Тетрагидрофуран, CAS 109-99-9

Реальная тара может отличаться от изображённой на фотографии

Тетрагидрофуран

Нет в наличии

Тетрагидрофуран (ТГФ, оксолан; CAS 109-99-9) — циклический простой эфир состава C4H8O с молярной массой 72,11 г/моль; действующего ГОСТ или технических условий на вещество нет, партию принимают по паспорту качества изготовителя, а при перевозке оно идёт как UN 2056, класс 3, группа упаковки II. Это бесцветная подвижная жидкость с эфирным запахом: плотность 0,889 г/см³ при 20 °C, кипение 66 °C, плавление минус 108,4 °C, вспышка около минус 14…минус 17 °C, пределы взрываемости 2–11,8 % об. Растворитель неограниченно смешивается с водой, спиртами, ацетоном и дихлорметаном и как сильный полярный апротонный растворитель растворяет поливинилхлорид, полиуретаны, эфиры целлюлозы и синтетические каучуки. Отсюда три основных направления сбыта: ПВХ-цементы и клеи для диффузионной сварки труб, производство политетраметиленэфиргликоля (ПТМЭГ) для полиуретанов и спандекса, а также реакционная среда для реактивов Гриньяра и фармацевтического синтеза. На воздухе и свету эфир образует взрывоопасные пероксиды, поэтому товарные партии стабилизируют бутилгидрокситолуолом (БГТ), а перед каждой перегонкой проверяют содержание пероксидов. Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны — 100 мг/м³; пары тяжелее воздуха и скапливаются у пола, что требует вентиляции понизу и заземления тары при наливе.

Категории: , , ,

Основные применения

  • Растворитель ПВХ, эфиров целлюлозы и синтетических смол в клеях и покрытиях
  • Сырьё для ПТМЭГ и полиуретановых эластомеров
  • Реакционная среда для реакций Гриньяра и фармацевтического синтеза
  • Экстракция, кристаллизация и хроматография в лаборатории

Стандарты и документы

CAS 109-99-9; UN 2056, класс опасности 3, группа упаковки II; отдельного ГОСТ или ТУ на вещество нет — приёмка по паспорту качества изготовителя: чистота 99,5–99,9 %, стабилизатор БГТ, вода и пероксиды

Характеристики

CAS
109-99-9
Формула
C4H8O
Молярная масса
72,11 г/моль
Класс вещества
Циклический простой эфир (оксолан), полярный апротонный растворитель
Внешний вид
Бесцветная прозрачная легколетучая жидкость с эфирным запахом
Растворимость
Неограниченно смешивается с водой, этанолом, ацетоном, дихлорметаном и большинством органических растворителей
Плотность
0,889 г/см³ при 20 °C
Температура хранения
прохладное затемнённое место, не выше +30 °C
Класс опасности
Класс опасности 3 (легковоспламеняющиеся жидкости); UN 2056

Применение по отраслям

Растворитель ПВХ и сырьё для полиуретанов

Тетрагидрофуран — один из немногих растворителей, уверенно растворяющих поливинилхлорид, поэтому на нём делают ПВХ-цементы для диффузионной сварки труб, клеи для виниловых плёнок и профилей. Второе и более крупное по объёму направление — химическая переработка: полимеризацией с раскрытием цикла из ТГФ получают политетраметиленэфиргликоль, базовый мономер для полиуретановых эластомеров, спандекса и гибких пен. По разным оценкам именно на этот передел уходит большая часть мирового потребления вещества. Гомо- и сополимеризация даёт также политетрагидрофуран и уретановые каучуки.

Быстроиспаряющийся растворитель покрытий

В красках, лаках, контактных клеях и промышленных адгезивах ТГФ равномерно растворяет смолы и обеспечивает быстрое высыхание покрытия без потёков. Его берут для виниловых и эпоксидных систем, покрытий магнитных лент и целлофана, а также как со-растворитель в составах, где нужно одновременно удержать полярные и неполярные компоненты в одной фазе. Ограничение при этом жёсткое: температура вспышки около минус 14…минус 17 °C делает участок нанесения взрывоопасной зоной, поэтому источники зажигания исключают, а оборудование заземляют.

Среда для реакций Гриньяра и синтеза действующих веществ

В синтезе ТГФ заменяет диэтиловый эфир при получении реактивов Гриньяра и литийорганических соединений: атом кислорода цикла координирует ионы магния и лития и стабилизирует металлоорганическое соединение лучше, чем открытый эфир. В фармацевтическом производстве растворитель применяют при синтезе антибиотиков, стероидов и промежуточных продуктов, а также в гидроборировании. Из тетрагидрофурана получают гамма-бутиролактон, оборот которого ограничен как оборот прекурсора. Перед металлоорганикой растворитель осушают над молекулярными ситами, гидридом кальция или натрием с бензофеноном.

Экстракция, кристаллизация и хроматография

В лабораторной практике ТГФ используют для экстракции полярных органических соединений, перекристаллизации и как элюент в жидкостной хроматографии, в том числе в гель-проникающем варианте для оценки молекулярной массы полимеров. Здесь важна марка: реактив «для анализа» с чистотой не менее 99,5 % содержит стабилизатор и годится для синтеза, а хроматографическая марка идёт без стабилизатора и с контролем прозрачности в ультрафиолете. Смешивать их в одной серии измерений нельзя — стабилизатор даёт собственный пик. Бутыль датируют при вскрытии и периодически проверяют на пероксиды.

Практические нюансы

Физико-химические константы тетрагидрофурана

CAS 109-99-9; формула C4H8O; молярная масса 72,11 г/моль; температура плавления минус 108,4 °C; кипения 66 °C; плотность 0,889 г/см³ при 20 °C; температура вспышки минус 14…минус 17 °C в закрытом тигле; пределы взрываемости 2–11,8 % об.; диэлектрическая проницаемость около 7,6; предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны 100 мг/м³.

Расхождения в паспортах: пероксиды, стабилизатор и чистота

Нормы у разных изготовителей отличаются в разы, и это надо учитывать при выборе марки. По пероксидам встречаются лимиты и не более 0,003–0,005 %, и не более 0,05 % — разница на порядок, а вещество одно и то же. Стабилизатор дозируют от 120 плюс-минус 30 мкг/г до 250–400 мкг/г. Чистота лежит в диапазоне от 99,5 % для реактива «для анализа» до 99,9 % и выше для промышленной марки, вода — от 0,03 % до 0,1 %. Рабочим считают тот лимит, что записан в паспорте конкретной партии, поэтому при смене изготовителя спецификацию сверяют заново, а не переносят прежние допуски.

Тетрагидрофуран и диэтиловый эфир в органическом синтезе

Оба растворителя эфирные и оба склонны к пероксидам, но ведут себя по-разному. Диэтиловый эфир кипит при 35 °C, дешевле и легче отгоняется, зато крайне летуч и в открытой посуде теряется на глазах. Тетрагидрофуран кипит при 66 °C, смешивается с водой в любых соотношениях и сильнее координирует ионы магния и лития, поэтому в промышленных объёмах реактивы Гриньяра чаще готовят именно в нём. Расплата — более высокая цена и обязательный стабилизатор, без которого пероксиды набираются быстро.

Осушка и перегонка перед металлоорганикой

Порядок работы: сначала проба на пероксиды, затем осушка и только потом перегонка. Сушат над молекулярными ситами 4 Å, гидридом кальция или натрием с бензофеноном до устойчивой синей окраски индикатора. Осушенный растворитель используют сразу — на воздухе он быстро набирает влагу. Куб досуха не отгоняют: пероксиды концентрируются в остатке, поэтому в перегонной колбе оставляют часть жидкости, а отгонку ведут под инертным газом.

Какие полимеры растворитель действительно растворяет

В каталогах регулярно путают близкие аббревиатуры, и заявки приходят на несуществующие задачи. Тетрагидрофуран растворяет поливинилхлорид, полиуретаны, эфиры целлюлозы и ряд синтетических каучуков. Поливиниловый спирт в нём не растворяется — для него нужна вода, а не эфир. Политетрафторэтилен не растворяется вообще ни в одном промышленном растворителе, и путать его с политетраметиленэфиргликолем, который из тетрагидрофурана как раз получают, нельзя: первый — конечный фторполимер, второй — простой полиэфир, сырьё для полиуретанов.

Хранение и безопасность

Условия хранения
Плотно закрытая тара при температуре до +30 °C, защита от света и прямых солнечных лучей, вдали от окислителей
Меры безопасности
Исключить искры и нагрев; заземление ёмкостей при наливе; перчатки, очки, респиратор; работа под вытяжкой. Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны 100 мг/м³.
Перевозка
Автомобильный и железнодорожный транспорт в канистрах и бочках по правилам перевозки опасных грузов: UN 2056, класс 3, группа упаковки II
Вентиляция
Приточно-вытяжная вентиляция с забором понизу — пары тяжелее воздуха и собираются у пола
Температурный режим
Хранение предпочтительно при +5…+25 °C
Тара
Стальные или полиэтиленовые канистры и бочки, герметично закрытые; для лабораторных объёмов — стекло или металл

Частые вопросы

Для каких задач берут тетрагидрофуран?
Четыре основные области: клеи и цементы для поливинилхлорида, включая диффузионную сварку труб; химическая переработка в ПТМЭГ для полиуретанов и спандекса; реакционная среда для реактивов Гриньяра, литийорганики и фармацевтического синтеза; лабораторная экстракция, перекристаллизация и хроматография. По объёму потребления переработка в ПТМЭГ заметно опережает остальные направления.
Зачем в тетрагидрофуран добавляют стабилизатор БГТ?
На свету и в контакте с кислородом простой эфир окисляется по альфа-положению цикла и накапливает органические пероксиды, способные взорваться при нагреве или ударе. Бутилгидрокситолуол обрывает радикальные цепи и растягивает срок безопасного хранения, но не отменяет контроль: концентрацию стабилизатора указывают в паспорте качества, а пероксиды проверяют перед перегонкой независимо от его наличия.
Как проверить пероксиды перед перегонкой?
Подойдёт качественная проба с йодидом калия в уксусной кислоте или этаноле, а также готовые пероксидные тест-полоски. Пробу делают обязательно перед любой перегонкой и нагревом. При положительном результате растворитель очищают пропусканием через активный оксид алюминия либо утилизируют; перегонять его в этом состоянии нельзя. Досуха не перегоняют никогда — в кубе всегда оставляют часть жидкости, поскольку пероксиды концентрируются именно в остатке.
Какой номер ООН и как оформляется перевозка?
UN 2056, наименование «тетрагидрофуран», класс опасности 3, группа упаковки II, знак опасности 3, категория перевозки 2, туннельный код D/E, ограниченное количество 1 л на единицу упаковки. Груз возят в заводской упаковке с полной маркировкой; при наливе ёмкости заземляют.
Чем тетрагидрофуран удобнее диэтилового эфира в синтезе?
Он кипит при 66 °C против 35 °C у диэтилового эфира, поэтому реакцию можно вести при более высокой температуре без интенсивного испарения. Кислород цикла сильнее координирует ионы магния и лития, что делает реактивы Гриньяра устойчивее и позволяет вводить менее реакционноспособные галогениды. При этом ТГФ дороже и всё равно требует стабилизатора и контроля пероксидов.
Чем марка «для анализа» отличается от хроматографической?
Реактив «для анализа» с чистотой не менее 99,5 % содержит стабилизатор и предназначен для синтеза, экстракции и перекристаллизации. Хроматографическая марка поставляется без стабилизатора и нормируется по прозрачности в ультрафиолете. Для жидкостной хроматографии берут только вторую: стабилизатор даёт собственный сигнал детектора, поэтому смешивать марки в одной серии измерений нельзя.
Какая чистота и какие показатели нормируются в паспорте качества?
Товарные партии выпускают с чистотой от 99,5 % до 99,9 % по газовой хроматографии. Кроме чистоты нормируют воду, содержание пероксидов, концентрацию стабилизатора, цветность и остаток после испарения. Для фармацевтических и электронных применений лимиты по воде и пероксидам ужесточают отдельным соглашением о спецификации.
Как хранить и сколько можно держать вскрытую тару?
В герметичной таре, в прохладном затемнённом и вентилируемом помещении вдали от окислителей и источников зажигания; при возможности над жидкостью создают азотную подушку. Дату вскрытия наносят на тару, а пероксиды проверяют каждые три-шесть месяцев и в обязательном порядке перед перегонкой. Для нестабилизированных марок интервал контроля сокращают.

Связанные материалы

  • 2-метилтетрагидрофуран — Замена с более высокой температурой кипения и ограниченной смешиваемостью с водой
  • Гамма-бутиролактон — Продукт окисления тетрагидрофурана; оборот ограничен как оборот прекурсора
  • Политетраметиленэфиргликоль — Полимер, получаемый из тетрагидрофурана для полиуретанов и спандекса
  • 1,4-бутандиол — Сырьё промышленного получения тетрагидрофурана дегидратацией

Аналоги

Используют вместе с

  • Бутилгидрокситолуол как стабилизатор
  • ПВХ и полиуретановые смолы
  • Реактивы Гриньяра и литийорганика
  • Молекулярные сита 4 Å при осушке

Источники

Смотрите также в: Лабораторные реактивы и аналитика Полимеры, пластики и синтетические смолы Растворители и технические жидкости Фармацевтическое и биохимическое сырьё

Похожие