ipatiew
Cyclohexen-Synthese nach Ipatiew

Später wurde gefunden, dass die Dehydratisierung auch ohne Katalysatoren in reinem Wasser unter Druck bei Temperaturen von 250 bis 380 °C möglich ist, wobei 1- und 3-Methylcyclopenten als Nebenprodukte auftreten.[6]

Eine weitere Möglichkeit ist die Dehydratisierung von Cyclohexanol in Gegenwart von konzentrierter Schwefelsäure oder Phosphorsäure.[7] Es handelt sich hierbei um eine säurekatalysierte1,2-Eliminierung nach dem Mechanismus einer E1-Reaktion.

Synthese von Cyclohexen aus Cyclohexanol, Protonierung
Synthese von Cyclohexen aus Cyclohexanol, Protonierung
Synthese von Cyclohexen aus Cyclohexanol, Eliminierung
Synthese von Cyclohexen aus Cyclohexanol, Eliminierung

Eigenschaften

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Die farblose Flüssigkeit riecht charakteristisch phenolartig, bei niedrigen Konzentrationen in der Umgebungsluft nach Erdgas. Mit einer Dichte von 0,81 g·cm−3 ist es leichter als Wasser. Die Dämpfe sind sehr viel schwerer als Luft.[1]

Physikalische Eigenschaften

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Mit den Methoden derElektronenbeugung undMikrowellenspektroskopie wurde die Konformation des Cyclohexens in der Gasphase ermittelt. Es bevorzugt eine Halbsesselkonformation; die Kohlenstoffatome C-3 und C-6 liegen in der Ebene der Doppelbindung.[8] Wie beim gesättigten KohlenwasserstoffCyclohexan ist die Konformation flexibel. Das Molekül unterliegt einer Inversion mit einer Inversionsbarriere von ca. 5 kcal/mol (22 kJ/mol). Der Übergangszustand entspricht einer Boot-Konformation.[9]

Chemische Eigenschaften

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Die Thermolyse (Pyrolyse) in der Gasphase zwischen 814 bis 902 Kelvin, d. h. 541–629 °C führt in einer unimolekularen Reaktion zu den ungesättigten KohlenwasserstoffenEthen und1,3-Butadien. Dies ist das Ergebnis einer (vermutlich konzertierten)Retro-Diels-Alder-Reaktion.[10][11]

Thermolyse von Cyclohexen
Thermolyse von Cyclohexen

An der C=C-Doppelbindung des Cyclohexens finden für diese Funktion charakteristische Reaktionen statt. DurchEpoxidierung entstehtCyclohexenoxid. Brom lieferttrans-1,2-Dibromcyclohexan. Im ersten Reaktionsschritt wird dabei einBromoniumion gebildet, welches ‚auf der Rückseite‘ mit dem freigesetzten Bromidion reagiert.[12] Wie die meisten Cyclohexanderivate liegttrans-1,2-Dibromcyclohexan in einer Sesselkonformation vor, bei der beide Bromatome entweder die equatoriale oder die axiale Position einnehmen (siehe Kasten, rechts).

Reaktion von Cyclohexen mit Brom zu trans-1,2-Dibromcyclohexan (mit Konformationen)
Reaktion von Cyclohexen mit Brom zu trans-1,2-Dibromcyclohexan (mit Konformationen)

Ein erster Nachweis vonDichlorcarben gelang durch Addition an die Cyclohexen-Doppelbindung.

Sicherheitstechnische Kenngrößen

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Cyclohexen bildet leicht entzündliche Dampf-Luft-Gemische. Die Verbindung hat einenFlammpunkt bei −17 °C.[1][13] DerExplosionsbereich liegt zwischen 1,09 Vol.‑% (37 g/m3) als untere Explosionsgrenze (UEG) und 7,7 Vol.‑% als obere Explosionsgrenze (OEG).)[1] Hier ergibt sich ein obererExplosionspunkt von −18 °C.[1] DieGrenzspaltweite wurde mit 0,85 mm bestimmt.[1][13] Es resultiert damit eine Zuordnung in dieExplosionsgruppe IIB.[1] DieZündtemperatur beträgt 265 °C.[1][13] Der Stoff fällt somit in dieTemperaturklasse T3.

Verwendung

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Cyclohexen wird zur Synthese vonAdipinsäure undMaleinsäure, einige Derivate zur Herstellung vonArzneimitteln verwendet. Außerdem ist Cyclohexen ein gutesLösungsmittel in der chemischen Industrie und fürKlebstoffe.

Sicherheitshinweise

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Cyclohexen ist gesundheitsschädlich. Cyclohexen ist schwach wassergefährdend (WGK 1).[1]

Einzelnachweise

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  1. abcdefghijklmnopqrsEintrag zuCyclohexen in derGESTIS-Stoffdatenbank desIFA, abgerufen am 2. Januar 2024. (JavaScript erforderlich)
  2. DatenblattCyclohexene beiSigma-Aldrich, abgerufen am 7. November 2016 (PDF).
  3. Schweizerische Unfallversicherungsanstalt (Suva):Grenzwerte – Aktuelle MAK- und BAT-Werte (Suche nach110-83-8 bzw. Cyclohexen), abgerufen am 2. November 2015.
  4. W. Ipatiew:Katalytische Reaktionen bei hohen Temperaturen und Drucken. XX. Dehydration cyclischer Alkohole. In:Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft, 1910.
  5. Louis F. Fieser, Mary Fieser:Lehrbuch der Organischen Chemie, Übersetzt und bearbeitet von Hans R. Hensel, Verlag Chemie, Weinheim 1954, S. 58.
  6. Naoko Akiya, Phillip E. Savage:Kinetics and Mechanism of Cyclohexanol Dehydration in High-Temperature Water. In:Industrial & Engineering Chemistry Research Jg. 2001 Bd. 40, Heft 8, S. 1822–1831.DOI: 10.1021/ie000964z
  7. Siegfried Hauptmann:Organische Chemie, 1. Auflage, S. 243, Verlag Harry Deutsch, Thun 1985.
  8. Joseph F. Chiang, Simon Harvey Bauer:Molecular structure of cyclohexene. In:Journal of the American Chemical Society Jg. 1969, Bd. 91, Heft 8, S. 1898–1901.DOI: 10.1021/ja01036a004
  9. Ernest L. Eliel, Samuel H. Wilen, Lewis N. Mander:Stereochemistry of Organic Compounds, John Wiley & Sons, 1994,ISBN 0-471-01670-5
  10. Masao Uchiyama, Tadao Tomioka, Akira Amano:Thermal Decomposition of Cyclohexene. In:The Journal of Physical Chemistry Jg. 1964, Bd. 68, Heft 7, S. 1878–1881.DOI: 10.1021/j100789a036
  11. D. C. Tardy, R. Ireton, A. S. Gordon:Thermal decomposition of labeled cyclohexene. A complex reaction involving a forbidden 1,2-hydrogen elimination. In:Journal of the American Chemical Society, Jg. 1979, Bd. 101, Heft 6, S. 1508–1514.DOI: 10.1021/ja00500a024
  12. Siegfried Hauptmann:Organische Chemie, 1. Auflage, S. 233, Verlag Harry Deutsch, Thun 1985.
  13. abcE. Brandes, W. Möller:Sicherheitstechnische Kenngrößen. Band 1:Brennbare Flüssigkeiten und Gase. Wirtschaftsverlag NW – Verlag für neue Wissenschaft, Bremerhaven 2003.
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