Furano

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Notă despre dezambiguizare.svg Dezambiguizare - Dacă sunteți în căutarea orașului japonez, consultați Furano (Japonia) .
Furano
formule structurale și model molecular
Numele IUPAC
furano
Denumiri alternative
furfurano
oxid de divinilenă
oxaciclopentadienă
Caracteristici generale
Formula moleculară sau brută C 4 H 4 O
Masa moleculară ( u ) 68.07
Aspect lichid incolor
numar CAS 110-00-9
Numărul EINECS 203-727-3
PubChem 8029
ZÂMBETE
C1=COC=C1
Proprietăți fizico-chimice
Densitate (kg m −3 , în cs ) 936
Temperatură de topire −85,6 ° C (187,35 K)
Temperatura de fierbere 31,4 ° C (304,55 K)
Proprietăți termochimice
Δ f H 0 (kJ mol −1 ) −62,3
S 0 m (J K −1 mol −1 ) 177,0
C 0 p, m (J K −1 mol −1 ) 114,8
Informații de siguranță
Punct de flacără −35 ° C (238 K)
Limite de explozie 2,3 - 14,3% vol.
Simboluri de pericol chimic
toxicitate acuta extrem de inflamabil toxic pe termen lung
Pericol
Fraze H 224 - 302 - 331 - 315 - 341 - 350 - 373 - 412
Sfaturi P 201 - 210 - 260 - 273 - 281 - 311 [1]

Furan, de asemenea , cunoscut sub numele de furfuran (din latinescul furfur, șorici sau tărâțe) sau de oxid divinylene (cum este formal un eter ), este un inel cu cinci membri , aromatic heterociclic organic compus conținând un oxigen atom. Poate fi obținut prin sinteză și distilare a lemnului, în special a pinului .

Furanul este un lichid incolor, foarte volatil , mobil, cu miros eteric și foarte inflamabil, cu un punct de fierbere de 31,4 ° C; este solubil în solvenți organici obișnuiți, eter , alcool , acetonă , foarte puțin în apă, spre deosebire de derivatul său hidrogenat ( tetrahidrofuran , THF ) care, pe de altă parte, este complet solubil. Momentul său dipolar și constanta sa dielectrică la 25 ° C sunt mai mici (μ = 0,66 D , ε r = 2,95) [2] comparativ cu tetrahidrofuranul (μ = 1,75 D, ε r = 7, 4) [3] . Este toxic și poate fi cancerigen , de fapt este considerat în general un poluant organic persistent .

Hidrogenarea catalitică a furan cu paladiu pe bază de catalizator , care este mai ușor decât în alchenele, conduce la tetrahidrofuran .

Furanul este aromat deoarece 6 electroni sunt împărțiți pe orbitalii p ai celor cinci atomi ai inelului: unul din fiecare atom de carbon și doi din oxigen , respectând astfel regula lui Hückel . A doua pereche de oxigen solitar nu este implicată în aromaticitate, se află pe un orbital sp 2 întins pe planul inelului, îndreptat spre exterior.

În patru din cele cinci forme rezonante ale furanului, atomul de oxigen are o sarcină formală pozitivă, deși transferul sarcinii către restul inelului este mai mic decât în ​​cazul lui N în pirol (și, de asemenea, în S în tiofen ), deoarece atomul O este mai electronegativ decât N (și S). Comparativ cu pirolul și tiofenul, de fapt, furanul are din acest motiv mai puțină aromaticitate și, dimpotrivă, o reactivitate mai mare. Pe de o parte, acest lucru este evident în faptul că furanul reacționează cu ușurință cu dienofili (de exemplu, anhidridă maleică ) pentru a da reacția Diels-Alder , comportându-se ca o dienă și, prin urmare, pierzându-și aromaticitatea [4] . Pe de altă parte, se reflectă încă în polaritatea sa mult mai mică în comparație cu THF și în rezistența mică a furanului la electrofili puternici, inclusiv H + .

Reacții

Furanul suferă, cu măsuri de precauție adecvate, reacțiile tipice de substituție aromatică electrofilă , cum ar fi halogenările , nitrațiile și reacțiile Friedel-Crafts , în care este mult mai reactiv decât benzenul [5] ; poziția preferată a atacului electrofil este α, cea adiacentă oxigenului [5] . În aceste reacții este suficient (și recomandat), dată fiind reactivitatea mai mare a furanului în comparație cu benzenul, să se utilizeze condiții ușoare (fără utilizarea catalizatorilor de acid Lewis, cum ar fi AlCl 3 , temperaturile scăzute și utilizarea electrofilelor în forme de atenuat reactivitate) și acest lucru este recomandabil și pentru a nu avea produse neașteptate [6] . Pe de altă parte, nu există limitări speciale pentru toate reacțiile principale de substituție nucleofilă aromatică , inclusiv metalizări. Având în vedere contribuția esențială a atomului de oxigen la aromaticitatea inelului, oxigenul în sine nu se comportă ca într-un eter alifatic / aliciclic tipic, cum ar fi de exemplu tetrahidrofuran sau dioxan , nu este disponibil pentru atacul electrofilic pentru a da săruri. oxoniu , deci, de exemplu, nu suferă alchilare la atomul de oxigen prin agenți de metilare.

Furanul este stabil într-un mediu de bază, în timp ce în medii acide, care sunt capabile să protoneze inelul, distrugând astfel aromaticitatea acestuia, acesta polimerizează . De asemenea, se oxidează ușor.

Sinteză

Industrial, furanul poate fi preparat din furfural fie prin decarbonilare catalitică, fie prin oxidarea acidului furoic și decarboxilarea acestuia.

Furanul este, de asemenea, implicat în reacția Achmatowicz .

La nivel pregătitor, sunt posibile două căi retrosintetice: sinteza Paal-Knorr și cea a Feist-Benary [7] :

Sinteza furanului Paal-Knorr

Această primă sinteză implică ciclizarea intramoleculară a unui compus 1,4-dicarbonilic (diferit substituit), catalizat de acizi ( acid sulfuric , polifosforic etc.), care măresc electrofilicitatea carbonilului carbonic. „Forța motrice” a procesului este formarea compusului aromatic, prin eliminarea ulterioară a unei molecule de apă.

Mecanism Feist-Benar.png

Sinteza Feist-Benary constă dintr-o primă condensare aldolică (pornind de la un enolat stabilizat), urmată de închidere intramoleculară și aromatizare prin pierderea unei molecule de apă.

Notă

  1. ^ furan sheet on IFA-GESTIS Arhivat 16 octombrie 2019 la Internet Archive .
  2. ^ (EN) PubChem, Furan , pe pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. Adus pe 24 iunie 2020 .
  3. ^ (EN) PubChem, Tetrahidrofuran , pe pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. Adus pe 24 iunie 2020 .
  4. ^ Stockmann, H. J. Org. Chem. (1961) v.26 p. 2025.
  5. ^ a b ( EN ) CW Bird și GWH Cheeseman, Comprehensive Heterocyclic Chemistry , Pergamon, 1 ianuarie 1984, p. 44, ISBN 978-0-08-096519-2 . Adus pe 24 iunie 2020 .
  6. ^ JB Hendrickson, DJ Cram și GS Hammond, Compuși heterociclici , în chimie organică , traducere de Antonino Fava, ediția a II-a italiană în limba engleză III, editor Piccin - Padova, 1973, pp. 955-6.
  7. ^ T. Eicher, S. Hauptmann, A. Speicher, The Chemistry of Heterocycles , Wiley-VCH, 2012, pp. 71-72.

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității Tezaur BNCF 34009 · LCCN (EN) sh85052502 · GND (DE) 4539288-2 · BNF (FR) cb13185611x (dată) · NDL (EN, JA) 00.563.686
Chimie Portalul chimiei : portalul științei compoziției, proprietăților și transformărilor materiei