2,4-διμεθυλεξάνιο

Το 2,4-διμεθυλεξάνιο (σε δύο οπτικά εναντιομερή) είναι ένα διακλαδισμένο αλκάνιο, δηλαδή άκυκλος κορεσμένος υδρογονάνθρακας, με χημικό τύπο C8H18 και σύντομο συντακτικό τύπο (CΗ3)2CHCH2CH(CH3)CH2CΗ3.

Ισομέρεια

Το 2-μεθυλεπτάνιο έχει τα ακόλουθα δεκαεπτά (17) ισομερή θέσης:
 οκτάνιο, με σύντομο συντακτικό τύπο CH3(CH2)6CH3).
 3-μεθυλεπτάνιο, με σύντομο συντακτικό τύπο CH3(CH2)3CH(CH3)CH2CH3 (σε δύο (2) οπτικά ισομερή).
 4-μεθυλεπτάνιο, με σύντομο συντακτικό τύπο [CH3(CH2)2]2CHCH3.
 Αιθυλεξάνιο, με σύντομο συντακτικό τύπο (CH3CH2)2CHCH2CH2CH3.
 2-μεθυλεπτάνιο, με σύντομο συντακτικό τύπο (CH3)2CH(CH2)4CH3.
 2,2-διμεθυλεξάνιο, με σύντομο συντακτικό τύπο (CH3)3C(CH2)3CH3.
 2,3-διμεθυλεξάνιο, με σύντομο συντακτικό τύπο (CΗ3)2CHCH(CH3)(CH2)2CΗ3 (σε δύο (2) οπτικά ισομερή).
 2,5-διμεθυλεξάνιο, με σύντομο συντακτικό τύπο (CH3)2CΗCH2CH2CΗ(CH3)2
 3,3-διμεθυλεξάνιο, με σύντομο συντακτικό τύπο CH3CH2C(CH3)2CH2CH2CH3.
 3,4-διμεθυλεξάνιο, με σύντομο συντακτικό τύπο CH3CH2CH(CH3)CH(CH3)CH2CH3 (σε τρία (3) οπτικά ισομερή).
 Αιθυλο-2-μεθυλοπεντάνιο, με σύντομο συντακτικό τύπο (CH3CH2)2CHCH(CH3)2.
 Αιθυλο-3-μεθυλοπεντάνιο, με σύντομο συντακτικό τύπο (CH3CH2)2C(CH3)2.
 2,2,3-τριμεθυλοπεντάνιο, με σύντομο συντακτικό τύπο CH3CH2CH(CH3)C(CH3)3 (σε δύο (2) οπτικά ισομερή).
 2,2,4-τριμεθυλοπεντάνιο ή ισοκτάνιο, με σύντομο συντακτικό τύπο (CH3)2CHCH2C(CH3)3 (σε δύο (2) οπτικά ισομερή).
 2,3,3-τριμεθυλοπεντάνιο, με σύντομο συντακτικό τύπο CH3CH2C(CH3)2CH(CH3)2.
 2,3,4-τριμεθυλοπεντάνιο, με σύντομο συντακτικό τύπο (CH3)2CHCH(CH3)CH(CH3)2 (σε δύο (2) οπτικά ισομερή).
 Τετραμεθυλοβουτάνιο (CH3)3CC(CH3)3.

Ονοματολογία 

Η ονομασία «2,4-διμεθυλεξάνιο» προέρχεται από την ονοματολογία κατά IUPAC. Συγκεκριμένα, το αρχικό πρόθεμα «διμεθυλο-» δηλώνει την παρουσία δύο (2) όμοιων διακλαδώσεων ενός ατόμου άνθρακα («μεθυλο»), ενωμένα στα άτομα άνθρακα #2 και #4, όπως δηλώνουν οι αρχικοί αριθμοί θέσης («2,4-»), το τμήμα «εξ-» δηλώνει την παρουσία  έξι (6) ατόμων άνθρακα στην κύρια ανθρακική αλυσλιδα 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 που διαθέτουν χαρακτηριστικές καταλήξεις.

Δομή 

Το μόριό του αποτελείται από οκτώ (8) άτομα άνθρακα (τέσσερα (4) πρωτοταγή, δύο (2) δευτεροταγή και  δύο (2) τριτοταγή) και δεκαοκτώ (18) άτομα υδρογόνου.

Παραγωγή

Απομόνωση από φυσικές και βιομηχανικές πηγές 

 Απομονώνεται από το πετρέλαιο.
 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 

Η σύνθεση 2,4-διμεθυλεξανίου γίνεται και με επίδραση μεθυλολιθίου σε 2,4-διαλεξάνιο:

Παραγωγή με αντιδράσεις χωρίς αλλαγή ανθρακικής αλυσίδας

Με αναγωγή αλογονούχων ενώσεων 

Π.χ. το 1-αλο-3,5-διμεθυλεξτάνιο, μπορεί να αναχθεί με τους ακόλουθους τρόπους:
1. Με «υδρογόνο εν τω γεννάσθαι», δηλαδή μέταλλο + οξύ:

2. Με λιθιοαργιλιοϋδρίδιο (LiAlH4) ή νατριοβοριοϋδρίδιο (NaBH4):

3. Με αναγωγή των αντίστοιχων αλκυλιωδιδίων από HI:

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

5. Με αναγωγή από σιλάνιο, παρουσία τριφθοριούχου βορίου, παράγεται 2,4-διμεθυλεξάνιο. Π.χ.::

 Συμπαράγονται και πολυαλογονοπαράγωγα του σιλανίου.

Με αναγωγή οξυγονούχων ενώσεων 

1. Με αναγωγή των κατάλληλων αλδεϋδών με υδραζίνη (NH2NH2) (αντίδραση Wölf-Kishner) παράγεται 2,4-διμεθυλεξάνιο. Π.χ. για την 3,5-διμεθυλεξανάλη έχουμε την ακόλουθη στοιχειομετρική εξίσωση:

2. Με αναγωγή των κατάλληλων κετονών (αντίδραση Clemmensen) παράγεται 2,4-διμεθυλεξάνιο. Π.χ. για την 3,5-διμεθυλεξανόνη-2 έχουμε την ακόλουθη στοιχειομετρική εξίσωση::

Με αναγωγή θειούχων ενώσεων 

1. Με αναγωγή των κατάλληλων θειολών (μέθοδος Raney) παράγεται 2,4-διμεθυλεξάνιο. Π.χ. για την 3,5-διμεθυλεξανοθειόλη-1 έχουμε την ακόλουθη στοιχειομετρική εξίσωση:

2. Με αναγωγή των κατάλληλων θειαιθέρων (μέθοδος Raney) παράγεται 2,4-διμεθυλεξάνιο. Π.χ. για το 3,5-διμεθυλο-1-(3΄,5΄-διμεθυλεξυλοθει)εξάνιο χουμε την ακόλουθη στοιχειομετρική εξίσωση

Με καταλυτική υδρογόνωση ακόρεστων αλειφατικών υδρογονανθράκων 

Με καταλυτική υδρογόνωση κατάλληλων ακόρεστων υδρογονανθράκων παράγεται 2,4-διμεθυλεξάνιο. Π.χ. για το 3,5-διμεθυλεξένιο-1 έχουμε την ακόλουθη στοιχειομετρική εξίσωση:

Παραγωγή με αντιδράσεις αποσύνθεσης με μείωση του μήκους της ανθρακικής αλυσίδας 

 Με τη θέρμανση αλκαλικού διαλύματος των κατάλληλων καρβοξυλικών οξέων παράγεται 2,4-διμεθυλεξάνιο. Π.χ. για το 4,6-διμεθυλεπτανικό οξύ έχουμε την ακόλουθη στοιχειομετρική εξίσωση:

Χημικές ιδιότητες

Οξείδωση 

1. Όπως όλα τα αλκάνια, το 2,4-διμεθυλεξάνιο με περίσσεια οξυγόνου καίγεται προς διοξείδιο του άνθρακα και νερό:

 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, των δεσμών C-H και των δεσμών (Ο=Ο) του O2:
2. Παραγωγή υδραερίου:

3. Καταλυτική οξείδωση κυρίως προς σχεδόν ισομοριακό μίγμα 2,4-διμεθυλεξανόλης-2 και 3,5-διμεθυλεξανόλη-3:

Παρεμβολή καρβενίων 

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

 Η αντίδραση είναι ελάχιστα εκλεκτική και αυτό σημαίνει ότι κατά προσέγγιση έχουμε;
 Παρεμβολή στους έξι (6) συνολικά δεσμούς C#1,#1΄H2-H. Παράγεται 3,5-διμεθυλεπτάνιο.
 Παρεμβολή στον έναν (1) δεσμό C#2-H. Παράγεται 2,2,4-τριμεθυλεξάνιο.
 Παρεμβολή στους δύο (2) δεσμούς C#3H-H. Παράγεται 2,3,4-τριμεθυλεξάνιο.
 Παρεμβολή στον έναν (1) δεσμό C#4-H. Παράγεται 2,4,4-τριμεθυλεξάνιο.
 Παρεμβολή στους δύο (2) δεσμούς C#5H-H. Παράγεται 2,3,5-τριμεθυλεξάνιο.
 Παρεμβολή στους τρεις (3) δεσμούς C#6H2-H. Παράγεται 2,4-διμεθυλεπτάνιο.
 Παρεμβολή στους τρεις (3) δεσμούς C#1΄΄H2-H. Παράγεται 4-αιθυλο-2-μεθυλεξάνιο.

Προκύπτει επομένως μίγμα 3,5-διμεθυλεπτάνιου (~33%), 2,2,4-τριμεθυλεξάνιου (~5,6%), 2,4,4-τριμεθυλεξάνιου (~5,6%), 2,3,4-τριμεθυλεξάνιου (~11,1%), 2,3,5-τριμεθυλεξάνιου (~11,1%), 2,4-διμεθυλεπτάνιου (~16,7%) και 4-αιθυλο-2-μεθυλεξάνιου (~16,7%).

Καταλυτική ισομερείωση 

2,4-διμεθυλεξάνιο μπορεί να υποστεί καταλυτική ισομερείωση προς όλα τα ισομερή του.

Αναφορές και σημειώσεις

Πηγές 

 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.

Οκτάνια