Tetrahydrofuran - Tetrahydrofuran

„THF“ přeadresuje tady. Pro další použití viz THF (disambiguation).
Tetrahydrofuran
Skeletální vzorec tetrahydrofuranu
Kuličkový model molekuly tetrahydrofuranu
Fotografie skleněné láhve tetrahydrofuranu
Jména
Preferovaný název IUPAC
Oxolane[1]
Systematický název IUPAC
1,4-epoxybutan
Oxacyklopentan
Ostatní jména
Tetrahydrofuran
THF
Butylenoxid
Cyklotetramethylenoxid
Diethylenoxid
Tetra-methylenoxid
Identifikátory
3D model (JSmol )
ZkratkyTHF
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
Informační karta ECHA100.003.389 Upravte to na Wikidata
Číslo RTECS
  • LU5950000
UNII
Vlastnosti
C4H8Ó
Molární hmotnost72.107 g · mol−1
VzhledBezbarvá kapalina
ZápachEtherový[2]
Hustota0.8876 g / cm3 ve 20 ° C, kapalina [3]
Bod tání -108,4 ° C (-163,1 ° F; 164,8 K)
Bod varu 66 ° C (151 ° F; 339 K) [4][3]
Mísitelný
Tlak páry132 mmHg (20 ° C)[2]
1,4073 (20 ° C) [3]
Viskozita0.48 cP ve 25 ° C
Struktura
Obálka
1.63 D (plyn)
Nebezpečí
Bezpečnostní listVidět: datová stránka
Piktogramy GHSGHS02: Hořlavý GHS07: Zdraví škodlivý GHS08: Nebezpečí pro zdraví[5]
Signální slovo GHSNebezpečí
H225, H302, H319, H335, H351[5]
P210, P280, P301 + 312 + 330, P305 + 351 + 338, P370 + 378, P403 + 235[5]
NFPA 704 (ohnivý diamant)
Bod vzplanutí -14 ° C (7 ° F; 259 K)
Výbušné limity2–11.8%[2]
Smrtelná dávka nebo koncentrace (LD, LC):
  • 1650 mg / kg (potkan, orálně)
  • 2300 mg / kg (myš, orální)
  • 2300 mg / kg (morče, orální)[6]
21000 ppm (krysa, 3 h)[6]
NIOSH (Limity expozice USA pro zdraví):
PEL (Dovolený)
TWA 200 ppm (590 mg / m3)[2]
REL (Doporučeno)
TWA 200 ppm (590 mg / m3) ST 250 ppm (735 mg / m3)[2]
IDLH (Okamžité nebezpečí)
2000 ppm[2]
Související sloučeniny
Příbuzný heterocykly
Furan
Pyrrolidin
Dioxan
Související sloučeniny
Diethylether
Stránka s doplňkovými údaji
Index lomu (n),
Dielektrická konstanta (εr), atd.
Termodynamické
data
Fázové chování
pevná látka - kapalina - plyn
UV, IR, NMR, SLEČNA
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
☒N ověřit (co je šekY☒N ?)
Reference Infoboxu

Tetrahydrofuran (THF), nebo oxolan, je organická sloučenina se vzorcem (CH2)4O. Sloučenina je klasifikována jako heterocyklická sloučenina, konkrétně cyklický éter. Je to bezbarvá vodamísitelný organická kapalina s nízkou viskozita. Používá se hlavně jako předchůdce polymerů.[8] Bytost polární a díky širokému rozsahu kapalin je THF univerzální solventní.

Výroba

Asi 200 000 tun tetrahydrofuranu se vyrábí ročně.[9] Nejpoužívanější průmyslový proces zahrnuje kyselinou katalyzovanou dehydrataci 1,4-butandiol. Ashland / ISP je jedním z největších producentů této chemické cesty. Metoda je podobná výrobě diethylether z ethanol. Butandiol je odvozen od kondenzace z acetylén s formaldehyd následován hydrogenace.[8] DuPont vyvinul proces výroby THF do oxidující n-butan surový anhydrid kyseliny maleinové, následovaná katalytickou hydrogenací.[10] Třetí hlavní průmyslová cesta s sebou nese hydroformylace z allylalkohol následuje hydrogenace do 1,4-butandiol.

Jiné metody

THF lze také syntetizovat katalytickou hydrogenací furan.[11][12] To dovoluje určité cukry být převeden na THF pomocí kyselinou katalyzovaného štěpení na furfural a dekarbonylace na furan,[13] ačkoli tato metoda není široce praktikována. THF je tedy odvozitelný z obnovitelných zdrojů.

Aplikace

Polymerizace

V přítomnosti silné kyseliny, THF se převádí na lineární polymer zvaný poly (tetramethylen ether) glykol (PTMEG), také známý jako polytetramethylenoxid (PTMO):

n C4H8O → - (CH2CH2CH2CH2Ó)n−

Tento polymer se primárně používá k výrobě elastomerní polyuretan vlákna jako Spandex.[14]

Jako rozpouštědlo

Druhou hlavní aplikací THF je jako průmyslové rozpouštědlo pro polyvinyl chlorid (PVC) a dovnitř laky.[8] Je to aprotický solventní s dielektrická konstanta ze dne 7.6. Je to mírně polární rozpouštědlo a může rozpouštět širokou škálu nepolárních a polárních chemických sloučenin.[15] THF je mísitelný s vodou a může vytvářet pevné látky klatrát hydrát konstrukce s vodou při nízkých teplotách.[16]

THF byl zkoumán jako mísitelné spolurozpouštědlo ve vodném roztoku, které napomáhá zkapalňování a delignifikaci rostlin lignocelulózová biomasa pro výrobu obnovitelných chemických látek na platformě a cukry jako potenciální prekurzory biopaliva.[17] Vodný THF zvyšuje hydrolýzu glykany z biomasy a rozpouští většinu ligninu z biomasy, což z něj činí vhodné rozpouštědlo pro předúpravu biomasy.

THF se často používá v polymerní vědě. Může být například použit k rozpuštění polymery před stanovením jejich molekulové hmotnosti pomocí gelová permeační chromatografie. THF rozpouští také PVC, a proto je hlavní složkou lepidel na PVC. Může se použít ke zkapalnění starého PVC cementu a často se používá průmyslově odmašťovat kovové části.

THF se používá jako součást v mobilních fázích pro kapalinová chromatografie na reverzní fázi. Má větší eluční sílu než methanolu nebo acetonitril, ale používá se méně často než tato rozpouštědla.

THF se při použití používá jako rozpouštědlo při 3D tisku PLA plasty. Může být použit k čištění ucpaných dílů 3D tiskárny, stejně jako při dokončování tisku k odstranění linek extruderu a přidání lesku hotovému produktu. V poslední době se THF používá jako spolurozpouštědlo pro lithiové kovové baterie, což pomáhá stabilizovat kovovou anodu.

Laboratorní použití

V laboratoři je THF oblíbeným rozpouštědlem, pokud není problém s mísitelností s vodou. Je to víc základní než diethylether[18] a tvoří se silnější komplexy s Li+, Mg2+, a borany. Je to populární rozpouštědlo pro hydroborace reakce a pro organokovové sloučeniny jako organolithium a Grignardova činidla.[19] Zatímco tedy diethylether zůstává rozpouštědlem volby pro některé reakce (např. Grignardovy reakce), THF plní tuto roli v mnoha dalších, kde je žádoucí silná koordinace a přesné vlastnosti etherických rozpouštědel, jako jsou tato (samotná a ve směsích a při různé teploty) umožňuje jemné doladění moderních chemických reakcí.

Komerční THF obsahuje podstatnou vodu, kterou je třeba odstranit pro citlivé operace, např. ty zahrnující organokovové sloučeniny. Ačkoli je THF tradičně sušen destilace z agresivního vysoušedlo, molekulární síta jsou lepší.[20]

THF je Lewisova báze, která se váže na různé Lewisovy kyseliny jako Já2, fenoly, triethylaluminium a bis (hexafloracetylacetonato) měď (II). THF byly zařazeny do ECW model a ukázalo se, že neexistuje jediný řád základních sil.[21] Relativní donorovou sílu THF vůči řadě kyselin, ve srovnání s jinými Lewisovými bázemi, lze ilustrovat pomocí C-B grafy.[22][23][24] Ukázalo se, že k definování pořadí pevnosti základny Lewis je třeba vzít v úvahu alespoň dvě vlastnosti. Pro kvalitativní Teorie HSAB dvě vlastnosti jsou tvrdost a pevnost, zatímco pro kvantitativní ECW model tyto dvě vlastnosti jsou elektrostatické a kovalentní.


Sušení THF
Sušicí prostředekDoba sušeníObsah vody
Žádný0 hodin108 ppm
Sodík / benzofenon48 hodin43 ppm
3 A molekulární síta (20% objemových)72 hodin4 ppm

Reakce

Struktura VCl3(thf)3.[25]

THF je slabá Lewisova báze, která tvoří molekulární komplexy s mnoha halogenidy přechodných kovů. Typické komplexy jsou stechiometrie MCl3(THF)3.[26] Takové sloučeniny jsou široce používanými činidly.

V přítomnosti a pevný kyselý katalyzátor, THF reaguje s sirovodík dát tetrahydrothiofen.[27]

Opatření

THF je relativně netoxické rozpouštědlo s střední smrtelná dávka (LD50) srovnatelné s tím pro aceton. Odráží své pozoruhodné vlastnosti rozpouštědla, proniká do pokožky a způsobuje rychlou dehydrataci. THF snadno rozpouští latex a obvykle se s ním manipuluje nitrilovými nebo neoprenovými gumovými rukavicemi. Je vysoce hořlavý.

Jedno nebezpečí, které představuje THF, vyplývá z jeho tendence tvořit vysoce výbušnou látku peroxidy tetrahydrofuranhydroperoxid při skladování na vzduchu.

Tvorba peroxidu tetrahydrofuranu. Svg

Aby se tento problém minimalizoval, komerční vzorky THF jsou často inhibovány butylovaný hydroxytoluen (BHT). Destilaci THF do sucha se zabrání, protože výbušné peroxidy se koncentrují ve zbytku.

Oxolany

Tetrahydrofuran je jednou ze třídy nazývaných pentické cyklické ethery oxolany. Existuje sedm možných struktur, jmenovitě[28]

  • Monoxolane, kořen skupiny, synonymum pro tetrahydrofuran
  • 1,3-dioxolan
  • 1,2-dioxolan
  • 1,2,4-trioxolan
  • 1,2,3-trioxolan
  • tetroxolan
  • pentoxolane

Viz také

Reference

  1. ^ „Nová organická nomenklatura IUPAC - chemické informace BULLETIN“ (PDF).
  2. ^ A b C d E F NIOSH Kapesní průvodce chemickými nebezpečími. "#0602". Národní institut pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci (NIOSH).
  3. ^ A b C Baird, Zachariah Steven; Uusi-Kyyny, Petri; Pokki, Juha-Pekka; Pedegert, Emilie; Alopaeus, Ville (6. listopadu 2019). „Tlak par, hustoty a parametry PC-SAFT pro 11 biosloučenin“. International Journal of Thermophysics. 40 (11): 102. doi:10.1007 / s10765-019-2570-9.
  4. ^ Webová kniha NIST Chemistry. http://webbook.nist.gov
  5. ^ A b C Záznam o Tetrahydrofuran v databázi látek GESTIS Institut pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci, zpřístupněno 2. června 2020.
  6. ^ A b "Tetrahydrofuran". Koncentrace bezprostředně nebezpečné pro život a zdraví (IDLH). Národní institut pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci (NIOSH).
  7. ^ „New Environment Inc. - NFPA Chemicals“. Newenv.com. Citováno 2016-07-16.
  8. ^ A b C Müller, Herbert. "Tetrahydrofuran". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002 / 14356007.a26_221.
  9. ^ Karas, Lawrence; Piel, W. J. (2004). „Etherové“. Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. John Wiley & Sons.
  10. ^ Budavari, Susan, ed. (2001), Merck Index: Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals (13. vydání), Merck, ISBN  0911910131
  11. ^ Morrison, Robert Thornton; Boyd, Robert Neilson (1972). Organická chemie (2. vyd.). Allyn a Bacon. str. 569.
  12. ^ Starr, Donald; Hixon, R. M. (1943). "Tetrahydrofuran". Organické syntézy.; Kolektivní objem, 2, str. 566
  13. ^ 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, Americká rakovinová společnost, doi:10.1002 / 14356007.a12_119.pub2, ISBN  978-3-527-30673-2
  14. ^ Pruckmayr, Gerfried; Dreyfuss, P .; Dreyfuss, M. P. (1996). "Polyethery, polymery tetrahydrofuranu a oxetanu". Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. John Wiley & Sons.
  15. ^ "Chemická reaktivita". Michiganská státní univerzita. Archivovány od originál dne 16. 3. 2010. Citováno 2010-02-15.
  16. ^ „NMR – MRI studie mechanismů hydrátu klatrátu“ (PDF). Fileave.com. Archivovány od originál (PDF) dne 11.7.2011. Citováno 2010-02-15.
  17. ^ Cai, Charles; Zhang, Taiying; Kumar, Rajeev; Wyman, Charles (13. srpna 2013). „THF spolurozpouštědlo zvyšuje výtěžky prekurzorů uhlovodíkových paliv z lignocelulózové biomasy“. Zelená chemie. 15 (11): 3140–3145. doi:10.1039 / C3GC41214H.
  18. ^ Lucht, B.L .; Collum, D. B. (1999). „Hexamethyldisilazid lithný: Pohled na řešení lithiových iontů lodí se skleněným dnem“. Účty chemického výzkumu. 32 (12): 1035–1042. doi:10.1021 / ar960300e.
  19. ^ Elschenbroich, C .; Salzer, A. (1992). Organometallics: Stručný úvod (2. vyd.). Weinheim: Wiley-VCH. ISBN  3-527-28165-7.
  20. ^ Williams, D. B. G .; Lawton, M. (2010). „Sušení organických rozpouštědel: Kvantitativní hodnocení účinnosti několika desikantů“. Journal of Organic Chemistry. 75 (24): 8351–4. doi:10.1021 / jo101589h. PMID  20945830.
  21. ^ Vogel G. C .; Drago, R. S. (1996). "Model ECW". Journal of Chemical Education. 73: 701–707. Bibcode:1996JChEd..73..701V. doi:10.1021 / ed073p701.
  22. ^ Laurence, C. a Gal, J. F. Lewisovy stupnice bazicity a afinity, data a měření, (Wiley 2010), str. 50-51 IBSN 978-0-470-74957-9
  23. ^ Cramer, R.E .; Bopp, T. T. (1977). "Grafické zobrazení entalpií tvorby aduktu pro Lewisovy kyseliny a zásady". Journal of Chemical Education. 54: 612–613. doi:10.1021 / ed054p612. Grafy uvedené v tomto článku používaly starší parametry. Vylepšené parametry E&C jsou uvedeny v ECW model.
  24. ^ Drago, R. S. Applications of Electrostatic-Covalent Models in Chemistry, Surfside: Gainesville, FL, 1994.
  25. ^ F. Cotton, S. A. Duraj, G. L. Powell, W. J. Roth (1986). „Srovnávací strukturní studie chloridů tetrahydrofuranu s časným přechodem chloridu kovu (III) v první řadě“. Inorg. Chim. Acta. 113: 81. doi:10.1016 / S0020-1693 (00) 86863-2.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)
  26. ^ Manzer, L. E. „Tetrahydrofuranové komplexy vybraných kovů z raného přechodu“ Anorganická syntéza. 21, 135–140, (1982).
  27. ^ Swanston, Jonathan. „Thiofen“. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002 / 14356007.a26_793.pub2.
  28. ^ Dieter Cremer, „Teoretické stanovení molekulární struktury a konformace. XI. Škubání oxolanů“, Israel Journal of Chemistry, sv. 23, iss. 1, s. 72–84, 1983.

Obecný odkaz

externí odkazy