テトラヒドロフラン
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| 名前 | |||
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| 推奨IUPAC名 オキソラン[ 1 ] | |||
| IUPAC体系名 1,4-エポキシブタン1-オキサシクロペンタン | |||
その他の名前
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| 識別子 | |||
3Dモデル（JSmol） | |||
| 略語 | THF | ||
| チェビ | |||
| チェムブル | |||
| ケムスパイダー | |||
| ECHA 情報カード | 100.003.389 | ||
PubChem CID | |||
| RTECS番号 |
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| ユニイ | |||
CompToxダッシュボード（EPA） | |||
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| プロパティ | |||
| C 4 H 8 O | |||
| モル質量 | 72.107 g·mol −1 | ||
| 外観 | 無色の液体 | ||
| 臭い | エーテルのような[ 2 ] | ||
| 密度 | 0.8876 g/cm 3（20 ℃、液体）[ 3 ] | ||
| 融点 | −108.4 °C (−163.1 °F; 164.8 K) | ||
| 沸点 | 66℃（151°F; 339 K）[ 4 ] [ 3 ] | ||
| 混和性 | |||
| 蒸気圧 | 20 ℃ で132 mmHg [ 2 ] | ||
屈折率（nD ） | 20 ℃で1.4073 [ 3 ] | ||
| 粘度 | 25 ℃ で0.48 cP | ||
| 構造 | |||
| 封筒 | |||
| 1.63 D（ガス） | |||
| 危険 | |||
| GHSラベル： | |||
   [ 5 ] | |||
| 危険 | |||
| H225、H302、H319、H335、H351 [ 5 ] | |||
| P210、P280、P301+P312+P330、P305+P351+P338、P370+P378、P403+P235 [ 5 ] | |||
| NFPA 704（ファイアダイヤモンド） | |||
| 引火点 | −14℃（7℉、259K） | ||
| 爆発限界 | 2～11.8% [ 2 ] | ||
| 致死量または濃度（LD、LC）： | |||
LD 50（中間投与量） |
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LC 50（中央値濃度） | 21000 ppm（ラット、3 時間）[ 6 ] | ||
| NIOSH（米国健康曝露限界）： | |||
PEL（許可） | TWA 200 ppm (590 mg/m 3 ) [ 2 ] | ||
REL（推奨） | TWA 200 ppm (590 mg/m 3 ) ST 250 ppm (735 mg/m 3 ) [ 2 ] | ||
IDLH（差し迫った危険） | 2000 ppm [ 2 ] | ||
| 関連化合物 | |||
関連する複素環 | フランピロリジンジオキサン | ||
関連化合物 | ジエチルエーテル | ||
| 補足データページ | |||
| テトラヒドロフラン（データページ） | |||
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）における材料のものです。 | |||
テトラヒドロフラン（THF）、またはオキソランは、化学式(CH 2 ) 4 Oで表される有機化合物です。この化合物は複素環式化合物、特に環状エーテルに分類されます。無色で水と混和する低粘度の有機液体です。主にポリマーの前駆体として使用されます。 [ 8 ] THFは極性 があり、広い液体範囲を持つため、多用途の溶媒です。ブタノンという別の溶媒の異性体です。
生産
年間約20万トンのテトラヒドロフランが生産されている。[ 9 ]最も広く使用されている工業プロセスは、1,4-ブタンジオールの酸触媒脱水である。アッシュランド/ISPはこの化学的経路の最大の製造業者の一つである。この方法は、エタノールからジエチルエーテルを製造する方法に似ている。ブタンジオールは、アセチレンとホルムアルデヒドの縮合とそれに続く水素化によって得られる。[ 8 ]デュポンは、 n-ブタンを粗無水マレイン酸に酸化し、それに続いて触媒水素化を行うことでTHFを製造するプロセスを開発した。 [ 10 ] 3番目の主要な工業ルートは、アリルアルコールをヒドロホルミル化した後、水素化して1,4-ブタンジオールにするものである。
その他の方法
THFはフランの触媒水素化によっても合成できる。[ 11 ] [ 12 ]この方法では、特定の糖を酸触媒分解でフルフラールに変換し、脱炭酸反応でフランに変換することが可能であるが[ 13 ]、この方法は広く実施されていない。このように、THFは再生可能な資源から得ることができる。
アプリケーション
重合
強酸の存在下では、THF はポリ(テトラメチレンエーテル)グリコール(PTMEG) と呼ばれる線状ポリマーに変換されます。これはポリテトラメチレンオキシド (PTMO) としても知られています。
![{\displaystyle n\,{\mathrm {C} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{8}}\mathrm {O} }\quad {\xrightarrow[{{\text{strong}}} \atop {\text{acid}}}]{}}\quad {\bigl [}\!\!\!{{-}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {}-{}}\!\!\!{\bigr ]}_{n}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/1ec263360fef59fda69155ee527d1528b2944f4f)
このポリマーは主にスパンデックスのような弾性ポリウレタン繊維の製造に使用されます。[ 14 ]
溶剤として
THFの他の主な用途は、ポリ塩化ビニル（PVC）やワニスの工業用溶剤としてである。[ 8 ] THFは誘電率7.6の非プロトン性溶剤である。中程度の極性溶剤であり、幅広い非極性および極性化合物を溶解することができる。[ 15 ] THFは水と混和性があり、低温で水と固体の包接水和物構造を形成する。 [ 16 ]
THFは、再生可能なプラットフォーム化学物質やバイオ燃料の潜在的な前駆物質となる糖類を生産するための植物リグノセルロース系バイオマスの液化と脱リグニン化を助ける水溶液中の混和性共溶媒として研究されてきた。[ 17 ] THF水溶液はバイオマスからのグリカンの加水分解を促進し、バイオマスリグニンの大部分を溶解するため、バイオマスの前処理に適した溶媒となる。
THFは高分子科学でよく使用されます。例えば、ゲル浸透クロマトグラフィーを用いてポリマーの分子量を測定する前に、THFを使用してポリマーを溶解することができます。THFはPVCも溶解するため、PVC接着剤の主成分となっています。また、古いPVCセメントを液化するために使用でき、工業的には金属部品の 脱脂にもよく使用されます。
THFは逆相液体クロマトグラフィーの移動相成分として用いられます。メタノールやアセトニトリルよりも溶出強度が高いものの、これらの溶媒ほど広くは使用されていません。
THFは、 PLA、PETG、および実質的に類似のフィラメントを用いた3Dプリントにおいて溶剤として使用されます。3Dプリンターのパーツの詰まりを洗浄したり、エクストルーダーのラインを除去して完成品に光沢を与えたり、プリントしたパーツを溶剤で溶着したりするために使用できます。
実験室での使用
実験室では、水との混和性が問題にならない場合、THFはよく使われる溶媒です。ジエチルエーテル[ 18 ]よりも塩基性が高く、 Li +、Mg 2+、ボランとより強い錯体を形成します。また、ヒドロホウ素化反応や、有機リチウムやグリニャール試薬などの有機金属化合物の溶媒としても人気があります。[ 19 ]そのため、ジエチルエーテルはグリニャール反応など一部の反応では依然として最適な溶媒ですが、THFは強い配位が望ましい他の多くの反応でもその役割を果たしており、これらのエーテル系溶媒の精密な特性（単独、混合、さまざまな温度で）により、現代の化学反応を微調整することができます。
市販のTHFには多量の水分が含まれており、有機金属化合物を扱うような繊細な操作では除去する必要があります。THFは伝統的に、元素ナトリウムなどの強力な乾燥剤を用いて蒸留によって乾燥されますが、分子ふるいは優れた水分除去剤として機能することが示されています。[ 20 ]
硫化水素との反応
固体酸触媒の存在下では、THFは硫化水素と反応してテトラヒドロチオフェンを生成する。[ 21 ]
ルイス塩基度
THFはルイス塩基であり、 I 2、フェノール、トリエチルアルミニウム、ビス(ヘキサフルオロアセチルアセトナト)銅(II)などの様々なルイス酸と結合する。THFはECWモデルに分類されており、塩基の強さには一定の順序がないことが示されている。[ 23 ]多くの錯体はMCl 3 (THF) 3 という化学量論組成である。[ 24 ]
予防
THFは急性毒性が比較的低い溶剤であり、半数致死量（LD 50 ）はアセトンと同程度である。しかし、慢性的な暴露は発がん性があると疑われている。[ 5 ] [ 25 ]その優れた溶剤特性を反映して、THFは皮膚に浸透し、急速な脱水症状を引き起こす。また、引火性も高い。THFはほとんどのポリマー手袋素材を非常に短時間で溶解または浸透するため、ほとんどのケトンと同様に、長時間THFから保護できるのは直鎖状低密度ポリエチレン（LLDPE）ラミネート手袋のみである。 [ 26 ]ポリビニルアルコール（PVA）コーティング手袋は約1時間保護できるが、PVAは水溶性であるため、湿度の低い環境や無水溶剤を扱う場合にのみ有効である。[ 27 ]非常に厚いニトリルまたはニトリルネオプレンの手袋でさえ、10分以内に分解する。[ 28 ]
THF がもたらす危険性の 1 つは、空気と反応して爆発性の化合物である 2-ヒドロペルオキシテトラヒドロフランを生成する傾向があることです。
この問題を最小限に抑えるため、市販のTHFはブチルヒドロキシトルエン（BHT）で安定化されていることが多い。THFを蒸留して乾固させると、爆発性の過酸化物が残留物に濃縮される可能性があるため、安全ではない。
関連化合物
テトラヒドロフラン
テトラヒドロフラン環は、リグナン、アセトゲニン、ポリケチド天然物など、多様な天然物に存在します。[ 29 ]置換THFの合成には多様な方法が開発されています。[ 30 ]
オキソラン
テトラヒドロフランは、オキソランと呼ばれる5員環飽和炭素/酸素環の一種である。7つの構造が考えられる。[ 31 ]
- C 4 O: モノキソラン、グループの根源、テトラヒドロフランと同義
- C 3 O 2 : 1,2-ジオキソランおよび1,3-ジオキソラン
- C 2 O 3 : 1,2,3-トリオキソランおよび1,2,4-トリオキソラン
- CO 4 :テトラキソラン
参照
- ポリテトラヒドロフラン
- 2-メチルテトラヒドロフラン
- トラップ混合物
- その他の環状エーテル：オキシラン（C2H4O）、オキセタン（C3H6O）、オキサン（C5H10O）、オキセパン（C6H12お
参考文献
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一般的な参考資料
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外部リンク
