Тетрагидрофуран

Тетрагидрофуран
Skeletal formula of tetrahydrofuran	Ball-and-stick model of the tetrahydrofuran molecule
Имена
	Предпочтительное название ИЮПАК Оксолан
	Систематическое название ИЮПАК 1,4-эпоксибутан ; 1-оксациклопентан
	Другие имена Тетрагидрофуран ; ТГФ ; 1,4-Бутиленоксид ; Фракция циклотетраметиленоксида ; Фуранидин ; Тетраметиленоксид, оксолан
Идентификаторы
Номер CAS	109-99-9 ;
3D model ( JSmol )	Интерактивное изображение ;
Сокращения	ТГФ
ЧЭБИ	ЧЕБИ:26911 ;
ЧЕМБЛ	ХЕМБЛ276521 ;
ХимическийПаук	7737 ;
Информационная карта ECHA	100.003.389
ПабХим CID	8028 ;
номер РТЭКС	LU5950000 ;
НЕКОТОРЫЙ	3N8FZZ6PY4 ;
Панель управления CompTox ( EPA )	DTXSID1021328 ;
	показывать ИнЧИ
	показывать УЛЫБКИ
Характеристики
Химическая формула	С 4 Н 8 О
Молярная масса	72.107 g·mol −1
Появление	Бесцветная жидкость
Запах	эфироподобный
Плотность	0,8876 г/см 3 при 20 °C, жидкость
Температура плавления	-108,4 ° C (-163,1 ° F; 164,8 К)
Точка кипения	66 ° С (151 ° F; 339 К)
Растворимость в воде	смешивается
Давление пара	132 мм рт.ст. (20 °С)
Показатель преломления ( n D )	1,4073 (20 °С)
Вязкость	0,48 сП при 25 °C
Структура
Молекулярная форма	Конверт
Дипольный момент	1,63 Д (газ)
Опасности
	СГС Маркировка :
Пиктограммы
Сигнальное слово	Опасность
Заявления об опасности	Х225 , Х302 , Х319 , Х335 , Х351
Меры предосторожности	P210 , P280 , P301+P312+P330 , P305+P351+P338 , P370+P378 , P403+P235
NFPA 704 (огненный алмаз)	2 3 1
точка возгорания	−14 ° C (7 ° F; 259 К)
Взрывоопасные пределы	2–11.8%
	Летальная доза или концентрация (LD, LC):
ЛД 50 ( средняя доза )	1650 мг/кг (крыса, перорально) ; 2300 мг/кг (мыши, перорально) ; 2300 мг/кг (морская свинка, перорально) ;
ЛК 50 ( средняя концентрация )	21000 частей на миллион (крыса, 3 ч)
	NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США):
МЕХ (Допускается)	СВВ 200 частей на миллион (590 мг/м 3 )
РЕЛ (рекомендуется)	СВВ 200 частей на миллион (590 мг/м 3 ) ST 250 ppm (735 мг/м 3 )
IDLH (Непосредственная опасность)	2000 частей на миллион
Родственные соединения
Родственные гетероциклы	Открыть ; 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). проверить ( что такое ?) Ссылки на инфобоксы

Тетрагидрофуран ( ТГФ ), или оксолан , представляет собой органическое соединение формулы (CH ₂ ) ₄ O. Соединение классифицируется как гетероциклическое соединение , в частности, циклический эфир . Это бесцветная, смешивающаяся с водой органическая жидкость низкой вязкости . В основном он используется в качестве предшественника полимеров. ^[8] Будучи полярным и имеющим широкий диапазон жидкостей, ТГФ является универсальным растворителем . Это изомер другого растворителя, бутанона .

Производство

около 200 000 тонн тетрагидрофурана. Ежегодно производится ^[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 конденсацией ацетилена формальдегидом с гидрированием последующим с . ^[8] Компания DuPont разработала процесс производства ТГФ путем окисления н -бутана до сырого малеинового ангидрида с последующим каталитическим гидрированием. ^[10] Третий основной промышленный путь включает гидроформилирование аллилового спирта с последующим гидрированием до 1,4-бутандиола .

Другие методы

ТГФ также можно синтезировать каталитическим гидрированием фурана . ^[11]^[12] Это позволяет определенные сахара превращать в ТГФ посредством кислотно-катализируемого расщепления в фурфурол и декарбонилирования в фуран. ^[13] хотя этот метод широко не практикуется. Таким образом, ТГФ получают из возобновляемых ресурсов.

Приложения

Полимеризация

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

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 — это промышленный растворитель для поливинилхлорида (ПВХ) и лаков . ^[8] Это апротонный растворитель с диэлектрической проницаемостью 7,6. Это умеренно полярный растворитель, способный растворять широкий спектр неполярных и полярных химических соединений. ^[15] ТГФ смешивается с водой и может образовывать с водой твердые клатратные гидратные структуры при низких температурах. ^[16]

ТГФ был исследован в качестве смешиваемого сорастворителя в водном растворе, способствующего сжижению и делигнификации растительной лигноцеллюлозной биомассы для производства возобновляемых химических веществ и сахаров в качестве потенциальных прекурсоров биотоплива . ^[17] Водный ТГФ усиливает гидролиз гликанов биомассы и растворяет большую часть лигнина биомассы, что делает его подходящим растворителем для предварительной обработки биомассы.

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

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

ТГФ используется в качестве растворителя в 3D-печати при печати PLA , PETG и практически аналогичными нитями. Его можно использовать для очистки засоренных деталей 3D-принтера, для удаления линий экструдера и придания блеска готовому изделию, а также для сварки напечатанных деталей растворителем .

Лабораторное использование

В лаборатории ТГФ является популярным растворителем, когда его смешиваемость с водой не является проблемой. Он более основной, чем диэтиловый эфир. ^[18] и образует более прочные комплексы с Li ⁺, мг ²⁺и бораны . Это популярный растворитель для реакций гидроборирования и металлоорганических соединений, таких как литийорганические соединения и реактивы Гриньяра . ^[19] Таким образом, хотя диэтиловый эфир остается предпочтительным растворителем для некоторых реакций (например, реакций Гриньяра), ТГФ выполняет эту роль во многих других, где желательна сильная координация и точные свойства таких эфирных растворителей (отдельно, в смесях и в различные температуры) позволяет точно настроить современные химические реакции.

Коммерческий ТГФ содержит значительное количество воды, которую необходимо удалять при проведении чувствительных операций, например, при работе с металлоорганическими соединениями . Хотя ТГФ традиционно сушат путем перегонки с агрессивным влагопоглотителем, таким как элементарный натрий , молекулярные сита превосходно поглощают воду. было показано, что ^[20]

Реакция с сероводородом

В присутствии твердого кислотного катализатора ТГФ реагирует с сероводородом с образованием тетрагидротиофена . ^[21]

Основность Льюиса

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

Меры предосторожности

ТГФ является относительно нетоксичным растворителем, средняя летальная доза которого (LD ₅₀ ) сравнима с таковой для ацетона . Однако подозревается, что хроническое воздействие вызывает рак. ^[5]^[25] Отражая свои замечательные растворяющие свойства, он проникает в кожу, вызывая быстрое обезвоживание. ТГФ легко растворяет латекс, поэтому с ним следует обращаться в перчатках из нитрилового каучука . Он очень легко воспламеняется.

Одной из опасностей, связанных с ТГФ, является его склонность к образованию взрывчатого соединения 2-гидроперокситетрагидрофурана при реакции с воздухом:

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

Родственные соединения

Тетрагидрофураны

Химическая структура аннонацина , ацетогенина .

Эрибулин (торговая марка: Халавен), коммерческий противораковый препарат , содержащий ТГФ .

Тетрагидрофурановое кольцо встречается в различных натуральных продуктах, включая лигнаны , ацетогенины и поликетиды . натуральные продукты- ^[26] Для синтеза замещенных ТГФ разработана разнообразная методология. ^[27]

Оксоланы

Тетрагидрофуран относится к классу пентиновых 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

См. также

Политетрагидрофуран
2-метилтетрагидрофуран
Трапповая смесь
Другие циклические эфиры: оксиран ( C
₂2Ч
₄ O ), оксетан ( C
₃H
₆ O ), оксан ( C
₅5Ч
₁₀ О )

Ссылки

^ «Новая органическая номенклатура ИЮПАК - Бюллетень химической информации» (PDF) .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. «#0602» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Бэрд, Захария Стивен; Ууси-Кыйны, Петри; Покки, Юха-Пекка; Педегерт, Эмили; Алопеус, Вилле (6 ноября 2019 г.). «Давление пара, плотность и параметры PC-SAFT для 11 биосоединений» . Международный журнал теплофизики . 40 (11): 102. Бибкод : 2019IJT....40..102B . дои : 10.1007/s10765-019-2570-9 .
^ Интернет-книга NIST по химии. http://webbook.nist.gov
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Запись о тетрагидрофуране в базе данных веществ GESTIS Института безопасности и гигиены труда , доступ 2 июня 2020 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б «Тетрагидрофуран» . Непосредственно опасные для жизни и здоровья концентрации (IDLH) . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
^ «Новая среда Inc. - Химические вещества NFPA» . Newenv.com . Проверено 16 июля 2016 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Мюллер, Герберт. «Тетрагидрофуран». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a26_221 . ISBN 978-3527306732 .
^ Карас, Лоуренс; Пиль, WJ (2004). «Эфиры». Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера . Джон Уайли и сыновья.
^ Будавари, Сьюзен, изд. (2001), Индекс Merck: Энциклопедия химических веществ, лекарств и биологических препаратов (13-е изд.), Merck, ISBN 0911910131
^ Моррисон, Роберт Торнтон; Бойд, Роберт Нилсон (1972). Органическая химия (2-е изд.). Аллин и Бэкон. п. 569.
^ Старр, Дональд; Хиксон, Р.М. (1943). «Тетрагидрофуран» . Органические синтезы ; Сборник томов , т. 2, с. 566 .
^ Хойдонкс, HE; Рейн, В.М. Ван; Рейн, В. Ван; Вос, Д.Е. 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
^ Прюкмайр, Герфрид; Дрейфус, П.; Дрейфус, член парламента (1996). «Полиэфиры, тетрагидрофуран и оксетановые полимеры». Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера . Джон Уайли и сыновья.
^ «Химическая реактивность» . Мичиганский государственный университет. Архивировано из оригинала 16 марта 2010 г. Проверено 15 февраля 2010 г.
^ «ЯМР-МРТ-исследование механизмов клатрат-гидрата» (PDF) . Fileave.com . Архивировано из оригинала (PDF) 11 июля 2011 г. Проверено 15 февраля 2010 г.
^ Кай, Чарльз; Чжан, Тайин; Кумар, Раджив; Вайман, Чарльз (13 августа 2013 г.). «Сорастворитель ТГФ увеличивает выход прекурсора углеводородного топлива из лигноцеллюлозной биомассы». Зеленая химия . 15 (11): 3140–3145. дои : 10.1039/C3GC41214H .
^ Лухт, БЛ; Коллум, Д.Б. (1999). «Гексаметилдисилазид лития: взгляд на сольватацию ионов лития через лодочку со стеклянным дном». Отчеты о химических исследованиях . 32 (12): 1035–1042. дои : 10.1021/ar960300e .
^ Эльшенбройх, К.; Зальцер, А. (1992). Металлоорганические соединения: краткое введение (2-е изд.). Вайнхайм: Wiley-VCH. ISBN 3-527-28165-7 .
^ Уильямс, DBG; Лоутон, М. (2010). «Сушка органических растворителей: количественная оценка эффективности некоторых осушителей». Журнал органической химии . 75 (24): 8351–4. дои : 10.1021/jo101589h . ПМИД 20945830 . S2CID 17801540 .
^ Суонстон, Джонатан. «Тиофен». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a26_793.pub2 . ISBN 978-3527306732 .
^ Ф.А. Коттон; С.А. Дурадж; Г.Л. Пауэлл; У. Дж. Рот (1986). «Сравнительные структурные исследования сольватов хлорида тетрагидрофурана первого ряда раннего переходного металла (III)». Неорг. Хим. Акта . 113 : 81. дои : 10.1016/S0020-1693(00)86863-2 .
^ Фогель Г.К.; Драго, РС (1996). «Модель ECW». Журнал химического образования . 73 (8): 701–707. Бибкод : 1996ЖЧЭд..73..701В . дои : 10.1021/ed073p701 .
^ Манзер, Л.Е. «Тетрагидрофурановые комплексы избранных ранних переходных металлов», Неорганический синтез . 21, 135–140 (1982).
^ «Паспорт безопасности материала Тетрагидрофуран, 99,5+%, для спектроскопии» . Фишер Сайентифик . Проверено 27 июля 2022 г.
^ Лоренте, Адриана; Ламариано-Меркетеги, Джанире; Альберисио, Фернандо; Альварес, Мерседес (2013). «Тетрагидрофурансодержащие макролиды: удивительный подарок из морских глубин». Химические обзоры . 113 (7): 4567–4610. дои : 10.1021/cr3004778 . ПМИД 23506053 .
^ Вулф, Джон П.; Хэй, Майкл Б. (2007). «Последние достижения в стереоселективном синтезе тетрагидрофуранов» . Тетраэдр . 63 (2): 261–290. дои : 10.1016/j.tet.2006.08.105 . ПМЦ 1826827 . ПМИД 18180807 .
^ Кремер, Дитер (1983). «Теоретическое определение молекулярной структуры и конформации. XI. Складывание оксоланов» . Израильский химический журнал . 23 : 72–84. дои : 10.1002/ijch.198300010 .

Общая ссылка

Лаудон, Г. Марк (2002). Органическая химия (4-е изд.). Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета . п. 318 . ISBN 978-0-9815194-3-2 .

Внешние ссылки

Международная карта химической безопасности 0578
Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям
Информация OSHA США о THF. Архивировано 2 мая 2017 г. на Wayback Machine.
«2-Метилтетрагидрофуран, альтернатива тетрагидрофурану и дихлорметану» . Сигма-Олдрич . Проверено 23 мая 2007 г.

[1] «Новая органическая номенклатура ИЮПАК - Бюллетень химической информации» (PDF) .

[PGCH-2] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. «#0602» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).

[Baird2019-3] Перейти обратно: ^а ^б ^с Бэрд, Захария Стивен; Ууси-Кыйны, Петри; Покки, Юха-Пекка; Педегерт, Эмили; Алопеус, Вилле (6 ноября 2019 г.). «Давление пара, плотность и параметры PC-SAFT для 11 биосоединений» . Международный журнал теплофизики . 40 (11): 102. Бибкод : 2019IJT....40..102B . дои : 10.1007/s10765-019-2570-9 .

[4] Интернет-книга NIST по химии. http://webbook.nist.gov

[GESTIS-5] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Запись о тетрагидрофуране в базе данных веществ GESTIS Института безопасности и гигиены труда , доступ 2 июня 2020 г.

[IDLH-6] Перейти обратно: ^а ^б «Тетрагидрофуран» . Непосредственно опасные для жизни и здоровья концентрации (IDLH) . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).

[7] «Новая среда Inc. - Химические вещества NFPA» . Newenv.com . Проверено 16 июля 2016 г.

[Ullmann-8] Перейти обратно: ^а ^б ^с Мюллер, Герберт. «Тетрагидрофуран». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a26_221 . ISBN 978-3527306732 .

[kirk1-9] Карас, Лоуренс; Пиль, WJ (2004). «Эфиры». Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера . Джон Уайли и сыновья.

[merck-10] Будавари, Сьюзен, изд. (2001), Индекс Merck: Энциклопедия химических веществ, лекарств и биологических препаратов (13-е изд.), Merck, ISBN 0911910131

[m_and_b-11] Моррисон, Роберт Торнтон; Бойд, Роберт Нилсон (1972). Органическая химия (2-е изд.). Аллин и Бэкон. п. 569.

[12] Старр, Дональд; Хиксон, Р.М. (1943). «Тетрагидрофуран» . Органические синтезы ; Сборник томов , т. 2, с. 566 .

[13] Хойдонкс, HE; Рейн, В.М. Ван; Рейн, В. Ван; Вос, Д.Е. 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

[kirk-14] Прюкмайр, Герфрид; Дрейфус, П.; Дрейфус, член парламента (1996). «Полиэфиры, тетрагидрофуран и оксетановые полимеры». Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера . Джон Уайли и сыновья.

[15] «Химическая реактивность» . Мичиганский государственный университет. Архивировано из оригинала 16 марта 2010 г. Проверено 15 февраля 2010 г.

[16] «ЯМР-МРТ-исследование механизмов клатрат-гидрата» (PDF) . Fileave.com . Архивировано из оригинала (PDF) 11 июля 2011 г. Проверено 15 февраля 2010 г.

[pubs.rsc.org-17] Кай, Чарльз; Чжан, Тайин; Кумар, Раджив; Вайман, Чарльз (13 августа 2013 г.). «Сорастворитель ТГФ увеличивает выход прекурсора углеводородного топлива из лигноцеллюлозной биомассы». Зеленая химия . 15 (11): 3140–3145. дои : 10.1039/C3GC41214H .

[18] Лухт, БЛ; Коллум, Д.Б. (1999). «Гексаметилдисилазид лития: взгляд на сольватацию ионов лития через лодочку со стеклянным дном». Отчеты о химических исследованиях . 32 (12): 1035–1042. дои : 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 некоторых осушителей». Журнал органической химии . 75 (24): 8351–4. дои : 10.1021/jo101589h . ПМИД 20945830 . S2CID 17801540 .

[21] Суонстон, Джонатан. «Тиофен». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a26_793.pub2 . ISBN 978-3527306732 .

[22] Ф.А. Коттон; С.А. Дурадж; Г.Л. Пауэлл; У. Дж. Рот (1986). «Сравнительные структурные исследования сольватов хлорида тетрагидрофурана первого ряда раннего переходного металла (III)». Неорг. Хим. Акта . 113 : 81. дои : 10.1016/S0020-1693(00)86863-2 .

[23] Фогель Г.К.; Драго, РС (1996). «Модель ECW». Журнал химического образования . 73 (8): 701–707. Бибкод : 1996ЖЧЭд..73..701В . дои : 10.1021/ed073p701 .

[24] Манзер, Л.Е. «Тетрагидрофурановые комплексы избранных ранних переходных металлов», Неорганический синтез . 21, 135–140 (1982).

[25] «Паспорт безопасности материала Тетрагидрофуран, 99,5+%, для спектроскопии» . Фишер Сайентифик . Проверено 27 июля 2022 г.

[26] Лоренте, Адриана; Ламариано-Меркетеги, Джанире; Альберисио, Фернандо; Альварес, Мерседес (2013). «Тетрагидрофурансодержащие макролиды: удивительный подарок из морских глубин». Химические обзоры . 113 (7): 4567–4610. дои : 10.1021/cr3004778 . ПМИД 23506053 .

[27] Вулф, Джон П.; Хэй, Майкл Б. (2007). «Последние достижения в стереоселективном синтезе тетрагидрофуранов» . Тетраэдр . 63 (2): 261–290. дои : 10.1016/j.tet.2006.08.105 . ПМЦ 1826827 . ПМИД 18180807 .

[28] Кремер, Дитер (1983). «Теоретическое определение молекулярной структуры и конформации. XI. Складывание оксоланов» . Израильский химический журнал . 23 : 72–84. дои : 10.1002/ijch.198300010 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]

[24]

[25]

[26]

[27]

[28]