Имена | |||
---|---|---|---|
Предпочтительное название IUPAC Оксолан [1] | |||
Систематическое название ИЮПАК 1,4-эпоксибутан оксациклопентан | |||
Другие названия Тетрагидрофуран ТГФ бутилен оксид Cyclotetramethylene оксид диэтилен оксид тетр-метилен оксид | |||
Идентификаторы | |||
3D модель ( JSmol ) | |||
Сокращения | THF | ||
ЧЭБИ | |||
ЧЭМБЛ | |||
ChemSpider | |||
ECHA InfoCard | 100.003.389 | ||
PubChem CID | |||
Номер RTECS |
| ||
UNII | |||
Панель управления CompTox ( EPA ) | |||
| |||
| |||
Характеристики | |||
С 4 Н 8 О | |||
Молярная масса | 72,107 г · моль -1 | ||
Появление | Бесцветная жидкость | ||
Запах | Подобный эфиру [2] | ||
Плотность | 0,8876 г / см 3 при 20 ° C, жидкость [3] | ||
Температура плавления | -108,4 ° С (-163,1 ° F, 164,8 К) | ||
Точка кипения | 66 ° C (151 ° F, 339 K) [4] [3] | ||
Смешиваемый | |||
Давление газа | 132 мм рт. Ст. (20 ° C) [2] | ||
Показатель преломления ( n D ) | 1,4073 (20 ° C) [3] | ||
Вязкость | 0,48 сП при 25 ° C | ||
Состав | |||
Молекулярная форма | Конверт | ||
Дипольный момент | 1,63 D (газ) | ||
Опасности | |||
Паспорт безопасности | См .: страницу данных | ||
Пиктограммы GHS | [5] | ||
Сигнальное слово GHS | Опасность | ||
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 взрываемости | 2–11,8% [2] | ||
Смертельная доза или концентрация (LD, LC): | |||
LD 50 ( средняя доза ) |
| ||
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). | |||
проверить ( что есть ?) | |||
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 засоренных 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 ТГФ 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 по крайней мере два свойства. Для качественной теории HSABдва свойства - твердость и прочность, в то время как для количественной модели ECW два свойства - электростатическое и ковалентное.
Осушитель | Продолжительность сушки | Содержание воды |
---|---|---|
Никто | 0 часов | 108 частей на миллион |
Натрий / бензофенон | 48 часов | 43 частей на миллион |
Молекулярные сита 3 Å (20% по объему) | 72 часов | 4 частей на миллион |
Реакции [ править ]
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 ]
Викискладе есть медиафайлы по теме тетрагидрофурана . |
- Политетрагидрофуран
- 2-метилтетрагидрофуран
- Смесь ловушек
- Другие циклические эфиры: оксиран ( C
2ЧАС
4O ), оксетан ( C
3ЧАС
6O ), оксан ( C
5ЧАС
10O )
Ссылки [ править ]
- ^ "Новая органическая номенклатура ИЮПАК - БЮЛЛЕТЕНЬ химической информации" (PDF) .
- ^ a b c d e f Карманный справочник NIOSH по химической опасности. «# 0602» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
- ^ 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 .
- ^ Интернет- книга по химии NIST. http://webbook.nist.gov
- ^ a b c Запись о тетрагидрофуране в базе данных веществ GESTIS Института безопасности и гигиены труда , доступ 2 июня 2020 г.
- ^ a b «Тетрагидрофуран» . Немедленно опасная для жизни или здоровья концентрация (IDLH) . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
- ^ "New Environment Inc. - NFPA Chemicals" . Newenv.com . Проверено 16 июля 2016 .
- ^ a b c Мюллер, Герберт. «Тетрагидрофуран». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a26_221 .
- ^ Карас, Лоуренс; Пиль, WJ (2004). «Эфиры». Энциклопедия химической технологии Кирк-Отмера . Джон Вили и сыновья.
- ^ Budavari, Сьюзен, изд. (2001), Индекс Мерка: Энциклопедия химикатов, лекарств и биологических препаратов (13-е изд.), Мерк, ISBN 0911910131
- ^ Моррисон, Роберт Торнтон; Бойд, Роберт Нилсон (1972). Органическая химия (2-е изд.). Аллин и Бэкон. п. 569.
- ^ Старр, Дональд; Хиксон, RM (1943). «Тетрагидрофуран» . Органический синтез .; Сборник , 2 , стр. 566
- ^ 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
- ^ Прукмайр, Герфрид; Dreyfuss, P .; Дрейфус, член парламента (1996). «Полиэфиры, тетрагидрофуран и оксетановые полимеры». Энциклопедия химической технологии Кирк-Отмера . Джон Вили и сыновья.
- ^ «Химическая реакционная способность» . Университет штата Мичиган. Архивировано из оригинала на 2010-03-16 . Проверено 15 февраля 2010 .
- ^ "ЯМР – МРТ-исследование механизмов клатрат-гидрата" (PDF) . Fileave.com . Архивировано из оригинального (PDF) 11 июля 2011 года . Проверено 15 февраля 2010 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ Elschenbroich, C .; 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 нескольких осушителей». Журнал органической химии . 75 (24): 8351–4. DOI : 10.1021 / jo101589h . PMID 20945830 .
- ^ Vogel GC; Драго, RS (1996). «Модель ECW». Журнал химического образования . 73 : 701–707. Bibcode : 1996JChEd..73..701V . DOI : 10.1021 / ed073p701 .
- 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
- ^ 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 .
- ^ Драго, Р.С. Применение электростатико-ковалентных моделей в химии, Surfside: Gainesville, FL, 1994.
- ^ 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 )
- ^ Манзер, Л. Е. "Тетрагидрофурановые комплексы выбранных металлов с ранней переходной стадией", Неорганический синтез . 21, 135–140, (1982).
- ^ Суонстон, Джонатан. «Тиофен». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a26_793.pub2 .
- ^ 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 .