Фуран

Фуран
Назва за IUPAC	Furan
Інші назви	Oxole, furfuran, divinyl oxide
Ідентифікатори
Номер CAS	110-00-9
Номер EINECS	203-727-3
KEGG	C14275
ChEBI	35559
SMILES	C1=CC=CO1
InChI	1S/C4H4O/c1-2-4-5-3-1/h1-4H
Номер Бельштейна	103221
Номер Гмеліна	25716
Властивості
Молекулярна формула	C4H4O
Молярна маса	68,07 г/моль
Зовнішній вигляд	colorless, volatile liquid
Густина	0,936 г/мл
Тпл	-85,6 °C
Ткип	31,4 °C
Небезпеки
Температура спалаху	-35 °C
	Якщо не зазначено інше, дані приведені для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа)
	Інструкція з використання шаблону
	Примітки картки

Фура́н — гетероциклічна органічна сполука. Добувається, зазвичай, шляхом термічного розкладання пентозних матеріалів, наприклад целюлозних субстратів (деревина сосни). Фуран — це безбарвна легкозаймиста, досить нестабільна рідина з температурою кипіння близької до кімнатної. Є токсичною і може бути канцерогенною. Каталітичним гідруванням фурану на паладієвих каталізаторах добувають тетрагідрофуран.

Фуран вважається ароматичним тому, що одна з пар электронів на атомі кисню делокалізоваа в кільце, створюючи 4n+2 ароматичну систему (за правилом Гюккеля), аналогічно бензену. Через ароматичність молекула є плоскою з делокалізованими «ароматичними» зв‘язками. Друга пара электронів атому Оксигену знаходиться в площині молекулярної системи. Суть sp² гібридизації полягає в тому, щоб одна вільна пара Оксигену належала π-орбіталі, і саме так, щоб вона могла взаємодіяти рамках π-системи.

Назва фурану походить від лат. furfur, що означає, висівки.^[1] Перша похідна фурану, яка була описана — 2-фуранова кислота, Карлом Вільгельмом Шеєле в 1780 році. Інша важлива похідна, фурфураль, представлена Йоганном Вольфгангом Деберайнером в 1831 і охарактеризована лише дев‘ять років по тому Джоном Стенхаусом. Сам фуран вперше був синтезований Генрихом Лімпріхтом в 1870 році, хоча той і назвав його "тетрафенолом”.^[2]^[3]

Зміст

ОтриманняРедагувати

В промисловості фуран отримують декарбонілюванням фурфуролу, чи окисленнням бутадієну в присутності мідного каталізатора:^[4]

Хімічні властивостіРедагувати

Завдяки своїй ароматичності, поведінка фурану досить різноманітна, на відміну від більшості типових гетероциклічних етерів, наприклад тетрагідрофурану.

Електрофільне заміщенняРедагувати

Фуран більш реакційноздатний ніж бензен та тіофен в реакціях електрофільного заміщення, це пов'язано з електронно-донорним впливом гетероароматичного Оксигену. Вивчення резонансних структур показує збільшення електронної густини в кільці, що призводить до зростання ймовірності електрофільного заміщення.

Разом з тим практично здійснити електрофільне заміщення в ядрі фурану дуже важко, оскільки він легко полімеризується (осмолюється) в присутності кислот. Так для нітрування фурану застосовують такі нетривіальні реагенти як тетранітрометан. Похідні, що містять акцепторні замісники (особливо положенні 2) набагато стійкіші у кислому середовищі, зокрема фурфурол (2-форміл-фуран) може бути пробромований напряму.

Реакції приєднанняРедагувати

Фуран виступає дієном в реакції Дільса—Альдера з електронно-акцепторними дієнофілами, такими як етиловий етиловий ефір-(2E)-3-нітроакрилату.^[5] Продуктом реакції є суміш ізомерів з переважанням ендо-ізомеру:

Також фуран може приєднувати і молекули які не є типовими дієнофілами, наприклад молекулу брому

Спектральні властивості та будова молекулиРедагувати

В ЯМР спектрах фурану сигнали протонів спостерігаються в регіоні типовому для ароматичних сполук що може бути додатковим підтвердженням ароматичності молекули.

Довжини зв'язків та кути в молекулі фурану

ЯМР 1H (DMSO-d6), ppm	ЯМР 13C (DMSO-d6), ppm ^[6]
H2/5 7.46	C2/5 143.6
H3/4 6.36	C3/4 110.4

ПриміткиРедагувати

↑ Alexander Senning. Elsevier's Dictionary of Chemoetymology. Elsevier, 2006. ISBN 0444522395.
↑ H. Limpricht (1870). Ueber das Tetraphenol C₄H₄O. Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft 3 (1): 90–91. doi:10.1002/cber.18700030129.
↑ Ernest Harry Rodd. Chemistry of Carbon Compounds: A Modern Comprehensive Treatise. Elsevier, 1971.
↑ Hoydonckx, H. E.; Van Rhijn, W. M.; Van Rhijn, W.; De Vos, D. E.; Jacobs, P. A. (2005). Furfural and Derivatives. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (Weinheim: Wiley-VCH). doi:10.1002/14356007.a12_119.pub2.
↑ Masesane I, Batsanov A, Howard J, Modal R, Steel P (2006). The oxanorbornene approach to 3-hydroxy, 3,4-dihydroxy and 3,4,5-trihydroxy derivatives of 2-aminocyclohexanecarboxylic acid. Beilstein Journal of Organic Chemistry 2 (9). doi:10.1186/1860-5397-2-9.
↑ Theophil Eicher, Siegfried Hauptmann (2003). The Chemistry of Heterocycles. ISBN 3-527-30720-6.