Cyclohexanon

Strukturformel
Allgemeines
Name	Cyclohexanon
Andere Namen	Pimelinketon Anon
Summenformel	C6H10O
CAS-Nummer	108-94-1
Kurzbeschreibung	farblose Flüssigkeit
Eigenschaften
Molare Masse	98,15 g·mol−1
Aggregatzustand	flüssig
Dichte	0,947 g·cm−3 (25°C)
Schmelzpunkt	-31°C
Siedepunkt	155°C
Dampfdruck	4,5 hPa (20°C)
Löslichkeit	leicht löslich in den meisten organischen Lösungsmitteln; Löslichkeit in Wasser ca. 90 g/l bei 20°C
Sicherheitshinweise
Gefahrstoffkennzeichnung aus RL 67/548/EWG, Anh. I Xn Gesundheits- schädlich R- und S-Sätze R: 10-20 S: (2-)25
MAK	40,8 mg·m−3
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

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Gewinnung und Darstellung

Zur technischen Synthese von Cyclohexanon stehen hauptsächlich zwei Verfahren zur Verfügung:

1) Die katalytische Oxidation von Cyclohexan mit Luftsauerstoff, die über das instabile Cyclohexanhydroperoxid verläuft und einem radikalischen Mechanismus folgt. Dabei wird ein Gemisch aus Cyclohexanon und Cyclohexanol gebildet, welche man auch abgekürzt als Anon und Anol bezeichnet. Das Gemisch kann destillativ aufgetrennt werden.

2) Die Oxidation von Cyclohexanol mit verdünnter Salpetersäure oder in der Gasphase an Zinkoxid-Katalysatoren. Das Cyclohexanol wird zuvor durch Hydrierung von Phenol an einem Nickel-Katalysator hergestellt:

Im Labormaßstab kann Cyclohexanon auch durch Oxidation von Cyclohexanol in saurer Lösung mit Chrom(VI)-salzen, z. B. Natriumdichromat, erhalten werden. Diese Reaktion verläuft mechanistisch über einen Chromsäureester des Cyclohexanols:

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Cyclohexanon ist bei Raumtemperatur eine farblose Flüssigkeit mit einer Dichte von 0,947 g/cm³. Es erstarrt bei -31 °C und siedet bei 155 °C. Es ist mit den meisten, gängigen organischen Lösungsmitteln in jedem Verhältnis mischbar. In Wasser lösen sich 90 g/l bei 20 °C, das entspricht bei der Molmasse von 98,15 g/mol einer molaren Löslichkeit von 0,917 mol/l.

Chemische Eigenschaften

Cyclohexanon zeigt die für Ketone typischen Reaktionen, beispielsweise:

• Iminbildung mit Ammoniak und primären Aminen,
• Enaminbildung mit sekundären Aminen (s. u.),
• CH-Acidität der beiden CH₂-Gruppen, die der Carbonylgruppe benachbart sind, und die damit verbundene Enolisierbarkeit,
• Aldol-Reaktionen unter Basen- oder Säurekatalyse,
• Reaktion mit Grignard-Reagenzien,
• Olefinbildung unter den Bedingungen der Wittig-Reaktion oder der Horner-Wadsworth-Emmons-Reaktion,
  

etc.

Mit Natriumborhydrid lässt es sich leicht zu Cyclohexanol reduzieren.
Von konzentrierter Salpetersäure (65 %ig) wird es bei 30 - 40 °C unter Ringöffnung zu Adipinsäure oxidiert. Zur Synthese der Adipinsäure geht man allerdings vom Cyclohexanol aus, wobei das zunächst nach der oben aufgeführten Reaktion gebildete Cyclohexanon sofort weiter reagiert.

Verwendung

Die wohl wichtigste industrielle Verwendung von Cyclohexanon ist die Umsetzung zu ε-Caprolactam, welches zur Herstellung von Perlon dient. Zuerst wird durch Kondensation mit Hydroxylamin (in Form von Hydroxylaminhydrochlorid eingesetzt) das Cyclohexanonoxim gebildet, welches in einer Beckmann-Umlagerung zum ε-Caprolactam umgesetzt wird:

Besonders in Praktikumsversuchen in der chemischen Ausbildung dient es als typischer Vertreter der zyklischen Ketone. Beispielsweise gelingen die Bildung von Enaminen oder die α-Alkylierung mit Cyclohexanon als Ausgangsstoff sehr gut:

Aufgrund seiner vielfältigen Reaktionsmöglichkeiten als Keton wird es oft in der organischen Synthesechemie eingesetzt, wenn Sechsring-Strukturelemente in Molekülgerüste eingebaut werden sollen.

Sicherheitshinweise

Cyclohexanon ist besonders beim Einatmen gesundheitsschädlich und kann Schwindelanfälle und Kopfschmerzen hervorrufen. Weiterhin bildet es beim Erwärmen entzündliche Dämpfe. Daher sollte es unter einem gut ziehenden Abzug gehandhabt werden. Dabei sind Schutzhandschuhe und Schutzbrille zu tragen.

• Bei Haut- oder Augenkontakt muss sofort mit reichlich Wasser abgewaschen bzw. ausgespült werden. Arzt hinzuziehen!
• Bei Verschlucken reichlich Wasser trinken. Nicht erbrechen.
• Sachgerechte Entsorgung als nicht-halogenhaltige Lösungsmittelabfälle.

Literatur

• Beyer/Walter: Lehrbuch der Organischen Chemie. Hirzel-Verlag Stuttgart, 23 Aufl. 1998, S. 306, 353 und 430
• Chemikalien-/Reagenzienkataloge der Merck KGaA (Darmstadt) und der Sigma-Aldrich Chemie GmbH (Taufkirchen)

Betriebsanweisung

• Betriebsanweisung für Cyclohexanon von der Universität Würzburg