イソプレン (C5H8) は、ゴム、プラスチック、その他の材料の製造に使用される天然有機化合物です。オゾンの形成と大気汚染に重要な役割を果たしています。
| IUPAC名 | 2-メチルブタ-1,3-ジエン |
| 分子式 | C₅H₈ |
| CAS番号 | 78-79-5 |
| 同義語 | イソプレン、2-メチル-1,3-ブタジエン、β-イソプレン |
| インチチ | InChI=1S/C₅H₈/c1-4-5(2)3/h4H,1-2H3 |
イソプレンの性質
イソプレン配合
イソプレンの化学式は C₅H₈ です。 5つの炭素原子と8つの水素原子で構成されています。イソプレンの分子構造は、2 番目と 3 番目の炭素原子の間に二重結合を持つ分岐鎖が特徴です。
イソプレンのモル質量
2-メチル-1,3-ブタジエンのモル質量は、その構成元素の原子質量を加算することで計算できます。炭素のモル質量は 12.01 g/mol ですが、水素のモル質量は 1.01 g/mol です。したがって、2-メチル-1,3-ブタジエンのモル質量は約 68.12 g/mol です。
イソプレンの沸点
イソプレンの沸点は約 34°C (93°F) です。この沸点が比較的低いため、揮発性が高く、室温で蒸発しやすくなります。
イソプレンの融点
2-メチル-1,3-ブタジエンの融点は約 -145°C (-229°F) です。この温度では、2-メチル-1,3-ブタジエンは固体から液体に変化します。
イソプレン密度 g/mL
2-メチル-1,3-ブタジエンの密度は約 0.69 g/mL です。この値は単位体積あたりの 2-メチル-1,3-ブタジエンの質量を表し、分子量と構造配置の影響を受けます。
イソプレンの分子量
2-メチル-1,3-ブタジエンの分子量は、その構成原子の原子量を加算することによって決定されます。式 C5H8 の 2-メチル-1,3-ブタジエンの分子量は約 68.12 g/mol です。
イソプレンの構造
2-メチル-1,3-ブタジエンの構造は、5 個の炭素原子からなる分岐鎖が特徴です。 2 番目と 3 番目の炭素原子の間に二重結合が含まれています。この構造は 2-メチル-1,3-ブタジエンに柔軟性と反応性を与え、さまざまな化合物の合成における重要な要素となっています。
イソプレンの溶解度
イソプレンは水には溶けにくいですが、エタノールやアセトンなどの有機溶媒にはよく溶けます。その溶解特性は、その分子構造の非極性の性質に起因すると考えられます。
これらのメモには、2-メチル-1,3-ブタジエンの式、モル質量、沸点、融点、密度、分子量、構造、溶解度など、2-メチル-1,3-ブタジエンの主要な特性の概要が記載されています。これらの特性を理解することは、2-メチル-1,3-ブタジエンを研究し、さまざまな産業用途で使用するために不可欠です。
| 外観 | 無色の液体 |
| 比重 | 0.68～0.70g/mL |
| 色 | 無色 |
| 匂い | 甘い、辛い |
| モル質量 | 68.12 g/モル |
| 密度 | 0.68～0.70g/mL |
| 融合点 | -145°C (-229°F) |
| 沸点 | 34°C (93°F) |
| フラッシュドット | -40°C (-40°F) |
| 水への溶解度 | 難溶性 |
| 溶解性 | 有機溶剤に可溶 |
| 蒸気圧 | 290 mmHg（25℃） |
| 蒸気密度 | 2.49 (空気 = 1) |
| pKa | ~40 |
| pH | 中性 |
イソプレンの安全性と危険性
イソプレンまたは 2-メチル-1,3-ブタジエンには、考慮する必要がある特定の安全上のリスクが伴います。引火性が高く、爆発性の蒸気と空気の混合物を形成する可能性があります。したがって、裸火や熱源の近くでは注意して取り扱う必要があります。イソプレンにさらされると、皮膚や目に炎症を引き起こす可能性があります。長時間または繰り返し接触すると皮膚炎を引き起こす可能性があります。 2-メチル-1,3-ブタジエン蒸気を吸入すると、呼吸器への刺激、めまい、頭痛を引き起こす可能性があります。 2-メチル-1,3-ブタジエンを扱う場合は、適切な換気と個人用保護具を使用することが重要です。飲み込んだ場合は、直ちに医師の診察が必要です。 2-メチル-1,3-ブタジエンは、発火源から離れた、涼しく換気の良い場所に保管することをお勧めします。
| ハザードシンボル | 可燃性(F)、刺激性(Xi) |
| セキュリティの説明 | 熱/火花/裸火/高温の表面から遠ざけてください。粉塵、煙霧、ガス、ミスト、蒸気、スプレーを吸入しないようにしてください。保護手袋/目の保護具/顔の保護具を着用してください。換気の良い場所に保管してください。 |
| 国連識別番号 | 国連 1214 |
| HSコード | 2902.41.00 |
| 危険等級 | クラス 3 (引火性液体) |
| 梱包グループ | GE II |
| 毒性 | 皮膚や目に炎症を引き起こす可能性があります。飲み込むと有害。 |
イソプレンの合成法
2-メチル-1,3-ブタジエンはさまざまな方法で合成できます。一般的な方法は、ナフサや軽質ガスなどの石油ベースの原料を触媒の存在下で熱分解することです。このプロセスでは、2-メチル-1,3-ブタジエンを含む化合物の混合物が生成され、これを分離して精製できます。
別の方法は、イソペンタンまたはイソブタンを接触脱水素することです。制御された条件下で触媒の助けを借りて、これらの炭化水素は脱水素反応を起こし、2-メチル-1,3-ブタジエンが生成されます。
生物学的経路を通じて再生可能資源から 2-メチル-1,3-ブタジエンを入手することもできます。細菌や酵母などの微生物を遺伝子組み換えすることで、代謝経路を通じて 2-メチル-1,3-ブタジエンを生成できるようになります。このアプローチは、従来の合成方法に代わる、持続可能で環境に優しい代替手段を提供します。
さらに、熱化学プロセスであるバイオマス熱分解では、2-メチル-1,3-ブタジエンや他の貴重な化学物質が生成される可能性があります。酸素の不在下でバイオマス材料を高温にさらすと、バイオマス中の複雑な有機化合物が分解され、生成物の 1 つとして 2-メチル-1,3-ブタジエンが放出されます。
全体として、2-メチル-1,3-ブタジエンの合成には、熱分解、接触脱水素、生物学的経路、バイオマス熱分解などのさまざまな方法が含まれます。これらのさまざまなアプローチは、環境と持続可能な側面を考慮しながら、さまざまな産業用途での 2-メチル-1,3-ブタジエンの利用可能性に貢献します。
イソプレンの用途
イソプレンは、その独特の特性と反応性により、さまざまな産業で重要な役割を果たしています。次の分野で数多くの用途があります。
- ゴムの製造: メーカーは、ポリ 2-メチル-1,3-ブタジエンやスチレン ブタジエン ゴム (SBR) などの合成ゴムを製造するための必須モノマーとして 2-メチル-1,3-ブタジエンを使用します。これらのゴムを使用して、タイヤ、コンベヤベルト、パイプ、およびさまざまなゴム成形品が製造されます。
- ポリマーの製造: イソプレンは、さまざまなポリマー樹脂やエラストマーの製造における基本要素として機能します。業界では、熱可塑性エラストマー、接着剤、コーティング、シーラントの合成にこれを使用しています。
- 化学中間体: イソプレンは、幅広い化学物質の製造における化学中間体として多用途であることが証明されています。医薬品、フレグランス、フレーバー、酸化防止剤、その他の特殊化学物質の合成が容易になります。
- オゾンの形成: イソプレンは、窒素酸化物 (NOx) および太陽光と反応してオゾンを形成し、大気の化学に大きく貢献します。このプロセスは大気の質に影響を与え、スモッグの形成に寄与します。
- 燃料添加剤: 業界では、ガソリンの燃焼効率と性能特性を向上させるために、燃料添加剤として 2-メチル-1,3-ブタジエンを使用しています。オクタン価を向上させ、エンジンのノッキングを軽減します。
- 研究開発: イソプレンは、特に化学、材料科学、環境科学の分野における研究開発研究において重要な役割を果たしています。研究者は、新しい反応の研究、革新的な材料の開発、大気化学の研究のための貴重なツールとしてこれを広く使用しています。
2-メチル-1,3-ブタジエンの多様な用途は、ゴム製造から化学合成に至るまで、複数の産業におけるその重要性を際立たせていると同時に、環境研究や科学研究でも役割を果たしています。
質問:
Q: イソプレンの法則とは何ですか?
A: 2-メチル-1,3-ブタジエンの法則では、多くの天然化合物が 5 つの炭素原子で構成され、分岐構造を有する 2-メチル-1,3-ブタジエンから誘導できると定められています。
Q: α-イランゲンにはイソプレン単位がいくつありますか?
A: アルファイランゲンには、2-メチル-1,3-ブタジエンの 3 つの構成要素に由来する 15 個の炭素原子の直鎖があるため、3 つの 2-メチル-1,3-ブタジエン単位が含まれています。
Q: コレステロール分子を合成するには、いくつのイソプレン単位が使用されますか?
A: コレステロール分子の合成には 18 個の 2-メチル-1,3-ブタジエン単位が必要で、これらは一連の酵素反応を通じて結合され、修飾されます。
Q: コレステロールにはイソプレンが何単位含まれていますか?
A: コレステロールは 4 つの縮合環を含み、30 個の 2-メチル-1,3-ブタジエン単位で構成されています。
Q: イソプレン単位を識別するにはどうすればよいですか?
A: 2-メチル-1,3-ブタジエン単位は、2 番目と 3 番目の炭素原子の間に二重結合を持つ 5 個の炭素原子の分枝鎖からなる特徴的な構造によって識別できます。
Q: イソプレン上のメンチル基はどのような位置にありますか?
A: メンチル基は通常、2-メチル-1,3-ブタジエン単位の 4 番目の炭素原子に位置します。
Q: 4 つの炭素リングはイソプレンでできていますか?
A: いいえ、炭素数 4 の環は 2-メチル-1,3-ブタジエンではありません。 2-メチル-1,3-ブタジエンは、分岐構造と二重結合を持つ特定の 5 個の炭素単位を指します。
Q: スクアレンにはイソプレン単位がいくつありますか?
A: トリテルペンの一種であるスクアレンは 6 つの 2-メチル-1,3-ブタジエン単位で構成され、炭素数 30 の分子になります。