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furano

El furano es un compuesto orgánico heterocíclico , que consta de un anillo aromático de cinco miembros con cuatro átomos de carbono y un átomo de oxígeno . Los compuestos químicos que contienen dichos anillos también se denominan furanos.

El furano es un líquido incoloro, inflamable y muy volátil con un punto de ebullición cercano a la temperatura ambiente. Es soluble en disolventes orgánicos comunes , incluidos alcohol , éter y acetona , y es ligeramente soluble en agua . [2] Su olor es "fuerte, etéreo; parecido al cloroformo ". [3] Es tóxico y puede ser cancerígeno en humanos. El furano se utiliza como punto de partida para otras sustancias químicas especiales . [4]

Historia

El nombre "furano" proviene del latín furfur , que significa salvado [5] ( el furfural se produce a partir del salvado). El primer derivado de furano descrito fue el ácido 2-furoico , por Carl Wilhelm Scheele en 1780. Otro derivado importante, el furfural , fue descrito por Johann Wolfgang Döbereiner en 1831 y caracterizado nueve años más tarde por John Stenhouse . El propio furano fue preparado por primera vez por Heinrich Limpricht en 1870, aunque lo llamó "tetrafenol" (como si fuera un análogo de cuatro carbonos del fenol , C 6 H 5 OH). [6] [7]

Producción

Industrialmente, el furano se fabrica mediante la descarbonilación de furfural catalizada por paladio o mediante la oxidación de 1,3-butadieno catalizada por cobre : ​​[4]

En el laboratorio, el furano se puede obtener a partir del furfural mediante oxidación a ácido 2-furoico, seguida de descarboxilación . [8] También se puede preparar directamente mediante descomposición térmica de materiales que contienen pentosas y sólidos celulósicos , especialmente madera de pino .

Síntesis de furanos

La síntesis Feist-Benary es una forma clásica de sintetizar furanos. La reacción implica la alquilación de 1,3- dicetonas con α-bromocetonas seguida de la deshidratación de un hidroxidihidrofurano intermedio . [9] La otra ruta tradicional implica la reacción de 1,4-dicetonas con pentóxido de fósforo (P 2 O 5 ) en la síntesis de Paal-Knorr . [10]

Existen muchas rutas para la síntesis de furanos sustituidos. [11] [12]


Estructura y unión

El furano tiene carácter aromático porque uno de los pares solitarios de electrones del átomo de oxígeno se deslocaliza en el anillo, creando un  sistema aromático 4 n + 2 (ver regla de Hückel ). La aromaticidad es modesta en relación con la del benceno y los heterociclos relacionados, tiofeno y pirrol . Las energías de resonancia del benceno, pirrol , tiofeno y furano son, respectivamente, 152, 88, 121 y 67 kJ/mol (36, 21, 29 y 16 kcal/mol). Por tanto, estos heterociclos, especialmente el furano, son mucho menos aromáticos que el benceno, como se manifiesta en la labilidad de estos anillos. [13] La molécula es plana, pero los grupos C=C unidos al oxígeno conservan un carácter de doble enlace significativo . El otro par solitario de electrones del átomo de oxígeno se extiende en el plano del sistema de anillos planos.

El examen de los contribuyentes de resonancia muestra el aumento de la densidad electrónica del anillo, lo que conduce a mayores tasas de sustitución electrófila. [14]

Contribuyentes de resonancia del furano.

Reactividad

Debido a su carácter parcialmente aromático, el comportamiento del furano es intermedio entre el de un enol éter y el de un anillo aromático. Es diferente a los éteres como el tetrahidrofurano .

Al igual que los enol éteres, los furanos 2,5-disustituidos son susceptibles de hidrólisis para dar reversiblemente 1,4-dicetonas.

El furano sirve como dieno en las reacciones de Diels-Alder con dienófilos deficientes en electrones como el ( E ) -3-nitroacrilato de etilo. [15] El producto de la reacción es una mezcla de isómeros con preferencia por el endoisómero :

Reacción de Furan Diels-Alder con (E) -3-nitroacrilato de etilo

La reacción de Diels-Alder de furano con arinos proporciona los correspondientes derivados de dihidronaftalenos, que son intermediarios útiles en la síntesis de otros compuestos aromáticos policíclicos . [dieciséis]

Reacción del furano con un bencino.

Seguridad

El furano se encuentra en alimentos comerciales tratados térmicamente y se produce mediante la degradación térmica de los componentes naturales de los alimentos. [18] [19] Se puede encontrar en el café tostado , el café instantáneo y los alimentos procesados ​​para bebés . [19] [20] [21] Las investigaciones han indicado que el café elaborado en cafeteras exprés y el café elaborado con cápsulas contienen más furano que el elaborado en cafeteras de goteo tradicionales , aunque los niveles aún se encuentran dentro de límites seguros para la salud. [22]

La exposición al furano en dosis aproximadamente 2.000 veces el nivel proyectado de exposición humana a través de los alimentos aumenta el riesgo de tumores hepatocelulares en ratas y ratones y tumores de las vías biliares en ratas. [23] Por lo tanto, el furano figura entre los posibles carcinógenos humanos . [23]

Ver también

Referencias

  1. ^ Nomenclatura de química orgánica: recomendaciones y nombres preferidos de la IUPAC 2013 (Libro azul) . Cambridge: Real Sociedad de Química . 2014. pág. 392.doi : 10.1039 /9781849733069-FP001. ISBN 978-0-85404-182-4.
  2. ^ Jakubke, Hans Dieter; Jeschkeit, Hans (1994). Enciclopedia concisa de química . Walter de Gruyter. págs. 1–1201. ISBN 0-89925-457-8.
  3. ^ Publicación n.º 2016-171 del DHHS (NIOSH), pág. 2, consultado en noviembre de 2019.
  4. ^ ab Hoydonckx, ÉL; Van Rhijn, WM; Van Rhijn, W.; De Vos, DE; Jacobs, PA "Furfural y derivados". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi :10.1002/14356007.a12_119.pub2. ISBN 978-3527306732.
  5. ^ Senning, Alejandro (2006). Diccionario de quimioetimología de Elsevier . Elsevier. ISBN 0-444-52239-5.
  6. ^ Limpricht, H. (1870). "Ueber das tetrafenol C4H4O". Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft . 3 (1): 90–91. doi : 10.1002/cber.18700030129.
  7. ^ Rodd, Ernest Harry (1971). Química de los compuestos de carbono: un tratado completo moderno . Elsevier.
  8. ^ Wilson, WC (1941). "Furano". Síntesis orgánicas .; Volumen Colectivo , vol. 1, pág. 274
  9. ^ Hou, XL; Cheung, HY; Cariño, TY; Kwan, PL; He aquí, TH; Tong, SY; Wong, HN (1998). "Síntesis regioselectiva de furanos sustituidos". Tetraedro . 54 (10): 1955-2020. doi :10.1016/S0040-4020(97)10303-9.
  10. ^ ab Gilchrist, Thomas L. (1997). Química heterocíclica (3ª ed.). Liverpool: Longman. pag. 209-212.
  11. ^ Adam Sniady, Marco S. Morreale, Roman Dembinski (2007). "Ciclación electrofílica con N-yodosuccinimida: preparación de 5-(4-bromofenil)-3-yodo-2-(4-metil-fenil)furano". Síntesis orgánicas . 84 : 199. doi : 10.15227/orgsyn.084.0199.{{cite journal}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  12. ^ James A. Marshall, Clark A. Sehon (1999). "Isomerización de alcoholes b-alquinílicos alílicos a furanos catalizada por nitrato de plata sobre gel de sílice: 2-pentil-3-metil-5-heptilfurano". Síntesis orgánicas . 76 : 263. doi : 10.15227/orgsyn.076.0263.
  13. ^ Smith, Michael B.; March, Jerry (2007), Química orgánica avanzada: reacciones, mecanismos y estructura (6ª ed.), Nueva York: Wiley-Interscience, p. 62, ISBN 978-0-471-72091-1
  14. ^ Bruice, Paula Y. (2007). Química Orgánica (5ª ed.). Upper Saddle River, Nueva Jersey: Pearson Prentice Hall. ISBN 978-0-13-196316-0.
  15. ^ Masesane, yo; Batsanov, A.; Howard, J.; Modal, R.; Acero, P. (2006). "El enfoque del oxanorborneno para los derivados 3-hidroxi, 3,4-dihidroxi y 3,4,5-trihidroxi del ácido 2-aminociclohexanocarboxílico". Revista Beilstein de Química Orgánica . 2 (9): 9. doi : 10.1186/1860-5397-2-9 . PMC 1524792 . PMID  16674802. 
  16. ^ Filatov, MA; Baluschev, S.; Ilieva, IZ; Enkelmann, V.; Míteva, T.; Landfester, K .; Aleshchenkov, SE; Cheprakov, AV (2012). "Tetraariltetraantra [2,3] porfirinas: síntesis, estructura y propiedades ópticas" (PDF) . J. Org. química . 77 (24): 11119–11131. doi :10.1021/jo302135q. PMID  23205621. Archivado desde el original (PDF) el 19 de febrero de 2020.
  17. ^ Harreus, Albrecht Ludwig. "Pirrol". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi :10.1002/14356007.a22_453. ISBN 978-3527306732.
  18. ^ Anese, M.; Manzocco, L.; Calligaris, S.; Nicoli, MC (2013). "Estrategias industrialmente aplicables para mitigar la acrilamida, el furano y el 5-hidroximetilfurfural en los alimentos" (PDF) . Diario de la química agrícola y alimentaria . 61 (43): 10209–14. doi :10.1021/jf305085r. PMID  23627283. Archivado desde el original (PDF) el 8 de agosto de 2017.
  19. ^ ab Moro, S.; Chipman, JK; Wegener, JW; Hamberger, C.; Dekant, W.; Mally, A. (2012). "Furano en alimentos tratados térmicamente: formación, exposición, toxicidad y aspectos de la evaluación de riesgos" (PDF) . Nutrición molecular e investigación de alimentos . 56 (8): 1197-1211. doi :10.1002/mnfr.201200093. hdl : 1871/41889. PMID  22641279. S2CID  12446132.
  20. ^ Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (2011). "Actualización sobre los niveles de furano en los alimentos de los años de seguimiento 2004-2010 y evaluación de la exposición". Revista EFSA . 9 (9): 2347. doi : 10.2903/j.efsa.2011.2347 . Icono de acceso abierto
  21. ^ Waizenegger, J.; Winkler, G.; Kuballa, T.; Ruge, W.; Kersting, M.; Alexy, U.; Lachenmeier, DW (2012). "Análisis y evaluación de riesgos de furano en productos de café dirigidos a adolescentes". Aditivos alimentarios y contaminantes: Parte A. 29 (1): 19–28. doi :10.1080/19440049.2011.617012. PMID  22035212. S2CID  29027966.
  22. ^ "Cafeteras de café expreso: el café en cápsulas contiene más furano que el resto". Ciencia diaria . 14 de abril de 2011.
  23. ^ ab Bakhiya, N.; Appel, KE (2010). "Toxicidad y carcinogenicidad del furano en la dieta humana" (PDF) . Archivos de Toxicología . 84 (7): 563–578. doi :10.1007/s00204-010-0531-y. PMID  20237914. S2CID  19389984.

enlaces externos

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