Циклогексано́н (секстон, пимелиновый кетон), алициклический кетон, С₆Н₁₀О, молярная масса 98,14 г/моль.

Физические свойства

Представляет собой маслянистую бесцветную жидкость с запахом ацетона и мяты; t_пл −16,4 °C (в кристаллическом состоянии существует в двух модификациях: орторомбическая а=1,038 нм, b=0,734 нм, с=0,1509 нм, z=8, пространственная группа Qh₁, которая переходит в кубическую – а=0,863 нм, z=4; температура фазового перехода −53,8 °C, теплота фазового перехода 8,66 кДж/моль); t_пл −31 °C, t_кип 155,4 °C; плотность 0,9478 г/см³ (20 °C); показатель преломления 1,4510; t_крит 356 °С, критическое давление 3,73 МПа; вязкость 2,36 мПа · с (20 °С); поверхностное натяжение 34,5 мН/м (20 °С); абсолютная величина дипольного момента 9,3397 · 10⁻³⁰ Кл · м; давление пара 0,666 кПа (25 °С), 26,66 кПа (100 °С); теплота плавления 1,328 кДж/моль; теплота испарения 51,16 кДж/моль (50 °С), 48,40 кДж/моль (100 °С); теплота сгорания −3344 кДж/моль; энтальпия образования −227,6 кДж/моль; энтропия 330,5 Дж/моль · К; диэлектрическая проницаемость 18,2. Растворимость циклогексанона в воде 9,9 % (по объёму), растворимость воды в циклогексаноне 5,8 %. Циклогексанон образует азеотропные смеси (t_кип смеси в °С; содержание циклогексанона в % по массе): вода (96,3; 45), кумол (152; 65), циклогексанол (119,6; 88 при 300 мм рт. ст.).

Для молекулы циклогексанона наиболее предпочтительна конформация кресла, при комнатной температуре в равновесной смеси присутствует 1–12 % циклогексанона в конформации ванны. Величина инверсионного барьера 16,7 кДж/моль.

Химические свойства

По химическим свойствам циклогексанон – типичный представитель кетонов. Кислородом воздуха или азотной кислотой окисляется до адипиновой кислоты и низших моно- и дикарбоновых кислот, при окислении надуксусной кислотой образуется капролактон; при кипячении с уксусным ангидридом (СН₃СО)₂О – циклогексенилацетат, при действии диазометана CH₂N₂ – циклогептанон, в присутствии безводных минеральных кислот на холоду или щелочей при 100–150 °С – 4-циклогексилиденциклогексанон.

Получение

В промышленности циклогексанон получают окислением циклогексана кислородом воздуха при 140–165 °С и давлении 0,9–1,6 МПа в присутствии нафтената или стеарата кобальта (0,25–2 г на 1 т циклогексана). Степень превращения циклогексана за один проход 4–5 %.

Другой промышленный способ получения циклогексанона – дегидрирование циклогексанола в паровой фазе при температуре выше 220 °С и атмосферном давлении (в этих условиях равновесие реакции сдвинуто в сторону циклогексанона) в присутствии смешанных цинкхромовых (360–380 °С), медномагниевых (240–260 °С) или промотированных медноцинкхромалюминиевых (240 °С) катализаторов; степень превращения за один проход соответственно 60–65, 50 и 50 %.
Циклогексанон получают также совместно с циклогексанолом каталитическим гидрированием фенола:

$2C_6H_5OH + 5H_2 \rightleftarrows C_6H_{11}OH + C_6H_{10}O + 147 \ кДж/моль.$Процесс осуществляют в газовой фазе при 120–140 °С и 0,3 МПа в присутствии палладия на оксиде алюминия Pd/Al₂O₃ при молярном соотношении водород : фенол [(5−10):1]. Образующуюся смесь циклогексанона (88–95 %), циклогексанола (5–6 %), непрореагировавшего фенола (1–2 %) разделяют ректификацией.

Применение

Циклогексанон применяют в производстве адипиновой кислоты, в качестве полупродукта в производстве ε-капролактама, растворителя нитратов и ацетатов целлюлозы, жиров, восков, природных смол, поливинилхлорида, основных красителей; компонент средств для выведения пятен от краски.

Безопасность

Температура вспышки 33,9 °С, температура самовоспламенения 452 °С, концентрационный предел воспламенения 0,9–9,0 % (по объёму), предел допустимой концентрации в атмосферном воздухе 0,04 мг/м³, в воде водоёмов 0,2 мг/л, полулетальная доза 2,78 г/кг (мыши, перорально).