呋喃(oxole),是最简单的含氧五元杂环化合物,化学式为C4H4O,它存在于松木焦油中,为无色液体,具有类似氯仿的气味,难溶于水,易溶于有机溶剂。它的蒸气遇有被盐酸浸湿过的松木片时,即呈现绿色,叫做松木反应,可用来鉴定呋喃的存在。它有麻醉和弱刺激作用,极度易燃。吸入后可引起头痛、头晕、恶心、呼吸衰竭。呋喃环具芳环性质,可发生
卤化、
硝化、
磺化等
亲电取代反应,主要用于有机合成或用作溶剂。
理化性质
物理性质
密度:0.942g/cm3
熔点:-85.6℃
沸点:31.4℃
闪点:-35.6℃
折射率:1.427
临界压力:5.32MPa
引燃温度:390℃
爆炸上限:14.3%
爆炸下限:2.3%
饱和蒸气压:65.6kPa(20℃)
外观:无色液体,有温和的香味
溶解性:不溶于水,溶于丙酮、苯,易溶于乙醇、乙醚等多数有机溶剂
化学性质
由于其分子中氧原子的一对孤对电子在共轭轨道平面内形成大π键,使得共轭平面内共6个电子,符合4n+2结构,所以呋喃具有
芳香性。芳香性使得呋喃具有“易取代难加成”的性质。氧的另外一对孤对电子向外伸展。氧原子本身符合sp2杂化。
由于芳环的存在,呋喃的化学行为就与其他不饱和杂环不太相似。
芳环中的氧具有给电子效应,所以呋喃的亲电取代反应活性强于苯。
共振论对呋喃的研究发现呋喃环上的电子云密度较大,支持了亲电反应活性的理论。
呋喃可以作
Diels-Alder反应中的双烯体,与缺电子
亲双烯体,例如(E)-3-硝基丙烯酸乙酯,发生一个
周环反应。得到的产物是Z/E异构体的混合物。
呋喃的氢化过程中会先产生二氢化呋喃的两种
同分异构体,进而产生
四氢呋喃。
分子结构数据
摩尔折射率:18.55
摩尔体积(cm3/mol):72.2
等张比容(90.2K):161.2
表面张力(dyne/cm):24.8
极化率(10-24cm3):7.35
计算化学数据
疏水参数计算参考值(XlogP):无
氢键供体数量:0
氢键受体数量:1
可旋转化学键数量:0
互变异构体数量:0
拓扑分子极性表面积:13.1
重原子数量:5
表面电荷:0
复杂度:22.8
同位素原子数量:0
确定原子立构中心数量:0
不确定原子立构中心数量:0
确定化学键立构中心数量:0
不确定化学键立构中心数量:0
共价键单元数量:1
毒理学数据
1、急性毒性
LC50:3398ppm(大鼠吸入,1h);120mg/m3(小鼠吸入,1h)
2、致突变性
微生物致突变:鼠伤寒沙门菌825nmol/皿。
DNA修复:枯草杆菌3500μg/皿。
哺乳动物体细胞突变:小鼠淋巴细胞1139mg/L。
细胞遗传学分析:仓鼠卵巢184mmol/L。
3、致癌性
IARC致癌性评论:G2B,可疑人类致癌物。
生态学数据
1、生态毒性
LC50:61mg/L(96h)(黑头呆鱼);166mg/L(48h)(青鳉)。
2、生物降解性
好氧生物降解:168~672h
厌氧生物降解:672~2688h
3、非生物降解性
水中光氧化半衰期:13.8~1375h
空气中光氧化半衰期:0.477~4.72h
用途
主要用于制取
吡咯、
噻吩、
四氢呋喃等。呋喃经醚化、还原得到2,5-二甲氧基二氢呋喃,经水解生成2-羟基-1,4-丁二醛,可用于合成法
山莨菪碱的生产。当呋喃经醚化、还原,再经催化加氢得到2,5-二甲氧基四氢呋喃时,经水解生成丁二醛,则是合成另一种生物碱
阿托品的原料。
安全信息
安全术语
S45:In case of accident or if you feel unwell, seek medical advice immediately (show the lable where possible).
发生事故时或感觉不适时,立即求医(可能时出示标签)。
S53:Avoid exposure - obtain special instructions before use.
避免接触,使用前获得特别指示说明。
S61:Avoid release to the environment. Refer to special instructions/Safety data sheets.
避免释放到环境中,参考特别指示/安全收据说明书。
风险术语
R12:Extremely flammable.
极易燃的。
R19:May form explosive peroxides.
可能生成爆炸性过氧化物。
R20/22:Harmful by inhalation and if swallowed.
吸入和吞食是有害的。
R38:Irritating to skin.
刺激皮肤。
R45:May cause cancer.
可能致癌。
R48/22:Harmful : danger of serious damage to health by prolonged exposure if swallowed.
有害的:吞食长期接触有严重损害健康的危险。
R52/53:Harmful to aquatic organisms, may cause long-term adverse effects in the aquatic environment.
对水生生物有害,可能在水生环境中造成长期不利影响。
R68:Possible risk of irreversible effects.
可能有不可逆后果的危险。