Απομόνωση από φυσικές και βιομηχανικές πηγές
Επεξεργασία
- Απομονώνεται από το πετρέλαιο.
- Απομονώνεται από μείγματα που προκύπτουν από πυρόλυση βαρύτερων προϊόντων διύλισης πετρελαίου ή και πολυμερών υδρογονανθράκων.
Παρασκευή με αντιδράσεις σύνθεσης: Από πρώτες ύλες με μικρότερη ανθρακική αλυσίδα
Επεξεργασία
1. Δομικά το 3-μεθυλοπεντάνιο αποτελείται από δυο μέρη: δευτεροταγές βουτύλιο [CH3CH2CH(CH3)] και αιθύλιο (CH3CH2). Επομένως, ο απλούστερος τρόπος παρασκευής χημικά καθαρού 3-μεθυλοπεντάνιου είναι η αντίδραση ζεύγους 2-αλοβουτανίου - αιθυλολιθίου ή αντιστοίχως δευτεροταγούς βουτυλολιθίου - αλαιθανίου:[5]
ή
2. Αν επιχειρηθεί η ανάλογη αντίδραση Βουρτζ (Wurtz) το αποτέλεσμα είναι ένα μείγμα προϊόντων, που συμπεριλαμβάνουν, εκτός του 3-μεθυλοπεντανίου, αιθάνιο και 3,4-διμεθυλεξάνιο[6]. Η αντίδραση είναι ασύμφορη σε σύγκριση με την προηγούμενη, αλλά τα προϊόντα αυτά διαχωρίζονται σχετικά εύκολα με απόσταξη: Το βαρύτερο, το 3,4-διμεθυλοεξάνιο είναι υγρό (σ.ζ.: 164 °C)[7] στις κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος. Το ζητούμενο (εδώ) 3-μεθυλοπεντάνιο είναι επίσης υγρό, αλλά πολύ πτητικότερο (σ.ζ.: 64 °C), ενώ τέλος το βουτάνιο είναι αέριο εύκολα υγροποιήσιμο με σχετικά μικρή ψύξη ή και με συμπίεση (σ.ζ.: -0,5 °C).
Παρασκευή με αντιδράσεις χωρίς αλλαγή ανθρακικής αλυσίδας
Επεξεργασία
1. Με «υδρογόνο εν τω γενάσθαι», δηλαδή μέταλλο + οξύ:[8]
ή
ή
ή
2. Με LiAlH4 ή NaBH4:[9]
ή
ή
ή
3. Με αναγωγή των αντίστοιχων ιωδαλκανίων από HI:[10]
ή
ή
ή
4. Με αναγωγή των κατάλληλων αλαλκανίων από σιλάνιο, παρουσία τριφθοριούχου βορίου παράγεται βουτάνιo:[11]
ή
ή
ή
5. Αναγωγή των κατάλληλων αλκυλαλογονιδίων από ένα αλκυλοκασσιτεράνιο. Π.χ.:[12]
ή
ή
ή
6. Με αναγωγή από ιδιαίτερα ηλεκτροθετικά μέταλλα, όπως αλκάλια ή αλκαλικές γαίες, και στη συνέχεια υδρόλυση των παραγόμενων οργανομεταλλικών ενώσεων:
- 1. Με χρήση Li:[13]
ή
ή
ή
- 2. Με χρήση Mg:[14]
ή
ή
ή
1. Από 3-μεθυλο-1-πεντένιο:[15]
2. Από 3-μεθυλο-2-πεντένιο:[15]
3. Από 2-αιθυλο-1-βουτένιο:[15]
4. Από 3-μεθυλο-1,2-πενταδιένιο:[15]
5. Από 3-μεθυλο-1,3-πενταδιένιο:[15]
6. Από 3-μεθυλο-1,4-πενταδιένιο:[15]
7. Από 3-μεθυλοπεντίνιο-1:[16]
8. Από 3-μεθυλο-1,2,4-πεντατριένιο:[15]
9. Από 3-μεθυλο-4-πεντεν-2-ίνιο:[15][16]
10. Από 3-μεθυλο-4-πεντεν-1-ίνιο:[15][16]
11. Από μεθυλοπενταδιενίνιο:[15][16]
12. Από μεθυλοπενταδιίνιο:[16]
1. Με αναγωγή κατάλληλων αλδεϋδών - Αντίδραση Wolf-Kishner:[17]
- 1. Από 3-μεθυλοπεντανάλη:
- 2. Από αιθυλοβουτανάλη:
2. Με αναγωγή κατάλληλων κετονών - Αντίδραση Clemmensen[18]::
- 1. Από 3-μεθυλοπεντανόνη:
1. Με αναγωγή των κατάλληλων θειολών μπορεί να παραχθεί 3-μεθυλοπεντάνιο. Π.χ. από την αναγωγή της 3-μεθυλο-1-πεντανοθειόλης (μέθοδος Raney):[19]
2. Με αναγωγή των κατάλληλων θειεστέρων μπορεί να παραχθεί 3-μεθυλοπεντάνιο.. Π.χ. από την αναγωγή του δι(3-μεθυλοπεντυλο)θειαιθέρα (μέθοδος Raney):[19]
Παρασκευή με αντιδράσεις αποσύνθεσης με μείωση του μήκους της ανθρακικής αλυσίδας
Επεξεργασία
ή
ή
ή
1. Τέλεια καύση: Όπως όλα τα αλκάνια, το 3-μεθυλοπεντάνιο με περίσσεια οξυγόνου καίγεται προς διοξείδιο του άνθρακα και νερό:[21]
- 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,[22] των δεσμών C-H[23] και των δεσμών (Ο=Ο)[24] του O2:
2. Παραγωγή υδραερίου:
3. Καταλυτική οξείδωση κυρίως προς 3-μεθυλο-3-πεντανόλη:
4. Οξείδωση με υπερμαγγανικό κάλιο προς 3-μεθυλο-3-πεντανόλη:
5. Οξείδωση με διοξιράνιο προς 3-μεθυλο-3-πεντανόλη:
- Δραστικότητα των X2: F2 > Cl2 > Br2 > Ι2.
- όπου 0<a,b,c,d<1, a + b + c + d = 0, διαφέρουν ανάλογα με το αλογόνο:
- Τα F και Cl είναι πιο δραστικά και λιγότερο εκλεκτικά. Η αναλογία των αλοπεντανίων τους εξαρτάται κυρίως πό τη στατιστική αναλογία των προς αντικατάσταση ατόμων H. Ειδικά για το χλώριο θα έχουμε:
- Δηλαδή το μείγμα που προκύπτει είναι: 20,5% 3-μεθυλο-1-χλωροπεντάνιο, 52,1% 3-μεθυλο-2-χλωροπεντάνιο, 17,1% 3-μεθυλο-3-χλωροπεντάνιο και 10,3% 2-αιθυλο-1-χλωροβουτάνιο.
- Τα Br και I είναι πιο εκλεκτικά και λιγότερο δραστικά. Η αναλογία των αλοπεντανίων μεταβάλλεται δραστικά προς όφελος του τριτοταγούς 3-αλο-2-μεθυλοπεντανίου. Ειδικά για το βρώμιο θα έχουμε:
- Δηλαδή το μείγμα που προκύπτει είναι: 3‰ 1-βρωμο-3-μεθυλοπεντάνιο, 16,9% 2-βρωμο-3-μεθυλοπεντάνιο, 82,6% 3-βρωμο-3-μεθυλοπεντάνιο και 1‰ 2-αιθυλο-1-βρωμο-βουτάνιο.
- Ανάλυση του μηχανισμού της χλωρίωσης του CH3CH2CH(CH3)CH2CH3:
- 1. Έναρξη: Παράγονται ελεύθερες ρίζες.
- Η απαιτούμενη ενέργεια προέρχεται από το υπεριώδες φως (UV) ή θερμότητα (Δ).
- 2. Διάδοση: Καταναλώνονται οι παλιές ελεύθερες ρίζες, σχηματίζοντας νέες.
[26]
- 3. Τερματισμός: Καταναλώνονται μεταξύ τους οι ελεύθερες ρίζες, κατά τη στατιστικά σπάνια περίπτωση της συνάντησής τους.
[27]
- Είναι όμως πρακτικά δύσκολο να σταματήσει η αντίδραση στην παραγωγή μονοααλογονιδίων.
- Αν χρησιμοποιηθούν ισομοριακές ποσότητες CH3CH2CH(CH3)CH2CH3 και Χ2 θα παραχθεί μείγμα 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(CH3)2 με X. σε σχέση με την πιθανότητα συνάντισης μονοπαραγώγου και X., που μπορεί να οδηγήσει στην παραγωγή των υπόλοιπων X-παραγώγων.
- Τα καρβένια (π.χ. [:CH2]) μπορούν παρεμβληθούν στους δεσμούς C-H. Π.χ. έχουμε:[28]
- Η αντίδραση είναι ελάχιστα εκλεκτική και αυτό σημαίνει ότι κατά προσέγγιση έχουμε;
- Παρεμβολή στους έξι (6) δεσμούς 1,5-CH2-H: 6
- Παρεμβολή στους τέσσρεις (4) δεσμούς 2,4-CH-H: 4.
- Παρεμβολή στο δεσμό C-H: 1.
- Παρεμβολή στους τρεις (3) δεσμούς 1'-CH2-H): 4.
Προκύπτει επομένως μείγμα 3-μεθυλεξάνιου (~43%), 2,3-διμεθυλοπεντάνιου (~29%),
3,3-διμεθυλοπεντάνιο (~7%) και αιθυλοπεντάνιου (-29%).
- Αντιδρά με ατμούς HNO3 στην αέρια φάση:[29]
όπου 0<a,b,c,d<1, a + b + c + d = 1.
Το 3-μεθυλοπεντάνιο μπορεί να δώσει αντιδράσεις προσθήκης σε πολλαπλούς δεσμούς κατά την έννοια (CH3CH2)2Cδ-(CH3)-Hδ+. Π.χ.:[30]
To 3-μεθυλοπεντάνιο μπορεί να υποστεί καταλυτική ισομερείωση προς εξάνιο, 2-μεθυλοπεντάνιο, 2,3-διμεθυλοβουτάνιο και 2,3-διμεθυλοβουτάνιο:
