Tetrahidrofurano
Compuesto químico cíclico, (CH₂)₄O
Tetrahidrofurano
Fórmula esquelética del tetrahidrofurano
Fórmula esquelética del tetrahidrofurano
Modelo de bolas y palos de la molécula de tetrahidrofurano
Modelo de bolas y palos de la molécula de tetrahidrofurano
Fotografía de una botella de vidrio con tetrahidrofurano.
Nombres
Nombre IUPAC preferido
Oxolano [1]
Nombre sistemático de la IUPAC
1,4-Epoxibutano
1-Oxaciclopentano
Otros nombres
Tetrahidrofurano
THF Óxido
de 1,4-butileno
Fracción de óxido de ciclotetrametileno
Furanidina
Óxido de tetrametileno, Oxolano
Identificadores
  • 109-99-9 controlarY
Modelo 3D ( JSmol )
  • Imagen interactiva
AbreviaturasTeoría de la relatividad
EBICh
  • CHEBI:26911 ☒norte
Química biológica
  • ChEMBL276521 controlarY
Araña química
  • 7737 controlarY
Tarjeta informativa de la ECHA100.003.389
Identificador de centro de PubChem
  • 8028
Número RTECS
  • LU5950000
UNIVERSIDAD
  • 3N8FZZ6PY4 controlarY
  • DTXSID1021328
  • InChI=1S/C4H8O/c1-2-4-5-3-1/h1-4H2 controlarY
    Clave: WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N controlarY
  • InChI=1/C4H8O/c1-2-4-5-3-1/h1-4H2
    Clave: WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYAI
  • C1CCOC1
Propiedades
C4H8O​​​​
Masa molar72,107  g·mol −1
AparienciaLíquido incoloro
OlorSimilar al éter [2]
Densidad0,8876  g/cm 3 a 20  °C, líquido [3]
Punto de fusión-108,4 °C (-163,1 °F; 164,8 K)
Punto de ebullición66 °C (151 °F; 339 K) [4] [3]
Miscible
Presión de vapor132  mmHg a 20  °C [2]
1.4073 a 20  °C [3]
Viscosidad0,48  cP a 25  °C
Estructura
Sobre
1,63 D (gas) 
Peligros
Etiquetado SGA :
GHS02: Inflamable GHS07: Signo de exclamación GHS08: Peligro para la salud[5]
Peligro
H225 , H302 , H319 , H335 , H351 [5]
P210 , P280 , P301+P312+P330 , P305+P351+P338 , P370+P378 , P403+P235 [5]
NFPA 704 (rombo cortafuegos)
NFPA 704 diamante de cuatro coloresHealth 2: Intense or continued but not chronic exposure could cause temporary incapacitation or possible residual injury. E.g. chloroformFlammability 3: Liquids and solids that can be ignited under almost all ambient temperature conditions. Flash point between 23 and 38 °C (73 and 100 °F). E.g. gasolineInstability 1: Normally stable, but can become unstable at elevated temperatures and pressures. E.g. calciumSpecial hazards (white): no code
2
3
1
punto de inflamabilidad-14 °C (7 °F; 259 K)
Límites de explosividad2–11,8% [2]
Dosis o concentración letal (LD, LC):
LD 50 ( dosis media )
  • 1650  mg/kg (rata, oral)
  • 2300  mg/kg (ratón, oral)
  • 2300  mg/kg (conejillo de indias, oral) [6]
21000  ppm (rata, 3  h) [6]
NIOSH (límites de exposición a la salud en EE. UU.):
PEL (Permisible)
TWA 200  ppm (590  mg/m3 ) [ 2]
REL (recomendado)
TWA 200  ppm (590  mg/m3 ) ST 250  ppm (735  mg/m3 ) [ 2]
IDLH (Peligro inmediato)
2000  ppm [2]
Compuestos relacionados
Heterociclos relacionados
Dioxano
de pirrolidina furano
Compuestos relacionados
Éter dietílico
Página de datos complementarios
Tetrahidrofurano (página de datos)
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para los materiales en su estado estándar (a 25 °C [77 °F], 100 kPa).
☒norte verificar  ( ¿qué es   ?)controlarY☒norte
Compuesto químico

El tetrahidrofurano ( THF ), u oxolano , es un compuesto orgánico con la fórmula (CH2 ) 4O . El compuesto se clasifica como compuesto heterocíclico , específicamente un éter cíclico . Es un líquido orgánico incoloro, miscible en agua y con baja viscosidad . Se utiliza principalmente como precursor de polímeros. [8] Al ser polar y tener un amplio rango de líquidos, el THF es un disolvente versátil . Es un isómero de otro disolvente, la butanona .

Producción

Anualmente se producen alrededor de 200.000 toneladas de tetrahidrofurano. [9] El proceso industrial más utilizado implica la deshidratación catalizada por ácido de 1,4-butanodiol . Ashland/ISP es uno de los mayores productores de esta ruta química. El método es similar a la producción de éter dietílico a partir de etanol . El butanodiol se deriva de la condensación de acetileno con formaldehído seguida de hidrogenación . [8] DuPont desarrolló un proceso para producir THF mediante la oxidación de n -butano a anhídrido maleico crudo , seguida de hidrogenación catalítica. [10] Una tercera ruta industrial importante implica la hidroformilación de alcohol alílico seguida de hidrogenación a 1,4-butanodiol .

Otros métodos

El THF también se puede sintetizar mediante hidrogenación catalítica de furano . [11] [12] Esto permite que ciertos azúcares se conviertan en THF mediante digestión catalizada por ácido para formar furfural y descarbonilación para formar furano, [13] aunque este método no se practica ampliamente. Por lo tanto, el THF se puede obtener a partir de recursos renovables.

Aplicaciones

Polimerización

En presencia de ácidos fuertes , el THF se convierte en un polímero lineal llamado poli(tetrametilen éter) glicol (PTMEG), también conocido como óxido de politetrametileno (PTMO):

norte do 4 yo 8 Oh → fuerte ácido [ − es 2 es 2 es 2 es 2 Oh − ] norte {\displaystyle n\,{\ce {C4H8O}}\quad {\xrightarrow[{{\text{strong}} \atop {\text{acid}}}]{}}\quad {\bigl [}\!\!\!{\ce {-CH2CH2CH2CH2O -}}\!\!\!{\bigr ]}_{n}}

Este polímero se utiliza principalmente para fabricar fibras de poliuretano elastomérico como el Spandex . [14]

Como disolvente

La otra aplicación principal del THF es como disolvente industrial para el cloruro de polivinilo (PVC) y en barnices . [8] Es un disolvente aprótico con una constante dieléctrica de 7,6. Es un disolvente moderadamente polar y puede disolver una amplia gama de compuestos químicos polares y no polares. [15] El THF es miscible con agua y puede formar estructuras sólidas de hidrato de clatrato con agua a bajas temperaturas. [16]

Se ha explorado el THF como un cosolvente miscible en solución acuosa para ayudar en la licuefacción y deslignificación de la biomasa lignocelulósica vegetal para la producción de productos químicos de plataforma renovable y azúcares como posibles precursores de biocombustibles . [17] El THF acuoso aumenta la hidrólisis de los glicanos de la biomasa y disuelve la mayoría de la lignina de la biomasa, lo que lo convierte en un solvente adecuado para el pretratamiento de la biomasa.

El THF se utiliza a menudo en la ciencia de los polímeros. Por ejemplo, se puede utilizar para disolver polímeros antes de determinar su masa molecular mediante cromatografía de permeación en gel . El THF también disuelve el PVC y, por lo tanto, es el ingrediente principal de los adhesivos para PVC. Se puede utilizar para licuar cemento de PVC viejo y se utiliza a menudo en la industria para desengrasar piezas metálicas.

El THF se utiliza como componente de las fases móviles para la cromatografía líquida de fase reversa . Tiene una mayor fuerza de elución que el metanol o el acetonitrilo , pero se utiliza con menos frecuencia que estos disolventes.

El THF se utiliza como disolvente en la impresión 3D cuando se imprime con PLA , PETG y filamentos sustancialmente similares. Se puede utilizar para limpiar piezas de impresoras 3D obstruidas, para eliminar las líneas del extrusor y agregar brillo al producto terminado, así como para soldar con disolvente piezas impresas.

Uso en laboratorio

En el laboratorio, el THF es un disolvente popular cuando su miscibilidad en agua no es un problema. Es más básico que el éter dietílico [18] y forma complejos más fuertes con Li + , Mg 2+ y boranos . Es un disolvente popular para reacciones de hidroboración y para compuestos organometálicos como el organolitio y los reactivos de Grignard . [19] Por lo tanto, mientras que el éter dietílico sigue siendo el disolvente de elección para algunas reacciones (por ejemplo, las reacciones de Grignard), el THF cumple esa función en muchas otras, donde es deseable una fuerte coordinación y las propiedades precisas de los disolventes etéreos como estos (solos y en mezclas y a varias temperaturas) permiten ajustar las reacciones químicas modernas.

El THF comercial contiene una cantidad importante de agua que debe eliminarse para operaciones sensibles, por ejemplo, aquellas que involucran compuestos organometálicos . Aunque el THF se seca tradicionalmente mediante destilación a partir de un desecante agresivo como el sodio elemental , se ha demostrado que los tamices moleculares son mejores eliminadores de agua. [20]

Reacción con sulfuro de hidrógeno

En presencia de un catalizador ácido sólido , el THF reacciona con sulfuro de hidrógeno para dar tetrahidrotiofeno . [21]

Basicidad de Lewis

Estructura del VCl 3 (thf) 3 . [22]

El THF es una base de Lewis que se une a una variedad de ácidos de Lewis como el I 2 , los fenoles , el trietilaluminio y el bis(hexafluoroacetilacetonato)cobre(II) . El THF se ha clasificado en el modelo ECW y se ha demostrado que no existe un orden único de fuerzas de base. [23] Muchos complejos tienen la estequiometría MCl 3 (THF) 3 . [24]

Precauciones

El THF es un disolvente relativamente no tóxico, con una dosis letal media (LD50 ) comparable a la de la acetona . Sin embargo, se sospecha que la exposición crónica causa cáncer. [5] [25] Como reflejo de sus notables propiedades disolventes, penetra la piel y provoca una rápida deshidratación. El THF disuelve fácilmente el látex, por lo que debe manipularse con guantes de caucho de nitrilo . Es altamente inflamable.

Un peligro que plantea el THF es su tendencia a formar el compuesto explosivo 2-hidroperoxitetrahidrofurano al reaccionar con el aire:

Para minimizar este problema, los suministros comerciales de THF suelen estabilizarse con hidroxitolueno butilado (BHT). La destilación de THF hasta sequedad no es segura porque los peróxidos explosivos pueden concentrarse en el residuo.

Tetrahidrofuranos

Estructura química de la annonacina , una acetogenina .
Eribulina (nombre comercial: Halaven), un fármaco anticancerígeno comercial que contiene THF .

El anillo de tetrahidrofurano se encuentra en diversos productos naturales, incluidos lignanos , acetogeninas y productos naturales policétidos . [26] Se han desarrollado diversas metodologías para la síntesis de THF sustituidos. [27]

Oxolanos

El tetrahidrofurano pertenece a la clase de éteres cíclicos penticos llamados oxolanos . Existen siete estructuras posibles, a saber: [28]

  • Monoxolano, la raíz del grupo, sinónimo de tetrahidrofurano.
  • 1,3-dioxolano
  • 1,2-dioxolano
  • 1,2,4-trioxolano
  • 1,2,3-trioxolano
  • tetroxolano
  • pentoxolano

Véase también

Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Tetrahidrofurano .

Referencias

  1. ^ "Nueva nomenclatura orgánica de la IUPAC - BOLETÍN de información química" (PDF) .
  2. ^ abcdef Guía de bolsillo del NIOSH sobre peligros químicos. "#0602". Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
  3. ^ abc Baird, Zachariah Steven; Uusi-Kyyny, Petri; Pokki, Juha-Pekka; Pedegert, Emilie; Alopaeus, Ville (6 de noviembre de 2019). "Presiones de vapor, densidades y parámetros PC-SAFT para 11 biocompuestos". Revista internacional de termofísica . 40 (11): 102. Código Bibliográfico :2019IJT....40..102B. doi : 10.1007/s10765-019-2570-9 .
  4. ^ Libro web de química del NIST. http://webbook.nist.gov
  5. ^ abcd Registro de tetrahidrofurano en la base de datos de sustancias GESTIS del Instituto de Seguridad y Salud Ocupacional , consultado el 2 de junio de 2020.
  6. ^ ab "Tetrahidrofurano". Concentraciones inmediatamente peligrosas para la vida o la salud (IDLH) . Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
  7. ^ "New Environment Inc. - Productos químicos de la NFPA". Newenv.com . Consultado el 16 de julio de 2016 .
  8. ^ abc Müller, Herbert. "Tetrahidrofurano". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi :10.1002/14356007.a26_221. ISBN 978-3527306732.
  9. ^ Karas, Lawrence; Piel, WJ (2004). "Éteres". Enciclopedia Kirk-Othmer de tecnología química . John Wiley & Sons.
  10. ^ Budavari, Susan, ed. (2001), El índice Merck: una enciclopedia de productos químicos, fármacos y productos biológicos (13.ª ed.), Merck, ISBN 0911910131
  11. ^ Morrison, Robert Thornton; Boyd, Robert Neilson (1972). Química orgánica (2.ª ed.). Allyn y Bacon. pág. 569.
  12. ^ Starr, Donald; Hixon, RM (1943). "Tetrahidrofurano". Síntesis orgánicas; Volúmenes recopilados , vol. 2, pág. 566.
  13. ^ Hoydonckx, ÉL; Rhijn, WM Van; Rhijn, W. Van; Vos, DE De; Jacobs, PA (2007), "Furfural and Derivatives", Enciclopedia de química industrial de Ullmann , Sociedad Estadounidense del Cáncer, doi :10.1002/14356007.a12_119.pub2, ISBN 978-3-527-30673-2
  14. ^ Pruckmayr, Gerfried; Dreyfuss, P.; Dreyfuss, MP (1996). "Polímeros de poliéteres, tetrahidrofurano y oxetano". Enciclopedia Kirk-Othmer de tecnología química . John Wiley & Sons.
  15. ^ "Reactividad química". Universidad Estatal de Michigan. Archivado desde el original el 16 de marzo de 2010. Consultado el 15 de febrero de 2010 .
  16. ^ "Estudio de los mecanismos de los hidratos de clatrato mediante RMN-RMN" (PDF) . Fileave.com . Archivado desde el original (PDF) el 2011-07-11 . Consultado el 2010-02-15 .
  17. ^ Cai, Charles; Zhang, Taiying; Kumar, Rajeev; Wyman, Charles (13 de agosto de 2013). "El codisolvente THF mejora el rendimiento de los precursores de combustible de hidrocarburos a partir de biomasa lignocelulósica". Química verde . 15 (11): 3140–3145. doi :10.1039/C3GC41214H.
  18. ^ Lucht, BL; Collum, DB (1999). "Hexametildisilazida de litio: una visión de la solvatación de iones de litio a través de un bote con fondo de cristal". Accounts of Chemical Research . 32 (12): 1035–1042. doi :10.1021/ar960300e.
  19. ^ Elschenbroich, C.; Salzer, A. (1992). Organometálicos: una introducción concisa (2ª ed.). Weinheim: Wiley-VCH. ISBN 3-527-28165-7.
  20. ^ Williams, DBG; Lawton, M. (2010). "Secado de disolventes orgánicos: evaluación cuantitativa de la eficiencia de varios desecantes". Revista de química orgánica . 75 (24): 8351–4. doi :10.1021/jo101589h. PMID  20945830. S2CID  17801540.
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  24. ^ Manzer, LE "Complejos de tetrahidrofurano de metales de transición temprana seleccionados", Inorganic Synthesis . 21, 135–140, (1982).
  25. ^ "Hoja de datos de seguridad del material Tetrahidrofurano, 99,5+ %, para espectroscopia". Fisher Scientific . Consultado el 27 de julio de 2022 .
  26. ^ Lorente, Adriana; Lamariano-Merketegi, Janire; Albericio, Fernando; Álvarez, Mercedes (2013). "Macrólidos que contienen tetrahidrofurano: un regalo fascinante de las profundidades del mar". Reseñas químicas . 113 (7): 4567–4610. doi :10.1021/cr3004778. PMID  23506053.
  27. ^ Wolfe, John P.; Hay, Michael B. (2007). "Avances recientes en la síntesis estereoselectiva de tetrahidrofuranos". Tetrahedron . 63 (2): 261–290. doi :10.1016/j.tet.2006.08.105. PMC 1826827 . PMID  18180807. 
  28. ^ Cremer, Dieter (1983). "Determinación teórica de la estructura y conformación molecular. XI. El fruncimiento de oxolanos". Revista israelí de química . 23 : 72–84. doi :10.1002/ijch.198300010.

Referencia general

  • Ficha internacional de seguridad química 0578
  • Guía de bolsillo del NIOSH sobre peligros químicos
  • Información de la OSHA de EE. UU. sobre THF Archivado el 2 de mayo de 2017 en Wayback Machine.
  • "2-Metiltetrahidrofurano, una alternativa al tetrahidrofurano y al diclorometano". Sigma-Aldrich . Consultado el 23 de mayo de 2007 .
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