Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с THF )
Перейти к навигации Перейти к поиску
"THF" перенаправляется сюда. Для использования в других целях, см THF (значения) .
Тетрагидрофуран
Скелетная формула тетрагидрофурана
Шаровидная модель молекулы тетрагидрофурана
Фотография стеклянной бутылки тетрагидрофурана
Имена
Предпочтительное название IUPAC
Оксолан [1]
Систематическое название ИЮПАК
1,4-эпоксибутан
оксациклопентан
Другие имена
Тетрагидрофуран
ТГФ
бутилен оксид
Cyclotetramethylene оксид
диэтилен оксид
тетр-метилен оксид
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
СокращенияTHF
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
ECHA InfoCard100.003.389 Отредактируйте это в Викиданных
Номер RTECS
  • LU5950000
UNII
  • InChI = 1S / C4H8O / c1-2-4-5-3-1 / h1-4H2 проверитьY
    Ключ: WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N проверитьY
  • InChI = 1 / C4H8O / c1-2-4-5-3-1 / h1-4H2
    Ключ: WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYAI
  • C1CCOC1
Характеристики
С 4 Н 8 О
Молярная масса72,107  г · моль -1
ВнешностьБесцветная жидкость
ЗапахПодобный эфиру [2]
Плотность0,8876  г / см 3 при 20  ° C, жидкость [3]
Температура плавления -108,4 ° С (-163,1 ° F, 164,8 К)
Точка кипения66 ° C (151 ° F, 339 K) [4] [3]
Смешиваемый
Давление газа132  мм рт. Ст. (20  ° C) [2]
1,4073 (20 ° C) [3]
Вязкость0,48  сП при 25  ° C
Структура
Молекулярная форма
Конверт
Дипольный момент
1,63 D (газ) 
Опасности
Паспорт безопасностиСм .: страницу данных
Пиктограммы GHS [5]
Сигнальное слово GHSОпасность
Положения об опасности GHS
H225 , H302 , H319 , H335 , H351 [5]
Меры предосторожности GHS
P210 , P280 , P301 + 312 + 330 , P305 + 351 + 338 , P370 + 378 , P403 + 235 [5]
NFPA 704 (огненный алмаз)
2
3
1
точка возгорания -14 ° С (7 ° F, 259 К)
Пределы взрываемости2–11,8% [2]
Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
LD 50 ( средняя доза )
  • 1650  мг / кг (крыса, перорально)
  • 2300  мг / кг (мышь, перорально)
  • 2300  мг / кг (морская свинка, перорально) [6]
ЛК 50 ( средняя концентрация )
21000  частей на миллион (крыса, 3  ч) [6]
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США):
PEL (Допустимо)
TWA 200  частей на миллион (590  мг / м 3 ) [2]
REL (рекомендуется)
TWA 200  частей на миллион (590  мг / м 3 ) ST 250  частей на миллион (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
Структура и свойства
Показатель преломления ( n ),
диэлектрическая проницаемость (ε r ) и т. Д.
Термодинамические
данные
Фазовое поведение
твердое тело – жидкость – газ
Спектральные данные
УФ , ИК , ЯМР , МС
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить  ( что есть   ?)проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

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

Производство [ править ]

Ежегодно производится около 200 000 тонн тетрагидрофурана. [9] Наиболее широко используемый промышленный процесс включает катализируемую кислотой дегидратацию 1,4-бутандиола . Ashland / ISP - один из крупнейших производителей этого химического маршрута. Метод аналогичен производству диэтилового эфира из этанола . Бутандиол происходит от конденсации из ацетилена с формальдегидом с последующим гидрированием . [8] DuPont разработала процесс производства ТГФ путем окисления н- бутана до сырой нефти.малеиновый ангидрид с последующим каталитическим гидрированием. [10] Третий крупный промышленный маршрут влечет за собой гидроформилирование из аллилового спирта с последующим гидрированием в 1,4-бутандиол .

Другие методы [ править ]

ТГФ также можно синтезировать каталитическим гидрированием фурана . [11] [12] Это позволяет преобразовывать определенные сахара в ТГФ посредством кислотно-катализируемого переваривания в фурфурол и декарбонилирования в фуран, [13] хотя этот метод не получил широкого распространения. Таким образом, ТГФ получают из возобновляемых источников.

Приложения [ править ]

Полимеризация [ править ]

В присутствии сильных кислот THF превращается в линейный полимер, называемый поли (тетраметиленэфир) гликоль (PTMEG), также известный как политетраметиленоксид (PTMO):

n  C 4 H 8 O → - (CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 O) n -

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

Как растворитель [ править ]

Другое основное применение ТГФ - это промышленный растворитель для поливинилхлорида (ПВХ) и в лаках . [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 твердые клатрат-гидратные структуры с водой при низких температурах. [16]

ТГФ был исследован как смешивающийся сорастворитель в водном растворе, способствующий сжижению и делигнификации лигноцеллюлозной биомассы растений для производства возобновляемых платформенных химикатов и сахаров в качестве потенциальных предшественников биотоплива . [17] Водный ТГФ усиливает гидролиз гликанов из биомассы и растворяет большую часть лигнина биомассы, что делает его подходящим растворителем для предварительной обработки биомассы.

THF 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, поэтому он является основным ингредиентом клеев для ПВХ. Его можно использовать для разжижения старого ПВХ-цемента и часто в промышленности для обезжиривания металлических деталей.

ТГФ используется в качестве компонента подвижных фаз для обращенно-фазовой жидкостной хроматографии . Он обладает большей силой элюирования, чем метанол или ацетонитрил , но используется реже, чем эти растворители.

THF используется в качестве растворителя в 3D-печати при использовании пластиков PLA . Его можно использовать для очистки забитых деталей 3D-принтера, а также при отделке отпечатков для удаления линий экструдера и придания блеска готовому изделию. В последнее время ТГФ используется в качестве сорастворителя для литий-металлических батарей, помогая стабилизировать металлический анод.

Лабораторное использование [ править ]

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 + , Mg 2+ и боранами . Это популярный растворитель для реакций гидроборирования и для металлоорганических соединений, таких как литийорганический реагент 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 эфирных растворителей, таких как эти (по отдельности и в смесях и при различные температуры) позволяет точно настраивать современные химические реакции.

Коммерческий ТГФ содержит значительное количество воды, которую необходимо удалять для ответственных операций, например операций с металлоорганическими соединениями . Хотя ТГФ традиционно сушат перегонкой из агрессивного осушителя , молекулярные сита лучше. [20]

ТГФ представляет собой основание Льюиса, которое связывается с различными кислотами Льюиса, такими как I 2 , фенолы , триэтилалюминий и бис (гексафлорацетилацетонато) медь (II) . THF был классифицирован в модели ECW, и было показано, что не существует одного порядка основных сильных сторон. [21] Относительная донорная сила THF по отношению к ряду кислот по сравнению с другими основаниями Льюиса может быть проиллюстрирована графиками CB . [22] [23] [24] Было показано, что для определения порядка прочности основания Льюиса необходимо учитывать как минимум два свойства. Для качественной теории HSABдва свойства - твердость и прочность, в то время как для количественной модели ECW два свойства - электростатическое и ковалентное.


Сушка ТГФ
ОсушительПродолжительность сушкиСодержание воды
Никто0 часов108 частей на миллион
Натрий / бензофенон48 часов43 частей на миллион
Молекулярные сита 3  Å (20% по объему)72 часов4 частей на миллион

Реакции [ править ]

Структура VCl 3 (thf) 3 . [25]

ТГФ - слабое основание Льюиса, которое образует молекулярные комплексы со многими галогенидами переходных металлов. Типичные комплексы имеют стехиометрию MCl 3 (THF) 3 . [26] Такие соединения являются широко используемыми реагентами.

В присутствии твердого кислотного катализатора ТГФ реагирует с сероводородом с образованием тетрагидротиофена . [27]

Меры предосторожности [ править ]

ТГФ является относительно нетоксичным растворителем со средней смертельной дозой (LD 50 ), сравнимой с таковой для ацетона . Обладая замечательными растворяющими свойствами, он проникает в кожу, вызывая быстрое обезвоживание. ТГФ легко растворяет латекс, поэтому с ним следует обращаться в перчатках из нитрилового каучука . Он легко воспламеняется.

Одной из опасностей, связанных с ТГФ, является его склонность образовывать взрывчатое соединение 2-гидроперокситетрагидрофуран при реакции с воздухом:

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

Оксоланы [ править ]

Тетрагидрофуран - это один из класса пентциклических эфиров, называемых оксоланами . Есть 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 [ править ]

  • Политетрагидрофуран
  • 2-метилтетрагидрофуран
  • Смесь ловушек
  • Другие циклические эфиры: оксиран ( C
    2    ЧАС
    4    O     ), оксетан ( C
    3    ЧАС
    6    O     ), оксан ( C
    5    ЧАС
    10    O     )

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Новая органическая номенклатура ИЮПАК - БЮЛЛЕТЕНЬ химической информации" (PDF) .
  2. ^ a b c d e f Карманный справочник NIOSH по химической опасности. «# 0602» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  3. ^ a b c Бэрд, Захария Стивен; Ууси-Кыны, Петри; Покки, Джуха-Пекка; Педегерт, Эмили; Alopaeus, Ville (6 ноя 2019). «Давление пара, плотность и параметры PC-SAFT для 11 биологических соединений» . Международный журнал теплофизики . 40 (11): 102. DOI : 10.1007 / s10765-019-2570-9 .
  4. ^ Интернет- книга по химии NIST. http://webbook.nist.gov
  5. ^ a b c Запись о тетрагидрофуране в базе данных веществ GESTIS Института безопасности и гигиены труда , доступ 2 июня 2020 г.
  6. ^ a b «Тетрагидрофуран» . Немедленно опасная для жизни или здоровья концентрация (IDLH) . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  7. ^ "New Environment Inc. - NFPA Chemicals" . Newenv.com . Проверено 16 июля 2016 .
  8. ^ a b c Мюллер, Герберт. «Тетрагидрофуран». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a26_221 .
  9. ^ Карас, Лоуренс; Пиль, WJ (2004). «Эфиры». Энциклопедия химической технологии Кирк-Отмера . Джон Вили и сыновья.
  10. ^ Budavari, Сьюзен, изд. (2001), The Merck Index: Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals (13-е изд.), Merck, ISBN 0911910131
  11. ^ Моррисон, Роберт Торнтон; Бойд, Роберт Нилсон (1972). Органическая химия (2-е изд.). Аллин и Бэкон. п. 569.
  12. ^ Старр, Дональд; Хиксон, RM (1943). «Тетрагидрофуран» . Органический синтез .; Сборник , 2 , стр. 566
  13. ^ Hoydonckx, HE; Райн, В. М. Ван; Райн, В. Ван; Vos, DE De; Джейкобс, Пенсильвания (2007), «Фурфурол и производные», Энциклопедия промышленной химии Ульмана , Американское онкологическое общество, DOI : 10.1002 / 14356007.a12_119.pub2 , ISBN 978-3-527-30673-2
  14. ^ Прукмайр, Герфрид; Dreyfuss, P .; Дрейфус, член парламента (1996). «Полиэфиры, тетрагидрофуран и оксетановые полимеры». Энциклопедия химической технологии Кирк-Отмера . Джон Вили и сыновья.
  15. ^ «Химическая реакционная способность» . Университет штата Мичиган. Архивировано из оригинала на 2010-03-16 . Проверено 15 февраля 2010 .
  16. ^ "ЯМР – МРТ-исследование механизмов клатрат-гидрата" (PDF) . Fileave.com . Архивировано из оригинального (PDF) 11 июля 2011 года . Проверено 15 февраля 2010 .
  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. DOI : 10.1039 / C3GC41214H .
  18. ^ Lucht, BL; Коллум, ДБ (1999). «Гексаметилдисилазид лития: взгляд на сольватацию ионов лития через лодку со стеклянным дном». Счета химических исследований . 32 (12): 1035–1042. DOI : 10.1021 / ar960300e .
  19. ^ Elschenbroich, C .; 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 . 
  21. ^ Vogel GC; Драго, RS (1996). «Модель ECW». Журнал химического образования . 73 : 701–707. Bibcode : 1996JChEd..73..701V . DOI : 10.1021 / ed073p701 .
  22. Перейти ↑ Laurence, C. and Gal, JF. Шкалы основности и сродства Льюиса, данные и измерения, (Wiley 2010), стр. 50-51, IBSN 978-0-470-74957-9
  23. ^ Крамер, RE; Бопп, Т. Т. (1977). «Графическое отображение энтальпий образования аддуктов для кислот и оснований Льюиса». Журнал химического образования . 54 : 612–613. DOI : 10.1021 / ed054p612 .На графиках, представленных в этой статье, использовались более старые параметры. Улучшенные параметры E&C перечислены в модели ECW .
  24. ^ Драго, Р.С. Применение электростатико-ковалентных моделей в химии, Surfside: Gainesville, FL, 1994.
  25. ^ FACotton, SADuraj, GLPowell, WJRoth (1986). "Сравнительные структурные исследования сольватов тетрагидрофурана хлорида первого ряда раннего переходного металла (III)". Неорг. Чим. Acta . 113 : 81. DOI : 10.1016 / S0020-1693 (00) 86863-2 .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  26. ^ Манзер, Л. Е. "Тетрагидрофурановые комплексы выбранных металлов с ранней переходной стадией", Неорганический синтез . 21, 135–140, (1982).
  27. ^ Суонстон, Джонатан. «Тиофен». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a26_793.pub2 .
  28. ^ Дитер Кремер, "Теоретическое определение молекулярной структуры и конформации. XI. Сморщивание оксоланов" , Israel Journal of Chemistry , vol. 23, вып. 1. С. 72–84, 1983.

Общая ссылка [ править ]

  • Лаудон, Г. Марк (2002). Органическая химия (4-е изд.). Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета . п. 318 . ISBN 9780981519432.

Внешние ссылки [ править ]

  • Международная карта химической безопасности 0578
  • Карманный справочник NIOSH по химической опасности
  • Информация OSHA США о THF
  • «2-Метилтетрагидрофуран, альтернатива тетрагидрофурану и дихлорметану» . Сигма-Олдрич . Проверено 23 мая 2007 .