Tétrahydrofurane

Noms Nom IUPAC préféré Nom systématique de l'IUPAC Autres noms Identifiants Abréviations THF ChEBI CheMBL ChemSpider Carte d'information de l'ECHA 100.003.389 Numéro RTECS UNII Propriétés C4H8O_​​_​​ Masse molaire 72,107 g·mol ⁻¹ Apparence Liquide incolore Odeur De type éther Densité 0,8876 g/cm ³ à 20 °C, liquide Point de fusion −108,4 °C (−163,1 °F; 164,8 K) Point d'ébullition 66 °C (151 °F; 339 K) Miscible Pression de vapeur 132 mmHg à 20 °C 1,4073 à 20 °C Viscosité 0,48 cP à 25 °C Structure Enveloppe 1,63 D (gaz) Dangers Étiquetage SGH : Danger H225 , H302 , H319 , H335 , H351 P210 , P280 , P301+P312+P330 , P305+P351+P338 , P370+P378 , P403+P235 NFPA 704 (diamant de feu) Point d'éclair −14 °C (7 °F; 259 K) Limites d'explosivité 2–11,8 % Dose ou concentration létale (DL, CL) : 21 000 ppm (rat, 3 h) NIOSH (limites d’exposition sanitaire aux États-Unis) : TWA 200 ppm (590 mg/m ³ ) TWA 200 ppm (590 mg/m3 ⁾ ST 250 ppm (735 mg/m3 ⁾ [ 2000 ppm Composés apparentés Furane
Pyrrolidine
Dioxane Éther diéthylique Page de données supplémentaires Tétrahydrofurane (page de données)

Le tétrahydrofurane ( THF ), ou oxolane , est un composé organique de formule (CH2 ₎ 4O _. Le composé est classé comme composé hétérocyclique , plus précisément comme éther cyclique . C'est un liquide organique incolore, miscible à l'eau et à faible viscosité . Il est principalement utilisé comme précurseur de polymères. Étant polaire et ayant une large gamme de liquides, le THF est un solvant polyvalent . C'est un isomère d'un autre solvant, la butanone .

Environ 200 000 tonnes de tétrahydrofurane sont produites chaque année. Le procédé industriel le plus largement utilisé implique la déshydratation acide-catalysée du 1,4-butanediol . Ashland/ISP est l'un des plus gros producteurs de cette voie chimique. La méthode est similaire à la production d' éther diéthylique à partir d'éthanol . Le butanediol est dérivé de la condensation de l'acétylène avec du formaldéhyde suivie d' une hydrogénation . DuPont a développé un procédé de production de THF par oxydation du n -butane en anhydride maléique brut , suivi d'une hydrogénation catalytique. Une troisième voie industrielle majeure implique l'hydroformylation de l'alcool allylique suivie d'une hydrogénation en 1,4-butanediol .

Le THF peut également être synthétisé par hydrogénation catalytique du furane . Cela permet de convertir certains sucres en THF via une digestion acide-catalysée en furfural et une décarbonylation en furane, bien que cette méthode ne soit pas largement pratiquée. Le THF peut donc être dérivé de ressources renouvelables.

En présence d' acides forts , le THF se transforme en un polymère linéaire appelé poly(tétraméthylène éther) glycol (PTMEG), également connu sous le nom de polytétraméthylène oxyde (PTMO) :

Ce polymère est principalement utilisé pour fabriquer des fibres de polyuréthane élastomères comme le Spandex .

L'autre application principale du THF est comme solvant industriel pour le chlorure de polyvinyle (PVC) et dans les vernis . C'est un solvant aprotique avec une constante diélectrique de 7,6. C'est un solvant modérément polaire et peut dissoudre une large gamme de composés chimiques polaires et non polaires. Le THF est miscible à l'eau et peut former des structures solides d'hydrate de clathrate avec de l'eau à basse température.

Le THF a été exploré comme cosolvant miscible en solution aqueuse pour aider à la liquéfaction et à la délignification de la biomasse lignocellulosique végétale pour la production de produits chimiques de plate-forme renouvelables et de sucres comme précurseurs potentiels de biocarburants . Le THF aqueux augmente l'hydrolyse des glycanes de la biomasse et dissout la majorité de la lignine de la biomasse, ce qui en fait un solvant approprié pour le prétraitement de la biomasse.

Le THF est souvent utilisé dans la science des polymères. Par exemple, il peut être utilisé pour dissoudre les polymères avant de déterminer leur masse moléculaire à l'aide de la chromatographie par perméation de gel . Le THF dissout également le PVC et constitue donc l'ingrédient principal des adhésifs PVC. Il peut être utilisé pour liquéfier le vieux ciment PVC et est souvent utilisé industriellement pour dégraisser les pièces métalliques.

Le THF est utilisé comme composant des phases mobiles pour la chromatographie liquide en phase inverse . Il a une force d'élution supérieure à celle du méthanol ou de l'acétonitrile , mais il est moins couramment utilisé que ces solvants.

Le THF est utilisé comme solvant dans l'impression 3D avec du PLA , du PETG et des filaments sensiblement similaires. Il peut être utilisé pour nettoyer les pièces d'imprimante 3D obstruées, pour éliminer les lignes d'extrusion et ajouter de la brillance au produit fini ainsi que pour souder au solvant les pièces imprimées.

En laboratoire, le THF est un solvant populaire lorsque sa miscibilité à l'eau n'est pas un problème. Il est plus basique que l'éther diéthylique et forme des complexes plus forts avec Li ⁺ , Mg ²⁺ et les boranes . C'est un solvant populaire pour les réactions d'hydroboration et pour les composés organométalliques tels que les organolithiens et les réactifs de Grignard . Ainsi, alors que l'éther diéthylique reste le solvant de choix pour certaines réactions (par exemple, les réactions de Grignard), le THF remplit ce rôle dans de nombreuses autres, où une forte coordination est souhaitable et les propriétés précises des solvants éthériques tels que ceux-ci (seuls et en mélanges et à différentes températures) permettent un réglage fin des réactions chimiques modernes.

Le THF commercial contient une quantité importante d'eau qui doit être éliminée pour les opérations sensibles, par exemple celles impliquant des composés organométalliques . Bien que le THF soit traditionnellement séché par distillation à partir d'un dessiccant agressif tel que le sodium élémentaire , il a été démontré que les tamis moléculaires sont de meilleurs capteurs d'eau.

En présence d'un catalyseur acide solide , le THF réagit avec le sulfure d'hydrogène pour donner du tétrahydrothiophène .

Le THF est une base de Lewis qui se lie à une variété d' acides de Lewis tels que _I2 , les phénols , le triéthylaluminium et le bis(hexafluoroacétylacétonato)cuivre(II) . Le THF a été classé dans le modèle ECW et il a été démontré qu'il n'existe pas d'ordre unique de forces de base. De nombreux complexes ont la stoechiométrie MCl3 ₍ THF) ₃ .

Le THF est un solvant relativement peu toxique, avec une dose létale médiane (DL ₅₀ ) comparable à celle de l'acétone . Cependant, une exposition chronique est soupçonnée de provoquer le cancer. En raison de ses remarquables propriétés de solvant, il pénètre dans la peau, provoquant une déshydratation rapide. Le THF dissout facilement le latex et doit donc être manipulé avec des gants en caoutchouc nitrile . Il est hautement inflammable.

L’un des dangers posés par le THF est sa tendance à former le composé explosif 2-hydroperoxytétrahydrofurane lors de sa réaction avec l’air :

Pour minimiser ce problème, les approvisionnements commerciaux en THF sont souvent stabilisés avec de l'hydroxytoluène butylé (BHT). La distillation du THF jusqu'à siccité est dangereuse car les peroxydes explosifs peuvent se concentrer dans le résidu.

Le cycle tétrahydrofurane se retrouve dans divers produits naturels, notamment les lignanes , les acétogénines et les produits naturels polycétides . Diverses méthodologies ont été développées pour la synthèse de THF substitués.

Le tétrahydrofurane fait partie de la classe des éthers cycliques pentiques appelés oxolanes . Il existe sept structures possibles, à savoir,

• Monoxolane, la racine du groupe, synonyme de tétrahydrofurane
• 1,3-dioxolanne
• 1,2-dioxolanne
• 1,2,4-trioxolane
• 1,2,3-trioxolane
• tétroxolane
• pentoxolane