stringtranslate.com

Неопентан

Неопентан , также называемый 2,2-диметилпропаном , представляет собой алкан с двойной разветвленной цепью и пятью атомами углерода . Неопентан — это легковоспламеняющийся газ при комнатной температуре и давлении , который может конденсироваться в легколетучую жидкость в холодный день, в ледяной бане или при сжатии до более высокого давления.

Неопентан — простейший алкан с четвертичным углеродом , обладающий ахиральной тетраэдрической симметрией . Это один из трех структурных изомеров с молекулярной формулой C 5 H 12 ( пентаны ), два других — н -пентан и изопентан . Из этих трех он единственный, который при стандартных условиях является газом; остальные являются жидкостями.

Номенклатура

Традиционное название неопентан все еще было сохранено в рекомендациях ИЮПАК 1993 года [4] [5] , но больше не рекомендуется в соответствии с рекомендациями 2013 года. [2] Предпочтительным названием IUPAC является систематическое название 2,2-диметилпропан, но номера заместителей излишни, поскольку это единственно возможный «диметилпропан».

Неопентильная группа, присоединенная к родовой группе R.

Неопентильный заместитель , часто обозначаемый буквой «Np», имеет структуру Me 3 C–CH 2 – например , неопентиловый спирт (Me 3 CCH 2 OH или NpOH). Поскольку Np также символизирует элемент нептуний (атомный номер 93), следует использовать это сокращение с осторожностью.

Также используется устаревшее название тетраметилметан, особенно в старых источниках. [6] [7]

Физические свойства

Точки кипения и плавления

Температура кипения неопентана составляет всего 9,5 °C, что значительно ниже, чем у изопентана (27,7 °C) и обычного пентана (36,0 °C). Следовательно, неопентан представляет собой газ при комнатной температуре и атмосферном давлении, в то время как два других изомера являются (почти) жидкостями.

С другой стороны, температура плавления неопентана (-16,6 ° C) на 140 градусов выше, чем у изопентана (-159,9 ° C), и на 110 градусов выше, чем у н -пентана (-129,8 ° C). Эту аномалию объясняют лучшей упаковкой в ​​твердом состоянии, которая, как предполагалось, возможна для тетраэдрической молекулы неопентана; но это объяснение было оспорено из-за того, что оно имеет более низкую плотность, чем два других изомера. Более того, его энтальпия плавления ниже, чем энтальпии плавления как н -пентана, так и изопентана, что указывает на то, что его высокая температура плавления обусловлена ​​энтропийным эффектом, возникающим в результате более высокой молекулярной симметрии. Действительно, энтропия плавления неопентана примерно в четыре раза ниже, чем у н -пентана и изопентана. [8]

Спектр 1 Н ЯМР

Из-за полной тетраэдрической симметрии неопентана все протоны химически эквивалентны, что приводит к одному химическому сдвигу ЯМР δ  = 0,902 при растворении в четыреххлористом углероде . [9] В этом отношении неопентан подобен своему силановому аналогу тетраметилсилану , чей единственный химический сдвиг по соглашению равен нулю.

Симметрия молекулы неопентана может быть нарушена, если некоторые атомы водорода заменить атомами дейтерия . В частности, если каждая метильная группа имеет разное количество замещенных атомов (0, 1, 2 и 3), получается хиральная молекула. Хиральность в этом случае возникает исключительно за счет массового распределения его ядер, тогда как распределение электронов по-прежнему остается по существу ахиральным. [10]

Рекомендации

  1. ^ Астон, JG; Мессерли, Г.Х. Теплоемкости и энтропии органических соединений II. Данные о температуре и давлении паров тетраметилметана от 13,22 К до точки кипения. Энтропия из ее рамановского спектра, J. ​​Am. хим. Сок., 1936, 58, 2354.
  2. ^ ab "Front Matter". Номенклатура органической химии: Рекомендации ИЮПАК и предпочтительные названия 2013 (Синяя книга) . Кембридж: Королевское химическое общество . 2014. с. 652. дои : 10.1039/9781849733069-FP001. ISBN 978-0-85404-182-4.
  3. ^ «Неопентан | C5H12 - PubChem».
  4. ^ Таблица 19 (а) Ациклические и моноциклические углеводороды. Материнские углеводороды
  5. ^ Панико, Р. и Пауэлл, WH, ред. (1994). Руководство по номенклатуре органических соединений ИЮПАК , 1993 г. Оксфорд: Блэквелл Сайенс. ISBN 978-0-632-03488-8.
  6. ^ Уитмор, Фрэнк С.; Флеминг, Гео. Х. (1 сентября 1934 г.). «Приготовление тетраметилметана (неопентана) и определение его физических констант1». Журнал Американского химического общества . 55 (9): 3803–3806. дои : 10.1021/ja01336a058. ISSN  0002-7863.
  7. ^ Лакост, Люсьен Ж.Б. (15 октября 1934). «Уравнение вращательной волны тетраметилметана для нулевого потенциала и обобщение». Физический обзор . 46 (8): 718–724. Бибкод : 1934PhRv...46..718L. doi : 10.1103/PhysRev.46.718.
  8. ^ Вэй, Джеймс (1999). «Молекулярная симметрия, вращательная энтропия и повышенные точки плавления». Индийский англ. хим. Рез. 38 (12): 5019–5027. дои : 10.1021/ie990588m.
  9. ^ Спектральная база данных органических соединений , Спектр протонного ЯМР неопентана, по состоянию на 4 июня 2018 г.
  10. ^ Хэслер, Жак; Шиндельгольц, Иван; Риге, Эммануэль; Боше, Кристиан Г.; Обнимаю, Вернер (2007). «Абсолютная конфигурация хирально дейтерированного неопентана» (PDF) . Природа . 446 (7135): 526–529. Бибкод : 2007Natur.446..526H. дои : 10.1038/nature05653. PMID  17392783. S2CID  4423560.

Внешние ссылки