糠醛
糠醛(呋喃甲醛,英文:furfural)是一種工業用化學製品,可由各種農副產品中萃取,包括玉米穗軸、燕麥與小麥的麥麩和鋸木屑。furfural這個字取自於拉丁字的furfur,意思是麥麩,因為這是糠醛取得的來源。
糠醛 | |||
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IUPAC名 Furan-2-carbaldehyde | |||
别名 | 呋喃甲醛 糖醛 | ||
识别 | |||
CAS号 | 98-01-1 | ||
PubChem | 7362 | ||
ChemSpider | 13863629 | ||
SMILES |
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InChI |
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InChIKey | HYBBIBNJHNGZAN-UHFFFAOYAD | ||
ChEBI | 34768 | ||
KEGG | C14279 | ||
性质 | |||
化学式 | C5H4O2 | ||
摩尔质量 | 96.08 g·mol−1 | ||
外观 | 无色油状液体 | ||
氣味 | 杏仁味[1] | ||
密度 | 1.1601 g/mL(20 °C)[2][3] | ||
熔点 | −37 °C(236 K)([2]) | ||
沸点 | 162 °C(435 K)([2]) | ||
溶解性(水) | 83 g/L[2] | ||
蒸氣壓 | 2 mmHg(20 °C)[1] | ||
磁化率 | −47.1×10−6 cm3/mol | ||
危险性 | |||
爆炸極限 | 2.1–19.3%[1] | ||
PEL | TWA 5 ppm(20 mg/m3,皮肤)[1] | ||
致死量或浓度: | |||
LD50(中位剂量)
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300–500 mg/kg (oral, mice)[4] | ||
LC50(中位浓度)
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LCLo(最低)
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相关物质 | |||
相关化学品 | 羟甲基糠醛 甲氧基甲基糠醛 | ||
若非注明,所有数据均出自标准状态(25 ℃,100 kPa)下。 |
糠醛是一種芳香族的醛,其環狀結構如右圖所示。其化學式為C5H4O2。純糠醛是有杏仁味的無色的油狀液體,暴露於空氣中會快速變成黃色。
歷史
1832年,德國化學家Johann Wolfgang Döbereiner首先將糠醛分離出來。他在製取蟻酸的過程中萃取出微量的副產品,即糠醛。[6] 在當時,蟻酸是用死亡的螞蟻蒸餾製取,Döbereiner用的螞蟻體內可能含有一些植物碎屑。1840年,蘇格蘭化學家约翰·斯登豪斯發現相同的化學品可以由許多種不同的農作物中蒸餾製取,他將玉米、燕麥、麥麩和鋸木屑分別放入稀硫酸中,檢測出該糠醛的實驗式為C5H4O2。1901年,德國化學家卡爾·哈里斯推論出糠醛結構。
在1922年桂格燕麥公司使用燕麥麩大规模制造以前,糠醛除了偶而用作芳香劑外,仍然是一個基本无人问津的化學品。現在,糠醛仍然由農副產品如甘蔗渣和玉米芯中製取。
性质
物理性质
糠醛的物性已在右表中列出。糠醛易於極性有機溶劑中溶解,但只微溶於水或烷烴中。
化学性质
糠醛可以和同種類化合物起反應,如乙醛和其他芳香化合物。芳香化合物糠醛穩定性比苯小,而且對氫化作用和其他加成反應的活性都遠比其他芳香族化合物大。
當加熱至約250 ℃,糠醛會分解為呋喃和一氧化碳,有時會爆炸性的分解。
若與酸一起加熱,糠醛會發生不可逆反應,形成堅硬的熱固性樹脂。
製備
許多植物原料含有多醣半纖維素,而每個醣聚合物有5個碳原子。當與硫酸一起加熱時,半纖維素會水解而形成糖,主要為木糖。在同樣的酸和加熱條件下,木糖和其他五碳糖會脫水,失去3個水分子而變成糠醛。
在農副產品原料中,原植物體約有 10% 可以再回收製造糠醛。在反應混合中糠醛和水會一起蒸發,在凝結後即可分離。
全世界製造糠醛的總量為約450,000噸。中國是最大的生產地,大約佔全世界製造量的一半。
应用
糠醛用來作為石化煉製品中的溶劑,從其他碳氫化合物中提煉二烯烴,用於製造合成橡膠。
安全性
如果食用或吸入糠醛,會產生中毒現象,包括興奮,頭痛,頭昏,噁心,最後失去意識並因為呼吸衰竭而死亡。接觸糠醛會刺激皮膚和呼吸道,甚至造成肺積水。
長期的皮膚接觸會導致皮膚過敏,和特有的敏感性曬斑。在毒素研究中,糠醛會讓動物產生腫瘤、突變、肝臟與腎臟損壞。
參考文獻
- ^ 跳转到: 1.0 1.1 1.2 1.3 NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards. #0297. NIOSH.
- ^ 跳转到: 2.0 2.1 2.2 2.3 Record of CAS RN 98-01-1 in the GESTIS Substance Database from the IFA
- ^ Baird, Zachariah Steven; Uusi-Kyyny, Petri; Pokki, Juha-Pekka; Pedegert, Emilie; Alopaeus, Ville. Vapor Pressures, Densities, and PC-SAFT Parameters for 11 Bio-compounds. International Journal of Thermophysics. 6 Nov 2019, 40 (11): 102. Bibcode:2019IJT....40..102B. doi:10.1007/s10765-019-2570-9 .
- ^ H. E. Hoydonckx, W. M. Van Rhijn, W. Van Rhijn, D. E. De Vos, P. A. Jacobs, Furfural and Derivatives, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley-VCH, 2005, doi:10.1002/14356007.a12_119.pub2
- ^ 跳转到: 5.0 5.1 Furfural. Immediately Dangerous to Life and Health Concentrations (IDLH). National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).
- ^ J. W. Döbereiner. Ueber die medicinische und chemische Anwendung und die vortheilhafte Darstellung der Ameisensäure. Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft. 1832, 3 (2): 141–146. doi:10.1002/jlac.18320030206.
- ^ Roger Adams and V. Voorhees (1921). "Furfural". Org. Synth. 1: 49; Coll. Vol. 1: 280.