所述戊酮是属于家庭酮的有机化合物,化学式C 5 H ^ 10 O.仍然是最简单的酮的一个,并且是无色液体,具有类似于丙酮的香气。从这一点开始,关于其骨架的碳原子数,酮表现出位置异构现象。
当谈论位置异构时,它是指羰基在哪里,C =O。因此,戊酮实际上由两种物理性质彼此稍有不同的化合物组成:2-戊酮和3-戊酮(下图)。两者均为液体,但沸点相同,因此不能通过蒸馏分离。
戊酮的位置异构体的分子。资料来源:Jynto和Ben Mills,网址为Wikipedia。
但是,两种戊酮都有各自的合成路线,因此不太可能将它们混合在一起。通过冷冻分离可能可行的混合物。
它们的用途特别受限制为有机溶剂。在高于其低沸点的温度下使用丙酮的替代品。同样,它们是其他有机合成的原料,因为它们的C = O基团可以被还原或亲核加成。
化学结构
位置异构体
在图像中,我们有戊酮的两个位置异构体的分子结构,以球形和条形模型表示。C = O基团的黑色球形对应于碳骨架,白色球形对应于氢原子,红色球形对应于氧原子。
2-戊酮
2-戊酮(上述)在第二个碳原子中具有基团C = O,与在第四个碳原子中的基团相同。也就是说,2-戊酮和4-戊酮是等效的,因为足以将它们旋转180º,以使它们的结构相同。
C = O的左侧为甲基CH 3-,右侧为丙基。这就是为什么这种酮也被称为(不太常用的)甲基丙基酮(MPK)。乍一看,您会看到这种结构的不对称性。
3-戊酮
3-戊酮(底部)在第三个碳上具有基团C =O。注意,该异构体是丙酮的较大版本,并且它也非常对称。在C = O基团的侧面上的两个基团是相同的:两个乙基基团CH 3 CH 2-。这就是为什么3-戊酮也称为二乙基酮(或二甲基丙酮)的原因。
分子间相互作用
在2-戊酮和3-戊酮中羰基的存在赋予分子极性。
因此,戊酮的两种异构体都能够通过偶极-偶极力相互作用,其中在静电势图上看到的最高负电荷密度δ-将围绕氧原子取向。
同样,伦敦的分散力在碳化和氢化骨架之间的介入程度较小。
由于戊酮与丙酮相比具有更大的分子面积和质量,因此这种贡献会增加其偶极矩,并使它具有更高的沸点(102℃> 56℃)。实际上,这两种异构体在102°C时蒸发。同时在不同温度下冻结。
水晶
对称性可能在结晶中起重要作用。例如,2-戊酮的熔点为-78°C,而3-戊酮的熔点为-39°C。
这意味着3-戊酮晶体对温度更稳定。它的分子更具凝聚力,并且需要更多的热量才能在液相中分离。
如果存在两种异构体的混合物,则3-戊酮将首先结晶,而2-戊酮将在较低温度下最后结晶。对称性更高的3-戊酮分子的取向比2-戊酮更容易:不对称,同时也更动态。
物产
外观
无色液体,具有类似于丙酮的香气。
摩尔质量
86.13克/摩尔
密度
0.81 g / mL(3-戊酮)
0.809克/毫升(2-戊酮)
熔点
-78ºC(2-戊酮)
-39ºC(3-戊酮)
沸点
102ºC(两种异构体)
水溶性
35 g / L(3-戊酮)
60克/升(2-戊酮)
蒸汽压力
35毫米汞柱(3-戊酮)
20°C时为270 mmHg(2-戊酮)
这些值对于直接比较两种异构体的蒸汽压没有用,因为报告的第一个异构体没有测量温度。
闪点
12.78°C(3-戊酮)
10ºC(2-戊酮)
稳定性
戊酮的两种异构体极易燃,因此应使其远离任何热源。闪点表明,即使在10ºC的温度下,火焰也可以点燃两种戊烷酮的蒸气。
合成
尽管戊酮的两种异构体在物理和化学上非常相似,但它们的合成途径彼此独立,因此不太可能在同一合成中获得两者。
2-戊酮
从试剂2-戊醇(一种仲醇)开始,可以使用就地形成的次氯酸HClO作为氧化剂将其氧化为2-戊酮。氧化将是:
2-戊醇氧化为2-戊酮。资料来源:加布里埃尔·玻利瓦尔(GabrielBolívar)。
简单地,C-OH键变为C =O。还有其他合成2-戊酮的方法,但这是最容易理解的方法。
3-戊酮
3-戊酮可通过丙酸CH 3 CH 2 COOH 的酮基脱羧反应合成。这种合成途径产生对称的酮,其特征在于一个分子CH 3 COOH将以CO 2的形式失去COOH基团,而另一分子以H 2 O 的形式失去其OH基团:
2CH 3 CH 2 COOH => CH 3 CH 2 COCH 2 CH 3 + CO 2 + H 2 O
另一稍微复杂的途径是使乙烯,CH 2= CH 2,CO 2和H 2的混合物直接反应以形成3-戊酮。
应用领域
除非申请非常严格,是特定的合成方法,或者还表明这两种异构体不会产生相同的结果,否则在任何用途中使用2-戊酮或3-戊酮都是不相关的。
换句话说,如果要使用2-戊酮或3-戊酮作为油漆或树脂的溶剂或用作脱脂剂,则“无关紧要”,因为最重要的标准是其价格和可获得性。3-戊酮在汽车工业中用于研究内燃机中气体的行为。
参考文献
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