Furfural
|
|||
| Nazwy | |||
|---|---|---|---|
|
Preferowana nazwa IUPAC
Furano-2-karbaldehyd |
|||
| Inne nazwy Furfural, furano-2-karboksyaldehyd, fural, furoaldehyd, 2-furaldehyd, aldehyd piromukowy
|
|||
| Identyfikatory | |||
|
Model 3D ( JSmol )
|
|||
| CHEBI | |||
| CHEMBL | |||
| ChemSpider | |||
| Karta informacyjna ECHA | 100.002.389 | ||
| KEGG | |||
|
Identyfikator klienta PubChem
|
|||
| UNII | |||
|
Pulpit nawigacyjny CompTox ( EPA )
|
|||
|
|||
|
|||
| Nieruchomości | |||
| C5H4O2 _ _ _ _ _ | |||
| Masa cząsteczkowa | 96,085 g · mol -1 | ||
| Wygląd | Bezbarwny olej | ||
| Zapach | Migdałowy | ||
| Gęstość | 1,1601 g/ml (20 °C) | ||
| Temperatura topnienia | -37 ° C (-35 ° F; 236 K) | ||
| Temperatura wrzenia | 162 ° C (324 ° F; 435 K) | ||
| 83 g/l | |||
| Ciśnienie pary | 2 mmHg (20 °C) | ||
| −47,1 × 10 −6 cm3 / mol | |||
| Zagrożenia | |||
| Punkt zapłonu | 62 ° C (144 ° F; 335 K) | ||
| Wybuchowe granice | 2,1–19,3% | ||
| Śmiertelna dawka lub stężenie (LD, LC): | |||
|
LD 50 ( mediana dawki )
|
300-500 mg/kg (doustnie, myszy) | ||
|
LC 50 ( mediana stężenia )
|
|
||
|
LC Lo ( najniższy opublikowany )
|
|
||
| NIOSH (limity ekspozycji na zdrowie w USA): | |||
|
PEL (dopuszczalny)
|
TWA 5 ppm (20 mg/m 3 ) [skóra] | ||
|
REL (zalecane)
|
Brak ustalonego REL | ||
|
IDLH (bezpośrednie zagrożenie)
|
100 str./min | ||
| Związki pokrewne | |||
|
Powiązane furano-2-karbaldehydy
|
|||
|
O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w stanie normalnym (przy 25°C [77°F], 100 kPa).
|
|||
Furfural jest związkiem organicznym o wzorze C 4 H 3 OCHO. Jest to bezbarwna ciecz, chociaż próbki handlowe są często brązowe. Ma aldehydową przyłączoną do pozycji 2 furanu . Jest to produkt odwodnienia cukrów , który występuje w różnych rolniczych produktach ubocznych, w tym w kolbach kukurydzy , owsie , otrębach pszennych i trocinach . Nazwa furfural pochodzi od łacińskiego słowa furfur , oznaczającego otręby , odnosząc się do jego zwykłego źródła. Furfural jest uzyskiwany wyłącznie z biomasy lignocelulozowej, tj. jest pochodzenia niespożywczego lub nie opartego na węglu/ropie. Oprócz etanolu , kwasu octowego i cukru , furfural jest jednym z najstarszych dostępnych chemikaliów organicznych, łatwo oczyszczonych z naturalnych prekursorów.
Historia
Furfural został po raz pierwszy wyizolowany w 1821 r. (opublikowany w 1832 r.) przez niemieckiego chemika Johanna Wolfganga Döbereinera , który wyprodukował niewielką próbkę jako produkt uboczny syntezy kwasu mrówkowego . W 1840 roku szkocki chemik John Stenhouse odkrył, że tę samą substancję chemiczną można wytworzyć przez destylację szerokiej gamy materiałów uprawnych, w tym kukurydzy, owsa, otrębów i trocin, z wodnym roztworem kwasu siarkowego ; wyznaczył również wzór empiryczny furfuralu (C 5 H 4 O 2 ). George Fownes nazwał ten olej „furfurolem” w 1845 roku (od furfur (otręby) i oleum (olej)). W 1848 roku francuski chemik Auguste Cahours ustalił, że furfural jest aldehydem . Określenie struktury furfuralu wymagało trochę czasu: cząsteczka furfuralu zawiera cykliczny eter ( furan ), który ma tendencję do pękania, gdy jest traktowany ostrymi odczynnikami. W 1870 roku niemiecki chemik Adolf von Baeyer spekulował na temat struktury chemicznie podobnych związków furanu i kwasu 2-furoinowego . Dodatkowe badania przeprowadzone przez niemieckiego chemika Heinricha Limprichta poparły ten pomysł. Na podstawie pracy opublikowanej w 1877 roku Baeyer potwierdził swoje wcześniejsze przekonanie o strukturze furfuralu. W 1886 r. Furfurol był nazywany „furfuralem” (skrót od „furfuraldehyd”) i proponowano prawidłową strukturę chemiczną furfuralu. W 1887 roku niemiecki chemik Willy Marckwald wywnioskował, że niektóre pochodne furfuralu zawierają jądro furanu. W 1901 roku niemiecki chemik Carl Harries określił strukturę furanu poprzez pracę z dialdehydem bursztynowym i 2-metylofuranem , potwierdzając w ten sposób również proponowaną strukturę furfuralu.
Furfural pozostawał stosunkowo mało znany do 1922 roku, kiedy firma Quaker Oats Company rozpoczęła masową produkcję go z łusek owsianych. Obecnie furfural jest nadal wytwarzany z produktów ubocznych rolnictwa, takich jak wytłoki z trzciny cukrowej i kolby kukurydzy. Głównymi krajami produkującymi obecnie furfural są Dominikana, Republika Południowej Afryki i Chiny.
Nieruchomości
Furfural łatwo rozpuszcza się w większości polarnych rozpuszczalników organicznych, ale jest słabo rozpuszczalny w wodzie lub alkanach .
Furfural uczestniczy w tych samych reakcjach co inne aldehydy i inne związki aromatyczne. Wykazuje mniej aromatyczny charakter niż benzen , o czym świadczy fakt, że furfural łatwo ulega uwodornieniu do alkoholu tetrahydrofurfurylowego . Po podgrzaniu w obecności kwasów furfural nieodwracalnie polimeryzuje, działając jako polimer termoutwardzalny .
Produkcja
Furfural można otrzymać przez katalizowaną kwasem dehydratację 5-węglowych cukrów ( pentoz ), zwłaszcza ksylozy .
-
C
5 H
10 O
5 → C
5 H
4 O
2 + 3 H
2 O
Cukry te można otrzymać z pentozanów otrzymywanych z hemicelulozy obecnej w biomasie lignocelulozowej .
Od 3% do 10% masy surowców z resztek pożniwnych można odzyskać jako furfural, w zależności od rodzaju surowca. Furfural i woda odparowują razem z mieszaniny reakcyjnej i rozdzielają się podczas kondensacji. Globalne moce produkcyjne wynoszą około 800 000 ton od 2012 r. Chiny są największym dostawcą furfuralu i odpowiadają za większą część światowych mocy produkcyjnych. Pozostali dwaj główni producenci komercyjni to Illovo Sugar w RPA i Central Romana na Dominikanie.
W laboratorium furfural można zsyntetyzować z materiału roślinnego przez ogrzewanie z kwasem siarkowym lub innymi kwasami. Aby uniknąć toksycznych ścieków, na całym świecie badano próbę zastąpienia kwasu siarkowego łatwymi do oddzielenia i wielokrotnego użytku stałymi katalizatorami kwasowymi. Tworzenie i ekstrakcja ksylozy, a następnie furfuralu może być korzystniejsza niż ekstrakcja innych cukrów w różnych warunkach, takich jak stężenie kwasu, temperatura i czas.
W produkcji przemysłowej po usunięciu furfuralu pozostaje pewna ilość pozostałości lignocelulozowych. Pozostałość ta jest suszona i spalana w celu wytworzenia pary potrzebnej do działania instalacji furfuralu. Nowsze i bardziej wydajne energetycznie elektrownie mają nadmiar pozostałości, które są lub mogą być wykorzystywane do kogeneracji energii elektrycznej, paszy dla bydła, węgla aktywnego, ściółki/nawozu itp.
Zastosowania i występowanie
Występuje powszechnie w wielu gotowanych lub podgrzewanych produktach spożywczych, takich jak kawa (55–255 mg/kg) i pieczywo pełnoziarniste (26 mg/kg).
Furfural jest ważnym odnawialnym, nieropopochodnym surowcem chemicznym . Można go przekształcić w różne rozpuszczalniki, polimery, paliwa i inne przydatne chemikalia poprzez szereg redukcji katalitycznych .
W wyniku uwodornienia furfuralu otrzymuje się alkohol furfurylowy (FA), który jest wykorzystywany do produkcji żywic furanowych , które są wykorzystywane w termoutwardzalnych kompozytach z matrycą polimerową, cementach, klejach, żywicach odlewniczych i powłokach. Dalsze uwodornianie alkoholu furfurylowego prowadzi do alkoholu tetrahydrofurfurylowego (THFA), który jest stosowany jako rozpuszczalnik w preparatach rolniczych i jako adiuwant ułatwiający przenikanie herbicydów do struktury liścia.
W innym zastosowaniu jako surowiec, katalizowana palladem dekarbonylacja na furfuralu wytwarza przemysłowo furan .
Innym ważnym rozpuszczalnikiem wytwarzanym z furfuralu jest metylotetrahydrofuran . Furfural jest używany do wytwarzania innych furanu , takich jak kwas furoinowy , poprzez utlenianie i sam furan poprzez katalizowaną palladem dekarbonylację w fazie gazowej .
Furfural jest również specjalistycznym rozpuszczalnikiem chemicznym.
Istnieje dobry rynek chemikaliów o wartości dodanej, które można uzyskać z furfuralu.
Bezpieczeństwo
Furfural jest rakotwórczy dla zwierząt laboratoryjnych i mutagenny dla organizmów jednokomórkowych , ale nie ma danych dotyczących ludzi. Został sklasyfikowany w grupie 3 IARC ze względu na brak danych dotyczących ludzi i zbyt małą liczbę testów na zwierzętach, aby spełnić kryteria grupy 2A/2B. Jest hepatotoksyczny .
Średnia śmiertelna dawka wynosi 650–900 mg/kg (doustnie, psy), co jest zgodne z jej wszechobecnością w żywności.
Administracja ds. Bezpieczeństwa i Higieny Pracy ustaliła dopuszczalny limit narażenia na furfural na 5 ppm w ciągu ośmiogodzinnej średniej ważonej w czasie (TWA), a także określa furfural jako zagrożenie wchłaniania przez skórę.
Zobacz też
Linki zewnętrzne
- Furfural w bazie danych właściwości pestycydów (PPDB)
| Kontrola władz : Biblioteki narodowe |
|---|