Furan
Furan | |
---|---|
Strukturní vzorce furanu | |
Obecné | |
Systematický název | furan |
Triviální název | fural |
Ostatní názvy | furfuran, oxol, divinyloxid |
Anglický název | Furan |
Německý název | Furan |
Sumární vzorec | C4H4O |
Vzhled | bezbarvá kapalina |
Identifikace | |
Registrační číslo CAS | 110-00-9 |
EC-no (EINECS/ELINCS/NLP) | 203-727-3 |
Indexové číslo | 603-105-00-5 |
SMILES | C1=CC=CO1 |
Vlastnosti | |
Molární hmotnost | 68,07 g/mol |
Teplota tání | −85,6 °C |
Teplota varu | 31,4 °C |
Hustota | 0,936 g/cm³ |
Bezpečnost | |
[1] Nebezpečí[1] | |
H-věty | H224 H350 H341 H332 H302 H373 H315 H412 EUH019 |
R-věty | R45 R12 R19 R20/22 R38 R48/22 R52/53 R68 |
S-věty | S53 S45 S61 |
Některá data mohou pocházet z datové položky. |
Furan je heterocyklická organická látka, je to bezbarvá, vysoce těkavá kapalina vonící podobně jako chloroform, je toxický a může být karcinogenní. Katalytickou hydrogenací furanu za účasti katalyzátoru palladia vzniká tetrahydrofuran. Jeho nejčastější použití je v plastech.
Syntéza
[editovat | editovat zdroj]- Furan lze připravit oxidací furfuralu a následnou dekarboxylací vzniklé furan-2-karboxylové kyseliny.
- Jednoduše ho lze připravit Paalovou–Knorrovou reakcí, kde 1,4-diketony (převážně enol-forma dialdehydu jantarového) reagují s oxidem fosforečným, za vzniku furanu a vody.
Fyzikální, chemické a biologické vlastnosti
[editovat | editovat zdroj]Teplota varu furanu je blízko pokojové teplotě, konkrétně je to 31,4 °C, teplota tání je −85,6 °C.
Furan je rovinný útvar, který má vazby délky přibližně odpovídající průměru jednoduché a dvojné vazby. Má celkem šest
Konzumace furanů může vést k poškození jater, toto riziko se, kvůli konzumaci hotových jídel ve sklenicích či konzervách, nejvíce týká kojenců. U dospělých jedinců je největším problémem, z hlediska furanů, konzumace potravin na bázi zrn, například: obiloviny, včetně kávy.
Výskyt a využití
[editovat | editovat zdroj]Furan vzniká přirozeně při tepelném zpracování potravin. Má ho v sobě řada významných substituentů, jako je například vitamín C a některé sacharidy. Furan je též obsažen v dehtu z jedlového dřeva.
Samostatný furan nemá širší průmyslové využití, výjimkou je hydrogenace na tetrahydrofuran, ten se používá jako rozpouštědlo. Využití furanu je i v plastech.
Reakce
[editovat | editovat zdroj]Furan vykazuje reakce charakteristické pro enolethery a adiční reakce typické pro dieny. Jsou však u něho popsány také elektrofilní substituční reakce.
Reakce za otevírání kruhu
[editovat | editovat zdroj]Furan a jeho deriváty se snadno štěpí zředěnými kyselinami. Kyselina sírová podporuje vznik polymerních látek, zatímco kyselina chloristá ve vodném dimethysuldoxidu podporuje vznik sukcinaldehydu. Furan se protonuje v poloze dvě a následně dochází k tvorbě polymerů či butandialu (sukcinaldehyd). Přesněji primárně vznikne tetramethylacetal sukcinaldehydu, který poté hydrolýzou poskytne sukcinaldehyd. Reakci je vhodné provádět v suchém alkoholu, například v methanolu, se stopami chlorovodíku.
Podobně se štěpí i deriváty furanu, například reakcí kyseliny furylakrylové se suchým ethanolem a plynným chlorovodíkem dochází k esterifikaci a následně k otevírání kruhu. Poté vzniká, hydrolýzou primárně vzniklého diesteru, kyselina hydrochelidonová.
Adiční reakce
[editovat | editovat zdroj]Příkladem adiční reakce je například furan reagující 1,4-adicí s bromem v methanolu. V reakci je přítomna báze octanu draselného, vzniká 2,5-dimethoxy-2,5-dihydrofuran.
Dalším příkladem jsou Dielsovy–Alderovy cykloadiční reakce. Furan reaguje naříklad s maleinanhydridem v acetonitrilu za vzniku bicyklických produktů. Při reakci je zapotřebí teplota 40 °C.
Dienovou adicí se vysvětluje nestálost furanu na vzduchu, protože při styku s kyslíkem dochází k adici kyslíku do poloh dvě a pět. Vzniká peroxid, který polymeruje radikálovým mechanismem na polymerní pryskyřice.
Další z řady adičních reakcí je nitrace furanu acetyl-nitrátem. Nitrace probíhá v bezvodném prostředí při teplotě mezi −10 °C a −20 °C. Vzniká 2-acetoxy-5-nitro-2,5-dihydrofuran, ze kterého, odštěpením kyseliny octové účinkem pyridinu, vzniká 2-nitrofuran.
Metalační reakce
[editovat | editovat zdroj]Vodíky připojené na uhlíky v sousedství heteroatomu jsou slabě kyselé, je to způsobeno jednak přítomností elektronegativního heteroatomu a jednak nerovnoměrným rozložením elektronů v kruhu. Kyselost vodíků způsobuje to, že mezi furanem a organokovem probíhá acidobazická reakce. Například reakcí butyllithia v hexanu s furanem dochází k nahrazení vodíku za lithium. Vzniklé 2-furyllithium dále reaguje s různými elektrofilními činidly.
Elektrofilní substituce
[editovat | editovat zdroj]Příkladem elektrofilní substituce je chlorace furanu, která probíhá při −40 °C a vznikají při ní polymerní produkty a směs halogenových derivátů. Jednou z možných reakcí je reakce dioxandibromidu při −5 °C, vzniká 2-bromfuran a v malém množství také 2,5-dibromfuran. Další reakcí je například reakce pyridinsulfotrioxidu s furanem za vzniku furan-2-sulfanové kyseliny, která se následně sulfonuje na furan-2,5-disulfonovou kyslinou.
Dalším příkladem elektrofilní substituce jsou Friedlovy–Craftsovy alkylace či acylace. Katalyzátorem v těchto reakcích je fluorid boritý nebo chlorid zinečnatý. Acylací furanu acetanhydridenu při 0 °C za katalýzy etherátem fluoridu boritého vzniká 2-acetylfuran.
Reference
[editovat | editovat zdroj]- ↑ a b Furan. pubchem.ncbi.nlm.nih.gov [online]. PubChem [cit. 2021-05-23]. Dostupné online. (anglicky)
Literatura
[editovat | editovat zdroj]- Červinka O., Dědek V., Ferles M.: Organická chemie, druhé přepracované vydání, 1980, SNTL, Praha
- Furan v potravinách - EFSA potvrzuje zdravotní rizika. Informační centrum bezpečnosti potravin [online]. 30.11.2017 [cit. 2022-02-17]. Dostupné z: https://www.bezpecnostpotravin.cz/furan-v-potravinach-efsa-potvrzuje-zdravotni-rizika.aspx
- Seznamte se: Furan - částice, která zabíjí. Moravskoslezský deník.cz [online]. 04.11.2011 [cit. 2022-02-17]. Dostupné z: https://moravskoslezsky.denik.cz/zpravy_region/seznamte-se-furan-castice-ktera-vas-nejspis-e2ad.html
- Furan. Chemie: Informace od A do Z [online]. 25.09.2015 [cit. 2022-02-17]. Dostupné z: http://chemie.g6.cz/?p=194
- KOZMÍK, Václav. Heterocyklické sloučeniny: Učební text pro výuku předmětu [online]. [cit. 2022-02-17]. Dostupné z: https://uoch.vscht.cz/files/uzel/0006592/Heterocyklicke_slouceniny.pdf?redirected
- Heterocyklické sloučeniny. Organická chemie: Pro gymnázia [online]. s. 87-90 [cit. 2022-02-17]. Dostupné z: http://www.e-chembook.eu/cz/organicka-chemie/Heterocyklicke-slouceniny.pdf
Externí odkazy
[editovat | editovat zdroj]- Obrázky, zvuky či videa k tématu furan na Wikimedia Commons