Тетрахидрофуран

Tетрахидрофуран
Skeletal formula of tetrahydrofuran	Ball-and-stick model of the tetrahydrofuran molecule
	Претпочитано име по МСЧПХ: Оксолан
Систематско име	1,4-Епоксибутан; 1-Оксациклопентан
	Други називи Тетрахидрофуран; THF; 1,4-Бутилен оксид; Фракција на циклотететраметилен оксид; Фуранидин; Тетра-метилен оксид, Оксолан
Назнаки
CAS-бр.	109-99-9
Кратенки	THF
ChEBI	CHEBI:26911
ChEMBL	ChEMBL276521
ChemSpider	7737
	InChI InChI=1S/C4H8O/c1-2-4-5-3-1/h1-4H2 ; Клуч: WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N ; InChI=1/C4H8O/c1-2-4-5-3-1/h1-4H2; Клуч: WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYAI ;
3Д-модел (Jmol)	Слика
PubChem	8028
RTECS-бр.	LU5950000
	SMILES C1CCOC1 ;
UNII	3N8FZZ6PY4
Својства
Хемиска формула
Моларна маса	0 g mol−1
Изглед	безбојна течност
Мирис	Ether-like
Густина	0.8876 g/cm3 at 20 °C, liquid
Точка на топење
Точка на вриење
Растворливост во вода	Miscible
Парен притисок	132 mmHg (20 °C)
Показател на прекршување (nD)	1.4073 (20 °C)
Вискозност	0.48 cP at 25 °C
Структура
Геометрија на молекулата	Плик
Диполен момент	1.63 D (gas)
Опасност
	GHS-ознаки:
Пиктограми
Сигнални зборови	Опасност
Изјави за опасност	H225, H302, H319, H335, H351
Изјави за претпазливост	P210, P280, P301+P312+P330, P305+P351+P338, P370+P378, P403+P235
NFPA 704	2 3 1
Температура на запалување	−14 °C (7 °F; 259 K)
Граници на запалливост	2–11.8%
	Смртоносна доза или концентрација:
LD50 (средна доза)	1650 mg/kg (стаорец, oрално); 2300 mg/kg (глушец, oрално); 2300 mg/kg (морско прасе, oрално);
LC50 (средна концентрација)	21000 ppm (rat, 3 h)
	NIOSH (здравствени граници во САД):
PEL (дозволива)	TWA 200 ppm (590 mg/m3)
REL (препорачана)	TWA 200 ppm (590 mg/m3) ST 250 ppm (735 mg/m3)
IDLH (непосредна опасност)	2000 ppm
Дополнителни податоци
	(што е ова?) (провери); Освен ако не е поинаку укажано, податоците се однесуваат на материјалите во нивната стандардна состојба (25 °C, 100 kPa)
	Наводи

Tетрахидрофуран (THF), или оксолан,е органско соединение со формулата (CH₂)₄O. Соединението е класифицирано како хетероциклично соединение, конкретно цикличен етер. Тоа е безбојна органска течност која се меша со вода и е со низок вискозитет. Главно се користи како претходник на полимерите.^[7] Бидејќи е поларен и има широк опсег на течности, THF е разновиден растворувач.

Добивање

Годишно се произведуваат околу 200.000 тони тетрахидрофуран.^[8] Најшироко користен индустриски процес вклучува киселинско катализирана дехидрација на 1,4-бутанедиол. Ashland/ISP е еден од најголемите производители на оваа хемикалија по овој хемиски пат. Методот е сличен на производството на диетил етер од етанол. Бутандиолот се добива од кондензација на ацетилен со формалдехид проследено со хидрогенизација.^[7] DuPont развил процес за производство на THF со оксидација на n-бутан до суров малеински анхидрид, проследен со каталитичка хидрогенизација.^[9] Третиот главен индустриски пат вклучува хидроформилација на алил алкохол проследено со хидрогенизација до 1,4-бутанедиол.

Други методи

THF може да се синтетизира и со каталитичка хидрогенизација на фуран.^[10]^[11] Ова овозможува одредени шеќери да се претворат во THF преку киселинско катализирано варење во фурфурал и декарбонилација во фуран,^[12] иако овој метод не е широко практикуван. Така, THF може да се изведе од обновливи извори.

Апликација

Полимеризација

Во присуство на силни киселини, THF се претвора во линеарен полимер наречен поли(тетраметилен етер) гликол (PTMEG), исто така познат како политетраметилен оксид (PTMO):

{\ce {{\mathit {n}}\ C4H8O->[][{\text{strong}} \atop {\text{acid}}][-CH2CH2CH2CH2O-]_{\mathit {n}}}}

Овој полимер првенствено се користи за производство на еластомерни полиуретански влакна како Spandex.^[13]

Како растворувач

Другата главна примена на THF е како индустриски растворувач за поливинил хлорид (ПВЦ) и во лакови.^[7] Тоа е апротички растворувач со диелектрична константа од 7,6. Тој е умерено поларен растворувач и може да раствори широк опсег на неполарни и поларни хемиски соединенија.^[14] THF се меша со вода и може да формира цврсти структури на клатрат хидрат со вода на ниски температури.^[15]

THF е истражен како ко-растворувач што се меша во воден раствор за да помогне во втечнување и разграничување на растителна лигноцелулозна биомаса за производство на обновливи хемикалии на платформа и шеќери како потенцијални прекурсори на биогоривата.^[16] Водениот THF ја зголемува хидролизата на гликаните од биомасата и го раствора најголемиот дел од лигнинот од биомаса што го прави соодветен растворувач за предтретман на биомаса.

THF често се користи во науката за полимер. На пример, може да се користи за растворање на полимери пред да се одреди нивната молекуларна маса користејќи гел-пропустлива хроматографија. THF исто така го растворува ПВЦ и затоа е главната состојка во ПВЦ лепилата. Може да се користи за втечнување на стариот ПВЦ цемент и често се користи индустриски за одмастување на метални делови.

THF се користи како компонента во мобилните фази за течна хроматографија со обратна фаза. Има поголема јачина на елуција од метанол или ацетонитрил, но поретко се користи од овие растворувачи.

THF се користи како растворувач во 3D печатење кога се користи PLA пластика. Може да се користи за чистење на затнати делови од 3D печатач, како и при завршување на отпечатоците за отстранување на линиите на екструдерот и додавање сјај на готовиот производ. Неодамна THF се користи како ко-растворувач за литиум метални батерии, помагајќи да се стабилизира металната анода.

Лабораториска употреба

Во лабораторија, THF е популарен растворувач кога неговата мешливост со вода не е проблем. Тој е поосновен од диетил етер^[17] и формира посилни комплекси со Li⁺, Mg²⁺ и борани. Тој е популарен растворувач за реакции на хидроборација и за органометални соединенија како што се органолитиум и Грињард реагенси.^[18] Така, додека диетил етерот останува растворувач на избор за некои реакции (на пример, реакции на Грињард), THF ја исполнува таа улога во многу други, каде што е пожелна силна координација и прецизните својства на етеричните растворувачи како што се овие (самостојни и во мешавини и при различни температури) овозможува дотерување на современите хемиски реакции.

Комерцијалниот THF содржи значителна вода што мора да се отстрани за чувствителни операции, на пр. оние кои вклучуваат органометални соединенија. Иако THF традиционално се суши со дестилација од агресивен десикант, молекуларните сита се супериорни.^[19]

Реакција со водород сулфид

Во присуство на цврст киселински катализатор, THF реагира со водород сулфид и дава тетрахидротиофен.^[20]

Луисова база

Structure of VCl₃(thf)₃.^[21]

THF е Луисова база која се врзува за различни Луисови киселини како што се I₂, феноли, триетиалуминиум и bis(хексафлуороацетилацетонато)бакар(II). THF е класифициран во моделот ECW и се покажало дека не постои еден ред на основни јачини.^[22] Многу комплекси се од стехиометријата MCl₃(THF)₃.^[23]

Подготовка

THF е релативно акутно нетоксичен растворувач, со средна смртоносна доза (LD₅₀) споредлива со онаа за ацетонот. Сепак, постои сомневање дека хроничната изложеност предизвикува рак.^[4]^[24] Одразувајќи ги неговите извонредни својства на растворувач, тој продира во кожата, предизвикувајќи брза дехидрација. THF лесно раствора латекс и затоа треба да се ракува со нитрилни гумени ракавици. Тој е многу запалив.

Една опасност од THF е неговата тенденција да формира експлозивно соединение 2-хидроперокситетрахидрофуран при реакција со воздух:

За да се минимизира овој проблем, комерцијалните резерви на THF често се стабилизираат со бутилиран хидрокситолуен (BHT). Дестилацијата на THF до суво е небезбедна бидејќи експлозивните пероксиди можат да се концентрираат во остатокот.

Поврзани соединенија

Тетрахидрофурани

CХемиска структура на анонацин, ацетогенин.

[[File:Eribulin.svg|thumb|left|Ерибулин (марка: Халавен), комерцијален THF што содржи антиканцероген лек.

Тетрахидрофуранскиот прстен се наоѓа во различни природни производи, вклучително лигнани, ацетогенини и поликетидни природни производи.^[25] DРазлична методологија е развиена за синтеза на супституирани THF.^[26]

Оксолани

Тетрахидрофуранот е еден од класата на циклопентански етери наречени оксолани. Постојат седум можни структури, имено,^[27]

Моноксолан, синоним за тетрахидрофуран
1,3-диоксолан
1,2-диоксолан
1,2,4-триоксолан
1,2,3-триоксолан
тетроксолан
пентоксолан

Наводи

↑ „New IUPAC Organic Nomenclature - Chemical Information BULLETIN“ (PDF).
↑ ^2,0 ^2,1 ^2,2 ^2,3 ^2,4 ^2,5 „Џебен водич за опасните хемиски материи #0602“. Национален институт за безбедност и здравје при работа (NIOSH). (англиски)
↑ ^3,0 ^3,1 Baird, Zachariah Steven; Uusi-Kyyny, Petri; Pokki, Juha-Pekka; Pedegert, Emilie; Alopaeus, Ville (6 Nov 2019). „Vapor Pressures, Densities, and PC-SAFT Parameters for 11 Bio-compounds“. International Journal of Thermophysics. 40 (11): 102. Bibcode:2019IJT....40..102B. doi:10.1007/s10765-019-2570-9.
↑ ^4,0 ^4,1 ^4,2 ^4,3 Запис на Tetrahydrofuran во Базата на супстанции GESTIS на Институтот за безбедност и здравје при работа, посет. 2 јуни 2020 г.
↑ ^5,0 ^5,1 „Tetrahydrofuran“. Immediately Dangerous to Life and Health. National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).
↑ „New Environment Inc. - NFPA Chemicals“. Newenv.com. Посетено на 2016-07-16.
↑ ^7,0 ^7,1 ^7,2 Müller, Herbert, „Tetrahydrofuran“, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley-VCH, doi:10.1002/14356007.a26_221
↑ Karas, Lawrence; Piel, W. J. (2004). „Ethers“. Kirk‑Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. John Wiley & Sons.
↑ Предлошка:Merck13th
↑ Morrison, Robert Thornton; Boyd, Robert Neilson (1972). Organic Chemistry (2. изд.). Allyn and Bacon. стр. 569.
↑ Starr, Donald; Hixon, R. M. (1943). „Tetrahydrofuran“. Organic Syntheses.; Collective Volume, 2, стр. 566
↑ Hoydonckx, H. E.; Rhijn, W. M. Van; Rhijn, W. Van; Vos, D. E. De; Jacobs, P. A. (2007), „Furfural and Derivatives“, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (англиски), American Cancer Society, doi:10.1002/14356007.a12_119.pub2, ISBN 978-3-527-30673-2
↑ Pruckmayr, Gerfried; Dreyfuss, P.; Dreyfuss, M. P. (1996). „Polyethers, Tetrahydrofuran and Oxetane Polymers“. Kirk‑Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. John Wiley & Sons.
↑ „Chemical Reactivity“. Michigan State University. Архивирано од изворникот на 2010-03-16. Посетено на 2010-02-15.
↑ „NMR–MRI study of clathrate hydrate mechanisms“ (PDF). Fileave.com. Архивирано од изворникот (PDF) на 2011-07-11. Посетено на 2010-02-15.
↑ Cai, Charles; Zhang, Taiying; Kumar, Rajeev; Wyman, Charles (13 August 2013). „THF co-solvent enhances hydrocarbon fuel precursor yields from lignocellulosic biomass“. Green Chemistry. 15 (11): 3140–3145. doi:10.1039/C3GC41214H.
↑ Lucht, B. L.; Collum, D. B. (1999). „Lithium Hexamethyldisilazide: A View of Lithium Ion Solvation through a Glass-Bottom Boat“. Accounts of Chemical Research. 32 (12): 1035–1042. doi:10.1021/ar960300e.
↑ Elschenbroich, C.; Salzer, A. (1992). Organometallics: A Concise Introduction (2. изд.). Weinheim: Wiley-VCH. ISBN 3-527-28165-7.
↑ Williams, D. B. G.; Lawton, M. (2010). „Drying of Organic Solvents: Quantitative Evaluation of the Efficiency of Several Desiccants“. Journal of Organic Chemistry. 75 (24): 8351–4. doi:10.1021/jo101589h. PMID 20945830. S2CID 17801540.
↑ Swanston, Jonathan, „Thiophene“, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley-VCH, doi:10.1002/14356007.a26_793.pub2
↑ F.A.Cotton, S.A.Duraj, G.L.Powell, W.J.Roth (1986). „Comparative Structural Studies of the First Row Early Transition Metal(III) Chloride Tetrahydrofuran Solvates“. Inorg. Chim. Acta. 113: 81. doi:10.1016/S0020-1693(00)86863-2.CS1-одржување: користи параметар authors (link)
↑ Vogel G. C.; Drago, R. S. (1996). „The ECW Model“. Journal of Chemical Education. 73 (8): 701–707. Bibcode:1996JChEd..73..701V. doi:10.1021/ed073p701.
↑ Manzer, L. E. "Tetrahydrofuran Complexes of Selected Early Transition Metals," Inorganic Synthesis. 21, 135–140, (1982).
↑ „Material Safety Data Sheet Tetrahydrofuran, 99.5+%, for spectroscopy“. Fisher Scientific. Посетено на 2022-07-27.
↑ Lorente, Adriana; Lamariano-Merketegi, Janire; Albericio, Fernando; Álvarez, Mercedes (2013). „Tetrahydrofuran-Containing Macrolides: A Fascinating Gift from the Deep Sea“. Chemical Reviews. 113 (7): 4567–4610. doi:10.1021/cr3004778. PMID 23506053.
↑ Wolfe, John P.; Hay, Michael B. (2007). „Recent advances in the stereoselective synthesis of tetrahydrofurans“. Tetrahedron. 63 (2): 261–290. doi:10.1016/j.tet.2006.08.105. PMC 1826827. PMID 18180807.
↑ Cremer, Dieter (1983). „Theoretical Determination of Molecular Structure and Conformation. XI. The Puckering of Oxolanes“. Israel Journal of Chemistry. 23: 72–84. doi:10.1002/ijch.198300010.

Loudon, G. Mark (2002). Organic Chemistry (4. изд.). New York: Oxford University Press. стр. 318. ISBN 9780981519432.

Надворешни врски

International Chemical Safety Card 0578
NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards
U.S. OSHA info on THF Архивирано на 2 мај 2017 г.
„2-Methyltetrahydrofuran, An alternative to Tetrahydrofuran and Dichloromethane“. Sigma-Aldrich. Посетено на 2007-05-23.

[1] „New IUPAC Organic Nomenclature - Chemical Information BULLETIN“ (PDF).

[PGCH-2] 2,0 ^2,1 ^2,2 ^2,3 ^2,4 ^2,5 „Џебен водич за опасните хемиски материи #0602“. Национален институт за безбедност и здравје при работа (NIOSH). (англиски)

[Baird2019-3] 3,0 ^3,1 Baird, Zachariah Steven; Uusi-Kyyny, Petri; Pokki, Juha-Pekka; Pedegert, Emilie; Alopaeus, Ville (6 Nov 2019). „Vapor Pressures, Densities, and PC-SAFT Parameters for 11 Bio-compounds“. International Journal of Thermophysics. 40 (11): 102. Bibcode:2019IJT....40..102B. doi:10.1007/s10765-019-2570-9.

[GESTIS-4] 4,0 ^4,1 ^4,2 ^4,3 Запис на Tetrahydrofuran во Базата на супстанции GESTIS на Институтот за безбедност и здравје при работа, посет. 2 јуни 2020 г.

[IDLH-5] 5,0 ^5,1 „Tetrahydrofuran“. Immediately Dangerous to Life and Health. National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).

[6] „New Environment Inc. - NFPA Chemicals“. Newenv.com. Посетено на 2016-07-16.

[Ullmann-7] 7,0 ^7,1 ^7,2 Müller, Herbert, „Tetrahydrofuran“, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley-VCH, doi:10.1002/14356007.a26_221

[kirk1-8] Karas, Lawrence; Piel, W. J. (2004). „Ethers“. Kirk‑Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. John Wiley & Sons.

[merck-9] Предлошка:Merck13th

[m_and_b-10] Morrison, Robert Thornton; Boyd, Robert Neilson (1972). Organic Chemistry (2. изд.). Allyn and Bacon. стр. 569.

[11] Starr, Donald; Hixon, R. M. (1943). „Tetrahydrofuran“. Organic Syntheses.; Collective Volume, 2, стр. 566

[12] Hoydonckx, H. E.; Rhijn, W. M. Van; Rhijn, W. Van; Vos, D. E. De; Jacobs, P. A. (2007), „Furfural and Derivatives“, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (англиски), American Cancer Society, doi:10.1002/14356007.a12_119.pub2, ISBN 978-3-527-30673-2

[kirk-13] Pruckmayr, Gerfried; Dreyfuss, P.; Dreyfuss, M. P. (1996). „Polyethers, Tetrahydrofuran and Oxetane Polymers“. Kirk‑Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. John Wiley & Sons.

[14] „Chemical Reactivity“. Michigan State University. Архивирано од изворникот на 2010-03-16. Посетено на 2010-02-15.

[15] „NMR–MRI study of clathrate hydrate mechanisms“ (PDF). Fileave.com. Архивирано од изворникот (PDF) на 2011-07-11. Посетено на 2010-02-15.

[pubs.rsc.org-16] Cai, Charles; Zhang, Taiying; Kumar, Rajeev; Wyman, Charles (13 August 2013). „THF co-solvent enhances hydrocarbon fuel precursor yields from lignocellulosic biomass“. Green Chemistry. 15 (11): 3140–3145. doi:10.1039/C3GC41214H.

[17] Lucht, B. L.; Collum, D. B. (1999). „Lithium Hexamethyldisilazide: A View of Lithium Ion Solvation through a Glass-Bottom Boat“. Accounts of Chemical Research. 32 (12): 1035–1042. doi:10.1021/ar960300e.

[18] Elschenbroich, C.; Salzer, A. (1992). Organometallics: A Concise Introduction (2. изд.). Weinheim: Wiley-VCH. ISBN 3-527-28165-7.

[19] Williams, D. B. G.; Lawton, M. (2010). „Drying of Organic Solvents: Quantitative Evaluation of the Efficiency of Several Desiccants“. Journal of Organic Chemistry. 75 (24): 8351–4. doi:10.1021/jo101589h. PMID 20945830. S2CID 17801540.

[20] Swanston, Jonathan, „Thiophene“, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley-VCH, doi:10.1002/14356007.a26_793.pub2

[21] F.A.Cotton, S.A.Duraj, G.L.Powell, W.J.Roth (1986). „Comparative Structural Studies of the First Row Early Transition Metal(III) Chloride Tetrahydrofuran Solvates“. Inorg. Chim. Acta. 113: 81. doi:10.1016/S0020-1693(00)86863-2.CS1-одржување: користи параметар authors (link)

[22] Vogel G. C.; Drago, R. S. (1996). „The ECW Model“. Journal of Chemical Education. 73 (8): 701–707. Bibcode:1996JChEd..73..701V. doi:10.1021/ed073p701.

[23] Manzer, L. E. "Tetrahydrofuran Complexes of Selected Early Transition Metals," Inorganic Synthesis. 21, 135–140, (1982).

[24] „Material Safety Data Sheet Tetrahydrofuran, 99.5+%, for spectroscopy“. Fisher Scientific. Посетено на 2022-07-27.

[25] Lorente, Adriana; Lamariano-Merketegi, Janire; Albericio, Fernando; Álvarez, Mercedes (2013). „Tetrahydrofuran-Containing Macrolides: A Fascinating Gift from the Deep Sea“. Chemical Reviews. 113 (7): 4567–4610. doi:10.1021/cr3004778. PMID 23506053.

[26] Wolfe, John P.; Hay, Michael B. (2007). „Recent advances in the stereoselective synthesis of tetrahydrofurans“. Tetrahedron. 63 (2): 261–290. doi:10.1016/j.tet.2006.08.105. PMC 1826827. PMID 18180807.

[27] Cremer, Dieter (1983). „Theoretical Determination of Molecular Structure and Conformation. XI. The Puckering of Oxolanes“. Israel Journal of Chemistry. 23: 72–84. doi:10.1002/ijch.198300010.

[7]

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]

[24]

[25]

[26]

[27]