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네오펜탄

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1. 개요

네오펜탄은 1876년 윌리엄 오들링이 명명한 알칸으로, IUPAC 명명법에 따라 2,2-다이메틸프로페인으로 불린다. 끓는점은 낮지만 녹는점은 다른 펜탄 이성질체보다 높으며, 완전한 사면체 대칭 구조로 인해 모든 수소 원자가 화학적으로 동등하다. 네오펜탄 분자의 수소 원자를 중수소로 치환하면 키랄 분자가 생성될 수 있다. 네오펜탄의 유도체로는 펜타에리트리톨 등이 있다.

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네오펜탄 - [화학 물질]에 관한 문서
일반 정보
네오펜테인의 스테레오 골격 구조
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모든 암시적 탄소가 표시되고 모든 명시적 수소가 추가된 네오펜테인의 골격 구조
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네오펜테인의 볼-스틱 모델
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네오펜테인의 공간 채우기 모델
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IUPAC 명칭2,2-다이메틸프로페인
다른 이름네오펜테인
테트라메틸메테인
확인된 정보
CAS 등록번호463-82-1
펍켐(PubChem) CID10041
켐스파이더(ChemSpider) ID9646
EC 번호207-343-7
MeSH 이름네오펜테인
ChEBI30358
바일슈타인 등록번호1730722
G멜린 등록번호1850
UNIIM863R1J0BP
유엔 번호(UN Number)2044
SMILESCC(C)(C)C
표준 InChI1S/C5H12/c1-5(2,3)4/h1-4H3
표준 InChIKeyCRSOQBOWXPBRES-UHFFFAOYSA-N
속성
분자식C5H12
겉모습무색 기체
냄새무취
밀도3.255 kg/m3 (기체, 9.5°C)
601.172 kg/m3 (액체, 9.5°C)
녹는점-16.5 °C
끓는점9.5 °C
증기압146 kPa (20°C에서)
헨리 상수4.7 nmol Pa−1 kg−1
열화학
표준 생성 엔탈피−168.5–−167.3 kJ mol−1
표준 연소 엔탈피−3.51506–−3.51314 MJ mol−1
엔트로피217 J K−1 mol−1
열용량121.07–120.57 J K−1 mol−1
위험성
GHS 그림 문자
GHS 신호어위험
NFPA 704건강: 1
화재: 4
반응성: 0
관련 화합물
관련 알케인2,2-다이메틸뷰테인
2,3-다이메틸뷰테인
트립테인
테트라메틸뷰테인
기타 화합물테트라메틸실레인
테트라메틸저메인
테트라메틸스타네인
테트라메틸플럼베인

2. 명명법

윌리엄 오들링은 1876년에 네오펜탄(Neopentane)이라는 이름을 처음 사용했다.[5] 1993년 IUPAC 권고안에서도 이 이름이 유지되었지만,[6][7] 2013년 권고안에 따라 더 이상 권장되지 않는다.[1] IUPAC 우선 명명법에 따른 체계적인 이름은 2,2-다이메틸프로페인이다.

일반적인 그룹 R에 연결된 네오펜틸 그룹


Np로 자주 표기되는 네오펜틸 치환기는 Me3C–CH2– 구조를 가지며, 네오펜틸 알코올(Me3CCH2OH 또는 NpOH)이 그 예시이다. Np는 원자 번호 93번의 넵투늄 원소를 나타내기도 하므로 이 약어는 주의해서 사용해야 한다.

오래된 자료에서는 '테트라메틸메탄'이라는 이름도 사용되었다.[8][9]

3. 물리적 성질

네오펜탄의 끓는점은 9.5°C로, 아이소펜탄(27.7°C)과 노르말펜탄(36°C)보다 훨씬 낮다. 이는 분지쇄가 증가하여 분자 표면적이 감소하고, 분자간 인력이 약하게 작용하기 때문이다.[10][17] 따라서 네오펜탄은 실온대기압에서 기체 상태인 반면, 다른 두 이성질체는 액체 상태이다.

반면 네오펜탄의 녹는점은 -16.6°C로, 아이소펜탄(-159.9°C)보다 140°C 높고, 노르말펜탄(-129.8°C)보다 110°C 높다. 이는 네오펜탄 분자의 사면체 구조로 인해 고체 상태에서 더 잘 쌓일 수 있기 때문으로 여겨졌으나, 낮은 밀도와 낮은 융해 엔탈피를 고려하면 분자 대칭성이 높은 데서 기인하는 엔트로피 효과가 주된 원인으로 보인다.[10][17] 실제로 네오펜탄의 융해 엔트로피는 노르말펜탄 및 아이소펜탄보다 약 4배 낮다.[10][17]

3. 1. 1H NMR 스펙트럼

네오펜탄은 완전한 사면체 대칭 구조를 가지므로 모든 수소 원자가 화학적으로 동등하다.[11] 사염화 탄소에 용해 시, 단일 NMR 화학 이동 δ = 0.902를 나타낸다.[11][18] 이는 단일 화학 이동이 관례상 0인 실란 유사체인 테트라메틸실란과 유사한 특징이다.[11]

네오펜탄 분자의 일부 수소 원자를 중수소 원자로 치환하면 대칭성이 깨진다.[12] 특히, 각 메틸기에 치환된 중수소 원자 수가 다르면 (0, 1, 2, 및 3) 키랄 분자가 생성된다.[12]

4. 유도체

펜타에리트리톨은 네오펜탄의 각 메틸기에 있는 수소 원자 하나가 수산기(-OH)로 치환된 알코올이다. 2002년에는 네오펜탄과 오르토탄산염기가 교대로 반복되는 선형 중합체(펜타에리트리톨 오르토탄산염 에스터)가 합성되었다.[13]

참조

[1] 서적 Nomenclature of Organic Chemistry : IUPAC Recommendations and Preferred Names 2013 (Blue Book) The Royal Society of Chemistry 2014
[2] 문서 Heat Capacities and Entropies of Organic Compounds II. Thermal and Vapor Pressure Data for Tetramethylmethane from 13.22K to the Boiling Point. The Entropy from its Raman Spectrum 1936
[3] 웹사이트 Neopentane {{!}} C5H12 - PubChem https://pubchem.ncbi[...]
[4] 서적 Zeitschrift für Chemie https://books.google[...] Quandt & Händel 1870
[5] 서적 Philosophical Magazine https://books.google[...] Taylor & Francis. 1876
[6] 웹사이트 Table 19(a) Acyclic and monocyclic hydrocarbons. Parent hydrocarbons http://www.acdlabs.c[...]
[7] 서적 A Guide to IUPAC Nomenclature of Organic Compounds 1993 Blackwell Science
[8] 간행물 Preparation of Tetramethylmethane (Neopentane) and Determination of its Physical Constants1 1934-09-01
[9] 간행물 The Rotational Wave Equation of Tetramethylmethane for Zero Potential and a Generalization 1934-10-15
[10] 간행물 Molecular Symmetry, Rotational Entropy, and Elevated Melting Points
[11] 웹사이트 Spectral Database for Organic Compounds http://sdbs.db.aist.[...] 2018-06-04
[12] 간행물 Absolute configuration of chirally deuterated neopentane http://doc.rero.ch/r[...]
[13] 간행물 One-Step Synthesis and Structure of an Oligo(spiro-orthocarbonate) 2002
[14] 서적 化学便覧 基礎編 丸善出版
[15] 웹사이트 Neopentane https://webbook.nist[...] NIST 2021-03-08
[16] 문서 ハート基礎有機化学(改訂版) 培風館 1994-03-20
[17] 간행물 Molecular Symmetry, Rotational Entropy, and Elevated Melting Points
[18] 웹사이트 Proton NMR spectrum of neopentane http://www.aist.go.j[...] 2006-11-19
[19] 서적 Nomenclature of Organic Chemistry : IUPAC Recommendations and Preferred Names 2013 (Blue Book) The Royal Society of Chemistry 2014
[20] 문서 Heat Capacities and Entropies of Organic Compounds II. Thermal and Vapor Pressure Data for Tetramethylmethane from 13.22K to the Boiling Point. The Entropy from its Raman Spectrum 1936
[21] 웹인용 Neopentane {{!}} C5H12 - PubChem https://pubchem.ncbi[...]



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