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[3]
化合物也用作光譜學和色譜法中的參考物質[4]
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）[5]比爆炸下限（LEL）和7.0％（體積）（250克/米3）作為爆炸上限（UEL）[6]
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 [7]
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[8]
|
| 標準摩爾熵
|
S0liquid
S0g
|
292,5 J·mol−1·K−1[9] 液體
382,88 J·mol−1·K−1[9] 氣體
|
| 燃燒熱
|
ΔcH0liquid
|
−4159,98 kJ·mol−1[9]
|
| 熱容量
|
cp
|
191,16 J·mol−1·K−1 (25 °C)[10]液體
|
| 熔融焓
|
ΔfH0
|
5,3032 kJ·mol−1[9]在熔點
|
| 融化
|
ΔfS0
|
48,101 kJ·mol−1[9]在熔點
|
| 蒸發
|
ΔVH0
|
28,08 kJ·mol−1[11]在常壓下的沸點
30,47 kJ·mol−1[12] 在25℃下
|
| 臨界溫度
|
TC
|
231 °C[13]
|
| 臨界壓力
|
PC
|
31,1 bar[13]
|
| 臨界體積
|
VC
|
0,368 l·mol−1[13]
|
| 臨界密度
|
ρC
|
2,72 mol·l−1[13]
|
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[14]
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
- 從石油分離
- 從石油精煉或聚合烴得到的混合物中分離
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[15]
![{\displaystyle \mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}CH_{3}+C_{2}H_{4}{\xrightarrow[{400^{o}C,200bar}]{PCl_{3}}}CH_{3}CH_{2}CH(CH_{3})CH_{2}CH_{3}} }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/279f4043380cba97f2b53b52c307db19ff96672f)
透過合成反應製備：低級碳鏈的起始原料
- 結構上，3-甲基戊烷由二部分組成：丁烷（）和乙烷（
）。
因此，製備純3-甲基戊烷的最簡單的方法是：[16]
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：[17]
無碳鏈變化反應的製備
還原鹵代化合物
- 產生氫，即金屬+酸(H+)：[18]
或
或
或
2. 氫化鋁鋰(LiAlH4) 或 硼氫化鈉(NaBH4)：[19]
或
或
或
3. 使用碘化氫(HI)還原烷基碘：[20]
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：[21]
或
或
或
5. 使用烷基錫烷還原烷基鹵化物：[22]
或
或
或
6.金屬的還原，得到水解的有機金屬化合物：
使用鋰(Li)：[23]
![{\displaystyle \mathrm {CH_{3}CH_{2}CH(CH_{3})CH_{2}CH_{2}X+2Li{\xrightarrow[{-10^{o}C}]{|Et_{2}O|}}CH_{3}CH_{2}CH(CH_{3})CH_{2}CH_{2}Li+LiX} }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/35a01d618e6db233645a6620125e2bdbff5ac755)
![{\displaystyle \mathrm {CH_{3}CH_{2}CH(CH_{3})CHXCH_{3}+2Li{\xrightarrow[{-10^{o}C}]{|Et_{2}O|}}CH_{3}CH_{2}CH(CH_{3})CHLiCH_{3}+LiX} }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/7acf32fe22be182bd91b84ca9099cd6a14c9a940)
![{\displaystyle \mathrm {CH_{3}CH_{2}CX(CH_{3})CH_{2}CH_{3}+2Li{\xrightarrow[{-10^{o}C}]{|Et_{2}O|}}CH_{3}CH_{2}CLi(CH_{3})CH_{2}CH_{3}+LiX} }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/85d39372d9d6328522ca5a237f130e7b184d6f9e)
![{\displaystyle \mathrm {(CH_{3}CH_{2})_{2}CHCH_{2}X+2Li{\xrightarrow[{-10^{o}C}]{|Et_{2}O|}}(CH_{3}CH_{2})_{2}CHCH_{2}Li+LiX} }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/4a573289597ce5fa285aba6f5e302edd128267d6)
使用鎂(Mg)：[24]
氫化不飽和烴
1. 3-甲基-1-戊烯：[25]
2. 3-甲基-2-戊烯：[25]
3. 2-乙基-1-丁烯：[25]
4. 3-甲基-1,2-戊二烯：[25]
5. 3-甲基-1,3-戊二烯：[25]
6. 3-甲基-1,4-戊二烯：[25]
7. 3-甲基戊烷-1：[26]
8. 3-甲基-1,2,4-戊二烯：[25]
9. 3-甲基-4-戊烯-2-炔：[25][26]
10. 3-甲基-4-戊烯-1-炔：[25][26]
還原氧化物
3-甲基戊醛：
甲基丁醛：
3-甲基戊酮
還原硫化物
1.還原硫醇可以產生3-甲基戊烷。
例如 通過還原 3-甲基-1-戊硫醇 （雷尼鎳催化）：[29]
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）：[30]
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] [31]
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：[32]
2.水煤氣：
![{\displaystyle \mathrm {C_{6}H_{14}+6H_{2}O{\xrightarrow[{700-1100^{o}C}]{Ni}}6CO+14H_{2}} }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/bc614cb06d25d60002976e6ab05e54a5f6b11e11)
3.催化氧化的主要產物為3-甲基戊醇-3：
![{\displaystyle \mathrm {CH_{3}CH_{2}CH(CH_{3})CH_{2}CH_{3}+{\frac {1}{2}}O_{2}{\xrightarrow[{\triangle }]{Cu}}CH_{3}CH_{2}C(OH)(CH_{3})CH_{2}CH_{3}} }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a4265be986ab6c8fb4319bf6e77ddc2749322b63)
4.使用高錳酸鉀(KMnO4)氧化的產物為3-甲基戊醇-3：
![{\displaystyle \mathrm {CH_{3}CH_{2}CH(CH_{3})CH_{2}CH_{3}+X_{2}{\xrightarrow[{\triangle }]{UV}}aCH_{3}CH_{2}CH(CH_{3})CH_{2}CH_{2}X+bCH_{3}CH_{2}CH(CH_{3})CHXCH_{3}+cCH_{3}CH_{2}CX(CH_{3})CH_{2}CH_{3}+dCH_{3}CH_{2}CH(CH_{2}X)CH_{2}CH_{3}+HX} }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a45033260e6d448a148524da1549c2330221fcb5)
CH3CH2CH(CH3)CH2CH3的氯化分析：
- 參見:統計學
- 1.發生：自由基生產
![{\displaystyle \mathrm {Cl_{2}{\xrightarrow[{\triangle }]{UV}}2Cl^{\bullet }-239kJ} }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/73fe9c8e7397e9e50d5b5a7ea91a25e26bed2f96)
- 所需要的能量從紫外光(UV)或熱(D)吸收
- 2.擴散：消耗舊自由基，形成新的自由基
- 3.終止：自由基在罕見的情況下消耗[37]
[38]
- 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（例如[：CH2]）反應是極少消耗的，可以插入C-H鍵。 例如 :[39]
- 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
與硝酸(HNO3)的蒸氣反應：[40]
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：[41]
![{\displaystyle \mathrm {(CH_{3}CH_{2})_{2}CHCH_{3}+RCH=CH_{2}{\xrightarrow[{0^{o}C}]{HF}}(CH_{3}CH_{2})_{2}C(CH_{3})CH(R)CH_{3}} }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/5f2c4d492968512540fac1463736dd4a348634ce)
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
- ^ 3-methylpentane - Compound Summary. PubChem Compound. USA: National Center for Biotechnology Information. Identification and Related Records. 26 March 2005 [5 March 2012].
- ^ NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards. #0323. NIOSH.
- ^ 3-Methylpentan (Enius). [2017-08-24]. （原始内容存档于2020-02-22）.
- ^ Entry on Methylpentane. at: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, retrieved 16. Juni 2014.
- ^ 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.
- ^ 9.0 9.1 9.2 9.3 9.4 H. L. Finke, J. F. Messerly: 3-Methylpentane and 3-methylheptane: low-temperature thermodynamic properties, in: J. Chem. Thermodyn., 1973, 5, S. 247–257, doi:10.1016/S0021-9614(73)80085-0.
- ^ 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, doi:10.1016/0378-3812(89)80275-4.
- ^ 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, doi:10.3891/acta.chem.scand.20-0536.
- ^ 13.0 13.1 13.2 13.3 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, doi:10.1021/je9501548.
- ^ 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, doi:10.1021/ie50437a010.
- ^ 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
- ^ 25.0 25.1 25.2 25.3 25.4 25.5 25.6 25.7 25.8 Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.2.5.
- ^ 26.0 26.1 26.2 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.
外部链接
