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,Άτομο C ενωμένο με ένα (1) άλλο άτομο C. δύο (2) δευτεροταγήΆτομο C ενωμένο με δύο (2) άλλα άτομα C. και  δύο (2) τριτοταγήΆτομο C ενωμένο με τρία (3) άλλα άτομα C.) και δεκαοκτώ (18) άτομα υδρογόνου.

ΔεσμοίΤα 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.Δεσμόςτύπος δεσμούηλεκτρονική δομήΜήκος δεσμούΙονισμόςC-Hσ2sp3-1s109 pm3% C- H+C-Cσ2sp3-2sp3154 pmΚατανομή φορτίωνσε ουδέτερο μόριο C#1,#6,#1',#1"-0,09 C#3,#5-0,06 C#2,#4-0,03 H+0,03

 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 τρόπουςΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.2.1β:
1. Με «υδρογόνο εν τω γεννάσθαι», δηλαδή μέταλλο + οξύ:

2. Με λιθιοαργιλιοϋδρίδιο (LiAlH4) ή νατριοβοριοϋδρίδιο (NaBH4)Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, §6.2.1α:

3. Με αναγωγή των αντίστοιχων αλκυλιωδιδίων από HIΑ. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991, σελ.14, §1.1:

4. Με αναγωγή από μέταλλα (συνήθως λίθιο ή μαγνήσιο) και στη συνέχεια υδρόλυση των παραγόμενων οργανομεταλλικών ενώσεων.Π.χ.:Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982,  σελ. 152, §6.2.4α.:

ή

5. Με αναγωγή από σιλάνιο, παρουσία τριφθοριούχου βορίου, παράγεται 2,4-διμεθυλεξάνιο. Π.χ.:Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991, σελ. 291-293, §19.1.:

 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.Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982,  σελ. 152, §6.7.6β. Π.χ. για την 3,5-διμεθυλεξανάλη έχουμε την ακόλουθη στοιχειομετρική εξίσωση:

2. Με αναγωγή των κατάλληλων κετονών (αντίδραση Clemmensen) παράγεται 2,4-διμεθυλεξάνιο.Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982,  σελ. 152, §6.7.6α 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)Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.269, §11.6B7. 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)Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.269, §11.6Γ3. 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 νερόΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 155, §6.7.1,  v = 8 και μετατροπή μονάδας ενέργειας σε kJ.:

 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,ΔHC-C= +347 kJ/mol των δεσμών C-HΔHC-H = +415 kJ/mol και των δεσμών (Ο=Ο)ΔHO-O=+146 kJ/mol 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. έχουμεΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 155, §6.7.3.:

 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.

Κατηγορία:Οκτάνια