Тетрахидрофуран

Tетрахидрофуран (THF), или оксолан,е органско соединение со формулата (CH<sub>2</sub>)<sub>4</sub>O. 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. Бидејќи е поларен и има широк опсег на течности, THF е разновиден растворувач.
1 Добивање
Годишно се произведуваат околу 200.000 тони тетрахидрофуран. 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. DuPont развил процес за производство на THF со оксидација на n-бутан до суров малеински анхидрид, проследен со каталитичка хидрогенизација. Третиот главен индустриски пат вклучува хидроформилација на алил алкохол проследено со хидрогенизација до 1,4-бутанедиол.
1.1 Други методи
THF може да се синтетизира и со каталитичка хидрогенизација на фуран. Ова овозможува одредени шеќери да се претворат во THF преку киселинско катализирано варење во фурфурал и декарбонилација во фуран, иако овој метод не е широко практикуван. Така, THF може да се изведе од обновливи извори.
2 Апликација
2.1 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):
:\mathit{n}\ C4H8O ->[][\text{strong} \atop \text{acid}] [-CH2CH2CH2CH2O -]_\mathit{n}
Овој полимер првенствено се користи за производство на еластомерни полиуретански влакна како Spandex.
2.2 Како растворувач
Другата главна примена на THF е како индустриски растворувач за поливинил хлорид (ПВЦ) и во лакови. 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. THF се меша со вода и може да формира цврсти структури на клатрат хидрат со вода на ниски температури.
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. 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.
2.2.1 Лабораториска употреба
Во лабораторија, THF е популарен растворувач кога неговата мешливост со вода не е проблем. Тој е поосновен од диетил етер и формира посилни комплекси со Li<sup>+</sup>, Mg<sup>2+</sup> и борани. Тој е популарен растворувач за реакции на хидроборација и за органометални соединенија како што се органолитиум и Грињард реагенси. 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.
2.2.2 Реакција со водород сулфид
Во присуство на цврст киселински катализатор, THF реагира со водород сулфид и дава тетрахидротиофен.
3 Луисова база
THF е Луисова база која се врзува за различни Луисови киселини како што се I<sub>2</sub>, феноли, триетиалуминиум и bis(хексафлуороацетилацетонато)бакар(II). THF е класифициран во моделот ECW и се покажало дека не постои еден ред на основни јачини. Многу комплекси се од стехиометријата MCl<sub>3</sub>(THF)<sub>3</sub>.
4 Подготовка
THF е релативно акутно нетоксичен растворувач, со средна смртоносна доза (LD<sub>50</sub>) споредлива со онаа за ацетонот. Сепак, постои сомневање дека хроничната изложеност предизвикува рак. 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.
5 Поврзани соединенија
5.1 Тетрахидрофурани
Тетрахидрофуранскиот прстен се наоѓа во различни природни производи, вклучително лигнани, ацетогенини и поликетидни природни производи. DРазлична методологија е развиена за синтеза на супституирани THF.
5.2 Оксолани
Тетрахидрофуранот е еден од класата на циклопентански етери наречени оксолани. Постојат седум можни структури, имено,* Моноксолан, синоним за тетрахидрофуран
* 1,3-диоксолан
* 1,2-диоксолан
* 1,2,4-триоксолан
* 1,2,3-триоксолан
* тетроксолан
* пентоксолан
6 Наводи
*