Cyclohexylbenzol
# Cyclohexylbenzol

Cyclohexylbenzol ist eine cycloaliphatisch-aromatische Verbindung, bei der ein Cyclohexan- mit einem Benzolring verknüpft ist. Die Verbindung wird als hochsiedendes Lösungsmittel, als Wärmeträgerflüssigkeit, als Additiv für Lithium-Ionen-Akkumulatoren, sowie als Molekülbaustein für Flüssigkristalle eingesetzt. Phenylcyclohexan wurde intensiv als industrielle Alternative zu Cumol in der Hockschen Phenol-Synthese als Ausgangsstoff für Phenol und Cyclohexanon bearbeitet.

## Vorkommen und Darstellung

Zur Darstellung von Phenylcyclohexan wurden seit Beginn des letzten Jahrhunderts zahlreiche Labormethoden publiziert, wie z. B. durch Friedel-Crafts-Alkylierung von Benzol mit Cyclohexylchlorid unter Katalyse mit Aluminiumchlorid. Synthese und Eigenschaften von Cyclohexylbenzol durch (partielle) Hydrierung von Biphenyl wurden bereits 1903 beschrieben.

Als Nebenprodukt entsteht 1,4-Dicyclohexylbenzol (1,4-DCB) durch zweifache Alkylierung des Benzols.

Für Laboransätze eignet sich eine Vorschrift aus Organic Syntheses, nach der Cyclohexen mit Benzol in Gegenwart von konzentrierter Schwefelsäure mit Ausbeuten von 65 bis 68 % zu Cyclohexylbenzol (CHB) reagiert.

Nach einer modernen Prozessvorschrift wird Cyclohexylbenzol bei der Hydrierung von Biphenyl mit Raney-Nickel mit Ausbeuten von über 98 % erhalten.

Bei der von ExxonMobil intensiv betriebenen Suche nach Alternativen zum Cumolhydroperoxid-Verfahren zur Herstellung von Phenol wurde Cyclohexylbenzol als potentieller Ausgangsstoff identifiziert. Friedel-Crafts-Alkylierung von Benzol unter hydrierenden Bedingungen mit intermediär entstehendem Cyclohexen (auch als Hydroalkylierung bezeichnet) in Gegenwart von sauren Zeolithen vom MCM-22-Typ liefert in einem kontinuierlichen Prozess Cyclohexylbenzol in brauchbaren Selektivitäten und Ausbeuten.

Tatsächlich entsteht ein komplexes Stoffgemisch, das als Nebenprodukte Cyclohexan, 1,4-Dicyclohexylbenzol (1,4-DCB) durch zweifache Alkylierung, sowie Bicyclohexyl durch Hydrierung des Zielprodukts enthält. Außerdem erschweren Verunreinigungen wie u. a. Methylcyclopentan und Methylcyclopentylbenzol, die aus dem Stoffgemisch wegen geringer Siedepunktsunterschiede nur schwer abtrennbar sind, die destillative Aufarbeitung.

## Eigenschaften

Cyclohexylbenzol ist eine farblose, ölige Flüssigkeit von angenehmem Geruch, die sich in vielen organischen Lösungsmitteln, aber praktisch nicht in Wasser löst.

Anhand von $^1H-NMR-spektroskopischen$ Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass das äquatorial-parallele Konformer, bei dem die Ebene des Benzolrings quasi das Cyclohexanmolekül halbiert, die stabilste Form des Cyxlohexylbenzols ist.

## Anwendungen

Cyclohexylbenzol eignet sich als unpolares und hochsiedendes organisches Lösungsmittel und als thermisch bis 330 °C beständige Wärmeträgerflüssigkeit, die als technisches Produkt noch < 10 % des bei vollständiger Hydrierung von CHB entstehenden Bicyclohexyls enthält. Phenylcyclohexan wirkt als Elektrolytzusatz in Lithium-Ionen-Akkumulatoren zum Schutz vor Überladung der Batterie.

Die Phenylcyclohexylgruppe ist ein wesentliches Strukturelement der pharmakologisch aktiven Arylcyclohexylamine und von meist nematischen Flüssigkristallen (engl. Liquid Crystals, LC), die in 4- und 4‘-Stellung unterschiedliche Substituenten tragen können. Eine typische Verbindung ist 4-(trans-4-Pentylcyclohexyl)-benzontril (61204-01-1), die in vielen LC-Mischungen Verwendung findet.

Die Standardroute zur Massenchemikalie Phenol ist das von Heinrich Hock entwickelte Cumolhydroperoxid-Verfahren, das pro Tonne Phenol jeweils knapp 0,6 Tonnen des Koppelprodukts Aceton liefert. Da die Nachfrage nach Aceton meist unter dem Angebot liegt und durch Verfahrensumstellungen, z. B. für Methylmethacrylat, weiter rückläufig ist, wurde bereits seit den 1980er-Jahren nach Alternativprozessen für Phenol unter Vermeidung von Aceton geforscht. Eine naheliegende Alternative als Ausgangsstoff stellt Phenylcyclohexan dar, dessen Hydroperoxid bei der sauren Spaltung Phenol und Cyclohexanon liefert. Cyclohexanon wird als Lösungsmittel und Ausgangsmaterial für Adipinsäure und Caprolactam, dem Monomer für Polyamid 6 benötigt.

Das CHB-Hydroperoxidverfahren hat wegen der aufwendigen Reinigung des bei der Hydroalkylierung von Benzol zum Cyclohexylbenzol anfallenden Stoffgemischs bisher im industriellen Maßstab noch keine technische Nutzung gefunden.

