El tetrahidrofurano ( THF ), u oxolano , es un compuesto orgánico con la fórmula (CH2 ) 4O . El compuesto se clasifica como compuesto heterocíclico , específicamente un éter cíclico . Es un líquido orgánico incoloro, miscible en agua y con baja viscosidad . Se utiliza principalmente como precursor de polímeros. [8] Al ser polar y tener un amplio rango de líquidos, el THF es un disolvente versátil . Es un isómero de otro disolvente, la butanona .
Anualmente se producen alrededor de 200.000 toneladas de tetrahidrofurano. [9] El proceso industrial más utilizado implica la deshidratación catalizada por ácido de 1,4-butanodiol . Ashland/ISP es uno de los mayores productores de esta ruta química. El método es similar a la producción de éter dietílico a partir de etanol . El butanodiol se deriva de la condensación de acetileno con formaldehído seguida de hidrogenación . [8] DuPont desarrolló un proceso para producir THF mediante la oxidación de n -butano a anhídrido maleico crudo , seguida de hidrogenación catalítica. [10] Una tercera ruta industrial importante implica la hidroformilación de alcohol alílico seguida de hidrogenación a 1,4-butanodiol .
El THF también se puede sintetizar mediante hidrogenación catalítica de furano . [11] [12] Esto permite que ciertos azúcares se conviertan en THF mediante digestión catalizada por ácido para formar furfural y descarbonilación para formar furano, [13] aunque este método no se practica ampliamente. Por lo tanto, el THF se puede obtener a partir de recursos renovables.
En presencia de ácidos fuertes , el THF se convierte en un polímero lineal llamado poli(tetrametilen éter) glicol (PTMEG), también conocido como óxido de politetrametileno (PTMO):
Este polímero se utiliza principalmente para fabricar fibras de poliuretano elastomérico como el Spandex . [14]
La otra aplicación principal del THF es como disolvente industrial para el cloruro de polivinilo (PVC) y en barnices . [8] Es un disolvente aprótico con una constante dieléctrica de 7,6. Es un disolvente moderadamente polar y puede disolver una amplia gama de compuestos químicos polares y no polares. [15] El THF es miscible con agua y puede formar estructuras sólidas de hidrato de clatrato con agua a bajas temperaturas. [16]
Se ha explorado el THF como un cosolvente miscible en solución acuosa para ayudar en la licuefacción y deslignificación de la biomasa lignocelulósica vegetal para la producción de productos químicos de plataforma renovable y azúcares como posibles precursores de biocombustibles . [17] El THF acuoso aumenta la hidrólisis de los glicanos de la biomasa y disuelve la mayoría de la lignina de la biomasa, lo que lo convierte en un solvente adecuado para el pretratamiento de la biomasa.
El THF se utiliza a menudo en la ciencia de los polímeros. Por ejemplo, se puede utilizar para disolver polímeros antes de determinar su masa molecular mediante cromatografía de permeación en gel . El THF también disuelve el PVC y, por lo tanto, es el ingrediente principal de los adhesivos para PVC. Se puede utilizar para licuar cemento de PVC viejo y se utiliza a menudo en la industria para desengrasar piezas metálicas.
El THF se utiliza como componente de las fases móviles para la cromatografía líquida de fase reversa . Tiene una mayor fuerza de elución que el metanol o el acetonitrilo , pero se utiliza con menos frecuencia que estos disolventes.
El THF se utiliza como disolvente en la impresión 3D cuando se imprime con PLA , PETG y filamentos sustancialmente similares. Se puede utilizar para limpiar piezas de impresoras 3D obstruidas, para eliminar las líneas del extrusor y agregar brillo al producto terminado, así como para soldar con disolvente piezas impresas.
En el laboratorio, el THF es un disolvente popular cuando su miscibilidad en agua no es un problema. Es más básico que el éter dietílico [18] y forma complejos más fuertes con Li + , Mg 2+ y boranos . Es un disolvente popular para reacciones de hidroboración y para compuestos organometálicos como el organolitio y los reactivos de Grignard . [19] Por lo tanto, mientras que el éter dietílico sigue siendo el disolvente de elección para algunas reacciones (por ejemplo, las reacciones de Grignard), el THF cumple esa función en muchas otras, donde es deseable una fuerte coordinación y las propiedades precisas de los disolventes etéreos como estos (solos y en mezclas y a varias temperaturas) permiten ajustar las reacciones químicas modernas.
El THF comercial contiene una cantidad importante de agua que debe eliminarse para operaciones sensibles, por ejemplo, aquellas que involucran compuestos organometálicos . Aunque el THF se seca tradicionalmente mediante destilación a partir de un desecante agresivo como el sodio elemental , se ha demostrado que los tamices moleculares son mejores eliminadores de agua. [20]
En presencia de un catalizador ácido sólido , el THF reacciona con sulfuro de hidrógeno para dar tetrahidrotiofeno . [21]
El THF es una base de Lewis que se une a una variedad de ácidos de Lewis como el I 2 , los fenoles , el trietilaluminio y el bis(hexafluoroacetilacetonato)cobre(II) . El THF se ha clasificado en el modelo ECW y se ha demostrado que no existe un orden de fuerza de base. [23] Muchos complejos tienen la estequiometría MCl 3 (THF) 3 . [24]
El THF es un disolvente relativamente no tóxico, con una dosis letal media (LD50 ) comparable a la de la acetona . Sin embargo, se sospecha que la exposición crónica causa cáncer. [5] [25] Como reflejo de sus notables propiedades disolventes, penetra la piel y provoca una rápida deshidratación. El THF disuelve fácilmente el látex, por lo que debe manipularse con guantes de caucho de nitrilo . Es altamente inflamable.
Un peligro que plantea el THF es su tendencia a formar el compuesto explosivo 2-hidroperoxitetrahidrofurano al reaccionar con el aire:
Para minimizar este problema, los suministros comerciales de THF suelen estabilizarse con hidroxitolueno butilado (BHT). La destilación de THF hasta sequedad no es segura porque los peróxidos explosivos pueden concentrarse en el residuo.
El anillo de tetrahidrofurano se encuentra en diversos productos naturales, incluidos lignanos , acetogeninas y productos naturales policétidos . [26] Se han desarrollado diversas metodologías para la síntesis de THF sustituidos. [27]
El tetrahidrofurano pertenece a la clase de éteres cíclicos penticos llamados oxolanos . Existen siete estructuras posibles, a saber: [28]
![{\displaystyle n\,{\ce {C4H8O}}\quad {\xrightarrow[{{\text{strong}} \atop {\text{ácido}}}]{}}\quad {\bigl [}\!\!\!{\ce {-CH2CH2CH2CH2O -}}\!\!\!{\bigr ]}_{n}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/1ec263360fef59fda69155ee527d1528b2944f4f)