3-甲基戊烷
3-甲基戊烷,是五個一結構異構體的己烷,也是分子式為的支鏈烷烴,是在正戊烷的第三個碳原子上的氢被甲基取代,所形成的己烷的結構異構體。
命名
由IUPAC命名法指定的“3-甲基戊烷”
“3-甲基”表示一顆碳原子與主幹第三個碳相接
“戊烷”表示主幹上有五個碳
用途
3-甲基戊烷在快速乾燥塗料,印刷油墨和粘合劑中作為稀釋劑
此外,它也可用於在燃料,潤滑劑[1]
化合物也用作光譜學和色譜法中的參考物質[2]
安全性
3-甲基戊烷形成高度易燃的蒸汽 - 空氣混合物
該化合物的閃點低於-20℃
以上所述的爆炸範圍是1.2之間體積%(40克/米3)[3]比爆炸下限(LEL)和7.0%(體積)(250克/米3)作為爆炸上限(UEL)[4]
所述的點火溫度為300℃ 所述的織物因而落入內溫度類 T3。
特性
3-甲基戊烷是可燃的,易揮發的無色液體,苯酚氣味
在1大氣壓下,該化合物的沸點為63℃
該蒸氣壓力函數由下式給出log10(P) = A−(B/(T+C))( P是巴(bar),T是凱氏溫標(K) )
其中A = 3.97377 B = 1152.368和C = -46.021的溫度範圍內289K至337K [5]
最重要的熱力學性質列於下表:
| 屬性 | 單位 | 數值 |
|---|---|---|
| 標準焓 | ΔfH0gas | −171,6 kJ·mol−1[6] |
| 標準摩爾熵 | S0liquid
S0g |
292,5 J·mol−1·K−1[7] 液體
382,88 J·mol−1·K−1[7] 氣體 |
| 燃燒熱 | ΔcH0liquid | −4159,98 kJ·mol−1[7] |
| 熱容量 | cp | 191,16 J·mol−1·K−1 (25 °C)[8]液體 |
| 熔融焓 | ΔfH0 | 5,3032 kJ·mol−1[7]在熔點 |
| 融化 | ΔfS0 | 48,101 kJ·mol−1[7]在熔點 |
| 蒸發 | ΔVH0 | 28,08 kJ·mol−1[9]在常壓下的沸點
30,47 kJ·mol−1[10] 在25℃下 |
| 臨界溫度 | TC | 231 °C[11] |
| 臨界壓力 | PC | 31,1 bar[11] |
| 臨界體積 | VC | 0,368 l·mol−1[11] |
| 臨界密度 | ρC | 2,72 mol·l−1[11] |
蒸發焓的溫度依賴性可以根據等式
ΔVH0=A·exp(−β·Tr)(1−Tr)β (ΔVH0 的單位是kJ/mol,Tr =(T/Tc)降低溫度),在298K和353K之間的溫度範圍內, A = 45,24 kJ/mol, β = 0,2703 und Tc = 504,4 K[12]
物理性質和同分異構體
3-甲基戊烷是一種無色液體,具有微弱的特殊氣味(苯酚味)
C6H12顯示出了4個異構體:
- 己烷(正己烷):CH3(CH2)4CH3
- 2-甲基戊烷(異己烷):CH3CH2CH2CH(CH3)2
- 2,2-二甲基丁烷(新己烷):CH3CH2C(CH3)3
- 2,3-二甲基丁烷:(CH3)2 CHCH(CH3)2
| 結構式 | 名稱 | 分子量 | 沸點(°C, 1 atm) | 結構簡式 |
| 正己烷
己烷 |
86,18 | 69 | CH3(CH2)4CH3 | |
| 2-甲基戊烷
異己烷 |
58,12 | 60 | (CH3)2CH(CH2)2CH3 | |
| 3-甲基戊烷 | 58,12 | 64 | CH3CH2CH(CH3)CH2CH3 | |
| 2,2-二甲基丁烷
新己烷 |
58,12 | 49,73 | CH3C(CH3)2CH2CH3 | |
| 2,3-二甲基丁烷 | 58,12 | 57,9 | CH3CH(CH3)CH(CH3)CH3 |
生產(製備)
自然和工業的分離
合成
在催化劑 如:三氯化磷存在下,在400℃和200巴下使正丁烷與乙烯的反應可以製造3-甲基戊烷[13]
透過合成反應製備:低級碳鏈的起始原料
因此,製備純3-甲基戊烷的最簡單的方法是:[14]
1.仲丁基鹵化物 與 乙基鋰 或 丁基鋰 與 乙基鹵化物 反應
或
2.武慈(Wurtz)反應可以得到該產品的混合物:[15]
- 該反應對於前者是無利可圖的,但是這些產物相對的比較容易分離:3,4-二甲基己烷是液體(沸點164℃) ,3-甲基戊烷也是液體,但更具揮發性(沸點:64℃),丁烷只要冷卻或壓縮就會液化(沸點:-1-1℃左右)
無碳鏈變化反應的製備
還原鹵代化合物
或
或
或
2. 氫化鋁鋰(LiAlH4) 或 硼氫化鈉(NaBH4):[17]
或
或
或
或
或
或
4. 使用甲矽烷(SiH4)中還原烷基鹵化物,在三氟化硼的催化下製備丁烷:[19]
或
或
或
或
或
或
氫化不飽和烴
4. 3-甲基-1,2-戊二烯:[23]
5. 3-甲基-1,3-戊二烯:[23]
6. 3-甲基-1,4-戊二烯:[23]
還原氧化物
甲基丁醛:
2.還原酮 - 克萊門森還原反應(Clemmensen)反應:[26]
還原硫化物
例如 通過還原 3-甲基-1-戊硫醇 (雷尼鎳催化):[27]
2.還原硫酯可以產生3-甲基戊烷..
例如 通過還原 二(3-甲基戊基)硫醚(雷尼鎳催化):[28]
減少碳鏈的長度的分解反應
加熱鹼性的 4-甲基己酸溶液 [CH3CH2CH(CH3)CH2CH2COOH] [29]
或 2,3-二甲基戊酸 [CH3CH2CH(CH3)CH(CH3)COOH]
或 2-乙基-2-甲基丁酸 [CH3CH2C(CH3)(CH2CH3)COOH]
或 3-乙基戊酸 [(CH3)2CHCH2CH2COOH]
化學性質
氧化
1.完全燃燒:就像所有的烷烴一樣,3-甲基戊烷與過量的氧氣燃燒,產生二氧化碳和水:[30]
2.水煤氣:
4.使用高錳酸鉀(KMnO4)氧化的產物為3-甲基戊醇-3:
鹵化[34]
- X的活性:氟(F2) >氯(Cl2) >溴(Br2) >碘(I2)。
- 其中0 <A,B,C,D <1,A + B + C + D = 0
- 氟(F2)和氯(Cl2)的活性高,選擇性低,丙基鹵化物的比例主要取決於置換氫原子比例,氯:
- 也就是說,所得混合物為:
- 20.5% 3-甲基戊基氯-1
- 52.1% 3-甲基戊基氯化物-2
- 17.1% 3-甲基戊基氯化物-3
- 10.3% 2-乙基丁基氯化物-1
- 也就是說,所得混合物為:
- 0.3% 3-甲基戊基溴-1
- 16.9% 3-甲基戊基溴-2
- 82.6% 3-甲基戊基溴-3
- 0.1% 2-乙基丁基溴化物-1
CH3CH2CH(CH3)CH2CH3的氯化分析:
- 然而,在製造單鹵化物時,實際上難以停止反應,如果使用等摩爾量的CH3CH2CH(CH3)CH2CH3和X2 則將產生CH3CH2CH(CH3)CH2CH3的全部鹵素衍生物的混合物
- 如果使用過量的CH3CH2CH(CH3)CH2CH3,則單一衍生物的產率,由於與自由基遇到和X的機率相關的CH2CH2CH(CH3)CH2CH3(CH3)2的統計機率的增加而大大增加
- 導致剩餘的X衍生物的生產
- 碳烯在六鍵 CH-1,5- 2 -h:6
- 碳烯在四鍵 2,4-CH-H:4
- 插鍵CH:1
- 三個插入物(3)鏈路CH-1' 2 -H):4。
- 因此,存在3-甲基己烷(〜43%),2,3-二甲基戊烷(〜29%),3,3-二甲基戊烷(〜7%)和乙基戊烷(-29%)的混合物
硝化
其中0 <A,B,C,D <1,A + B + C + D = 1
添加到多個鏈接
3-甲基戊烷可以在 (CH3CH2)2Cs-(CH3)-Hs+的含義內產生多個鍵合反應。如:[39]
催化異構化
2-甲基戊烷可經催化異構化變成己烷,2,2-二甲基丁烷(新己烷)和2,3-二甲基丁烷:
参考文獻
外部链接
- ↑ Template:Cite web
- ↑ Template:RömppOnline
- ↑ E. Brandes, W. Möller: Sicherheitstechnische Kenngrößen – Band 1: Brennbare Flüssigkeiten und Gase, Wirtschaftsverlag NW – Verlag für neue Wissenschaft GmbH, Bremerhaven 2003.
- ↑ E. Brandes, W. Möller: Sicherheitstechnische Kenngrößen – Band 1: Brennbare Flüssigkeiten und Gase, Wirtschaftsverlag NW – Verlag für neue Wissenschaft GmbH, Bremerhaven 2003.
- ↑ C. B. Williamham, W. J. Taylor, J. M. Pignocco, F. D. Rossini: Vapor Pressures and Boiling Points of Some Paraffin, Alkylcyclopentane, Alkylcyclohexane, and Alkylbenzene Hydrocarbons, in: J. Res. Natl. Bur. Stand. (U.S.), 1945, 35, S. 219–244.
- ↑ E. J. Prosen, F. D. Rossini: Heats of combustion and formation of the paraffin hydrocarbons at 25 °C, in: J. Res. Natl. Bur. Stand. (U.S.), 1945, 35, S. 263–267.
- ↑ 7.0 7.1 7.2 7.3 7.4 H. L. Finke, J. F. Messerly: 3-Methylpentane and 3-methylheptane: low-temperature thermodynamic properties, in: J. Chem. Thermodyn., 1973, 5, S. 247–257, Template:DOI.
- ↑ K. Ohnishi, I. Fujihara, S. Murakami: Thermodynamic properties of decalins mixed with hexane isomers at 298.15K. 1. Excess enthalpies and excess isobaric heat capacities, in: Fluid Phase Equilib., 1989, 46, S. 59–72, Template:DOI.
- ↑ V. Majer, V. Svoboda: Enthalpies of Vaporization of Organic Compounds: A Critical Review and Data Compilation, Blackwell Scientific Publications, Oxford, 1985, S. 300.
- ↑ I. Wadso: A heat of vaporization calorimeter for work at 25 °C and for small amounts of substances, in: Acta Chem. Scand., 1966, 20, S. 536–543, Template:DOI.
- ↑ 11.0 11.1 11.2 11.3 T. E. Daubert: Vapor-Liquid Critical Properties of Elements and Compounds. 5. Branched Alkanes and Cycloalkanes, in: J. Chem. Eng. Data, 1996, 41, S. 365–372, Template:DOI.
- ↑ V. Majer, V. Svoboda: Enthalpies of Vaporization of Organic Compounds: A Critical Review and Data Compilation, Blackwell Scientific Publications, Oxford, 1985, S. 300.
- ↑ A. A. O’Kelly, A. N. Sachanen: Alkylation of Paraffins in the Presence of Homogeneous Catalysts. synthesis of Neohexane and Triptane, in: Ind. Eng. Chem., 1946, 38, S. 462–467, Template:DOI.
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 187, §7.3.5
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.2.2β, R = CH3CH2, R' = CH3CH2CH2CHCH3
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.2.1β., με R = CH3CH2CH(CH3)CH2CH2 ή CH3CH2CH2CH(CH3)CHCH3 ή CH3CH2C(CH3)CH2CH3 ή (CH3CH2)2CΗCH2
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, §6.2.1α., με R = CH3CH2CH(CH3)CH2CH2 ή CH3CH2CH2CH(CH3)CHCH3 ή CH3CH2C(CH3)CH2CH3 ή (CH3CH2)2CΗCH2
- ↑ Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991, σελ.14, §1.1
- ↑ Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991, σελ. 291-293, §19.1.
- ↑ SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, Σελ. 42, §4.3.
- ↑ Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991, σελ.80-82, §5.1-5.2
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.2.4α., με R = CH3CH2CH(CH3)CH2CH2 ή CH3CH2CH2CH(CH3)CHCH3 ή CH3CH2C(CH3)CH2CH3 ή (CH3CH2)2CΗCH2
- ↑ 23.0 23.1 23.2 23.3 23.4 23.5 23.6 23.7 23.8 Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.2.5.
- ↑ 24.0 24.1 24.2 Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 158, §6.9.4α.
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.7.6β.
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.7.6α, R = CH3, R' = CH3CH2CH2CH(CH3)2
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.269, §11.6B7.
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.269, §11.6B7.
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.2.3α., με R = CH3CH(CH3)CH2CH2 ή CH3CH2CH(CH3)CHCH3 ή CH3CH2C(CH3)CH2CH3 ή (CH3CH2)2CHCH3
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 155, §6.7.1, v = 6 και μετατροπή μονάδας ενέργειας σε kJ.
- ↑ ΔHC-C= +347 kJ/mol
- ↑ ΔHC-H = +415 kJ/mol
- ↑ ΔHO-O=+146 kJ/mol
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.7.1β., με R = CH3CH2CH(CH3)CH2CH2 ή CH3CH2CH2CH(CH3)CHCH3 ή CH3CH2C(CH3)CH2CH3 ή (CH3CH2)2CHCH2
- ↑ καθοριστικό ταχύτητας}
- ↑ 不因空間位置阻礙進行
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 155, §6.7.3, R = CH3CH2CH(CH3)CH2CH2 ή CH3CH2CH2CH(CH3)CHCH3 ή CH3CH2C(CH3)CH2CH3 ή (CH3CH2)2CHCH2.
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 244 , §10.3.2, R = CH3CH2CH(CH3)CH2CH2 ή CH3CH2CH2CH(CH3)CHCH3 ή CH3CH2C(CH3)CH2CH3 ή (CH3CH2)2CHCH2.
- ↑ SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, σελ. 85, §6.3.