3-μεθυλεξάνιο

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
3-μεθυλεξάνιο
3-methylhexane.png
3-Methylhexane-3D-balls.png
Γενικά
Όνομα IUPAC 3-μεθυλεξάνιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος C7H16
Μοριακή μάζα 100,21 amu
Σύντομος
συντακτικός τύπος
3(CH2)2CH(CΗ3)CH2CH3
Συντομογραφίες sBuPr
Αριθμός CAS 589-34-4
SMILES CCC(C)CCC
InChI 1S/C7H16/c1-4-6-7(3)5-2/h7H,4-6H2,1-3H3
PubChem CID 11115931
ChemSpider ID 11023
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης 8

επτάνιο
2-μεθυλεξάνιο
2,2-διμεθυλοπεντάνιο
2,3-διμεθυλοπεντάνιο
2,4-διμεθυλοπεντάνιο
3,3-διμεθυλοπεντάνιο
αιθυλοπεντάνιο,
τριμεθυλοβουτάνιο

Οπτικά ισομερή 2
Φυσικές ιδιότητες
Χημικές ιδιότητες
Επικινδυνότητα
Η κατάσταση αναφοράς είναι η πρότυπη κατάσταση (25°C, 1 Atm)
εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά

Το 3-μεθυλεξάνια (για την ακρίβεια τα 3-μεθυλεξάνια, δηλαδή το 3R-μεθυλεξάνιo και το 3S-μεθυλεξάνιo) είναι το απλούστερο ζεύγος εναντιομερών αλκανίων και ισομερές θέσης του επτανίου. Βρίσκεται ως πρόσμιξη στις περισσότερες εμπορικές συσκευασίες επτανίου, αν σπάνια δίνεται σημασία σ' αυτό, αφού οι φυσικές και χημικές του ιδιότητες είναι παρόμοιες μ' αυτές του (κανονικού) επτανίου και έτσι η παρουσία του σπάνια είναι ανεπιθύμητη. Για τον ίδιο λόγο είναι σπάνιες οι περιπτώσεις που διαχωρίζεται τόσο από τα υπόλοιπα επτάνια, όσο και τα δυο εναντιομερή μεταξύ τους.

Ονοματολογία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η ονομασία «3-μεθυλεξάνιο» από την ονοματολογία κατά IUPAC. Συγκεκριμένα, το αρχικό πρόθεμα «μεθυλ-» δηλώνει την παρουσία διακλάδωσης ενός (1) ατόμου άνθρακα και συγκεκριμένα στο άτομο άνθρακα #3, όπως δηλώνει ο αρχικός αριθμός θέσης, το τμήμα «εξ-» δηλώνει την παρουσία έξι (6) ατόμων άνθρακα στην κύρια ανθρακική αλυσίδα της ένωσης, το ενδιάμεσο «-αν-» δείχνει την παρουσία μόνο απλών δεσμών μεταξύ ατόμων άνθρακα στο μόριο και η κατάληξη «-ιο» φανερώνει ότι δεν περιέχει χαρακτηριστικές ομάδες, δηλαδή ότι είναι υδρογονάνθρακας.

Δομή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το μόριό του αποτελείται από επτά (7) άτομα άνθρακα (τρία (3) πρωτοταγή,[1] τρία (3) δευτεροταγή[2] και ένα (1) τριτοταγές[3]) και δεκαέξι (16) άτομα υδρογόνου. Είναι οπτικά ενεργό, αφού το #3 άτομο άνθρακα συνδέεται με τέσσερεις (4) διαφορετικές ομάδες: υδρογόνο, μεθύλιο, αιθύλιο και προπύλιο. Ο διαχωρισμός των δύο εναντιομερών είναι δύσκολος και γίνεται μόνο για ερευνητικούς λόγους.

Δεσμοί[4]
Δεσμός τύπος δεσμού ηλεκτρονική δομή Μήκος δεσμού Ιονισμός
C-H σ 2sp3-1s 109 pm 3% C- H+
C-C σ 2sp3-2sp3 154 pm
Κατανομή φορτίων
σε ουδέτερο μόριο
C#1,#6,#1' -0,09
C#2,#4,#5 -0,06
C#3 -0,03
H +0,03

Παραγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Απομόνωση από φυσικές και βιομηχανικές πηγές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Απομονώνεται από το πετρέλαιο.
  2. Απομονώνεται από μίγματα που προκύπτουν από πυρόλυση βαρύτερων προϊόντων διύλισης πετρελαίου ή πολυμερών υδρογονανθράκων.

Παραγωγή με αντιδράσεις σύνθεσης: Από πρώτες ύλες με μικρότερη ανθρακική αλυσίδα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Δομικά το 3-μεθυλεξάνιο αποτελείται από δυο μέρη: προπύλιο (CH3CHCH3) και δευτεροταγές βουτύλιο (CH3CH2CH2CH2). Επομένως, ο απλούστερος τρόπος παρασκευής καθαρού ισοεπτανίου είναι η αντίδραση ζεύγους προπυλαλογονιδίου - δευτεροταγές βουτυλολιθίου ή ισοπροπυλολιθίου - δευτεροταγές βουτυλαλογονιδίου:

\mathrm{CH_3CH_2CH_2X + 2Li \xrightarrow{|Et_2O|} CH_3CH_2CH_2Li + LiX}
\mathrm{CH_3CH_2CHXCH_3 + CH_3CH_2CH_2Li \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH_3 + LiX}
ή
\mathrm{CH_3CH_2CHXCH_3 + 2Li \xrightarrow{|Et_2O|} CH_3CH_2CHLiCH_3 + LiX}
\mathrm{CH_3CH_2CHLiCH_3 + CH_3CHXCH_3 \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH_3 + LiX}

Παραγωγή με αντιδράσεις χωρίς αλλαγή ανθρακικής αλυσίδας[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με αναγωγή αλογονούχων ενώσεων[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Κατάλληλα για παραγωγή 3-μεθυλεξανίου είναι τα ακόλουθα αλκυλαλογονίδια:

  1. 1-αλο-3-μεθυλεξάνιο.
  2. 2-αλο-3-μεθυλεξάνιο.
  3. 3-αλο-3-μεθυλεξάνιο.
  4. 1-αλο-4-μεθυλεξάνιο.
  5. 2-αλο-4-μεθυλεξάνιο.
  6. 3-αλο-4-μεθυλεξάνιο.
  7. 1-αλο-2-αιθυλοπεντάνιο.
  • Καθένα από αυτά (π.χ. το 1-αλο-3-μεθυλεξάνιο) μπορεί να αναχθεί με τους ακόλουθους τρόπους:[5]

1. Με «υδρογόνο εν τω γεννάσθαι», δηλαδή μέταλλο + οξύ:

 \mathrm{CH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH_2X  + Zn + HX \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH_3 + ZnX_2}

2. Με λιθιοαργιλιοϋδρίδιο (LiAlH4) ή νατριοβοριοϋδρίδιο (NaBH4):[6]

 \mathrm{4CH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH_2X + LiAlH_4 \xrightarrow{} 4CH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH_3 + AlX_3 + LiX}

3. Με αναγωγή των αντίστοιχων αλκυλιωδιδίων από HI:[7]

 \mathrm{2CH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH_2X  + HI \xrightarrow{} 2CH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH_3 + I_2}

4. Με αναγωγή από μέταλλα (συνήθως λίθιο ή μαγνήσιο) και στη συνέχεια υδρόλυση των παραγόμενων οργανομεταλλικών ενώσεων.Π.χ.::[8]

 \mathrm{CH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH_2X + 2Li \xrightarrow[-LiX]{|Et_2O|} CH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH_2Li \xrightarrow{+H_2O} CH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH_3 + LiOH}
ή
 \mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2X + Mg \xrightarrow{|Et_2O|} CH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH_2MgX \xrightarrow{+H_2O} CH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH_3 + Mg(OH)X \downarrow}

5. Με αναγωγή από σιλάνιο, παρουσία τριφθοριούχου βορίου, παράγεται 3-μεθυλεξάνιο.Π.χ.::[9]


\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH_2X + SiH_4 \xrightarrow{BF_3} CH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH_3 + SiH_3X}

  • Συμπαράγονται και πολυαλογονοπαράγωγα του σιλανίου.
  • Στην παραπάνω λίστα αναφέρθηκαν μόνο οι κατάλληλες αλογονούχες ενώσεις με ένα άτομο αλογόνου ανά μόριο. Υπάρχουν όμως και πολυπλοκότερες, με περισσότερα άτομα αλογόνων ανά μόριο, που μπορούν να επίσης να δώσουν 3-αι8υλοπεντάνιο.

Με αναγωγή οξυγονούχων ενώσεων[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Με αναγωγή των κατάλληλων αλδεϋδών - Αντίδραση Wölf-Kishner, με υδραζίνη (NH2NH2)[10] Κατάλληλες για παραγωγή 3-μεθυλεξανίου είναι κατάλληλες οι ακόλουθες αλδεΰδες:

  1. 3-μεθυλεξανάλη.
  2. 4-μεθυλεξανάλη.
  3. 2-αιθυλοπεντανάλη.

Π.χ. για τη 3-μεθυλεξανάλη έχουμε την ακόλουθη στοιχειομετρική εξίσωση:

\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CHO + NH_2NH_2 \xrightarrow{KOH} CH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH_3  + N_2 \uparrow + H_2O}

2. Με αναγωγή των κατάλληλων κετονών - Αντίδραση Clemmensen.[11] Κατάλληλες για παραγωγή 2-μεθυλεξανίου είναι κατάλληλες οι ακόλουθες κετόνες:

  1. 3-μεθυλεξανόνη-2.
  2. 4-μεθυλεξανόνη-2.
  3. 4-μεθυλεξανόνη-3.

Π.χ. για τη 3-μεθυλεξανόνη-2 έχουμε την ακόλουθη στοιχειομετρική εξίσωση:

\mathrm{CH_3CH_2CH(CH_3)COCH_3 + 2Zn + 2HCl \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH_3   + ZnCl_2 + ZnO}

  • Στις παραπάνω λίστες αναφέρθηκαν μόνο οι κατάλληλες οξυγονούχες ενώσεις με ένα άτομο οξυγόνου ανά μόριο. Υπάρχουν όμως και πολυπλοκότερες, με περισσότερα άτομα οξυγόνου ανά μόριο, που μπορούν να επίσης να δώσουν 3-αι8υλοπεντάνιο.

Με αναγωγή θειούχων ενώσεων[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Με αναγωγή των κατάλληλων θειολών (μέθοδος Raney) παράγεται 3-μεθυλεξάνιο. Για την παραγωγή του 3-μεθυλεξανανίου είναι κατάλληλες οι ακόλουθες θειόλες:

  1. 3-μεθυλοεξανοθειόλη-1.
  2. 3-μεθυλοεξανοθειόλη-2.
  3. 3-μεθυλοεξανοθειόλη-3.
  4. 4-μεθυλοεξανοθειόλη-1.
  5. 4-μεθυλοεξανοθειόλη-2.
  6. 4-μεθυλοεξανοθειόλη-3.

Π.χ. για την 3-μεθυλοεξανοθειόλη-1 χουμε την ακόλουθη στοιχειομετρική εξίσωση[12]::

\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH_2SH + H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH_3  + H_2S}

  • Στις παραπάνω λίστες αναφέρθηκαν μόνο οι κατάλληλες θειούχες ενώσεις με ένα άτομο θείου ανά μόριο. Υπάρχουν όμως και πολυπλοκότερες, με περισσότερα άτομα θείου ανά μόριο, ή και θειούχες ετεροκυκλικές που μπορούν να επίσης να δώσουν 3-αι8υλοπεντάνιο. Επίσης, παραλήφθηκαν όσες οι μικτοί θειαιθέρες που δείνον μίγματα που περιέχουν και 3-αι8υλοπεντάνιο.

Με καταλυτική υδρογόνωση ακόρεστων αλειφατικών υδρογονανθράκων[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Κατάλληλοι για την παραγωγή 3-μεθυλεξανίου είναι τα αλκένια, αλκίνια, αλκαδιένια ή και περισσότερο ακόρεστοι υδρογονάνθρακες με συνολικά επτά (7) άτομα άνθρακα, από τα οποία το ένα (1) βρίσκεται σε διακλάδωση στο #3 ή #4 άτομο άνθρακα της εξαμελούς κύριας ανθρακικής αλυσίδας. Ειδικότερα, κατάλληλα είναι τα ακόλουθα αλκένια:

  1. 3-μεθυλεξένιο-1.
  2. 3-μεθυλεξένιο-2.
  3. 4-μεθυλεξένιο-3.
  4. 4-μεθυλεξένιο-1.
  5. 4-μεθυλεξένιο-2.
  6. 2-αιθυλοπεντένιο-1.

Π.χ. για το 3-μεθυλεξένιο-1 έχουμε την ακόλουθη στοιχειομετρική εξίσωση:

\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CH=CH_2 + H_2 \xrightarrow{Ni,\;Pd,\;Pt}  CH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH_3}

Παρασκευή με αντιδράσεις αποσύνθεσης με μείωση του μήκους της ανθρακικής αλυσίδας[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • Mε τη θέρμανση αλκαλικού διαλύματος των κατάλληλων καρβοξυλικών οξέων παράγεται 3-μεθυλεξάνιο. Κατάλληλα για την παραγωγή του 3-μεθυλεξανίου είναι τα ακόλουθα καρβοξυλικά οξέα:
  1. 4-μεθυλεπτανικό οξύ.
  2. 3-αιθυλεξανικό οξύ.
  3. 5-αιθυλεξανικό οξύ.
  4. 2,3-διμεθυλεξανικό οξύ.
  5. 2,4-διμεθυλεξανικό οξύ.
  6. 2-αιθυλο-2-μεθυλοπεντανικό οξύ.
  7. 2-αιθυλο-3-μεθυλοπεντανικό οξύ.

Π.χ. για το 4-μεθυλεπτανικό οξύ έχουμε την ακόλουθη στοιχειομετρική εξίσωση:

\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH_2COOH + NaOH \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH_2COONa + H_2O \xrightarrow{\triangle} CH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH_3 + NaHCO_3 }

  • Στην παραπάνω λίστα αναφέρθηκαν μόνο τα κατάλληλα καρβονικά οξέα. Υπάρχουν όμως και δικαρβονικά, τρικαρβονικά, κ.τ.λ. καρβοξυλικά οξέα που με διπλή, τριπλή κ.τ.λ, αποκαρβοξυλίωση αντίστοιχα μπορούν να επίσης να δώσουν 3-αι8υλοπεντάνιο.

Φυσικές ιδιότητες και ισομερή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Είναι αδιάλυτο στο νερό, αλλά διαλυτό σε πολλούς οργανικούς διαλύτες, όπως οι αλκοόλες και ο διαιθυλαιθέρας. Ωστόσο, το 3-μεθυλεξάνιο θεωρείται και το ίδιο ως ένας οργανικός διαλύτης. Ο διαχωρισμός των δύο ισομερών είναι δυνατός, αν και αντιοικονομικός, με εξαντλητικές αποστάξεις.

Το 3-μεθυλεξάνιο έχει τα ακόλουθα οκτώ (8) [εννέα (9) αν μετρηθούν και τα εναντιομερή] ισομερή:

  1. (n-) ή (κ-) C7H16: (Κανονικό) επτάνιο.
  2. CH3(CH2)3CH(CH3)2: 2-μεθυλεξάνιο ή ισοεπτάνιο.
  3. (CH3)3C(CH2)2CH3: 2,2-διμεθυλοπεντάνιο ή νεοεπτάνιο.
  4. (CH3)2*CH(CH3)CH2CH3: R,S-2,3-διμεθυλοπεντάνιο.
  5. (CH3)2CΗCH2CΗ(CH3)2: 2,4-διμεθυλοπεντάνιο.
  6. (CH3CH2)2C(CH3)2: 3,3-διμεθυλοπεντάνιο.
  7. (CH3CH2)3CH: αιθυλοπεντάνιο.
  8. (CH3)3CCH(CH3)2: τριμεθυλοβουτάνιο ή τριπτάνιο.

Τα ισομερή αυτά παρόλο που έχουν ίδιο χημικό τύπο και μοριακό βάρος, έχουν διαφορετικές δομές και διαφορετικές ιδιότητες:

Συντακτικός τύπος
Δομή
Όνομα IUPAC
(ελληνική μορφή)
Όνομα
Μοριακό
Βάρος
Σημείο ζέσεως
(°C, 1 atm)
Heptane-2D-Skeletal.svg κ-επτάνιο
επτάνιο
100,21 98,42
2-methylhexane-2D-skeletal.png 2-μεθυλεξάνιο
ισοεπτάνιο
100,21 90
3-methylhexane.png 3-μεθυλεξάνιο 100,21 90,7
2,2-διμεθυλοπεντάνιο
νεοεπτάνιο
100,21 77,9
2,3-διμεθυλοπεντάνιο 100,21 89,4
2,4-διμεθυλοπεντάνιο 100,21 80,5
3,3-διμεθυλοπεντάνιο 100,21 85,7
3-Ethylpentane.png αιθυλοπεντάνιο 100,21 93,5
Triptane.png τριμεθυλοβουτάνιο
τριπτάνιο
100,21 81,7

Χημικές ιδιότητες[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η διακλάδωση κάνει το 3-μεθυλεπτάνιο πιο εύφλεκτο από το επτάνιο, όπως φαίνεται από τη χαμηλότερη θερμοκρασία αυτοανάφλεξης και την ελάχιστη θερμοκρασία ανάφλεξης σε σχέση με το επτάνιο. Επίσης, θεωρητικά το 3-μεθυλεπτάνιο καίγεται με φλογα που παράγει λιγότερη αιθάλη και εκπέμπει ακτινοβολία υψηλότερης συχνότητας, αλλά επειδή η διαφορά είναι μικρή, το αποτέλεσμα και για τα δυο ισομερή είναι μια έντονη κίτρινη φλόγα όταν αναφλέγονται.

Επίσης, σε σύγκριση με το επτάνιο, το 3-μεθυλεπτάνιο έχει χαμηλότερο σημείο τήξης, χαμηλότερο σημείο βρασμού αλλά και χαμηλότερη πυκνότητα.

Στην κλίμακα NFPA 704 το 3-μεθυλεπτάνιο κατατάσσεται στο επίπεδο 0 χημικής δραστικότητας, μαζί με τα υπόλοιπα άλλα αλκάνια. Ωστόσο η παρουσία του τριτοταγούς #3 ατόμου άνθρακα διευκολύνει την οξείδωσή του και τις φωτοχημικές αντιδράσεις με αλογόνα, συνήθως με το βρώμιο, σε διαλύτες όπως συνήθως το 1,1,1-τριχλωραιθάνιο.

Οξείδωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Όπως όλα τα αλκάνια, το 3-μεθυλεξάνιο με περίσσεια οξυγόνου καίγεται προς διοξείδιο του άνθρακα και νερό:[13]

\mathrm{C_7H_{16} + 11O_2 \xrightarrow{\triangle} 7CO_2 + 8H_2O + 4828,44 J}

  • Αν και η αντίδραση είναι μια έντονα εξώθερμη δεν συμβαίνει σε μέτριες θερμοκρασίες, γιατί για την έναρξή της πρέπει να υπερπηδηθεί πρώτα το εμπόδιο της διάσπασης των δεσμών C-C,[14] των δεσμών C-H[15] και των δεσμών (Ο=Ο)[16] του O2:

2. Παραγωγή υδραερίου:

\mathrm{C_7H_{16} + 7H_2O \xrightarrow[700-1100^oC]{Ni} 7CO + 15H_2}

3. Καταλυτική οξείδωση κυρίως προς 3-μεθυλεξανόλη-3:

\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH_3 + \frac{1}{2}O_2 \xrightarrow[\triangle]{Cu} CH_3CH_2CH_2C(CH_3)(OH)CH_2CH_3}

4. Οξείδωση με υπερμαγγανικό κάλιο προς 3-μεθυλεξανόλη-3:

\mathrm{3CH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH_3 + 2KMnO_4 + H_2SO_4 \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2C(CH_3)(OH)CH_2CH_3 + 2MnO_2 + K_2SO_4 + H_2O}

Αλογόνωση [17][Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

 \mathrm{CH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH_3  + X_2 \xrightarrow[\triangle]{UV} aCH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH_2X + bCH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CHXCH_3 + cCH_3CH_2CH_2CX(CH_3)CH_2CH_3 + dCH_3CH_2CHXCH(CH_3)CH_2CH_3 + eCH_3CHXCH_2CH(CH_3)CH_2CH_3 + fXCH_2CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH_3 + gCH_3CH_2CH_2CH(CH_2X)CH_2CH_3 + HX}

  • Δραστικότητα των X2: F2 > Cl2 > Br2 > Ι2.
  • όπου 0<a,b,c,d,e,f,g<1, a + b + c + d + e + f + g = 0, διαφέρουν ανάλογα με το αλογόνο:
  • Τα F και Cl είναι πιο δραστικά και λιγότερο εκλεκτικά. Η αναλογία των επτυλαλογονιδίων τους εξαρτάται κυρίως από τη στατιστική αναλογία των προς αντικατάσταση ατόμων H.
  • Ειδικά για το χλώριο θα έχουμε:
  1. Υποκατάσταση σε ένα από τα τρία (3) άτομα υδρογόνου του ατόμου άνθρακα #1. Παράγεται 3-μεθυλο-1-χλωρεξάνιο: 3·1 = 3.
  2. Υποκατάσταση σε ένα από τα δύο (2) άτομα υδρογόνου του ατόμου άνθρακα #2. Παράγεται 3-μεθυλο-2-χλωρεξάνιο: 2·3,8 = 7,6.
  3. Υποκατάσταση στο άτομο υδρογόνου του ατόμου άνθρακα #3. Παράγεται 3-μεθυλο-3-χλωρεξάνιο: 1·5 = 5.
  4. Υποκατάσταση στο άτομο υδρογόνου του ατόμου άνθρακα #4. Παράγεται 4-μεθυλο-3-χλωρεξάνιο: 2·3,8 = 7,6.
  5. Υποκατάσταση στο άτομο υδρογόνου του ατόμου άνθρακα #5. Παράγεται 4-μεθυλο-2-χλωρεξάνιο: 2·3,8 = 7,6.
  6. Υποκατάσταση σε ένα από τα τρία (3) άτομα υδρογόνου του ατόμου άνθρακα #6. Παράγεται 4-μεθυλο-1-χλωρεξάνιο: 3·1 = 3.
  7. Υποκατάσταση σε ένα από τα τρία (3) άτομα υδρογόνου του ατόμου άνθρακα #1΄. Παράγεται 3-αιθυλο-1-χλωροπεντάνιο: 3·1 = 3.
  • Δηλαδή το μίγμα που προκύπτει είναι: 8,2% 3-μεθυλο-1-χλωρεξάνιο, 20,7% 3-μεθυλο-2-χλωρεξάνιο, 13,6% 3-μεθυλο-3-χλωρεξάνιο, 20,7% 4-μεθυλο-3-χλωρεξάνιο, 20,7% 4-μεθυλο-2-χλωρεξάνιο, 8,2% 4-μεθυλο-1-χλωρεξάνιο και 8,2% 3-αιθυλο-1-χλωροπεντάνιο.
  • Τα Br και I είναι πιο εκλεκτικά και λιγότερο δραστικά. Η αναλογία των επτυλαλογονιδίων μεταβάλλεται προς όφελος του τριτοταγούς (αυτού που το αλογόνο συνδέεται με τριτοταγές άτομο C, δηλαδή ατόμου C ενωμένου με 3 άλλα άτομα C) 2-μεθυλοβουτυλοαλογονιδίου-2. Ειδικα για το βρώμιο θα έχουμε:
  1. Υποκατάσταση σε ένα από τα τρία (3) άτομα υδρογόνου του ατόμου άνθρακα #1. Παράγεται 1-βρωμο-3-μεθυλεξάνιο: 3·1 = 3.
  2. Υποκατάσταση σε ένα από τα δύο (2) άτομα υδρογόνου του ατόμου άνθρακα #2. Παράγεται 2-βρωμο-3-μεθυλεξάνιο: 2·82 = 164.
  3. Υποκατάσταση στο άτομο υδρογόνου του ατόμου άνθρακα #3. Παράγεται 3-βρωμο-3-μεθυλεξάνιο: 1·1600 = 1600.
  4. Υποκατάσταση στο άτομο υδρογόνου του ατόμου άνθρακα #4. Παράγεται 3-βρωμο-4-μεθυλεξάνιο: 2·82 = 164.
  5. Υποκατάσταση στο άτομο υδρογόνου του ατόμου άνθρακα #5. Παράγεται 2-βρωμο-4-μεθυλεξάνιο: 2·82 = 164.
  6. Υποκατάσταση σε ένα από τα τρία (3) άτομα υδρογόνου του ατόμου άνθρακα #6. Παράγεται 1-βρωμο-4-μεθυλεξάνιο: 3·1 = 3.
  7. Υποκατάσταση σε ένα από τα τρία (3) άτομα υδρογόνου του ατόμου άνθρακα #1΄. Παράγεται 3-αιθυλο-1-βρωμοπεντάνιο: 3·1 = 3.
  • Δηλαδή το μίγμα που προκύπτει είναι: 0,1% 1-βρωμο-3-μεθυλεξάνιο, 7,8% 2-βρωμο-3-μεθυλεξάνιο, 76,2% 3-βρωμο-3-μεθυλεξάνιο, 7,8% 3-βρωμο-4-μεθυλεξάνιο, 7,8% 2-βρωμο-4-μεθυλεξάνιο, 0,1% 1-βρωμο-4-μεθυλεξάνιο και 0,1% 2-αιθυλο-1-βρωμοπεντάνιο.
  • Ανάλυση του μηχανισμού της χλωρίωσης του CH3CH2CH(CH3)CH2CH3:
1. Έναρξη: Παράγονται ελεύθερες ρίζες.

\mathrm{Cl_2 \xrightarrow[\triangle]{UV} 2Cl^\bullet - 239 kJ}

  • Η απαιτούμενη ενέργεια προέρχεται από το υπεριώδες φως (UV) ή θερμότητα (Δ).
2. Διάδοση: Καταναλώνονται οι παλιές ελεύθερες ρίζες, σχηματίζοντας νέες.

\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH_3  + Cl^\bullet \xrightarrow{} 0,082CH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH_2^\bullet + 0,207CH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CH^\bullet CH_3  + 0,136CH_3CH_2CH_2C^\bullet (CH_3)CH_2CH_3 + 0,207CH_3CH_2CH^\bullet CH(CH_3)CH_2CH_3 + 0,207 CH_3CH^\bullet CH_2CH(CH_3)CH_2CH_3 + 0,082 ^\bullet CH_2CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH_3 + 0,082 CH_3CH_2CH_2CH(CH_2^\bullet )CH_2CH_3 + HCl + 14 kJ}  [18]
\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH_2^\bullet + Cl_2 \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH_2Cl + Cl^\bullet + 100 kJ}
\mathrm{(CH_3)_2CHCH_2CH_2CH^\bullet CH_3  + Cl_2 \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CHClCH_3 + Cl^\bullet + 100 kJ}
\mathrm{CH_3CH_2CH_2C^\bullet (CH_3)CH_2CH_3  + Cl_2 \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CCl (CH_3)CH_2CH_3 + Cl^\bullet + 100 kJ}
\mathrm{CH_3CH_2CH^\bullet CH(CH_3)CH_2CH_3 + Cl_2 \xrightarrow{} CH_3CH_2CHClCH(CH_3)CH_2CH_3 + Cl^\bullet + 100 kJ}
\mathrm{CH_3CH^\bullet CH_2CH(CH_3)CH_2CH_3  + Cl_2 \xrightarrow{} CH_3CHClCH_2CH(CH_3)CH_2CH_3 + Cl^\bullet + 100 kJ}
\mathrm{^\bullet CH_2CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH_3  + Cl_2 \xrightarrow{} ClCH_2CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH_3 + Cl^\bullet + 100 kJ} \mathrm{CH_3CH_2CH_2CH(CH_2^\bullet )CH_2CH_3  + Cl_2 \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH(CH_2Cl)CH_2CH_3 + Cl^\bullet + 100 kJ}

3. Τερματισμός: Καταναλώνονται μεταξύ τους οι ελεύθερες ρίζες, κατά τη στατιστικά σπάνια περίπτωση της συνάντησής τους.

 \mathrm{2Cl^\bullet \xrightarrow{} Cl_2 + 239 kJ}
 \mathrm{(CH_3)_2CHCH_2CH_2CH_2CH_2^\bullet + Cl^\bullet \xrightarrow{} (CH_3)_2CHCH_2CH_2CH_2CH_2Cl + 339 kJ}
 \mathrm{(CH_3)_2CH_2CHCH_2CH^\bullet CH_3 + Cl^\bullet \xrightarrow{} (CH_3)_2CHCH_2CH_2CH(Cl)CH_3 + 339 kJ}
 \mathrm{(CH_3)_2CHCH_2CH^\bullet CH_2CH_3 + Cl^\bullet \xrightarrow{} (CH_3)_2CHCH_2CH_2CH(Cl)CH_2CH_3 + 339 kJ}
 \mathrm{(CH_3)_2CHCH^\bullet CH_2CH_2CH_3 + Cl^\bullet \xrightarrow{} (CH_3)_2CHCH_2H(Cl)CH_2CH_2CH_3 + 339 kJ}
 \mathrm{CH_3CH_2CH_2C^\bullet (CH_3)_2  + Cl^\bullet \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2C(Cl)(CH_3)_2  + 339 kJ}
 \mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2^\bullet + Cl^\bullet \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2Cl + 339 kJ}
 \mathrm{2(CH_3)_2CHCH_2CH_2CH_2CH_2^\bullet \xrightarrow{} (CH_3)_2CHCH_2CH_2CH_2CH_2CH_2CH_2CH_2CH(CH_3)_2 + 347 kJ}
 \mathrm{2(CH_3)_2CHCH_2CH_2CH^\bullet CH_3 \xrightarrow{} (CH_3)_2CHCH_2CH_2CH(CH_3)CH(CH_3)CH_2CH_2CH_2CH(CH_3)_2 + 347 kJ}
 \mathrm{2(CH_3)_2CHCH_2CH^\bullet CH_2CH_3 \xrightarrow{} (CH_3)_2CHCH_2CH(CH_2CH_3)CH(CH_2CH_3)CH_2CH(CH_3)_2 + 347 kJ}
 \mathrm{2(CH_3)_2CHCH^\bullet CH_2CH_2CH_3 \xrightarrow{} (CH_3)_2CHCH(CH_2CH_2CH_3)CH(CH_2CH_2CH_3)CH(CH_3)_2 + 347 kJ}
 \mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2C^\bullet (CH_3)_2 \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2C(CH_3)_2C(CH_3)_2CH_2CH_2CH_2CH_3} [19]
 \mathrm{2CH_3CH_2CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2^\bullet \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH_2CH_2CH_3 + 347 kJ}

  • Είναι όμως πρακτικά δύσκολο να σταματήσει η αντίδραση στην παραγωγή μονοααλογονιδίων.
  • Αν χρησιμοποιηθούν ισομοριακές ποσότητες CH3CH2CH(CH3)CH2CH3 και Χ2 θα παραχθεί μίγμα όλων των αλογονοπαραγώγων του CH3CH2CH(CH3)CH2CH3.
  • Αν όμως χρησιμοποιηθει περίσσεια CH3CH2CH(CH3)CH2CH3, τότε η απόδοση τωμ μονοπαραγώγων αυξάνεται πολύ, λόγω της αύξησης της στατιστική πιθανότητας συνάντισης CH3CH2CH(CH3)CH2CH3 με X. σε σχέση με την πιθανότητα συνάντισης μονοπαραγώγου και X., που μπορεί να οδηγήσει στην παραγωγή των υπόλοιπων X-παραγώγων.

Νίτρωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • Αντιδρά με ατμούς HNO3 στην αέρια φάση:[20]

 \mathrm{CH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH_3  + HNO_3 \xrightarrow{\triangle} aCH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH_2NO_2 + bCH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CH(NO_2)CH_3 + cCH_3CH_2CH_2C(CH_3)(NO_2)CH_2CH_3 + dCH_3CH_2CH(NO_2)CH(CH_3)CH_2CH_3 + eCH_2CH(NO_2)CH_2CH(CH_3)CH_2CH_3 + fCH_3CH_2CH(CH_3)CH_2CH_2CH_2NO_2 + gCH_3CH_2CH_2CH(CH_2CH_3)CH_2NO_2 + H_2O}

όπου 0<a,b,c,d,e,f,g<1, a + b + c + d + e + f + g = 1.

Παρεμβολή καρβενίων[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • Τα καρβένια (π.χ. [:CH2]) μπορούν παρεμβληθούν στους δεσμούς C-H. Π.χ. έχουμε:[21]

\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH_3  + CH_3Cl + KOH \xrightarrow{} \frac{3}{16} CH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH_2CH_3  + \frac{3}{16} CH_3CH_2CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH_3 + \frac{1}{16} CH_3CH_2CH_2C(CH_3)_2CH_2CH_3
+ \frac{1}{8} CH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CH(CH_3)_2 + \frac{1}{8} CH_3CH_2CH(CH_3)CH(CH_3)CH_2CH_3 + \frac{1}{8} (CH_3)_2CHCH_2CH(CH_3)CH_2CH_3 +  \frac{3}{16} CH_3CH_2CH_2CH(CH_2CH_3)_2 + KCl + H_2O}

  • Η αντίδραση είναι ελάχιστα εκλεκτική και αυτό σημαίνει ότι κατά προσέγγιση έχουμε;
  1. Παρεμβολή στους τρεις (3) δεσμούς C#1H2-H. Παράγεται 4-μεθυλεπτάνιο.
  2. Παρεμβολή στους τρεις (3) δεσμούς C#1'H2-H. Παράγεται 3-αιθυλεξάνιο.
  3. Παρεμβολή στους τρεις (3) δεσμούς C#6H2-H. Παράγεται 3-μεθυλεπτάνιο.
  4. Παρεμβολή στο δεσμό C-H: 1. Παράγεται 3,3-διμεθυλεξάνιο.
  5. Παρεμβολή στους δύο (2) δεσμούς C#3H-H. Παράγεται 2,3-μεθυλεξάνιο.
  6. Παρεμβολή στους δύο (2) δεσμούς C#4H-H. Παράγεται 3,4-μεθυλεξάνιο.
  7. Παρεμβολή στους δύο (2) δεσμούς C#5H-H. Παράγεται 2,4-μεθυλεξάνιο.

Προκύπτει επομένως μίγμα 3-μεθυλεπτάνιου (~18,8%), 2,2-διμεθυλεπτάνιου (~6%), 2,3-διμεθυλεξάνιο (~12,5%), 2,4-διμεθυλεξάνιο (~12,5%), 3,4-διμεθυλεξάνιο (~12,5%), 3-αιθυλεξάνιο (~18,8%), 4-μεθυλεπτάνιου (-18,8%).

Καταλυτική ισομερείωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

To 3-μεθυλεξάνιο μπορεί να υποστεί καταλυτική ισομερείωση προς όλα τα ισομερή του:

 \mathrm{CH_3(CH_2)_5CH_3 \stackrel{AlCl_3}{\overrightarrow\longleftarrow} CH_3(CH_2)_4CH(CH_3)_2 \stackrel{AlCl_3}{\overrightarrow\longleftarrow} CH_3(CH_2)_3CH(CH_3)CH_2CH_3 \stackrel{AlCl_3}{\overrightarrow\longleftarrow} CH_3(CH_2)_2CH(CH_3)(CH_2)_2CH_3 \stackrel{AlCl_3}{\overrightarrow\longleftarrow}}
 \mathrm{  (CH_3)_3C(CH_2)_2CH_3 \stackrel{AlCl_3}{\overrightarrow\longleftarrow}(CH_3)_2CHCH(CH_3)CH_2CH_3  \stackrel{AlCl_3}{\overrightarrow\longleftarrow} }
 \mathrm{  (CH_3)_2CHCH_2CH(CH_3)CH_3  \stackrel{AlCl_3}{\overrightarrow\longleftarrow} (CH_3CH_2)_2C(CH_3)_2  \stackrel{AlCl_3}{\overrightarrow\longleftarrow} (CH_3CH_2)_3CH  \stackrel{AlCl_3}{\overrightarrow\longleftarrow} (CH_3)_3CCH(CH_3)_2}

Aναφορές και σημειώσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Άτομο C ενωμένο με ένα (1) άλλο άτομο C.
  2. Άτομο C ενωμένο με δύο (2) άλλα άτομα C.
  3. άτομο C ενωμένο με τρία (3) άλλα άτομα C.
  4. Τα δεδομένα προέρχονται εν μέρει από το «Table of periodic properties of thw Ellements», Sagrent-Welch Scientidic Company και Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, Σελ. 34.
  5. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.2.1β
  6. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, §6.2.1α
  7. Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991, σελ.14, §1.1
  8. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.2.4α.
  9. Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991, σελ. 291-293, §19.1.
  10. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.7.6β.
  11. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.7.6α
  12. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.269, §11.6B7.
  13. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 155, §6.7.1, v = 7 και μετατροπή μονάδας ενέργειας σε kJ.
  14. ΔHC-C= +347 kJ/mol
  15. ΔHC-H = +415 kJ/mol
  16. ΔHO-O=+146 kJ/mol
  17. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.7.1β.
  18. καθοριστικό ταχύτητας
  19. Δεν πραγματοποιείται λόγω στερεοχημικής παρεμπόδισης.
  20. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 244 , §10.3.2.
  21. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 155, §6.7.3.

Πηγές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • Παπαγεωργίου Β.Π., “Εφαρμοσμένη Οργανική Χημεία: Άκυκλες Ενώσεις”, Εκδόσεις Παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1986.
  • Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982
  • Γ. Βάρβογλη, Ν. Αλεξάνδρου, Οργανική Χημεία, Αθήνα 1972
  • Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991
  • SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999
  • Μερικές από τις ενέργειες αντιδράσεων υπολογίστηκαν με χρήση κατάλληλου λογισμικού. Θα διασταυρωθούν και βιβλιογραφικά το συντομότερο για μεγαλύτερη ακρίβεια.
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα 3-Methylhexane της Αγγλόγλωσσης Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).