Фуран

Фура́н — гетероциклічна органічна сполука. Добувається, зазвичай, шляхом термічного розкладання пентозних матеріалів, наприклад целюлозних субстратів (деревина сосни). Фуран — це безбарвна легкозаймиста, досить нестабільна рідина з температурою кипіння близької до кімнатної. Є токсичною і може бути канцерогенною. Каталітичним гідруванням фурану на паладієвих каталізаторах добувають тетрагідрофуран.

Фуран
Назва за IUPAC Furan
Інші назви Oxole, furfuran, divinyl oxide
Ідентифікатори
Номер CAS 110-00-9
Номер EINECS 203-727-3
KEGG C14275
ChEBI 35559
SMILES
C1=CC=CO1
InChI
InChI=1S/C4H4O/c1-2-4-5-3-1/h1-4H
Номер Бельштейна 103221
Номер Гмеліна 25716
Властивості
Молекулярна формула C4H4O
Молярна маса 68,07 г/моль
Зовнішній вигляд colorless, volatile liquid
Густина 0,936 г/мл
Тпл -85,6 °C
Ткип 31,4 °C
Небезпеки
ГГС піктограми

ГГС формулювання небезпек H224, H302, H315, H332, H341, H350, H373
ГГС запобіжних заходів P201, P202, P210, P233, P240, P241, P242, P243

,P260, P261, P264, P270, P271, P273, P280, P281 ,P301+P312, P302+P352, P303+P361+P353, P304+P312, P304+P340, P308+P313, P312, P314 ,P321, P330, P332+P313, P362, P370+P378, P403+P235, P405, P501

NFPA 704
4
2
1
Температура спалаху -35 °C
Якщо не зазначено інше, дані наведено для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа)
Інструкція з використання шаблону
Примітки картки

Фуран вважається ароматичним тому, що одна з пар электронів на атомі кисню делокалізоваа в кільце, створюючи 4n+2 ароматичну систему (за правилом Гюккеля), аналогічно бензену. Через ароматичність молекула є плоскою з делокалізованими «ароматичними» зв‘язками. Друга пара электронів атому Оксигену знаходиться в площині молекулярної системи. Суть sp2 гібридизації полягає в тому, щоб одна вільна пара Оксигену належала π-орбіталі, і саме так, щоб вона могла взаємодіяти рамках π-системи.

Назва фурану походить від лат. furfur, що означає, висівки.[1] Перша похідна фурану, яка була описана — 2-фуранова кислота, Карлом Вільгельмом Шеєле в 1780 році. Інша важлива похідна, фурфураль, представлена Йоганном Вольфгангом Деберайнером в 1831 і охарактеризована лише дев‘ять років по тому Джоном Стенхаусом. Сам фуран вперше був синтезований Генрихом Лімпріхтом в 1870 році, хоча той і назвав його "тетрафенолом”.[2][3]

Отримання

В промисловості фуран отримують декарбонілюванням фурфуролу, чи окисленнням бутадієну в присутності мідного каталізатора:[4]

Також фуран отримують декарбоксилюванням 2-фуранкарбонової кислоти[5]:

Хімічні властивості

Завдяки своїй ароматичності, поведінка фурану досить різноманітна, на відміну від більшості типових гетероциклічних етерів, наприклад тетрагідрофурану.

Електрофільне заміщення

Фуран більш реакційноздатний ніж бензен та тіофен в реакціях електрофільного заміщення, це пов'язано з електронно-донорним впливом гетероароматичного Оксигену. Вивчення резонансних структур показує збільшення електронної густини в кільці, що призводить до зростання ймовірності електрофільного заміщення.

Разом з тим практично здійснити електрофільне заміщення в ядрі фурану дуже важко, оскільки він легко полімеризується (осмолюється) в присутності кислот. Так для нітрування фурану застосовують такі нетривіальні реагенти як тетранітрометан. Похідні, що містять акцепторні замісники (особливо положенні 2) набагато стійкіші у кислому середовищі, зокрема фурфурол (2-форміл-фуран) може бути пробромований напряму.

Реакції приєднання

Фуран виступає дієном в реакції Дільса—Альдера з електронно-акцепторними дієнофілами, такими як етиловий ефір-(2E)-3-нітроакрилату.[6] Продуктом реакції є суміш ізомерів з переважанням ендо-ізомеру:

Також фуран може приєднувати і молекули які не є типовими дієнофілами, наприклад молекулу брому

У присутності нікелю приєднує водень з утворенням тетрагідрофурану[5].

Реакції окиснення

При окисненні фурану утворюється малеїновий ангідрид. Окиснення проводиться в нейтральному або слаболужному середовищі. В якості окисника використовується дихромат калію або оксид хрому(VI):

Спектральні властивості та будова молекули

В ЯМР спектрах фурану сигнали протонів спостерігаються в регіоні типовому для ароматичних сполук що може бути додатковим підтвердженням ароматичності молекули.

Довжини зв'язків та кути в молекулі фурану
ЯМР 1H (DMSO-d6), ppmЯМР 13C (DMSO-d6), ppm [7]
H2/5 7.46C2/5 143.6
H3/4 6.36C3/4 110.4

Примітки
  1. Alexander Senning. Elsevier's Dictionary of Chemoetymology. Elsevier, 2006. ISBN 0444522395.
  2. H. Limpricht (1870). Ueber das Tetraphenol C4H4O. Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft 3 (1): 90–91. doi:10.1002/cber.18700030129.
  3. Ernest Harry Rodd. Chemistry of Carbon Compounds: A Modern Comprehensive Treatise. Elsevier, 1971.
  4. Hoydonckx, H. E.; Van Rhijn, W. M.; Van Rhijn, W.; De Vos, D. E.; Jacobs, P. A. (2005). Furfural and Derivatives. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (Weinheim: Wiley-VCH). doi:10.1002/14356007.a12_119.pub2.
  5. Ластухін, Воронов (2006). Органічна хімія. с. 776–779. ISBN 966-7022-19-6.
  6. Masesane I, Batsanov A, Howard J, Modal R, Steel P (2006). The oxanorbornene approach to 3-hydroxy, 3,4-dihydroxy and 3,4,5-trihydroxy derivatives of 2-aminocyclohexanecarboxylic acid. Beilstein Journal of Organic Chemistry 2 (9). doi:10.1186/1860-5397-2-9.
  7. Theophil Eicher, Siegfried Hauptmann (2003). The Chemistry of Heterocycles. ISBN 3-527-30720-6.

Посилання
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.