结构式
| 物竞编号 | 030B |
|---|---|
| 分子式 | C4H8O |
| 分子量 | 72.11 |
| 标签 |
氧杂环戊烷, 一氧五环, 氧化四亚甲基, Tetramethylene oxide, THF, 色谱试剂, 合成原料 |
编号系统
CAS号：109-99-9
MDL号：MFCD00005356
EINECS号：203-786-5
RTECS号：LU5950000
BRN号：102391
PubChem号：24864878
物性数据
1.性状：无色易挥发液体，有类似的气味。[1]
2.pH值：5（20%水溶液）[2]
3.熔点（℃）：-108.5[3]
4.沸点（℃）：66[4]
5.相对密度（水=1）：0.89[5]
6.相对蒸气密度（空气=1）：2.5[6]
7.饱和蒸气压（kPa）：19.3（20℃）[7]
8.燃烧热（kJ/mol）：-2515.2[8]
9.临界温度（℃）：268[9]
10.临界压力（MPa）：5.19[10]
11.辛醇/水分配系数：0.46[11]
12.闪点（℃）：-14（CC）；-20（OC）[12]
13.引燃温度（℃）：321[13]
14.爆炸上限（%）：11.8[14]
15.爆炸下限（%）：1.8[15]
16.溶解性：溶于水、乙醇、、丙酮、等多数有机溶剂。[16]
17.折射率（n20ºC）：1.4050
18.折射率（n25ºC）：1.4040
19.黏度（mPa·s,0ºC）：0.66
20.黏度（mPa·s,20ºC）：0.55
21.黏度（mPa·s,30ºC）：0.47
22.黏度（mPa·s,40ºC）：0.42
23.蒸发热（KJ/kg,66ºC）：410
24.比热容（KJ/(kg·K),20ºC,定压,液体）：1.96
25.比热容（KJ/(kg·K),60ºC,定压,气体）：1.55
26.临界密度（g·cm-3）：0.322
27.临界体积（cm3·mol-1）：224
28.临界压缩因子：0.259
29.偏心因子：0.226
30.溶度参数(J·cm-3)0.5：19.129
31.van der Waals面积（cm2·mol-1）：6.000×109
32.van der Waals体积（cm3·mol-1）：44.620
33.气相标准燃烧热(焓)(kJ·mol-1)：-2533.16
34.气相标准声称热(焓)( kJ·mol-1) ：-184.18
35.气相标准熵(J·mol-1·K-1) ：302.41
36.气相标准生成自由能( kJ·mol-1)：-81.1
37.气相标准热熔(J·mol-1·K-1)：76.25
38.液相标准燃烧热(焓)(kJ·mol-1)：-2501.07
39.液相标准声称热(焓)( kJ·mol-1)：-216.27
40.液相标准熵(J·mol-1·K-1) ：203.9
41.液相标准生成自由能( kJ·mol-1)：-83.93
42.液相标准热熔(J·mol-1·K-1)：123.9
毒理学数据
1.急性毒性[17]
LD50：1650mg/kg（大鼠经口）
LC50：21000ppm（大鼠吸入，3h）
2.刺激性 暂无资料
3.致突变性[18] 微生物致突变：大肠杆菌1μmol/L
4.致畸性[19] 小鼠孕后6~17d经口给予低中毒剂量（TDLo）2592mg/kg，致肌肉骨骼系统发育畸形。
生态学数据
1.生态毒性[20]
LC50：2160mg/L（96h）（黑头呆鱼）
IC50：225mg/L（72h）（藻类）
2.生物降解性[21] MITI-Ⅱ测试，初始浓度30ppm，污泥浓度100ppm，2周后降解100%。
3.非生物降解性[22] 空气中，当羟基自由基浓度为5.00×105个/cm3时，降解半衰期为1d（理论）。
分子结构数据
1、摩尔折射率：20.05
2、摩尔体积（cm3/mol）：79.7
3、等张比容（90.2K）：184.7
4、表面张力（dyne/cm）：28.8
5、极化率（10-24cm3）：7.94
计算化学数据
1.疏水参数计算参考值（XlogP）:无
2.氢键供体数量:0
3.氢键受体数量:1
4.可旋转化学键数量:0
5.互变异构体数量:无
6.拓扑分子极性表面积9.2
7.重原子数量:5
8.表面电荷:0
9.复杂度:22.8
10.同位素原子数量:0
11.确定原子立构中心数量:0
12.不确定原子立构中心数量:0
13.确定化学键立构中心数量:0
14.不确定化学键立构中心数量:0
15.共价键单元数量:1
性质与稳定性
1.无色透明液体，有类似醚的气味。能和水混溶。与水组成的共沸混合物能溶解醋酸纤维素及咖啡因一类的生物碱，溶解性能比单独使用四氢呋喃的效果好。一般的有机溶剂如乙醇、、脂肪烃、芳香烃、氯化烃等在四氢呋喃中都能很好地溶解。在空气中易与氧化合生成爆炸性的过氧化物。对金属无腐蚀性，对许多塑料和橡胶都有侵蚀作用。由于沸点、闪点低、常温下易着火。贮存时空气中的氧能和四氢呋喃作用生成有爆炸性的过氧化物。光照和无水的情况下，过氧化物更易形成。因此，常加入0.05%~1%的对二酚、间二酚、对酚或亚铁盐等还原性物质作抗氧剂，以抑制过氧化物的生成。本品低毒，操作人员应穿戴防护用具。
2.化学性质：在空气中由于自氧化作用生成有爆炸性的过氧化物。用硝酸氧化时生成丁二酸。在氧化铝催化作用下，300~400℃与氨反应得到吡咯烷；400℃与硫化氢反应得到四氢噻吩。在氯化锌存在下，受酸或酰氯的作用，容易开环生成1,4-丁二醇、1,4-二卤化物。在光的影响下，常温氯化生成2,3-二氯四氢呋喃。其第二位的氯原子很活泼，可直接被烷氧基、基或Grignard试剂的烷基所取代。用酸式磷酸盐作催化剂，270℃时四氢呋喃脱水生成丁二烯。加热时四氢呋喃与氯化氢气体作用，重排成4-氯丁醇。在三氯化铝存在下，四氢呋喃与氢化铝锂作用，定量的生成丁醇。
3.稳定性[23] 稳定
4.禁配物[24] 酸类、碱、强氧化剂、氧
5.避免接触的条件[25] 光照、空气
6.聚合危害[26] 聚合
贮存方法
储存注意事项[27] 通常商品加有稳定剂。储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不宜超过29℃。包装要求密封，不可与空气接触。应与氧化剂、酸类、碱类等分开存放，切忌混储。采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料。
合成方法
四氢呋喃的生产工艺有以下几种。
(1)糠醛法
由糠醛脱羰基生成呋喃，再加氢而得。
这是工业上早生产四氢呋喃的方法之一。糠醛主要由玉米芯等农副产品水解制造。该法污染严重，不利于大规模生产，已逐步被淘汰。
(2)顺酐催化加氢法
顺酐和氢气从底部进入内装镍催化剂的反应器，产物中四氢呋喃与γ-丁内酯比例可通过调整操作参数加以控制。反应产物与原料氢气冷却至50℃左右进入洗涤塔底部，使未反应的氢气及气态与液态产物分离，未反应的氢气及气态产物经洗涤后循环到反应器，液态产物经蒸馏而得四氢呋喃产品。
该工艺可在0～(5：1)范围内任意调整γ-丁内酯与四氢呋喃的比例，顺酐的单程转化率达100%，四氢呋喃选择性为85%～95%，产品含量达99.97%。该工艺具有催化剂性能好、流程简单、投资少等特点。
(3)1,4-丁二醇脱水环化法
其工艺过程为：向反应器中加入1087kg 22%的水溶液，在100℃以110kg/h的速度加入1,4-丁二醇，塔顶温度维持在80℃，以大约110kg/h的速度从塔顶得到含有80%四氢呋喃的水溶液。加入50t 1,4-丁二醇后，从反应器中排除约70kg焦质。将焦质进行过滤，得到的水溶液可以重新使用，这一过程的四氢呋喃收率可以达到99%以上。
是四氢呋喃工业生产中使用早的催化剂，也是现今生产中应用较多的催化剂。此工艺技术成熟，工艺比较简单，反应温度较低，四氢呋喃收率较高，但易腐蚀设备，污染环境。
(4)二氯丁烯法
以1,4-二氯丁烯为原料，经水解生成丁烯二醇，再经催化加氢而得。
1,4-二氯丁烯在氢氧化钠溶液中水解，110℃下生成丁烯二醇，离心分离去掉氯化钠，滤液在蒸发结晶器中浓缩，分离出碱金属羧酸盐，再在蒸馏塔中除去高沸物。将精制后的丁烯二醇送入反应器，以镍为催化剂，在80～120℃及一定压力下，丁烯二醇加氢生成丁二醇，蒸馏后进人环合反应器，在常压及120～140℃下于酸性介质中生成粗四氢呋喃，蒸馏脱水和脱高沸物，后蒸馏得高纯四氢呋喃。
此法操作简便，条件温和，收率高，催化剂用量少，可连续使用。
(5)丁二烯氧化法
以丁二烯为原料，经氧化得呋喃，再加氢而得。此法在国外已工业化。
(6)工业生产早以糖醛为原料，将糖醛与蒸气的混合物通入填充锌-铬-锰金属氧化物（或钯）催化剂的反应器，于400-420℃脱去羰基而成呋喃；然后以骨架镍为催化剂，于80-120℃呋喃加氢制得四氢呋喃。该法生产1吨四氢呋喃，约需消耗3吨多糖醛。后来发展的生产方法有许多种，工业化的方法有1,4-丁二醇催化脱水环合法，因为丁二醇是由乙炔和甲醛制得的，此法称雷由法（Reppe法）；利用氯丁橡胶单体氯丁二烯的副产物1,4-二氯丁烯生产四氢呋喃，称为二氯丁烯法；近年来发展了以顺酐为原料的催化加氢法。
(7)在氧化锌、氧化铬、二氧化锰的存在下，糠醛可被催化脱醛，并在镍铝催化剂存在下加氢生成四氢呋喃：
用途
1.本品是性能优良的有机溶剂，由于具有溶解速度快，对树脂表面和内部的渗透扩散性好等特征而得到广泛的应用。在格式反应、聚合反应、LiAlH4还原缩合反应、酯化反应中用作溶剂。对聚氯乙烯、聚偏氯乙烯及其共聚物的溶解，可得到低黏度的溶液，常用于表面涂料，保护性涂料，胶黏剂和薄膜的制造。也用于油墨、脱漆剂、萃取剂、人造革表面处理等方面。本品自聚及共聚，可以制造聚醚型聚氨酯弹性体，其特点是高回弹性能。本品是重要的化工原料，可以制备丁二烯、锦纶、聚丁二醇醚、γ-丁内酯、聚乙烯吡咯烷酮、四氢噻吩等。本品也是药物等有机合成的中间体。
2.四氢呋喃是一种重要的有机合成原料和优良的溶剂，四氢呋喃对许多有机物有良好的溶解性，它能溶解除聚乙烯、聚丙烯及氟树脂以外的所有有机化合物，特别是对聚氯乙烯、聚偏氯乙烯和丁胺有良好的溶解作用，被广泛用作反应性溶剂。作为常用溶剂，四氢呋喃已普遍用于表面涂料、保护性涂料、油墨、萃取剂和人造革的表面处理。四氢呋喃是生产聚四亚甲基醚二醇(PTMEEG)重要原料，也是制药行业的主要溶剂。用作天然和合成树脂（特别是乙烯基树脂）的溶剂，也用于制丁二烯、己二腈、己二酸、己二胺等。
3.用作溶剂、化学合成中间体、分析试剂。[28]
