2,4-διμεθυλεξάνιο

μικρογραφία|3D απεικόνιση της δομής του 2,4-διμεθυλεξάνιου.
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:

\mathrm{CH_3X + Li \xrightarrow CH_3Li + LiX} 
\mathrm{CH_3CHXCH_2CHXCH_2CH_3 + 2CH_3Li \xrightarrow{} (CH_3)_2CHCH_2CH(CH_3)CH_2CH_3 + 2LiX} 


### 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:

 \mathrm{(CH_3)_2CHCH_2CH(CH_3)CH_2CH_2X  + Zn + HX \xrightarrow{} (CH_3)_2CHCH_2CH(CH_3)CH_2CH_3 + ZnX_2}


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

 \mathrm{4(CH_3)_2CHCH_2CH(CH_3)CH_2CH_2X + LiAlH_4 \xrightarrow{} 4(CH_3)_2CHCH_2CH(CH_3)CH_2CH_3 + AlX_3 + LiX} 


3. Με αναγωγή των αντίστοιχων αλκυλιωδιδίων από HI:

 \mathrm{2((CH_3)_2CHCH_2CH(CH_3)CH_2CH_2X  + HI \xrightarrow{} 2(CH_3)_2CHCH_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.::

 \mathrm{(CH_3)_2CHCH_2CH(CH_3)CH_2CH_2X + 2Li \xrightarrow[-LiX] (CH_3)_2CHCH_2CH(CH_3)CH_2CH_2Li \xrightarrow{+H_2O} (CH_3)_2CHCH_2CH(CH_3)CH_2CH_3 + LiOH}  
ή
 \mathrm{(CH_3)_2CHCH_2CH(CH_3)CH_2CH_2X + Mg \xrightarrow (CH_3)_2CHCH_2CH(CH_3)CH_2CH_2MgX \xrightarrow{+H_2O} (CH_3)_2CHCH_2CH(CH_3)CH_2CH_3 + Mg(OH)X \downarrow}


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


\mathrm{(CH_3)_2CHCH_2CH(CH_3)CH_2CH_2X + SiH_4 \xrightarrow{BF_3} (CH_3)_2CHCH_2CH(CH_3)CH_2CH_3  + SiH_3X}


* 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:

\mathrm{(CH_3)_2CHCH_2CH(CH_3)CH_2CHO + NH_2NH_2 \xrightarrow{KOH} (CH_3)_2CHCH_2CH(CH_3)CH_2CH_3 + N_2 \uparrow + H_2O}


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::

\mathrm{(CH_3)_2CHCH_2CH(CH_3)COCH_3 + 2Zn + 2HCl \xrightarrow{} (CH_3)_2CHCH_2CH(CH_3)CH_2CH_3 + ZnCl_2 + ZnO} 


#### 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:

\mathrm{(CH_3)_2CHCH_2CH(CH_3)CH_2SH + H_2 \xrightarrow{Ni} (CH_3)_2CHCH_2CH(CH_3)CH_2CH_3 + H_2S} 


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

\mathrm{(CH_3)_2CHCH_2CH(CH_3)CH_2CH_2SCH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH(CH_3)_2 + H_2 \xrightarrow{Ni} 2(CH_3)_2CHCH_2CH(CH_3)CH_2CH_3 + H_2S} 


#### 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:

\mathrm{((CH_3)_2CHCH_2CH(CH_3)CH=CH_2 + H_2 \xrightarrow{Ni,\;Pd,\;Pt} (CH_3)_2CHCH_2CH(CH_3)CH_2CH_3} 


### 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:

\mathrm{(CH_3)_2CHCH_2CH(CH_3)CH_2CH_2COOH + NaOH \xrightarrow{} (CH_3)_2CHCH_2CH(CH_3)CH_2CH_2COONa + H_2O \xrightarrow{\triangle} (CH_3)_2CHCH_2CH(CH_3)CH_2CH_3 + NaHCO_3 } 


## Χημικές ιδιότητες

### Οξείδωση

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

\mathrm{2C_8H_{18} + 25O_2 \xrightarrow{\triangle} 16CO_2 + 18H_2O + 10971 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, των δεσμών C-H και των δεσμών (Ο=Ο) του O2:
2. Παραγωγή υδραερίου:

\mathrm{C_8H_{18} + 8H_2O \xrightarrow[700-1100^oC]{Ni} 8CO + 17H_2}  

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

\mathrm{(CH_3)_2CHCH_2CH(CH_3)CH_2CH_3 + \frac{1}{2}O_2 \xrightarrow[\triangle]{Cu} \frac{1}{2} (CH_3)_2C(OH)CH_2CH(CH_3)CH_2CH_3 +  \frac{1}{2} (CH_3)_2CHCH_2C(OH)(CH_3)CH_2CH_3 + H_2O} 


### Παρεμβολή καρβενίων

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

\mathrm{(CH_3)_2CHCH(CH_3)CH_2CH_2CH_3  + CH_3Cl + KOH \xrightarrow{} \frac{1}{3} (CH_3)_2CHCH(CH_3)CH_2CH_2CH_2CH_3  + \frac{1}{18} (CH_3)_3CCH(CH_3)CH_2CH_2CH_3  + \frac{1}{18} (CH_3)_2CHC(CH_3)_2CH_2CH_2CH_3 + \frac{1}{9} (CH_3)_2CHCH(CH_3)CH(CH_3)CH_2CH_3 + \frac{1}{9} (CH_3)_2CHCH(CH_3)CH_2CH(CH_3)_2
+ \frac{1}{6} (CH_3)_2CHCH(CH_3)CH_2CH_2CH_2CH_3 + \frac{1}{6} (CH_3)_2CHCH(CH_2CH_3)CH_2CH_2CH_3 + KCl + H_2O}


* 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