Tetrahydrofuran

Tetrahydrofuran

Nazewnictwo Nomenklatura systematyczna (IUPAC) oksolan Inne nazwy i oznaczenia THF, tlenek butylenu, 1,4-epoksybutan, daw. czterowodorofuran
Ogólne informacje
Wzór sumaryczny	C4H8O
Masa molowa	72,11 g/mol
Wygląd	przezroczysta, bezbarwna, łatwopalna ciecz[1]
Identyfikacja
Numer CAS	109-99-9
PubChem	8028
SMILES O1CCCC1
InChI InChI=1S/C4H8O/c1-2-4-5-3-1/h1-4H2 InChIKey WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N
Właściwości Gęstość 0,8833 g/cm³[2]; ciecz Rozpuszczalność w wodzie bez ograniczeń[1] w innych rozpuszczalnikach chloroform, bardzo dobrze w etanolu, eterze dietylowym, acetonie i benzenie[2] Temperatura topnienia −108,38 °C[2] Temperatura wrzenia 66,0 °C[2] Punkt krytyczny 267 °C[4]; 5,29 MPa[4]; 0,323 g/cm³[4] logP 0,46[3] Współczynnik załamania 1,4050 (589 nm)[2] Lepkość 0,456 mPa·s[5]
Budowa Moment dipolowy 1,75 ± 004 D[6]
Niebezpieczeństwa Karta charakterystyki: dane zewnętrzne firmy Alfa Aesar [dostęp 2016-02-12] Globalnie zharmonizowany system klasyfikacji i oznakowania chemikaliów Na podstawie Rozporządzenia CLP, zał. VI[7] Niebezpieczeństwo Zwroty H H225, H319, H335, H351, EUH019 Zwroty P P210, P261, P303+P361+P353, P305+P351+P338, P405, P501[9] Europejskie oznakowanie substancji oznakowanie ma znaczenie wyłącznie historyczne Na podstawie Łatwopalny (F) Drażniący (Xi) Zwroty R R11, R19, R36/37 Zwroty S S16, S29, S33 NFPA 704 Na podstawie podanego źródła[10] 3 2 0   Temperatura zapłonu −14 °C[8] Temperatura samozapłonu 321 °C[8] Granice wybuchowości 2–11,8%[8] Numer RTECS LU5950000
Podobne związki
Podobne związki	furan, oksiran, dioksan, cyklopentan, eter dietylowy, BHT, tetrahydropiran
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)

Tetrahydrofuran (THF, nazwa systematyczna: oksolan) – organiczny związek chemiczny z grupy eterów cyklicznych, będący pochodną furanu. Stosowany jest głównie jako uniwersalny rozpuszczalnik organiczny.

Otrzymywanie

Roczna produkcja tetrahydrofuranu na świecie w latach 90. XX wieku wynosiła ok. 200 tys. ton^[11]. Najczęściej stosowaną przemysłową metodą otrzymywania THF jest katalizowana kwasem dehydratacja 1,4-butanodiolu, który z kolei jest zwykle otrzymywany poprzez karboksylację acetylenu oraz następczą hydrogenację powstałego związku. Koncern DuPont opracował metodę produkcji tetrahydrofuranu za pomocą utlenienia n-butanu do bezwodnika maleinowego oraz jego następczą hydrogenację^[12]. Trzecią istotną metodą produkcji jest hydroformylowanie alkoholu allilowego i w dalszym etapie uwodornienie do butanodiolu, z którego otrzymuje się właściwy produkt.

THF może też być otrzymywany przez katalityczną hydrogenację furanu otrzymywanego z różnych pentoz. Metoda ta nie znalazła jednak szerszego zastosowania^[13].

Właściwości

THF jest bezbarwną, niskowrzącą cieczą, o ostrym, drażniącym zapachu. Miesza się w każdych proporcjach z wodą, a jednocześnie rozpuszcza wiele znanych związków organicznych, co sprawia, że jest dobrym rozpuszczalnikiem do prowadzenia różnych reakcji chemicznych. Często zastępuje w tej roli eter dietylowy, z uwagi na lepszą rozpuszczalność części związków i mniejszą lotność.

Zastosowania

THF może ulegać polimeryzacji wywoływanej przez silne kwasy prowadząc do powstania liniowego polimeru – glikolu poli(tetrahydrometyloetylowego) (PTMEG), inaczej tlenku politetrametylenu (PTMO). Głównym zastosowaniem tego polimeru jest produkcja elastomerowych włókien poliuretanowych, takich jak Spandex^[11].

Synteza organiczna

Tetrahydrofuran jest wykorzystywany jako rozpuszczalnik w wielu przemysłowych procesach chemicznych. Stanowi rozpuszczalnik aprotyczny o stałej dielektrycznej wynoszącej 7,52^[14]. Jest umiarkowanie polarny i dobrze rozpuszcza większość związków organicznych^[15]. W niskiej temperaturze tworzy stałe klatraty.

Inne zastosowania laboratoryjne

Z powodu obecności atomu tlenu w strukturze, tetrahydrofuran może koordynować kationy metali (np. Li+
, Mg2+
) oraz inne kwasy Lewisa takie jak borany. Dzięki temu zapewnia dobre środowisko do reakcji hydroborowania, w wyniku której selektywnie otrzymuje się alkohole pierwszorzędowe oraz do zawieszania związków metaloorganicznych takich jak związki Grignarda lub LDA^[16]. Jest silniejszą zasadą niż eter dietylowy^[17], co pozwala na jego efektywne stosowanie wszędzie tam, gdzie wymagana jest duża zdolność do tworzenia kompleksów typu kwas–zasada Lewisa.

THF stosowany jest w chemii polimerów do rozpuszczania gum i podobnych polimerów w celu wyznaczenia ich mas cząsteczkowych za pomocą chromatografii wykluczania. Ponadto stosowany jest do sklejania ze sobą płytek PVC.

Środki ostrożności

THF ma dużą zdolność do penetracji i uszkadzania tkanek miękkich. Wdychanie jego oparów powoduje uszkodzenia błon śluzowych nosa, powodujące krwawienie. Ma też szkodliwy wpływ na oczy i układ oddechowy. Nie ma natomiast zbyt silnych własności narkotycznych.

Długo przechowywany THF ma tendencję do polimeryzacji oraz do tworzenia nadtlenków. Nadtlenki te wybuchają w trakcie podgrzewania THF, co bywa przyczyną wypadków w laboratoriach chemicznych i zakładach przemysłowych stosujących ten związek. W celu wyeliminowania tego zagrożenia, do handlowego THF dodaje się zwykle inhibitory i tzw. „zmiatacze nadtlenków”, takie jak BHT. Destylowanego THF, w którym nie ma inhibitora, nie należy zbyt długo przechowywać.

Przypisy

Bibliografia

• CRC Handbook of Chemistry and Physics, William M.W.M. Haynes (red.), wyd. 95, Boca Raton: CRC Press, 2014, ISBN 978-1-4822-0867-2  (ang.).