رباعي هيدروفوران

الموسوعة الحرة

رباعي هيدروفوران ( THF )، أو أوكسولان ، مركب عضوي صيغته الكيميائية (CH₂ ) ₄O . يُصنف هذا المركب ضمن المركبات الحلقية غير المتجانسة ، وتحديدًا الإيثر الحلقي . وهو سائل عضوي عديم اللون، قابل للامتزاج بالماء، ذو لزوجة منخفضة . يُستخدم بشكل أساسي كمادة أولية للبوليمرات. [ ٨ ] وبفضل قطبيته ونطاق سيولته الواسع، يُعد رباعي هيدروفوران مذيبًا متعدد الاستخدامات . وهو متصاوغ لمذيب آخر، هو البيوتانون .

إنتاج

يُنتج حوالي 200 ألف طن من رباعي هيدروفوران سنويًا. [ 9 ] تتضمن العملية الصناعية الأكثر شيوعًا نزع الماء المحفز حمضيًا من 1،4-بيوتانيديول . تُعدّ شركة آشلاند/آي إس بي من أكبر منتجي هذه الطريقة الكيميائية. تشبه هذه الطريقة إنتاج ثنائي إيثيل الإيثر من الإيثانول. يُستخلص البيوتانيديول من تكثيف الأسيتيلين مع الفورمالديهايد متبوعًا بالهدرجة . [ 8 ] طوّرت شركة دوبونت عملية لإنتاج رباعي هيدروفوران عن طريق أكسدة البيوتان العادي إلى أنهيدريد الماليك الخام ، متبوعًا بالهدرجة التحفيزية. [ 10 ] تتضمن طريقة صناعية رئيسية ثالثة هيدروفورميليشن كحول الأليل متبوعًا بالهدرجة إلى 1،4-بيوتانيديول.

طرق أخرى

يمكن أيضًا تصنيع رباعي هيدروفيوران (THF) عن طريق الهدرجة التحفيزية للفوران . [ 11 ] [ 12 ] يسمح هذا بتحويل بعض السكريات إلى THF عبر الهضم المحفز حمضيًا إلى فورفورال وإزالة الكربونيل إلى فوران، [ 13 ] على الرغم من أن هذه الطريقة ليست شائعة الاستخدام. وبالتالي، يمكن استخلاص THF من موارد متجددة.

التطبيقات

البلمرة

في وجود الأحماض القوية ، يتحول رباعي هيدروفيوران (THF) إلى بوليمر خطي يسمى بولي (إيثر رباعي الميثيلين) جلايكول (PTMEG)، والمعروف أيضًا باسم أكسيد رباعي الميثيلين (PTMO):

نج4ح8يا→قويحامض[-CH2CH2CH2CH2يا-]ن{\displaystyle n\,{\ce {C4H8O}}\quad {\xrightarrow[{{\text{strong}} \atop {\text{acid}}}]{}}\quad {\bigl [}\!\!\!{\ce {-CH2CH2CH2CH2O -}}\!\!\!{\bigr ]}_{n}}

يُستخدم هذا البوليمر بشكل أساسي في صناعة ألياف البولي يوريثان المرنة مثل الإسباندكس . [ 14 ]

كمذيب

يُستخدم رباعي هيدروفيوران (THF) بشكل رئيسي كمذيب صناعي للبولي فينيل كلوريد (PVC) وفي صناعة الورنيشات . [ 8 ] وهو مذيب لا بروتوني ذو ثابت عزل كهربائي يبلغ 7.6. يتميز بقطبية متوسطة، مما يُمكّنه من إذابة طيف واسع من المركبات الكيميائية القطبية وغير القطبية. [ 15 ] يمتزج رباعي هيدروفيوران بالماء، ويمكنه تكوين هياكل هيدراتية صلبة من نوع كلاثرات مع الماء عند درجات حرارة منخفضة. [ 16 ]

تم استكشاف رباعي هيدروفيوران (THF) كمذيب مساعد قابل للامتزاج في المحلول المائي للمساعدة في تسييل وإزالة اللجنين من الكتلة الحيوية الليغنوسليلوزية النباتية لإنتاج مواد كيميائية أساسية متجددة وسكريات كمواد أولية محتملة للوقود الحيوي . [ 17 ] يعزز رباعي هيدروفيوران المائي عملية تحلل السكريات من الكتلة الحيوية ويذيب معظم اللجنين الموجود فيها، مما يجعله مذيبًا مناسبًا للمعالجة المسبقة للكتلة الحيوية.

يُستخدم رباعي هيدروفيوران (THF) بكثرة في علم البوليمرات. على سبيل المثال، يُمكن استخدامه لإذابة البوليمرات قبل تحديد كتلتها الجزيئية باستخدام كروماتوغرافيا نفاذية الهلام . كما يُذيب رباعي هيدروفيوران البولي فينيل كلوريد (PVC)، ولذلك فهو المكون الرئيسي في مواد لاصقة PVC. يُمكن استخدامه لتسييل أسمنت PVC القديم، ويُستخدم صناعيًا لإزالة الشحوم من الأجزاء المعدنية.

يُستخدم رباعي هيدروفيوران (THF) كمكون في الأطوار المتحركة لكروماتوغرافيا السائل ذات الطور المعكوس . يتميز بقوة فصل أعلى من الميثانول أو الأسيتونيتريل ، ولكنه أقل استخدامًا من هذه المذيبات.

يُستخدم رباعي هيدروفيوران (THF) كمذيب في الطباعة ثلاثية الأبعاد عند الطباعة باستخدام خيوط PLA و PETG وما شابهها. ويمكن استخدامه لتنظيف أجزاء الطابعة ثلاثية الأبعاد المسدودة، وإزالة خطوط البثق، وإضفاء لمعان على المنتج النهائي، بالإضافة إلى لحام الأجزاء المطبوعة بالمذيب.

للاستخدام المختبري

في المختبر، يُعدّ رباعي هيدروفيوران (THF) مذيبًا شائعًا عندما لا يُمثّل امتزاجه بالماء مشكلة. فهو أكثر قاعدية من ثنائي إيثيل الإيثر [ 18 ] ويُشكّل مُركّبات أقوى مع أيونات الليثيوم (Li⁺ ) والمغنيسيوم ( Mg²⁺ ) والبورانات . كما أنه مذيب شائع لتفاعلات الهيدروبورنة وللمركبات العضوية الفلزية مثل مركبات الليثيوم العضوية وكواشف غرينيارد [ 19 ] . لذا، فبينما يبقى ثنائي إيثيل الإيثر المذيب المُفضّل لبعض التفاعلات (مثل تفاعلات غرينيارد)، يُؤدّي رباعي هيدروفيوران هذا الدور في العديد من التفاعلات الأخرى، حيث يكون التنسيق القوي مرغوبًا، وتتيح الخصائص الدقيقة للمذيبات الأثيرية مثل هذه (بمفردها وفي مخاليط وعند درجات حرارة مُختلفة) ضبط التفاعلات الكيميائية الحديثة بدقة.

يحتوي رباعي هيدروفيوران التجاري على كمية كبيرة من الماء يجب إزالتها لإجراء العمليات الحساسة، مثل تلك التي تتضمن مركبات عضوية فلزية . على الرغم من أن رباعي هيدروفيوران يُجفف تقليديًا بالتقطير باستخدام مادة مجففة قوية مثل الصوديوم النقي ، فقد ثبت أن المناخل الجزيئية أكثر كفاءة في امتصاص الماء. [ 20 ]

التفاعل مع كبريتيد الهيدروجين

في وجود عامل حفاز حمضي صلب ، يتفاعل رباعي هيدروفيوران مع كبريتيد الهيدروجين لإنتاج رباعي هيدروثيوفين . [ 21 ]

قاعدية لويس

بنية VCl 3 (thf) 3 . [ 22 ]

يُعدّ رباعي هيدروفيوران (THF) قاعدة لويس ترتبط بمجموعة متنوعة من أحماض لويس مثل اليود ( I₂) ، والفينولات ، وثلاثي إيثيل الألومنيوم، وثنائي (هيكسافلوروأسيتيل أسيتوناتو) النحاس (II) . صُنِّف رباعي هيدروفيوران ضمن نموذج ECW ، وقد ثبت أنه لا يوجد ترتيب واحد لقوة القاعدة. [ 23 ] العديد من المعقدات لها الصيغة الكيميائية MCl₃ ( THF) ₃ . [ 24 ]

احتياطات

يُعدّ رباعي هيدروفيوران (THF) مذيبًا غير سام نسبيًا، إذ تُقارب جرعته المميتة المتوسطة (LD50 ) جرعة الأسيتون . مع ذلك، يُشتبه في أن التعرض المزمن له يُسبب السرطان. [ 5 ] [ 25 ] ونظرًا لخصائصه المذيبة المميزة، فإنه يخترق الجلد مُسببًا جفافًا سريعًا. كما أنه شديد الاشتعال. يُذيب رباعي هيدروفيوران معظم مواد قفازات البوليمر أو يخترقها في فترة وجيزة جدًا؛ ولا تُوفر الحماية منه لفترات طويلة، على غرار معظم الكيتونات، إلا القفازات المُغلفة بالبولي إيثيلين الخطي منخفض الكثافة (LLDPE). [ 26 ] تُوفر القفازات المُغطاة بكحول البولي فينيل (PVA) الحماية لمدة ساعة تقريبًا، ولكن نظرًا لأن كحول البولي فينيل قابل للذوبان في الماء، فإنها لا تكون فعالة إلا في البيئات منخفضة الرطوبة وعند العمل مع المذيبات اللامائية. [ 27 ] حتى قفازات النتريل أو النتريل-نيوبرين السميكة جدًا تتحلل في أقل من 10 دقائق. [ 28 ]

أحد المخاطر التي يشكلها رباعي هيدروفيوران هو ميله إلى تكوين بيروكسيدات متفجرة عند تفاعله مع الهواء:

لتقليل هذه المشكلة، تُثبَّت إمدادات رباعي هيدروفيوران (THF) التجارية عادةً باستخدام بوتيل هيدروكسي تولوين (BHT). ويُعدّ تقطير رباعي هيدروفيوران حتى الجفاف غير آمن لأن البيروكسيدات المتفجرة قد تتركز في البقايا.

رباعي هيدروفوران

التركيب الكيميائي للأنوناسين ، وهو أسيتوجينين .
إريبولين (الاسم التجاري: هالافين)، وهو دواء تجاري مضاد للسرطان يحتوي على رباعي هيدروفيوران .

توجد حلقة رباعي هيدروفوران في العديد من المنتجات الطبيعية، بما في ذلك الليغنانات والأسيتوجينينات ومنتجات البوليكيتيد الطبيعية . [ 29 ] وقد طُوّرت منهجيات متنوعة لتخليق مشتقات رباعي هيدروفوران. [ 30 ]

أوكسولانيس

يُعدّ رباعي هيدروفوران أحد أنواع الحلقات الخماسية المشبعة بالكربون والأكسجين والتي تُسمى الأوكسولانات . وهناك سبعة تراكيب محتملة، وهي: [ 31 ]

  • C 4 O: مونوكسولان، جذر المجموعة، مرادف للتتراهيدروفوران
  • C3O2 : 1,2 - ديوكسولان و1,3 - ديوكسولان
  • C₂O₃ : 1,2,3 - تريوكسولان و1,2,4 - تريوكسولان
  • CO 4 : تيتروكسولان

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "التسمية العضوية الجديدة للاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية - نشرة المعلومات الكيميائية" (PDF) .
  2. 1 2 3 4 5 6 دليل الجيب الخاص بالمعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (NIOSH) حول المخاطر الكيميائية. "#0602" . المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (NIOSH).
  3. 1 2 3 بيرد، زكريا ستيفن؛ أوسي-كيني، بيتري؛ بوكي، جوها-بيكا؛ بيديجيرت، إميلي؛ ألوبايوس، فيل (6 نوفمبر 2019). "ضغوط البخار، والكثافات، ومعاملات PC-SAFT لـ 11 مركبًا حيويًا" . المجلة الدولية للديناميكا الحرارية . 40 (11): 102. Bibcode : 2019IJT....40..102B . doi : 10.1007/s10765-019-2570-9 .
  4. ↑ كتاب NIST الإلكتروني للكيمياء. http://webbook.nist.gov
  5. 1 2 3 4 سجل مادة رباعي هيدروفوران في قاعدة بيانات المواد GESTIS التابعة لمعهد السلامة والصحة المهنية ، تم الوصول إليه في 2 يونيو 2020.
  6. 1 2 "رباعي هيدروفوران" . تركيزات تشكل خطراً فورياً على الحياة أو الصحة . المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية .
  7. "شركة البيئة الجديدة - مواد كيميائية معتمدة من الرابطة الوطنية للحماية من الحرائق" . Newenv.com . تاريخ الاسترجاع: 16 يوليو 2016 .
  8. 1 2 3 مولر، هربرت. "رباعي هيدرو الفوران". موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . فاينهايم: وايلي-VCH. دوى : 10.1002/14356007.a26_221 . رقم ISBN 978-3-527-30673-2.
  9. ↑ كاراس، لورانس؛ بيل، دبليو جيه (2004). "الإيثرات". موسوعة كيرك-أوتمير للتكنولوجيا الكيميائية . جون وايلي وأولاده.
  10. ↑ بودافاري، سوزان، محررة. (2001). فهرس ميرك: موسوعة المواد الكيميائية والأدوية والمستحضرات البيولوجية ( الطبعة الثالثة عشرة). ميرك. ISBN  0911910131.
  11. ↑ موريسون، روبرت ثورنتون؛ بويد، روبرت نيلسون (1972). الكيمياء العضوية ( الطبعة الثانية). ألين وبيكون. ص 569.  
  12. ↑ ستار، دونالد؛ هيكسون، آر إم (1943). "رباعي هيدروفوران" . التخليق العضويالمجلدات المجمعة ، المجلد 2، صفحة 566  .
  13. ^ هويدونكس، سعادة؛ راين، دبليو إم فان؛ راين، دبليو فان؛ فوس، دي دي؛ جاكوبس، PA (2007)، “Furfural and Derivatives”، موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية ، جمعية السرطان الأمريكية، دوى : 10.1002/14356007.a12_119.pub2 ، ISBN 978-3-527-30673-2
  14. ↑ بروكماير، جيرفريد؛ دريفوس، ب.؛ دريفوس، م.ب. (1996). "بوليمرات الإيثر، والتتراهيدروفوران، والأوكسيتان". موسوعة كيرك-أوتمير للتكنولوجيا الكيميائية . جون وايلي وأولاده.
  15. ↑ "التفاعلية الكيميائية" . جامعة ولاية ميشيغان. مؤرشف من الأصل بتاريخ 16 مارس 2010. تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 فبراير 2010 .
  16. ↑ "دراسة الرنين المغناطيسي النووي والتصوير بالرنين المغناطيسي لآليات هيدرات الكلاثرات" (ملف PDF) . Fileave.com . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 11 يوليو 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 فبراير 2010 .
  17. ↑ كاي، تشارلز؛ تشانغ، تايينغ؛ كومار، راجيف؛ وايمان، تشارلز (13 أغسطس 2013). "المذيب المساعد رباعي هيدروفيوران يعزز إنتاجية سلائف وقود الهيدروكربون من الكتلة الحيوية الليغنوسليلوزية". الكيمياء الخضراء . 15 (11): 3140-3145 . doi : 10.1039/C3GC41214H .
  18. ↑ لوشت، ب. ل.؛ كولوم، د. ب. (1999). "سداسي ميثيل ثنائي سيلازيد الليثيوم: نظرة على ذوبان أيون الليثيوم من خلال قارب ذي قاع زجاجي" . مجلة أبحاث الكيمياء . 32 (12): 1035-1042 . doi : 10.1021/ar960300e .
  19. ^ إلشنبرويش، سي. سالزر، أ. (1992). المعادن العضوية: مقدمة موجزة ( الطبعة الثانية). فاينهايم: وايلي-VCH. رقم ISBN  3-527-28165-7.
  20. ↑ ويليامز، دي بي جي؛ لوتون، إم. (2010). "تجفيف المذيبات العضوية: تقييم كمي لكفاءة العديد من المجففات". مجلة الكيمياء العضوية . 75 (24): 8351-4 . doi : 10.1021/jo101589h . PMID 20945830. S2CID 17801540 .  
  21. ↑ سوانستون، جوناثان. "الثيوفين". موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . فاينهايم: وايلي-في سي إتش. doi : 10.1002/14356007.a26_793.pub2 . ISBN 978-3-527-30673-2.
  22. ↑ FA Cotton؛ SA Duraj؛ GL Powell؛ WJ Roth (1986). "دراسات بنيوية مقارنة لمذيبات رباعي هيدروفوران كلوريد فلزات الصف الأول الانتقالية المبكرة (III)". Inorg. Chim. Acta . 113 : 81. doi : 10.1016/S0020-1693(00)86863-2 .
  23. ↑ فوغل، جي سي؛ دراغو، آر إس (1996). "نموذج ECW". مجلة التعليم الكيميائي . 73 (8): 701-707 . Bibcode : 1996JChEd..73..701V . doi : 10.1021/ed073p701 .
  24. ↑ مانزر، إل إي "مركبات رباعي هيدروفوران من المعادن الانتقالية المبكرة المختارة"، التخليق غير العضوي . 21، 135-140، (1982).
  25. ↑ "صحيفة بيانات سلامة المواد: رباعي هيدروفوران، 99.5% فأكثر، للاستخدام في التحليل الطيفي" . شركة فيشر ساينتيفيك . مؤرشفة من الأصل بتاريخ 10 يناير 2022. تم الاطلاع عليها بتاريخ 27 يوليو 2022 .
  26. ↑ "قفازات أنسيل ألفا تيك® 02-100 المقاومة للمواد الكيميائية | أنسيل الولايات المتحدة الأمريكية" . www.ansell.com . أنسيل . تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 يناير 2026 .
  27. ↑ "قفازات العمل متوسطة التحمل من نوع PVA من أنسيل ألفا تيك® 15-554 | أنسيل الولايات المتحدة الأمريكية" . www.ansell.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 يناير 2026 .
  28. ↑ "قفازات أنسيل تاتش إن تاف® 92-600 المصنوعة من النتريل للاستخدام مرة واحدة | أنسيل الولايات المتحدة الأمريكية" . www.ansell.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 يناير 2026 .
  29. ^ لورينتي ، أدريانا. لاماريانو-ميركيتيجي، جانير؛ ألبيريسيو، فرناندو؛ ألفاريز، مرسيدس (2013). “الماكروليدات المحتوية على رباعي هيدروفيوران: هدية رائعة من أعماق البحار”. المراجعات الكيميائية . 113 (7): 4567-4610 . دوى : 10.1021 / cr3004778 . بميد 23506053 . 
  30. ↑ وولف، جون ب.؛ هاي، مايكل ب. (2007). " التطورات الحديثة في التخليق الانتقائي الفراغي للتتراهيدروفوران" . تيتراهيدرون . 63 (2): 261-290 . doi : 10.1016/j.tet.2006.08.105 . PMC 1826827. PMID 18180807 .  
  31. ↑ كريمر، ديتر (1983). "التحديد النظري للبنية الجزيئية والتشكيل. الحادي عشر. تجعد الأوكسولانات". مجلة إسرائيل للكيمياء . 23 : 72-84 . doi : 10.1002/ijch.198300010 .

مرجع عام