四氫呋喃

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四氫呋喃
IUPAC名
Oxolane
別名 THF,四氫呋喃, 氧雜環戊烷, 1,4-環氧丁烷, 丁撐氧, 氧化環四亞甲基, 環氧丁烷, 呋喃烷, 氧化四亞甲
識別
CAS號 109-99-9
PubChem 8028
ChemSpider 7737
SMILES
InChI
InChIKey WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYAI
RTECS LU5950000
性質
化學式 C4H8O
摩爾質量 72.11 g·mol−1
外觀 透明無色液體
密度 0.8892 g/cm3 @ 20 °C, liquid
熔點 −108.4 °C(165 K)
沸點 66 °C(339 K)
溶解性( 無限混溶
黏度 0.48 cP at 25 °C
結構
分子構型 包晶
偶極矩 1.63 D (gas)
危險性
歐盟危險性符號
易燃易燃 F
刺激性刺激性 Xi
警示術語 R:R11, R19, R36/37
安全術語 S:S16, S29, S33
NFPA 704
NFPA 704.svg
3
2
1
 
閃點 −14 °C(7 °F;259 K)
相關物質
相關雜環 呋喃
吡啶
二惡烷
相關化學品 乙醚
若非註明,所有數據均出自一般條件(25 ℃,100 kPa)下。

四氫呋喃 (THF)無色、可與水混溶、在常溫常壓下有較小粘稠度的有機液體。這種環狀的化學式可寫作(CH2)4O。由於它的液態範圍很長,所以是一種常用的中等極性非質子性溶劑。它的主要用途是作高分子聚合物前體儘管THF的氣味和化學性質與乙醚很相似,但是麻醉效果卻很差。

生產

四氫呋喃每年的產量大約是二十萬噸。[1]被應用得最廣的製備方法是1,4-丁二醇在酸催化條件下脫水,這類似於通過對乙醇脫水來製備乙烯。而丁二醇可以通過對乙炔羰基化之後加氫得到。杜邦公司發展出一種通過氧化正丁烷來粗製順酐,再進行催化氫化的生產方式。[2]也可以先對烯丙醇施以氫甲醯化反應,再將產品氫化來生產丁二醇。

THF也可以通過催化氫化呋喃來製備。[3][4]而呋喃可以來自於戊糖。不過這種方法的應用並不廣泛。

應用

THF可以在強酸性環境中聚合成鏈狀的聚四氫呋喃 (PTMEG), CAS號 [25190-06-1],也可簡寫作 PTMO,義為「聚環丁烷氧化物」(polytetramethylene oxide)。它的基本用途是用來製造彈性聚氨酯纖維,比如氨綸[5]

溶劑

THF的另一個主要用途是在PVC和的生產中作工業溶劑。[6]它的介電係數為7.6,是一種非質子溶劑,可以溶解很多極性或者非極性物質。[7] THF可與水混溶,並在低溫下形成包合物[8]

實驗室

THF常作為實驗室中沸點較高的醚性溶劑。它的氧原子可以與路易斯酸發生配位作用,包括Li+、 Mg2+等,並可以與硼氫化合物形成加合物。因此,THF和乙醚一樣,不僅可以在硼氫化反應中作伯醇的溶劑,也可以做比如有機鋰化合物和格氏試劑的溶劑。[9]儘管性質與用途與乙醚相似,但THF的性能往往更好,[10]因此,乙醚是很多無水但要求不太苛刻的反應的優良溶劑(比如Grignard試劑參加的反應),而在更大溫度範圍內,THF是一個更可靠的配體,並在很多精細的化學反應中起到對混合溶劑性質(比如混合溶劑的電學性質)進行微調的作用。

THF被廣泛應用在對聚合物的生產研究中。由於它超強的溶解能力,PVC等高聚物都能輕鬆溶解。

2-甲基四氫呋喃

2-甲基四氫呋喃(2MeTHF)是THF的一種對環境污染更小的同系物[11]。相比THF也較廉價, 2MeTHF 的溶劑性能介於乙醚和THF,與水的互溶能力也有限,並與水形成共沸物。2MeTHF相比於THF的另一個優點是它的熔點更低而沸點更高。

安全

THF通常被認為是毒性較小的溶劑。其半數致死量 (LD50)與丙酮接近。因其優良的溶解性能,THF可以滲入皮膚造成失水。THF可以溶解乳膠,因此使用時通常戴丁腈橡膠氯丁橡膠制的手套。其高度可燃的性質也是安全隱患之一。

THF最大的安全隱患在於露置於空氣中時會緩慢形成高爆炸性的有機過氧化物。為了減小這個隱患,市售的THF中通常有加入2,6-二叔丁基對甲酚(BHT)來抑制有機過氧化物的產生。同時,THF不應當被蒸乾,因為有機過氧化物會被富集在蒸餾殘渣中。

參見

引用

  1. ^ Ethers, by Lawrence Karas and W. J. Piel. Kirk‑Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. John Wiley & Sons, Inc. 2004. 
  2. ^ Merck Index of Chemicals and Drugs, 9th ed.
  3. ^ Morrison, Robert Thornton; Boyd, Robert Neilson: Organic Chemistry, 2nd ed., Allyn and Bacon 1972, p. 569
  4. ^ Donald Starr and R. M. Hixon (1943). "Tetrahydrofuran". Org. Synth.; Coll. Vol. 2: 566. 
  5. ^ Polyethers, Tetrahydrofuran and Oxetane Polymers by Gerfried Pruckmayr, P. Dreyfuss, M. P. Dreyfuss. Kirk‑Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. John Wiley & Sons, Inc. 1996. 
  6. ^ Herbert Müller, "Tetrahydrofuran" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2002, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a26_221
  7. ^ Chemical Reactivity. Cem.msu.edu. [2010-02-15]. 
  8. ^ FileAve.com (PDF). Gashydrate.fileave.com. [2010-02-15]. 
  9. ^ Elschenbroich, C.; Salzer, A. 」Organometallics : A Concise Introduction」 (2nd Ed) (1992) Wiley-VCH: Weinheim. ISBN 3-527-28165-7
  10. ^ E.g., B.L. Lucht, D.B. Collum "Lithium Hexamethyldisilazide: A View of Lithium Ion Solvation through a Glass-Bottom Boat" Accounts of Chemical Research, 1999, volume 32, 1035–1042 doi:10.1021/ar960300e
  11. ^ Greener Solvent Alternatives - Brochure (PDF). [2010-02-15]. 

參考

  • Loudon, G. Mark. Organic Chemistry 4th ed. New York: Oxford University Press. 2002. pg 318

外部連結