Sykloheksanoli

Sykloheksanoli (C6H12O) on syklinen sekundäärinen alkoholi. Yhdistettä käytetään pääasiassa nailonin ja muovien pehmentimien valmistuksessa, puhdistusaineissa ja liuottimissa. Sykloheksanolista käytetään myös nimityksiä heksahydrofenoli, heksaliini ja sykloheksyylialkoholi. Yhdistettä esiintyy kasveissa ja kukkien tuoksuissa sekä semiokemikaalina eliöiden viestinnässä.

Sykloheksanoli
Tunnisteet
CAS-numero 108-93-0
SMILES C1CCC(CC1)O [1]
Ominaisuudet
Kemiallinen kaava C6H12O
Moolimassa 100,156 g/mol
Tiheys 0,962 g/cm3[2] g/cm³
Sulamispiste 25,2 °C[2]
Kiehumispiste 161,1 °C[2]
Liukoisuus Veteen 3,6 g/100ml (20 °C)[3]. Liukenee myös etanoliin, bentseeniin ja asetoniin.[2]

Valmistus ja ominaisuudet

Sykloheksanolia valmistetaan teollisesti kahdella pääasiallisessa tavalla sykloheksaanin hapetuksella ja hydraamalla fenolia. Sykloheksaanin hapetus nestefaasissa kehitettiin 1940-luvulla. Reaktio tapahtuu 180–250 °C:n lämpötilassa käyttämällä kobolttipohjaista katalyyttiä kuten kobolttiasetaattia tai kobolttinaftenaattia. 1950-luvulla aloitettiin boorihappopohjaisten katalyyttien tutkimus ja ne ovatkin syrjäyttäneet kobolttikatalyyttejä. Boorihappokatalyyttiä käytettäessä reaktion tapahtumiseksi tarvittava lämpötila on hieman matalampi 140–180 °C. Boorihappokatalyyttien etuna on myös suurempi selektiivisyys ja saanto. Hapetusreaktio tapahtuu molempia katalyyttejä käytettäessä sykloheksyyliperoksidivälituotteen kautta, joka voidaan hajottaa esimerkiksi emäksisellä vesiliuoksella. Sykloheksanoli on reaktion päätuote ja sivutuotteena muodostuu sykloheksanonia. Tuotteet erotetaan toisistaan alipainetislauksella.[2][3][4][5][6]

Sykloheksanolin ja sykloheksanonin valmistus sykloheksaanista. Kuvassa on hakasulkuihin merkitty reaktion välituote, sykloheksyyliperoksidi

Fenolin hydraus on ensimmäinen sykloheksaanin teolliseen valmistukseen kehitetty menetelmä ja se tapahtuu neste- tai höyryfaasissa. Katalyyttinä prosessissa käytetään nikkeliä, johon voidaan sekoittaa muita metalleja esimerkiksi kuparia, kobolttia tai mangaania. Menetelmällä sykloheksanolisaanto on hyvin korkea, jopa 98 %. Myös tällä prosessilla voidaan tuottaa sykloheksanolin lisäksi sykloheksanonia ja epäpuhtautena voi esiintyä myös reagoimatonta fenolia.[2][3]

Sykloheksanolin synteesi fenolista vedyttämällä

Sykloheksanolia voidaan valmistaa myös sykloheksanonia pelkistämällä tai syklohekseenistä, mutta näillä prosesseilla ei ole samanlaista kaupallista merkitystä kuin kahdelle edellä mainitulla menetelmällä.[3]

Vuonna 1992 sykloheksanolin ja sykloheksanonin yhteenlaskettu maailmanlaajuinen tuotanto oli noin 3 200 000 tonnia. Vuonna 1999 teknisen sykloheksanolin hinta oli 1,87 Yhdysvaltain dollaria kilogrammalta.[3]

Kiteisenä sykloheksanoli on kiteistä valkoista ainetta tai öljymäistä nestettä. Yhdisteelle on tyypillistä haju, joka muistuttaa kamferia. Sykloheksanoli on sekä kiinteänä hygroskooppista ja voi sisältää 12 massaprosenttia vettä. Aine on veteen liukoinen ja liukenee myös orgaanisiin yhdisteisiin kuten alkoholeihin, bentseeniin, asetoniin ja dietyylieetteriin. Yhdisteeseen voidaan lisätä metanolia alentamaan sykloheksanolin sulamispistettä ja siten parantamaan sen kylmänkestävyyttä.[2]

Reaktioita ja käyttö

Sykloheksanoli reagoi alkoholeille tyypillisesti. Teollisesti tärkeitä reaktioita ovat sykloheksanolin esteröinti- ja hapettumisreaktiot. Sykloheksanoli voidaan hapettaa sykloheksanoniksi ilman katalyyttiä uunissa, jonka lämpötila on 400–450 °C. Hapettamiseen voidaan käyttää metalliyhdisteitä katalyytteinä, jolloin saanto on parempi ja voidaan käyttää alempia lämpötiloja. Tyypillisimpiä ovat kromiin, kupariin, rautaan ja sinkkiin perustuvat katalyytit. Vahvat hapettimet, kuten kaliumpermanganaatti ja typpihappo hapettavat yhdisteen adipiinihapoksi. Sykloheksanolista saadaan syklohekseeniä kuumentamalla sitä happaman katalyytin läsnä ollessa noin 400 °C:n lämpötilaan.[2][3][4]

Suurin osa sykloheksanolista käytetään nailonin tuotannossa käytettävän adipiinihapon valmistukseen. Lisäksi siitä syntetisoidaan kaprolaktaamia ja muovien pehmentiminä käytettäviä estereitä disykloheksyyliftalaattia ja disykloheksyyliadipaattia sekä sykloheksyyliamiinia. Vuonna 1992 Yhdysvalloissa sykloheksanolin käyttö muuhun kuin nailonin valmistamiseen oli noin 10 000 tonnia. Sykloheksanolia käytetään kemianteollisuudessa liuottamaan lakkoja, öljyjä, sellakkaa, etyyliselluloosaa ja väriaineita. Yhdiste on komponentti myös eräissä puhdistus- ja kiillotusaineissa sekä stabiloijana saippuoissa.[2][3][4]

Myrkyllisyys

Sykloheksanoli on lievästi myrkyllistä. Sen huurut ärsyttävät hengityselimiä ja silmiä. Hengitettynä se aiheuttaa pääkipua ja huonovointisuutta.[2][7] Yhdisteen karsinogeenisuutta on tutkittu vain vähän, mutta rottakokeissa on sen todettu olevan kokarsinogeeninen eli voimistavan karsinogeenien kykyä aiheuttaa kasvaimia.[8]

Lähteet
  1. Cyclohexanols – Compound summary NCBI. Viitattu 25. elokuuta 2019.
  2. Raimo Alén: Kokoelma orgaanisia yhdisteitä, s. 165. Consalen Consulting, 2009. ISBN 978-952-92-5627-3.
  3. Michael Tuttle Musser: Cyclohexanol and cyclohexanone, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, John Wiley & Sons, New York, 2002 Teoksen verkkoversio[vanhentunut linkki] Viitattu 13.11.2010
  4. William B. Fisher, Jan F. VanPeppen: Cyclohexanol and Cyclohexanone, Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, John Wiley & Sons, New York, 2001 Teoksen verkkoversio[vanhentunut linkki] Viitattu 13.11.2010
  5. James G. Speight: Chemical and process design handbook. McGraw-Hill Professional, 2002. ISBN 9780071374330. Kirja Googlen teoshaussa (viitattu 13.11.2010). (englanniksi)
  6. Klaus Weissermel, Hans-Jürgen Arpe: Industrial organic chemistry, s. 42. Wiley-VCH, 2003. ISBN 978-3-527-30578-0. Kirja Googlen teoshaussa (viitattu 13.11.2010). (englanniksi)
  7. Sykloheksanolin kansainvälinen kemikaalikortti Viitattu 13.11.2010
  8. Lucrecia Márquez-Rosado, Cristina Trejo-Solís, María del Pilar Cabrales-Romero, Evelia Arce-Popoca, Adolfo Sierra-Santoyo, Leticia Alemán-Lazarini, Samia Fatel-Fazenda, Claudia E. Carrasco-Legleu, Saúl Villa-Treviño: Co-carcinogenic effect of cyclohexanol on the development of preneoplastic lesions in a rat hepatocarcinogenesis model. Molecular Carcinogenesis, 2007, 46. vsk, nro 7, s. 524–533. Wiley. Artikkelin verkkoversio. Viitattu 13.11.2010. (englanniksi)

    Aiheesta muualla
    This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.