四氢呋喃是一类杂环有机化合物。它是最强的极性醚类之一,无色易挥发液体,有类似乙醚的气味。溶于水、乙醇、乙醚、丙酮、苯等多数有机溶剂。简称THF,分子式为C4H8O,沸点为66℃,比重D20 40.886~0.888,折光率n20 D1.4060~1.4080。由于其具有溶解速度快、扩散性能好、流动性好、低毒、低沸点等特点,对有机物和无机物均有良好的溶解性能,素有“万能溶剂”之称,可用在树脂、聚醚橡胶和聚氨酯合成中作溶剂。 中文名: 外文名: 分子式:
四氢呋喃
tetrahydrofuran 化学品类别:
管制类型: C4H8O
储存:
有机物 不管制 密封保存
相对分子质
72.11
量:
CAS编号: 109-99-9
其他名称: 1,4-环氧丁烷;氧杂环戊烷;氧戊环 物理性质
四氢呋喃结构式
外观与性状:无色易挥发液体,有类似乙醚的气味。
熔点(℃):-108.5 ; 相对密度(水=1):0.89 ; 沸点(℃):65.4 ; 相对蒸气密度(空气=1):2.5 ; 分子式:C4H8O ; 分子量:72.11 ;
饱和蒸气压(kPa):15.20(15℃) ; 临界温度(℃):268 ; 临界压力(MPa):5.19 闪点(℃):-20 ;爆炸上限%(V/V):12.4 ;引燃温度(℃):230 ; 爆炸下限%(V/V):1.5 ; 溶解性:溶于水、乙醇、乙醚、丙酮、苯等多数有机溶剂。[2] 化学性质
在加压下与氯化氢作用生成1,4-二氯丁烷。易燃,与氢氧化钠、氢氢化钾反应强烈。与酸接触能发生反应,不加稳定剂暴露在空气中能形成有爆炸性的过氧化物。蒸气能与空气形成爆炸性混合物,爆炸极限2.3%-11.85%(vol)。由于四氢呋喃中氧原子配位能力很强,并且沸点较高,故可以用于合成格氏试剂(氯苯,氯乙烯和镁只有在四氢呋喃中才能生成格氏试剂),有机锂试剂(但能被游离的叔丁基锂分解,故游离的叔丁基锂只有在环己烷,石油醚中才稳定存在)。同时由于一些无机盐(如氯化锂,氯化铬,氯化钴,氯化镍,溴化钾,硝酸铵,高氯酸钠,高氯酸锂等)和常见的季铵盐(四甲基氯化铵,四丁基溴化铵,四乙基氯化铵等)也溶于四氢呋喃,故也可以用于有机配合物的合成和有机电化学当中(作为低温电解质和有机电化学合成的溶剂。)[4] 作用与用途
四氢呋喃是一种重要的有机合成原料且是性能优良的溶剂,特别适用于溶解PVC;聚偏氯乙烯和丁苯胺,广泛用作表面涂料、防腐涂料、印刷油墨、磁带和薄膜涂料的溶剂,并用作反应溶剂,用于电镀铝液时可任意控制铝层厚度且光亮。THF自身可缩聚(经阳离子引发开环再聚合)成聚四亚甲基醚二醇(PTMEG),也称四氢呋喃均聚醚。PTMEG与甲苯
二异氰酸酯(TDI)制成耐磨、耐油、低温性能好、强度高的特种橡胶;与对苯二甲酸二甲酯和1,4-丁二醇制成嵌段聚醚聚酯弹性材料。相对分子质量为2000的PTMEG与对亚甲基双(4-苯基)二异氰酸酯(MDI)制成聚氨酯弹性纤维(氨纶,即SPANDEX纤维)、特种橡胶和一些特殊用途涂料的原料。在合成溶液丁苯橡胶时,作为引发助剂的无规剂,协同丁基锂引发反应。在有机合成方面,用于生产四氢噻吩、1.4-二氯乙烷、2.3-二氯四氢呋喃、戊内酯、丁内酯和吡咯烷酮等。THF经硫化氢处理生成四氢硫酚,可作燃料气中的臭味剂(识别添加剂)。四氢呋喃还可用做合成革的表面处理剂。[5] 在医药工程方面,是合成咳必清、利复霉素、黄体酮、强筋松、脑复康等基础原料。用四氢呋喃还可生产四甲撑乙二醇醚(PTMEG)、已二酸、丁二醇、二氯丁烷、四氢噻酚、丁内酯、吡咯烷酮、2.3-二氯四氢呋喃等化工产品。另外,THF还可用作乙炔抽提溶剂、磁带清洗剂、合成革的表面涂饰剂、高分子材料光稳定剂等。目前,世界THF生产能力约为50万吨,主要用于合成聚四亚甲基醇醚(PTMEG)和作溶剂,由于各国国情不同,THF的消费分配也不尽相同。 我国THF生产发展较慢,由于PTMEG产品刚刚起步,THF主要消费领域是医药、香料等,下游产品未得到开发,生产厂家不多,长期供不应求。其下游产品的开发也受到了限制。 危险性概述
毒理学概述:大鼠经口LD50:1650mg/kg;吸入LC50:21000ppm /3H.小鼠吸入LCLO:24000mg/m3/2H.低毒。本品对皮肤和粘膜有刺激作用。高浓度有麻醉作用,麻醉浓度与致死浓度相差不多。高剂量时尚有肝脏毒性。大鼠吸入590mg/m3,历3小时,眼睑及鼻粘膜发红,吸入>147750/m3,出现角膜水肿和混浊、溜延、流涕和鼻出血。大鼠、豚鼠、兔及猫在50mg/L浓度下3小时,部分动物侧倒;100mg/L下出现深度麻醉,部分动物在暴露1~4.5小时后死亡;2oomg/L下1小时即出现麻醉,如长时间作用,可引起死亡。大鼠吸入浓度>14000mg/m3,出现睡眠,强直,进入深昏迷,抽搐,并有癫痫样脑电波。对麻醉作用,动物反复吸入后可出现耐受性。动物一次接触高剂量或反复接触,可出现肝脂肪浸润及细胞溶解。经口染毒,可引起胃出血和溃疡。20%水溶液直接涂于兔皮肤可引起中度皮肤刺激。50%水溶液可引起严重的腐蚀性损害,20%水溶液用于兔眼可引起严重的角膜炎。THF接触空气时形成爆炸过氧化物,可增加THF的刺激作用。国外报道引起人麻醉的浓度为73800mg/m3,人的嗅觉阈为88.5mg/m3
健康危害:高浓度吸入后可出现头晕、头痛、胸闷、胸痛、咳嗽、乏力、胃痛、口干、恶心、呕吐等症状,可伴有眼刺激症状。部分患者可发生肝功能障碍。尿中THF浓度与环境中的THF浓度相关,还会流鼻血,可引起胃出血和溃疡;高剂量或反复接触,可出现肝脂肪浸润及细胞溶解。 20%水溶液直接涂于人皮肤可引起中度皮肤刺激,50% 水溶液可引起严重的腐蚀性损害。 20%水溶液用于人眼可引起严重的眼角膜损坏:长期接触会导致失去性功能、生育能力,或肾疾病!
燃爆危险:该品极度易燃,具刺激性。
急救措施
皮肤接触:脱去污染的衣着,用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤。 眼睛接触:提起眼睑,用流动清水或生理盐水冲洗。就医。
吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,给输氧。如呼吸停止,立即进行人工呼吸。就医。
食入:饮足量温水,催吐。就医。[2] 消防措施
危险特性:其蒸气与空气可形成爆炸性混合物。遇高热、明火及强氧化剂易引起燃烧。接触空气或在光照条件下可生成具有潜在爆炸危险性的过氧化物。与酸类接触能发生反应。与氢氧化钾、氢氧化钠反应剧烈。其蒸气比空气重,能在较低处扩散到相当远的地方,遇火
源会着火回燃。
有害燃烧产物:一氧化碳、二氧化碳。
灭火方法:喷水冷却容器,可能的话将容器从火场移至空旷处。处在火场中的容器若已变色或从安全泄压装置中产生声音,必须马上撤离。
灭火剂:泡沫、二氧化碳、干粉、砂土。用水灭火无效。[2]
泄漏应急处理 应急处理:迅速撤离泄漏污染区人员至安全区,并进行隔离,严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿防静电工作服。从上风处进入现场。尽可能切断泄漏源。防止流入下水道、排洪沟等限制性空间。
小量泄漏:用砂土或其它不燃材料吸附或吸收。也可以用大量水冲洗,洗水稀释后放入废水系统。
大量泄漏:构筑围堤或挖坑收容。用泡沫覆盖,降低蒸气灾害。喷雾状水冷却和稀释蒸汽、保护现场人员、把泄漏物稀释成不燃物。用防爆泵转移至槽车或专用收集器内,回收或运至废物处理场所处置。[2]
操作处置与储存 操作注意事项:密闭操作,全面通风。操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴过滤式防毒面具(半面罩),戴安全防护眼镜,穿防静电工作服,戴橡胶耐油手套。远离火种、热源,工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。防止蒸气泄漏到工作场所空气中。避免与氧化剂、酸类、碱类接触。灌装时应控制流速,且有接地装置,防止静电积聚。搬运时要轻装轻卸,防止包装及容器损坏。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。
储存注意事项:通常商品加有阻聚剂。储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不宜超过30℃。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。[2]
制备
工业生产最早以糖醛为原料,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;还有以顺酐为原料的催化加氢法。
四氢呋喃合成与制造工艺方法
在医药工程方面,是合成咳必清、利复霉素、黄体酮、强筋松、脑复康等基础原料。用四氢呋喃还可生产四甲撑乙二醇醚(PTMEG)、已二酸、丁二醇、二氯丁烷、四氢噻酚、丁内酯、吡咯烷酮、2.3-二氯四氢呋喃等化工产品。另外,THF还可用作乙炔抽提溶剂、磁带清洗剂、合成革的表面涂饰剂、高分子材料光稳定剂等。目前,世界THF生产能力约为50万吨,主要用于合成聚四亚甲基醇醚(PTMEG)和作溶剂,由于各国国情不同,THF的消费分配也不尽相同。
我国THF生产发展较慢,由于PTMEG产品刚刚起步,THF主要消费领域是医药、香料等,下游产品未得到开发,生产厂家不多,长期供不应求。其下游产品的开发也受到了限制。 二、技术方案
工业上四氢呋喃的生产方法主要有以下几种:
(1)1,4-丁二醇法:用1,4-丁二醇脱水制取四氢呋喃是国外较普遍采用的生产的方法,技术
较为了先进,产品质量好。
(2)顺酐法:采用顺丁烯二酸酐催化加氢制取四氢呋喃。我国顺酐生产近年来发展较快,四氢呋喃为顺酐的一级深加工产品,顺酐生产的发展为四氢呋喃生产提供了原料来源,顺酐水溶液加氢制四氢呋喃必然会有较快发展。
(3)糠醛法: 糠醛法是最早实现工业化生产四氢呋喃的方法,我国是糠醛生产大国,有100多家生产厂,年生产能力在13万吨以上。但糠醛下游产品开发很少,多数出口,只有一部分加工成糠醇、甲基呋喃和四氢呋喃。我国糠醛资源充足,供应稳定,价格较低,以糠醛为原料生产四氢呋喃原料来源方便,投资省,是一种比较现实的生产方法。也具有较好的经济效益。
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