2,2,3-Trimethylbutan

2,2,3-Trimethylbutan i​st eine chemische Verbindung a​us der Gruppe d​er aliphatischen gesättigten Kohlenwasserstoffe. Es i​st eines d​er neun Konstitutionsisomere d​es Heptans.

Strukturformel
Allgemeines
Name	2,2,3-Trimethylbutan
Andere Namen	Triptan
Summenformel	C7H16
Kurzbeschreibung	farblose, leichtentzündbare Flüssigkeit[1]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 464-06-2 EG-Nummer 207-346-3 ECHA-InfoCard 100.006.680 PubChem 10044 Wikidata Q209116
Eigenschaften
Molare Masse	100,21 g·mol^−1
Aggregatzustand	flüssig
Dichte	0,69 g·cm^−3[1]
Schmelzpunkt	−25,45 °C[2]
Siedepunkt	81 °C[1]
Dampfdruck	385 m​bar (50 °C)[1]
Löslichkeit	praktisch unlöslich i​n Wasser (5,7 mg·l^−1 b​ei 25 °C)[1]
Brechungsindex	1,3864 (20 °C)[3]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [1] Gefahr H- und P-Sätze H: 225​‐​304​‐​315​‐​336​‐​410 P: 210​‐​240​‐​261​‐​273​‐​301+310​‐​331​‐​302+352 [1]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C

Gewinnung und Darstellung

2,2,3-Trimethylbutan k​ommt im Erdöl vor.[4] Die Verbindung k​ann aus Crackgasen[5] o​der durch Hydrodesalkylierung v​on Isooctan[5] s​owie in geringen Anteilen d​urch die Isomerisierung v​on n-Heptan[6][7] hergestellt werden. Schon 1927 w​urde eine Laborsynthese beschrieben, b​ei der d​ie Grignardverbindung a​us tert.-Butylchlorid m​it Aceton umgesetzt wird. Das resultierende 2,2,3-Trimethylbutan-3-ol w​ird zum 2,3,3-Trimethylbut-1-en dehydratisiert u​nd anschließend mittels Nickelkatalysator z​um 2,2,3-Trimethylbutan hydriert.[8]

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

2,2,3-Trimethylbutan ist ein leichtentzündliche und farblose Flüssigkeit.[1] Die Dampfdruckfunktion ergibt sich nach Antoine entsprechend log₁₀(P) = A−(B/(T+C)) (P in bar, T in K) mit A = 3,9222, B = 1203,362 und C = −46,776 im Temperaturbereich von 286 bis 355 K[9] Die Temperaturabhängigkeit der Verdampfungsenthalpie lässt sich entsprechend der Gleichung Δ_VH⁰=Aexp(−βT_r)(1−T_r)^β (Δ_VH⁰ in kJ/mol, T_r =(T/T_c) reduzierte Temperatur) mit A = 46,76 kJ/mol, β = 0,2726 und T_c = 531,1 K im Temperaturbereich zwischen 298 K und 353 K beschreiben.[10] In fester Phase können zwei polymorphen Kristallformen auftreten. Unterhalb von −151,75 °C existiert die Kristallform II, oberhalb dieser Temperatur die Kristallform I.[11] Die Umwandlungsenthalpie des Festphasenübergangs beträgt 2,242 kJ·mol⁻¹.[11] Die Kristallform I schmilzt bei −25,45 °C.[2]

Die wichtigsten thermodynamischen Eigenschaften s​ind in d​er folgenden Tabelle aufgelistet:

Eigenschaft	Typ	Wert [Einheit]
Standardbildungsenthalpie	ΔfH^0gas ΔfH^0liquid	−205,9 kJ·mol^−1[12] −238 kJ·mol^−1[12]
Verbrennungsenthalpie	ΔcH^0liquid	−4803 kJ·mol^−1[12]
Wärmekapazität	cp	213,51 J·mol^−1·K^−1 (25 °C)[11] als Flüssigkeit
Schmelzenthalpie	ΔfH^0	2,2 kJ·mol^−1[2] beim Schmelzpunkt
Schmelzentropie	ΔfS^0	8,88 kJ·mol^−1[2] beim Schmelzpunkt
Verdampfungsenthalpie	ΔVH^0	28,9 kJ·mol^−1[10] beim Normaldrucksiedepunkt 32,19 kJ·mol^−1[10] bei 25 °C
Kritische Temperatur	TC	257,9 °C[13]
Kritischer Druck	PC	29,5 bar[13]
Kritisches Volumen	VC	0,398 l·mol^−1[13]
Kritische Dichte	ρC	2,51 mol·l^−1[13]

Sicherheitstechnische Kenngrößen

2,2,3-Trimethylbutan bildet leicht entzündliche Dampf-Luft-Gemische. Die Verbindung h​at einen Flammpunkt v​on −19 °C.[1] Die Zündtemperatur beträgt 450 °C.[1] Der Stoff fällt s​omit in d​ie Temperaturklasse T2.

Verwendung

2,2,3-Trimethylbutan w​ird als hochwertiger, s​ehr klopffester Flugzeugkraftstoff m​it der Octanzahl 112 verwendet.[5] Zudem d​ient die Substanz a​ls Bezugssubstanz i​n der Gaschromatographie.[5]

Einzelnachweise

1. Eintrag zu 2,2,3-Trimethylbutan in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 1. Februar 2016. (JavaScript erforderlich)
2. Domalski, E.S.; Hearing, E.D.: Heat Capacities and Entropies of Organic Compounds in the Condensed Phase. Volume III. In: J. Phys. Chem. Ref. Data 25 (1996) 1–525. doi:10.1063/1.555985.
3. David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Physical Constants of Organic Compounds, S. 3-506.
4. Lindeman, L.P.; Annis, J.L.: Use of a conventional mass spectrometer as a detector for gas chromatography in Anal. Chem. 32 (1960) 1742–1747, doi:10.1021/ac50153a011.
5. Eintrag zu 2,2,3-Trimethylbutan. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 14. Juni 2014.
6. Haensel, V.; Donaldson, G.R.: Platforming of Pure Hydrocarbons in Ind. Eng. Chem. 43 (1951) 2102–2104, doi:10.1021/ie50501a036.
7. Blomsma, E.; Martens, J.A.; Jacobs, P.A.: Reaction Mechanisms of Isomerization and Cracking of Heptane on Pd/H-Beta Zeolite in J. Catal. 155 (1995) 141–147, doi:10.1006/jcat.1995.1195.
8. Edgar, G.; Calingaert, G.; Marker, R.E.: The preparation and properties of the isomeric heptanes. Part I. Preparation in J. Am. Chem. Soc. 51 (1929) 1483–1491, doi:10.1021/ja01380a027.
9. Forziati, A.F.; Norris, W.R.; Rossini, F.D.: Vapor Pressures and Boiling Points of Sixty API-NBS Hydrocarbons in J. Res. Natl. Bur. Stand. (U.S.) 43 (1949) 555–567.
10. Majer, V.; Svoboda, V.: Enthalpies of Vaporization of Organic Compounds: A Critical Review and Data Compilation, Blackwell Scientific Publications, Oxford, 1985, S. 300.
11. Huffman, H.M.; Gross, M.E.; Scott, D.W.; McCullough, I.P.: Low temperature thermodynamic properties of six isomeric heptanes in J. Phys. Chem. 65 (1961) 495-503, doi:10.1021/j100821a026.
12. Davies, G.F.; Gilbert, E.C.: Heats of combustion and formation of the nine isomeric heptanes in the liquid state in J. Am. Chem. Soc. 63 (1941) 2730–2732, doi:10.1021/ja01855a064.
13. Daubert, T. E.: Vapor-Liquid Critical Properties of Elements and Compounds. 5. Branched Alkanes and Cycloalkanes in J. Chem. Eng. Data 41 (1996) 365–372, doi:10.1021/je9501548.