Тетрагидрофуран
Циклическое химическое соединение, (CH₂)₄O
Тетрагидрофуран
Скелетная формула тетрагидрофурана
Скелетная формула тетрагидрофурана
Шаростержневая модель молекулы тетрагидрофурана
Шаростержневая модель молекулы тетрагидрофурана
Фотография стеклянной бутылки с тетрагидрофураном
Фотография стеклянной бутылки с тетрагидрофураном
Имена
Предпочтительное название ИЮПАК
Оксолан [1]
Систематическое название ИЮПАК
1,4-Эпоксибутан
1-Оксациклопентан
Другие имена
Тетрагидрофуран
ТГФ
Оксид 1,4-бутилена
Фракция окиси циклотетраметилена
Фуранидин
Окись тетраметилена, Оксолан
Идентификаторы
  • 109-99-9 проверятьИ
3D модель ( JSmol )
  • Интерактивное изображение
СокращенияТГФ
ЧЭБИ
  • ЧЕБИ:26911 ☒Н
ChEMBL
  • ChEMBL276521 проверятьИ
ChemSpider
  • 7737 проверятьИ
Информационная карта ECHA100.003.389
CID PubChem
  • 8028
Номер RTECS
  • ЛУ5950000
УНИИ
  • 3Н8ФЗЗ6ПИ4 проверятьИ
  • DTXSID1021328
  • ИнЧИ=1S/C4H8O/c1-2-4-5-3-1/h1-4H2 проверятьИ
    Ключ: WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N проверятьИ
  • ИнЧИ=1/C4H8O/c1-2-4-5-3-1/h1-4H2
    Ключ: WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYAI
  • C1CCOC1
Характеристики
С4Н8О​​​​
Молярная масса72.107  г·моль −1
ПоявлениеБесцветная жидкость.
ЗапахЭфироподобный [2]
Плотность0,8876  г/см 3 при 20  °C, жидкость [3]
Температура плавления−108,4 °C (−163,1 °F; 164,8 K)
Точка кипения66 °C (151 °F; 339 K) [4] [3]
Смешивающийся
Давление пара132  мм рт. ст. при 20  °C [2]
Показатель преломления ( nD )
1,4073 при 20  °C [3]
Вязкость0,48  сП при 25  °С
Структура
Конверт
1,63 Д (газ) 
Опасности
Маркировка СГС :
GHS02: Легковоспламеняющийся GHS07: Восклицательный знак GHS08: Опасность для здоровья[5]
Опасность
Х225 , Х302 , Х319 , Х335 , Х351 [5]
P210 , P280 , P301+P312+P330 , P305+P351+P338 , P370+P378 , P403+P235 [5]
NFPA 704 (огненный алмаз)
Четырехцветный бриллиант NFPA 704Health 2: Intense or continued but not chronic exposure could cause temporary incapacitation or possible residual injury. E.g. chloroformFlammability 3: Liquids and solids that can be ignited under almost all ambient temperature conditions. Flash point between 23 and 38 °C (73 and 100 °F). E.g. gasolineInstability 1: Normally stable, but can become unstable at elevated temperatures and pressures. E.g. calciumSpecial hazards (white): no code
2
3
1
точка возгорания−14 °C (7 °F; 259 K)
Пределы взрывоопасности2–11,8% [2]
Смертельная доза или концентрация (ЛД, ЛК):
  • 1650  мг/кг (крыса, перорально)
  • 2300  мг/кг (мышь, перорально)
  • 2300  мг/кг (морская свинка, перорально) [6]
21000  ppm (крыса, 3  ч) [6]
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США):
PEL (допустимый)
TWA 200  частей на миллион (590  мг/м 3 ) [2]
РЕЛ (рекомендуется)
TWA 200  ppm (590  мг/м 3 ) ST 250  ppm (735  мг/м 3 ) [2]
IDLH (Непосредственная опасность)
2000  частей на миллион [2]
Родственные соединения
Родственные гетероциклы
Фуран
Пирролидин
Диоксан
Родственные соединения
Диэтиловый эфир
Страница дополнительных данных
Тетрагидрофуран (страница данных)
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
☒Н проверить  ( что такое   ?)проверятьИ☒Н
Химическое соединение

Тетрагидрофуран ( ТГФ ), или оксолан , представляет собой органическое соединение с формулой (CH2 ) 4O . Соединение классифицируется как гетероциклическое соединение , в частности циклический эфир . Это бесцветная, смешивающаяся с водой органическая жидкость с низкой вязкостью . В основном используется в качестве предшественника полимеров. [8] Будучи полярным и имея широкий диапазон жидких сред, ТГФ является универсальным растворителем . Он является изомером другого растворителя, бутанона .

Производство

Ежегодно производится около 200 000 тонн тетрагидрофурана. [9] Наиболее широко используемый промышленный процесс включает кислотно-катализируемую дегидратацию 1,4-бутандиола . Ashland/ISP является одним из крупнейших производителей этого химического маршрута. Метод аналогичен производству диэтилового эфира из этанола . Бутандиол получают путем конденсации ацетилена с формальдегидом с последующим гидрированием . [8] DuPont разработал процесс производства ТГФ путем окисления н -бутана до сырого малеинового ангидрида с последующим каталитическим гидрированием. [10] Третий основной промышленный маршрут включает гидроформилирование аллилового спирта с последующим гидрированием до 1,4-бутандиола .

Другие методы

ТГФ также может быть синтезирован путем каталитического гидрирования фурана . [11] [12] Это позволяет преобразовывать некоторые сахара в ТГФ посредством кислотно-катализируемого расщепления до фурфурола и декарбонилирования до фурана, [13] хотя этот метод не получил широкого распространения. Таким образом, ТГФ можно получать из возобновляемых ресурсов.

Приложения

Полимеризация

В присутствии сильных кислот ТГФ превращается в линейный полимер, называемый поли(тетраметиленэфир)гликолем (ПТМЭГ), также известный как политетраметиленоксид (ПТМО):

н С 4 ЧАС 8 О → сильный кислота [ − Ч. 2 Ч. 2 Ч. 2 Ч. 2 О − ] н {\displaystyle n\,{\ce {C4H8O}}\quad {\xrightarrow[{{\text{strong}} \atop {\text{acid}}}]{}}\quad {\bigl [}\!\!\!{\ce {-CH2CH2CH2CH2O -}}\!\!\!{\bigr ]}_{n}}

Этот полимер в основном используется для изготовления эластомерных полиуретановых волокон, таких как спандекс . [14]

В качестве растворителя

Другое основное применение ТГФ — в качестве промышленного растворителя для поливинилхлорида (ПВХ) и в лаках . [8] Это апротонный растворитель с диэлектрической проницаемостью 7,6. Это умеренно полярный растворитель, который может растворять широкий спектр неполярных и полярных химических соединений. [15] ТГФ смешивается с водой и может образовывать твердые клатратные гидратные структуры с водой при низких температурах. [16]

ТГФ исследовался как смешивающийся сорастворитель в водном растворе для содействия разжижению и делигнификации растительной лигноцеллюлозной биомассы для производства возобновляемых платформенных химикатов и сахаров в качестве потенциальных прекурсоров биотоплива . [17] Водный ТГФ усиливает гидролиз гликанов из биомассы и растворяет большую часть лигнина биомассы, что делает его подходящим растворителем для предварительной обработки биомассы.

ТГФ часто используется в полимерной науке. Например, его можно использовать для растворения полимеров перед определением их молекулярной массы с помощью гель-проникающей хроматографии . ТГФ также растворяет ПВХ, и поэтому он является основным ингредиентом в клеях для ПВХ. Его можно использовать для разжижения старого ПВХ-цемента, а в промышленности его часто используют для обезжиривания металлических деталей.

ТГФ используется в качестве компонента в подвижных фазах для обращенно-фазовой жидкостной хроматографии . Он имеет большую силу элюирования, чем метанол или ацетонитрил , но используется реже, чем эти растворители.

THF используется в качестве растворителя в 3D-печати при печати с использованием PLA , PETG и подобных филаментов. Его можно использовать для очистки засоренных деталей 3D-принтера, удаления линий экструдера и придания блеска готовому изделию, а также для сварки печатных деталей растворителем.

Лабораторное использование

В лабораторных условиях ТГФ является популярным растворителем, когда его смешиваемость с водой не является проблемой. Он более основный , чем диэтиловый эфир [18] , и образует более прочные комплексы с Li + , Mg 2+ и боранами . Он является популярным растворителем для реакций гидроборирования и для металлоорганических соединений, таких как литийорганические и реактивы Гриньяра . [19] Таким образом, в то время как диэтиловый эфир остается предпочтительным растворителем для некоторых реакций (например, реакции Гриньяра), ТГФ выполняет эту роль во многих других, где желательна сильная координация, а точные свойства эфирных растворителей, таких как эти (отдельно и в смесях и при различных температурах), позволяют точно настраивать современные химические реакции.

Коммерческий ТГФ содержит значительное количество воды, которую необходимо удалить для чувствительных операций, например, тех, которые связаны с металлоорганическими соединениями . Хотя ТГФ традиционно осушается путем перегонки из агрессивного осушителя, такого как элементарный натрий , молекулярные сита, как было показано, являются превосходными поглотителями воды. [20]

Реакция с сероводородом

В присутствии твердого кислотного катализатора ТГФ реагирует с сероводородом, образуя тетрагидротиофен . [21]

основность Льюиса

Структура VCl 3 (thf) 3 . [22]

ТГФ является основанием Льюиса, которое связывается с различными кислотами Льюиса, такими как I 2 , фенолами , триэтилалюминием и бис(гексафторацетилацетонато)медью(II) . ТГФ был классифицирован в модели ECW , и было показано, что не существует единого порядка силы оснований. [23] Многие комплексы имеют стехиометрию MCl 3 (ТГФ) 3 . [24]

Меры предосторожности

ТГФ является относительно остро нетоксичным растворителем, средняя смертельная доза (LD 50 ) которого сопоставима с таковой для ацетона . Однако предполагается, что хроническое воздействие может вызывать рак. [5] [25] Отражая его замечательные свойства растворителя, он проникает в кожу, вызывая быстрое обезвоживание. ТГФ легко растворяет латекс, поэтому с ним следует работать в перчатках из нитрилового каучука . Он очень огнеопасен.

Одной из опасностей, которую представляет ТГФ, является его склонность к образованию взрывоопасного соединения 2-гидроперокситетрагидрофурана при реакции с воздухом:

Чтобы минимизировать эту проблему, коммерческие поставки ТГФ часто стабилизируются бутилированным гидрокситолуолом (БГТ). Перегонка ТГФ досуха небезопасна, поскольку взрывоопасные пероксиды могут концентрироваться в остатке.

Тетрагидрофураны

Химическая структура аннонацина , ацетогенина .
Эрибулин (торговая марка: Халавен), коммерческий противораковый препарат , содержащий ТГФ .

Тетрагидрофурановое кольцо встречается в различных природных продуктах, включая лигнаны , ацетогенины и поликетидные природные продукты. [26] Для синтеза замещенных ТГФ были разработаны различные методологии. [27]

Оксоланы

Тетрагидрофуран является одним из класса пентовых циклических эфиров, называемых оксоланами . Существует семь возможных структур, а именно, [28]

  • Моноксолан, корень группы, синоним тетрагидрофурана
  • 1,3-диоксолан
  • 1,2-диоксолан
  • 1,2,4-триоксолан
  • 1,2,3-триоксолан
  • тетроксолан
  • пентоксолан

Смотрите также

На Викискладе есть медиафайлы по теме Тетрагидрофуран .

Ссылки

  1. ^ «Новая органическая номенклатура ИЮПАК — БЮЛЛЕТЕНЬ химической информации» (PDF) .
  2. ^ abcdef Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. "#0602". Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  3. ^ abc Baird, Zachariah Steven; Uusi-Kyyny, Petri; Pokki, Juha-Pekka; Pedegert, Emilie; Alopaeus, Ville (6 ноября 2019 г.). "Давление паров, плотности и параметры PC-SAFT для 11 биосоединений". International Journal of Thermophysics . 40 (11): 102. Bibcode :2019IJT....40..102B. doi : 10.1007/s10765-019-2570-9 .
  4. ^ NIST Chemistry WebBook. http://webbook.nist.gov
  5. ^ abcd Запись о тетрагидрофуране в базе данных веществ GESTIS Института охраны труда и техники безопасности , дата обращения 2 июня 2020 г.
  6. ^ ab "Тетрагидрофуран". Концентрации, представляющие немедленную опасность для жизни или здоровья (IDLH) . Национальный институт охраны труда (NIOSH).
  7. ^ "New Environment Inc. - NFPA Chemicals". Newenv.com . Получено 2016-07-16 .
  8. ^ abc Мюллер, Герберт. "Тетрагидрофуран". Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Weinheim: Wiley-VCH. doi :10.1002/14356007.a26_221. ISBN 978-3-527-30673-2.
  9. ^ Карас, Лоуренс; Пиль, У. Дж. (2004). «Эфиры». Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера . John Wiley & Sons.
  10. ^ Будавари, Сьюзан, ред. (2001). Индекс Merck: Энциклопедия химикатов, лекарств и биологических препаратов (13-е изд.). Merck. ISBN 0911910131.
  11. ^ Моррисон, Роберт Торнтон; Бойд, Роберт Нильсон (1972). Органическая химия (2-е изд.). Аллин и Бэкон. стр. 569.
  12. ^ Старр, Дональд; Хиксон, Р. М. (1943). «Тетрагидрофуран». Органические синтезы; Собрание томов , т. 2, стр. 566.
  13. ^ Хойдонкс, HE; Рейн, В.М. Ван; Рейн, В. Ван; Вос, Д.Э. Де; Джейкобс, Пенсильвания (2007), «Фурфурал и его производные», Энциклопедия промышленной химии Ульмана , Американское онкологическое общество, doi : 10.1002/14356007.a12_119.pub2, ISBN 978-3-527-30673-2
  14. ^ Pruckmayr, Gerfried; Dreyfuss, P.; Dreyfuss, MP (1996). «Полиэфиры, тетрагидрофурановые и оксетановые полимеры». Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера . John Wiley & Sons.
  15. ^ "Химическая реактивность". Университет штата Мичиган. Архивировано из оригинала 2010-03-16 . Получено 2010-02-15 .
  16. ^ "ЯМР–МРТ-исследование механизмов клатратных гидратов" (PDF) . Fileave.com . Архивировано из оригинала (PDF) 2011-07-11 . Получено 2010-02-15 .
  17. ^ Cai, Charles; Zhang, Taiying; Kumar, Rajeev; Wyman, Charles (13 августа 2013 г.). «THF co-solvent enhances methodology precursor yields from lignocellular biomass». Green Chemistry . 15 (11): 3140– 3145. doi :10.1039/C3GC41214H.
  18. ^ Lucht, BL; Collum, DB (1999). «Гексаметилдисилазид лития: взгляд на сольватацию ионов лития через стеклянную лодочку». Accounts of Chemical Research . 32 (12): 1035– 1042. doi :10.1021/ar960300e.
  19. ^ Эльшенбройх, К.; Зальцер, А. (1992). Металлоорганические соединения: краткое введение (2-е изд.). Вайнхайм: Wiley-VCH. ISBN 3-527-28165-7.
  20. ^ Уильямс, DBG; Лоутон, М. (2010). «Сушка органических растворителей: количественная оценка эффективности нескольких осушителей». Журнал органической химии . 75 (24): 8351– 4. doi :10.1021/jo101589h. PMID  20945830. S2CID  17801540.
  21. ^ Свонстон, Джонатан. "Тиофен". Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Weinheim: Wiley-VCH. doi :10.1002/14356007.a26_793.pub2. ISBN 978-3-527-30673-2.
  22. ^ FA Cotton; SA Duraj; GL Powell; WJ Roth (1986). "Сравнительные структурные исследования тетрагидрофурановых сольватов хлорида первого ряда ранних переходных металлов (III)". Inorg. Chim. Acta . 113 : 81. doi :10.1016/S0020-1693(00)86863-2.
  23. ^ Vogel GC; Drago, RS (1996). «Модель ECW». Журнал химического образования . 73 (8): 701– 707. Bibcode :1996JChEd..73..701V. doi :10.1021/ed073p701.
  24. ^ Манзер, Л. Э. «Тетрагидрофурановые комплексы некоторых ранних переходных металлов», Неорганический синтез . 21, 135–140, (1982).
  25. ^ "Паспорт безопасности материала Тетрагидрофуран, 99,5+%, для спектроскопии". Fisher Scientific . Получено 27.07.2022 .
  26. ^ Лоренте, Адриана; Ламариано-Меркетеги, Джанире; Альберисио, Фернандо; Альварес, Мерседес (2013). «Тетрагидрофурансодержащие макролиды: удивительный подарок из морских глубин». Химические обзоры . 113 (7): 4567–4610 . doi : 10.1021/cr3004778. ПМИД  23506053.
  27. ^ Вулф, Джон П.; Хей, Майкл Б. (2007). «Последние достижения в стереоселективном синтезе тетрагидрофуранов». Tetrahedron . 63 (2): 261– 290. doi :10.1016/j.tet.2006.08.105. PMC 1826827. PMID  18180807 . 
  28. ^ Кремер, Дитер (1983). «Теоретическое определение молекулярной структуры и конформации. XI. Сморщивание оксоланов». Израильский журнал химии . 23 : 72–84 . doi :10.1002/ijch.198300010.

Общая ссылка

  • Международная карта химической безопасности 0578
  • Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям
  • Информация OSHA США о THF Архивировано 2017-05-02 на Wayback Machine
  • "2-Метилтетрагидрофуран, альтернатива тетрагидрофурану и дихлорметану". Sigma-Aldrich . Получено 2007-05-23 .
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Тетрагидрофуран&oldid=1241905243"