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,包括玉米穗軸燕麥小麥麥麩鋸木屑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
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
InChI
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 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
300–500 mg/kg (oral, mice)[4]
LC50中位浓度
  • 370 ppm (dog, 6 hr)
  • 175 ppm (rat, 6 hr)
  • 1037 ppm (rat, 1 hr)[5]
LCLo最低
  • 370 ppm(小鼠,6 hr)
  • 260 ppm(大鼠)[5]
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,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。

歷史编辑

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·斯登豪斯英语John Stenhouse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·哈里斯英语Carl Harries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。

性质编辑

物理性质编辑

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,但只微溶於烷烴中。

化学性质编辑

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

製備编辑

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。

C5H10O5 → C5H4O2 + 3 H2O

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。

在實驗室中,糠醛可由玉米芯與稀硫酸回流來合成[7]

应用编辑

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

糠醛,以及其衍生糠醇,可與苯酚丙酮尿素反應製造樹脂。這種樹脂用於製造玻璃纖維、一些飛機零件和汽車製動器。

糠醛也是生產呋喃四氫呋喃溶劑的原料。羥甲基糠醛已在各種各樣的熱加工食品中使用。

安全性编辑

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。

參考文獻编辑

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards 0297
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 Record of CAS RN 98-01-1 in the GESTIS Substance Database from the IFA英语Institute for Occupational Safety and Health
  3. ^ 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 . 
  4. ^ 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 
  5. ^ 5.0 5.1 Furfural. Immediately Dangerous to Life and Health Concentrations (IDLH). National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH). 
  6. ^ 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. 
  7. ^ Roger Adams and V. Voorhees (1921). "Furfural". Org. Synth. 1: 49; Coll. Vol. 1: 280.