2,2,3-三甲基丁烷
2,2,3-三甲基丁是一种烷烃,常温常压下为无色液体。该物质对环境可能有危害,对水体应给予特别注意。
物性数据
液相标准燃烧热()(kJ·摩尔 ):-4804.70
溶度参数(J·cm )0.5:14.247
van der Waals面积(cm ·mol ):1.117×1010
van der Waals体积(cm ·mol ):78.460
液相标准声称热(焓)( kJ·mol ):-236.52
蒸气压(kPa,25ºC):3.37
临界温度(K):257.95 临界压力(MPa):2.95
临界密度(g·cm ):0.252
临界体积(cm ·摩尔 ):398
临界压缩因子:0.265
偏心因子:0.2650
液相标准(J·mol ·K ) :292.25
液相标准生成自由能( kJ·mol ):-0.24
气相标准燃烧热(焓)(kJ·mol ):-4836.75
气相标准声称热(焓)( kJ·mol ):-383.4
气相标准熵(J·mol ·K ) :398.3
气相标准生成自由能( kJ·mol ):5.0
气相标准热熔(J·mol ·K ):163.3
液相标准热熔(J·mol ·K ):213.51
生态学数据
该物质对环境可能有危害,对水体应给予特别注意。
分子结构数据
2、摩尔体积(cm /mol):144.5
3、等张比容(90.2K):303.1
4、表面张力(dyne/cm):19.3
5、介电常数(F/m):1.92
6、极化率(10 cm ):13.63
计算化学数据
1.疏水参数计算参考值(XlogP):3.3
2.氢键供体数量:0
3.氢键受体数量:0
4.可旋转化学键数量:1
5.互变异构体数量:无
6.拓扑分子极性表面积0
7.重原子数量:7
8.表面电荷:0
9.复杂度:45.5
10.同位素原子数量:0
11.确定原子立构中心数量:0
12.不确定原子立构中心数量:0
13.确定化学键立构中心数量:0
14.不确定化学键立构中心数量:0
15.共价键单元数量:1
合成方法
目前高品质航空汽油的主要组分是2,2,4-三甲基正戊烷(异辛烷),为了达到高标号航空汽油的抗爆要求,需要添加少量四乙基铅作为抗爆添加剂,然而随着国内外日益严格的环保要求,高品质航空汽油的无铅化必将成为航空燃料的发展趋势。
2,2,3-三甲基丁烷(2,2,3-trimethyl 丁烷,简称triptane)具有更高的辛烷值及更好的调和性能,其马达法辛烷值为101,研究法辛烷值为112,尤其是它的调和辛烷值高达128,势必将成为无铅高品质航空汽油的重要组分,目前对triptane合成的报道甚少。目前没有工业化生产triptane工艺的原因是其制备仍然存在较大的难度。Triptane的合成工艺可以追溯到20世纪40~50年代,由丙烯与2-碘-2-甲基丙烷作为原料进行烷基化反应制得,催化剂为硫酸和氢氟酸类的液体氟锑磺酸,在4MPa~5MPa压力下,只能得到两个支链的C7,只有在10MPa的高压下才能得到三个支链的C7,收率为17%。
除了烷基化的方法以外,还有脱甲基的合成方法,该方法是以异辛烷为原料,氧化镍为催化剂,反应温度为275~300℃,triptane的收率为19%。C7环烷烃的开环异构化也可以生成triptane,其反应原料是馏程为75~100℃石脑油馏分,反应分两步进行,先是开环反应,采用双功能分子筛催化剂,再是异构化反应,采用氟锑磺酸催化剂,如HSOF-SbF和SbF-HF,triptane的收率为7%~9%,该过程反应流程较为复杂,且异构化催化剂腐蚀性太强。而近几年研究的热点是以甲醇及其衍生物为原料,卤化物如碘化锌为催化剂,在200~300℃和约1.2MPa的反应条件下,收率为13%左右,在适当反应促进剂的作用下,可将triptane的收率提高到30%左右。因此,以甲醇为原料的技术路线是最为可行的路线之一。本研究采用间歇反应釜,以甲醇及其衍生物为原料,碘化锌为催化剂,在不同工艺条件下,通过GC、GC/MS等手段对产物进行表征分析,揭示反应历程,并通过添加促进剂提高triptane的收率。
1、主要试剂
无水甲醇,AR;2-丙醇,AR;次磷酸,AR;碘化锌,AR。
2、促进剂的影响
以甲醇为原料、碘化锌为催化剂,通过添加不同促进剂(异丙醇和次磷酸)及改变促进剂添加量,分析及对比triptane收率,研究促进剂对triptane收率的影响。
3、分析方法
采用气相色谱测定油相产物中的triptane含量,所用色谱为GC-9890A型气相色谱仪,其毛细管色谱柱柱长60m,固定液为SE-30、检测器FID,各产物分布由SD-2020色谱工作站按面积归一化法进行定量。定性用Perkin Elmer公司的GC-MS分析。
4、结论
(1)甲醇与碘化锌反应生成triptane最优条件为n(MeOH)/n(ZnI)=2/1,反应温度200℃ ,反应2h,此时triptane收率为12.38%。
(2)促进剂能显著提高triptane的收率:2-丙醇作促进剂质量分数为12%时,triptane收率为26.65%;添加次磷酸和异丙醇复配促进剂(w(异丙醇) =12% ,w(次磷酸) =7.4% ),triptane收率达45.41%。
性质与稳定性
按规格使用和贮存,不会发生分解,避免与氧化物接触。
贮存方法
密封保存,放置于通风、干燥地方,避免于其它氧化物接触。
安全信息
危险品标志:F,Xn,N
危险类别码:11-38-50/53-65-67
安全说明:9-16-29-33-60-61-62
危险品运输编号:UN 1206 3/PG 2
WGK Germany:1
HazardClass:3.1
PackingGroup:II
参考资料
2,2,3-三甲基丁烷.物竞化学品.2018-02-03
高辛烷值调和组分2,2,3-三甲基丁烷合成研究.CNKI.2018-02-06