פוראן (תרכובת הטרוציקלית)

פוּרַאן הוא תרכובת אורגנית הטרוציקלית, המורכבת מטבעת ארומטית מחומשת בעלת ארבעה אטומי פחמן ואטום חמצן אחד. תרכובות כימיות המכילות טבעות כאלו נקראות גם הן פוראנים.

פוראן הוא נוזל חסר צבע, דליק ונדיף ביותר, בעל נקודת רתיחה הקרובה לטמפרטורת החדר. הוא מסיס בממסים אורגניים נפוצים, כולל כוהל, אתר ואצטון, ומסיס במקצת במים. ריחו חזק ודומה לזה של כלורופורם. הוא רעיל ועשוי להיות מסרטן בבני אדם. פוראן משמש כחומר מוצא לכימיקלים ייחודיים אחרים.

היסטוריה
השם "פוראן" מגיע מהלטינית furfur, שמשמעותו סובין ( מיוצר מסובין). נגזרת הפוראן הראשונה שתוארה הייתה , על ידי קרל וילהלם שלה ב-1780. נגזרת חשובה נוספת, פורפורל, דווחה על ידי יוהאן וולפגנג דובריינר ב-1831 ואופיינה תשע שנים מאוחר יותר על ידי . פוראן עצמו הוכן לראשונה על ידי  ב-1870, אף על פי שהוא קרא לו "טטראפנול" (כאילו היה אנלוג בעל ארבעה פחמנים לפנול, C6H5OH).

ייצור
תעשייתית, פוראן מיוצר על ידי  מזורזת-פלדיום של , או על ידי חמצון מזורז-נחושת של בוטאדיאן-1,3:
class=skin-invert-image|450px

במעבדה, ניתן להפיק פוראן מפורפורל על ידי חמצון ל, ולאחר מכן . כמו כן ניתן להכינו ישירות על ידי  של חומרים מכילי-פנטוז, ומוצקים תאיתיים, במיוחד עץ אורן.

סינתזה של פוראנים
 היא דרך קלאסית לסנתז פוראנים. התגובה כרוכה באלקילציה של 1,3-דיקטונים עם אלפא-ברומוקטונים ולאחריה דהידרציה של תוצר ביניים הידרוקסי-דיהידרופוראן. המסלול המסורתי האחר כרוך בתגובה של 1,4-דיקטונים עם  (P2O5) ב.

קיימים מסלולים רבים לסינתזה של פוראנים מותמרים.

מבנה וקישור
לפוראן יש אופי ארומטי מכיוון שאחד מזוגות האלקטרונים הבלתי-קושרים על אטום החמצן עובר דה-לוקליזציה (אל-איתור) לתוך הטבעת, ויוצר מערכת ארומטית של  (ראו כלל היקל). הארומטיות מתונה ביחס לזו של בנזן ושל ההטרוציקלים הקשורים תיופן ופירול. אנרגיות הרזוננס של בנזן, פירול, תיופן ופוראן הן, בהתאמה, 152, 88, 121 ו-67 קילוג'אול/מול (36, 21, 29 ו-16 קילו-קלוריות/מול). לפיכך, הטרוציקלים אלה, ובמיוחד פוראן, הם פחות ארומטיים במידה ניכרת מבנזן, כפי שבא לידי ביטוי ב (אי-יציבות) של טבעות אלו. המולקולה היא מישורית אך קבוצות ה-C=C המחוברות לחמצן משמרות אופי משמעותי של קשר כפול. זוג האלקטרונים הבלתי-קושר האחר של אטום החמצן משתרע במישור של מערכת הטבעת המישורית.

בחינה של תורמי הרזוננס מראה את צפיפות האלקטרונים המוגברת של הטבעת ביחס לבנזן, המובילה לשיעורים מוגברים של .

class=skin-invert-image|600px|מבני הרזוננס של פוראן
פעילות כימית
בשל אופיו הארומטי החלקי, התנהגותו של פוראן היא מצב ביניים בין זה של אנול אתר לטבעת ארומטית. הוא שונה מאתרים כגון טטרה הידרו פוראן.

בדומה לאנול אתרים, פוראנים מותמרים בעמדות 2,5 רגישים להידרוליזה לקבלת 1,4-דיקטונים באופן הפיך.

פוראן משמש כדיאן בתגובת דילס-אלדר עם דיאנופילים חסרי אלקטרונים כגון אתיל (E)-3-ניטרו-אקרילט. תוצר התגובה הוא תערובת של איזומרים עם עדיפות לאיזומר אנדו:

class=skin-invert-image|600px|תגובת דילס-אלדר עם אתיל (E)-3-ניטרו-אקרילט
תגובת דילס-אלדר של פוראן עם  מספקת נגזרות מתאימות של דיהידרונפטלנים, שהם תוצרי ביניים שימושיים בסינתזה של פחמימנים ארומטיים רב-טבעתיים אחרים.
class=skin-invert-image|400px|תגובת פוראן עם בנזיין
 הוא פעיל הרבה יותר מבנזן בתגובות , בשל ההשפעות של תרומת אלקטרונים מצד ה החמצני. הוא מגיב עם ברום ב-0 מעלות צלזיוס לקבלת 2-ברומופוראן.
 הידרוגנציה של פוראנים מניבה בזה אחר זה דיהידרופוראנים וטטרה-הידרו-פוראנים.
 ב, פוראנים מומרים לתרכובות .
 פירול ניתן להכנה תעשייתית על ידי טיפול בפוראן עם אמוניה בנוכחות זרזים חומציים מוצקים, כגון SiO2 ו-Al2O3.

בטיחות
פוראן נמצא במזונות מסחריים שעברו טיפול בחום ומיוצר באמצעות  של מרכיבי מזון טבעיים. ניתן למצוא אותו בקפה קלוי, קפה נמס ומזון לתינוקות מעובד. מחקרים הצביעו על כך שקפה שהוכן במכונות אספרסו וקפה שהוכן מקפסולות קפה מכילים יותר פוראן מאשר זה שהוכן במכונות קפה פילטר מסורתיות, אם כי הרמות עדיין נמצאות בגבולות הבריאות הבטוחים.

חשיפה לפוראן במינונים של פי 2,000 בערך מהרמה הצפויה של חשיפה אנושית ממזון מגבירה את הסיכון לגידולים בכבד בחולדות ובעכברים ולגידולים בדרכי המרה בחולדות. אי לכך פוראן רשום כחומר שעשוי להיות גורם מסרטן בבני אדם.

קישורים חיצוניים


 Recent synthetic methods

הערות שוליים

קטגוריה:תרכובות ארומטיות