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2-甲基四氢呋喃

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2-甲基四氢呋喃
IUPAC名
2-Methyloxolane
别名 2-Methyltetrahydrofuran, 2-Methyl-THF
识别
CAS号 96-47-9（外消旋体）
63798-13-0（R）
63798-12-9（S）
PubChem 7301
ChemSpider 7028
SMILES
 
  • O1C(C)CCC1
InChI
 
  • 1/C5H10O/c1-5-3-2-4-6-5/h5H,2-4H2,1H3
InChIKey JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYAM
UN编号 2536
性质
化学式 C5H10O
摩尔质量 86.13 g·mol−1
密度 0.854 g/mL
熔点 -136 °C（137 K）（来源：[1]）
沸点 80.2 °C（353 K）（来源：[1]）
危险性
MSDS External MSDS
GHS危险性符号
《全球化学品统一分类和标签制度》（简称“GHS”）中易燃物的标签图案《全球化学品统一分类和标签制度》（简称“GHS”）中腐蚀性物质的标签图案《全球化学品统一分类和标签制度》（简称“GHS”）中有害物质的标签图案
GHS提示词 警告
H-术语 H225, H302, H315, H318, H319, H335, H336
P-术语 P210, P233, P240, P241, P242, P243, P261, P264, P270, P271, P280, P301+312, P302+352, P303+361+353
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

2-甲基四氢呋喃 (简称：2-MeTHF)是具有分子式C5H10O的有机化合物。其在常温常压下为高度易燃的流动液体，相较于四氢呋喃，可用于更高温的化学反应，且不与水互溶，故2-甲基四氢呋喃可作为四氢呋喃的在特定应用中的替代物。 2-甲基四氢呋喃可由糖类生成糠醛中间产物后催化氢化制得。2-甲基四氢呋喃有时被售为生物燃料。[2]

结构和性质

2-甲基四氢呋喃在水中溶解度会随温度的上升而减低，为较少见的性质。[3] 与四氢呋喃相似，2-甲基四氢呋喃也可在有机金属反应中作为路易斯碱。[1] 2-甲基四氢呋喃的合成通常会生成外消旋体。

制备方式

2-甲基四氢呋喃通常由糠醛的催化氢化制得。[4]

糠醛可由生物质中酸催化分解五碳糖单体组成的多糖产生。因此, 2-甲基四氢呋喃的原料为可再生，富有纤维素、半纤维素和木质素的生物质，如玉米穗轴或甘蔗渣，以及其他植物和农业废弃物。[5]

2-甲基四氢呋喃也可以乙酰丙酸作为起始原料. 经环化和还原反应后可制得 γ-戊内酯:

γ-戊内酯可被氢化成1,4-戊二醇, 并经脱水后生成 2-甲基四氢呋喃:

应用

2-甲基四氢呋喃主要作为四氢呋喃的高沸点替代溶剂，也作为二次锂电池中的电解质和替代燃料的成分。它是用于低温反应的重要溶剂。2-甲基四氢呋喃在低温下形成一种玻璃状固体而不会结晶，因此经常用作在-196°C下进行光谱研究的溶剂。[1]

2-甲基四氢呋喃的其他常见用途是作为有机金属和两相化学过程中使用的格氏试剂的溶剂，因为2-甲基四氢呋喃中的氧原子能够与格氏试剂的镁离子组分或共沸干燥产物配位。使用2-甲基四氢呋喃可明确分离有机相和水相，故它是一种常用但更昂贵的四氢呋喃替代品。

2-甲基四氢呋喃被美国能源部批准为汽油添加剂。糠醛和其他呋喃基化合物（糠醇、2-甲基呋喃、四氢糠醇）具有聚合倾向，并且相当易挥发。然而，2-甲基四氢呋喃本身更稳定且挥发性更低，因此适合用作发动机燃料。

2-甲基四氢呋喃已被推广为四氢呋喃的生态低危害替代品。[6]虽然2-甲基四氢呋喃更昂贵，但它可以在整体合成过程中带来更大的经济性。2-甲基四氢呋喃具有介于二乙醚和四氢呋喃之间的溶剂性能，具有有限的水溶性，并且在蒸馏时与水形成共沸物。其较低的熔点使其可用于较低温度的反应，其相对于四氢呋喃较高的沸点允许在较高温度下进行回流。

参考资料

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 Aycock, David F. Solvent Applications of 2-Methyltetrahydrofuran in Organometallic and Biphasic Reactions. Org. Process Res. Dev. 2007, 11: 156–159. doi:10.1021/op060155c. 
  2. ^ Leal Silva, Jean Felipe; Mariano, Adriano Pinto; Maciel Filho, Rubens. Economic potential of 2-methyltetrahydrofuran (MTHF) and ethyl levulinate (EL) produced from hemicelluloses-derived furfural. Biomass and Bioenergy. 2018, 119 (December 2018): 492–502. doi:10.1016/j.biombioe.2018.10.008. 
  3. ^ Sicaire, Anne-Gaëlle; Vian, Maryline Abert; Filly, Aurore; Li, Ying; Bily, Antoine; Chemat, Farid, Chemat, Farid; Vian, Maryline Abert , 编, 2-Methyltetrahydrofuran: Main Properties, Production Processes, and Application in Extraction of Natural Products, Alternative Solvents for Natural Products Extraction (Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg), 2014: 253–268, ISBN 978-3-662-43627-1, doi:10.1007/978-3-662-43628-8_12 （英语） 
  4. ^ Huber, GW; Iborra, S; Corma, A. Synthesis of transportation fuels from biomass: chemistry, catalysts, and engineering. Chem. Rev. September 2006, 106 (9): 4044–98 [2022-02-07]. PMID 16967928. doi:10.1021/cr068360d. （原始内容存档于2023-03-26）.  ref 306
  5. ^ Hoydonckx, H. E.; Van Rhijn, W. M.; Van Rhijn, W.; De Vos, D. E.; Jacobs, P. A., Furfural and Derivatives, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley-VCH, 2005, doi:10.1002/14356007.a12_119.pub2 
  6. ^ Greener Solvent Alternatives – Brochure (PDF). Sigmaaldrich.com. [2010-02-15]. （原始内容 (PDF)存档于2022-02-11）. 

扩展阅读

  • Zheng, Hong-Yan; Zhu, Yu-Lei; Teng, Bo-Tao; Bai, Zong-Qing; Zhang, Cheng-Hua; Xiang, Hong-Wei; Li, Yong-Wang. Towards understanding the reaction pathway in vapour phase hydrogenation of furfural to 2-methylfuran. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. 2006, 246 (1–2): 18–23. doi:10.1016/j.molcata.2005.10.003. 
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