ฟูร์ฟูรัล

ชื่อ
ชื่อ IUPAC ที่นิยมใช้ ฟิวแรน-2-คาร์บัลดีไฮด์
ชื่ออื่นๆ ฟูร์ฟูรัล, ฟูแรน-2-คาร์บอกซัลดีไฮด์, ฟูรัล, ฟูร์ฟูรัลดีไฮด์, 2-ฟูรัลดีไฮด์, ไพโรมิวซิกอัลดีไฮด์
ตัวระบุ
หมายเลข CAS	98-01-1 Y
โมเดล 3 มิติ ( JSmol )	ภาพแบบโต้ตอบ
ชอีบี	เชบี:34768 น
เคมีเอ็มบีแอล	เคมีเอ็มบีแอล189362 วาย
เคมสไปเดอร์	13863629 วาย
บัตรข้อมูล ECHA	100.002.389
เคกก์	ซี14279 วาย
PubChem CID	7362
มหาวิทยาลัย	DJ1HGI319P Y
แดชบอร์ด CompTox ( EPA )	DTXSID1020647
อินชิ นิ้ว = 1S/C5H4O2/c6-4-5-2-1-3-7-5/h1-4H Y  คีย์:  HYBBIBNJHNGZAN-UHFFFAOYSA-N Y  นิ้วChI=1/C5H4O2/c6-4-5-2-1-3-7-5/h1-4H คีย์:  HYBBIBNJHNGZAN-UHFFFAOYAD
รอยยิ้ม c1cc(oc1)C=O
คุณสมบัติ
สูตรเคมี	C H O
มวลโมลาร์	96.085 กรัม·โมล−1
รูปร่าง	น้ำมันไร้สี
กลิ่น	คล้ายอัลมอนด์[ 1 ]
ความหนาแน่น	1.1601  กรัม/มิลลิลิตร (20  °C) [ 2 ] [ 3 ]
จุดหลอมเหลว	−37  °C (−35  °F; 236  K) [ 2 ]
จุดเดือด	162  °C (324  °F; 435  K) [ 2 ]
ความสามารถในการละลายในน้ำ	83  กรัม/ลิตร[ 2 ]
ความดันไอ	2  มม.ปรอท (20  °C) [ 1 ]
ความไวต่อสนามแม่เหล็ก ( χ )	−47.1×10 −6  cm 3 /mol
อันตราย
จุดวาบไฟ	62  องศาเซลเซียส (144  องศาฟาเรนไฮต์; 335  เคลวิน)
ขีดจำกัดการระเบิด	2.1–19.3% [ 1 ]
ปริมาณหรือความเข้มข้นที่ทำให้เสียชีวิต (LD, LC):
LD ( ขนาดยาเฉลี่ย )	300–500  มก./กก. (รับประทาน, หนู) [ 4 ]
LC ( ความเข้มข้นเฉลี่ย )	370  ppm (สุนัข, 6  ชม.) 175  ppm (หนูทดลอง, 6  ชั่วโมง) 1037  ppm (หนู, 1  ชม.) [ 5 ]
LC ( ราคาต่ำสุดที่เผยแพร่ )	370  ppm (เมาส์, 6  ชั่วโมง) 260  ppm (หนู) [ 5 ]
NIOSH (ขีดจำกัดการสัมผัสต่อสุขภาพในสหรัฐอเมริกา):
PEL (อนุญาต)	TWA 5  ppm (20  mg/m³ ) [ผิวหนัง] [ 1 ]
REL (แนะนำ)	ไม่มี REL ที่กำหนดไว้[ 1 ]
IDLH (อันตรายทันที)	100  ppm [ 1 ]
สารประกอบที่เกี่ยวข้อง
ฟิวแรน-2-คาร์บัลดีไฮด์ที่เกี่ยวข้อง	ไฮดรอกซีเมทิลเฟอร์ฟูรัล เมทอกซีเมทิลเฟอร์ฟูรัล
เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่น ข้อมูลที่ให้ไว้เป็นข้อมูลสำหรับวัสดุในสภาวะมาตรฐาน (ที่อุณหภูมิ 25  °C [77  °F] ความดัน 100  kPa) N ตรวจสอบ ( Y Nคืออะไร ?)      ข้อมูลอ้างอิงในกล่องข้อมูล

ฟูร์ฟูรัลเป็นสารประกอบอินทรีย์ที่มีสูตรเคมี C H OCHO เป็นของเหลวไม่มีสี แม้ว่าตัวอย่างเชิงพาณิชย์มักจะมีสีน้ำตาลก็ตาม ฟูร์ฟูรัลมี หมู่ แอลดีไฮด์ติดอยู่ที่ตำแหน่งที่ 2 ของฟิวแรนเป็นผลิตภัณฑ์จากการกำจัดน้ำออก จากน้ำตาล ซึ่งเกิดขึ้นใน ผลพลอยได้ทางการเกษตรหลายชนิด รวมถึงซัง ข้าวโพด ข้าวโอ๊ตรำข้าวสาลี และขี้เลื่อยชื่อฟูร์ฟูรัลมาจากคำภาษาละติน ว่า furfurซึ่งหมาย ถึง รำข้าวโดยอ้างอิงถึงแหล่งที่มาตามปกติ ฟูร์ฟูรัลได้มาจากชีวมวลแห้งเท่านั้น นอกจากเอทานอลกรดอะซิติกและน้ำตาลแล้ว ฟูร์ฟูรัลยังเป็นหนึ่งในสารเคมีอินทรีย์ที่เก่าแก่ที่สุดที่ทราบกันดีและสามารถทำให้บริสุทธิ์ได้ง่ายจากสารตั้งต้นตามธรรมชาติ^{[ 6 ]}

ฟูร์ฟูรัลถูกแยกออกมาครั้งแรกในปี ค.ศ. 1821 (ตีพิมพ์ในปี ค.ศ. 1832) โดยนักเคมีชาวเยอรมันโยฮันน์ โวล์ฟกัง เดอเบอไรเนอร์ซึ่งผลิตตัวอย่างเล็กน้อยเป็นผลพลอยได้จากการสังเคราะห์กรดฟอร์มิก^{[ 7 ]}ในปี ค.ศ. 1840 นักเคมีชาวสก็อต จอห์น สเตนเฮาส์พบว่าสารเคมีชนิดเดียวกันนี้สามารถผลิตได้โดยการกลั่นวัสดุทางการเกษตรหลากหลายชนิด รวมถึงข้าวโพด ข้าวโอ๊ต รำข้าว และขี้เลื่อย ด้วยกรดซัลฟิวริก ในน้ำ เขายังได้กำหนด สูตรเชิงประจักษ์ของฟูร์ฟูรัล(C H O ) อีกด้วย ^{[ 8 ]}จอร์จ ฟาวน์สตั้งชื่อน้ำมันนี้ว่า "ฟูร์ฟูรอล" ในปี ค.ศ. 1845 (จากฟูร์ฟูร์ (รำข้าว) และโอเลียม (น้ำมัน)) ^{[ 9 ]}ในปี ค.ศ. 1848 นักเคมีชาวฝรั่งเศสออกุสต์ คาฮูร์ได้กำหนดว่าฟูร์ฟูรัลเป็นอัลดีไฮด์^{[ 10 ]}การกำหนดโครงสร้างของฟูร์ฟูรัลต้องใช้เวลาพอสมควร เนื่องจากโมเลกุลของฟูร์ฟูรัลประกอบด้วยอีเทอร์ แบบวงแหวน ( ฟิวแรน ) ซึ่งมีแนวโน้มที่จะแตกออกเมื่อถูกทำปฏิกิริยากับสารเคมีที่รุนแรง ในปี 1870 นักเคมีชาวเยอรมันAdolf von Baeyerได้คาดการณ์เกี่ยวกับโครงสร้างของสารประกอบที่คล้ายคลึงกันทางเคมี ได้แก่ ฟิวแรนและกรด2-ฟูโรอิก^{[ 11 ]}การวิจัยเพิ่มเติมโดยนักเคมีชาวเยอรมันHeinrich Limprichtสนับสนุนแนวคิดนี้^{[ 12 ]}จากงานที่ตีพิมพ์ในปี 1877 Baeyer ได้ยืนยันความเชื่อก่อนหน้านี้ของเขาเกี่ยวกับโครงสร้างของฟูร์ฟูรัล^{[ 13 ]}ในปี 1886 ฟูร์ฟูรอลถูกเรียกว่า "ฟูร์ฟูรัล" (ย่อมาจาก "ฟูร์ฟูรัลดีไฮด์") และมีการเสนอโครงสร้างทางเคมีที่ถูกต้องสำหรับฟูร์ฟูรัล^{[ 14 ]}ในปี 1887 นักเคมีชาวเยอรมันWilly Marckwaldได้สรุปว่าอนุพันธ์บางชนิดของฟูร์ฟูรัลมีนิวเคลียสฟิวแรน^{[ 15 ]}ในปี พ.ศ. 2444 นักเคมีชาวเยอรมันคาร์ล แฮร์ริสได้กำหนดโครงสร้างของฟิวแรนโดยทำงานร่วมกับซัคซินไดอัลดีไฮด์และ2-เมทิลฟิวแรนซึ่งเป็นการยืนยันโครงสร้างที่เสนอของฟูร์ฟูรัลด้วย^{[ 16 ] [ 17 ]}

ฟูร์ฟูรัลยังคงไม่เป็นที่รู้จักมากนักจนกระทั่งปี 1922 ^{[ 6 ]}เมื่อบริษัท Quaker Oatsเริ่มผลิตฟูร์ฟูรัลจำนวนมากจากเปลือกข้าวโอ๊ต^{[ 18 ]}ปัจจุบัน ฟูร์ฟูรัลยังคงผลิตจากผลพลอยได้ทางการเกษตร เช่นกากอ้อยและซังข้าวโพด ประเทศหลักที่ผลิตฟูร์ฟูรัลในปัจจุบัน ได้แก่ สาธารณรัฐโดมินิกัน แอฟริกาใต้ และจีน

ฟูร์ฟูรัลละลายได้ง่ายในตัวทำละลายอินทรีย์ที่มีขั้วส่วนใหญ่ แต่ละลายได้เพียงเล็กน้อยในน้ำหรือแอลเคน

ฟูร์ฟูรัลมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาประเภทเดียวกับอัลดีไฮด์และสารประกอบอะโรมาติกอื่นๆ แต่มีคุณสมบัติอะโรมาติกน้อยกว่าเบนซีนดังจะเห็นได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าฟูร์ฟูรัลสามารถถูกไฮโดรจิเนต ได้ง่ายจนกลาย เป็น เตตระ ไฮโดรฟูร์ฟูริลแอลกอฮอล์เมื่อถูกความร้อนในสภาวะที่มีกรด ฟูร์ฟูรัลจะเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันแบบย้อนกลับไม่ได้ โดยทำหน้าที่เป็นพอลิเมอร์เทอร์โมเซตติง

ฟูร์ฟูรัลอาจได้รับจากการกำจัดน้ำโดยใช้กรดเร่งปฏิกิริยาของน้ำตาล 5 คาร์บอน ( เพนโทส ) โดยเฉพาะไซโลส^{[ 19 ]}

ซีชั่วโมงโอ →Cชั่วโมงโอ + 3Hโอ

น้ำตาลเหล่านี้อาจได้มาจากเพนโทแซนที่ได้จากเฮมิเซลลูโลสที่มีอยู่ในชีวมวลลิกโนเซลลูโลส

ระหว่าง 3% ถึง 10% ของมวลของวัตถุดิบเหลือทิ้งจากพืชผลสามารถนำกลับมาใช้เป็นฟูร์ฟูรัลได้ ขึ้นอยู่กับชนิดของวัตถุดิบ ฟูร์ฟูรัลและน้ำจะระเหยออกจากส่วนผสมของปฏิกิริยาพร้อมกัน และแยกออกจากกันเมื่อควบแน่น กำลังการผลิตทั่วโลกอยู่ที่ประมาณ 800,000 ตัน ณ ปี 2012 จีนเป็นผู้จัดจำหน่ายฟูร์ฟูรัลรายใหญ่ที่สุด และมีส่วนแบ่งในกำลังการผลิตทั่วโลกมากกว่า ผู้ผลิตเชิงพาณิชย์รายใหญ่อีกสองรายคือIllovo Sugarในแอฟริกาใต้ และ Central Romana ในสาธารณรัฐโดมินิกัน^{[ 20 ]}

ในห้องปฏิบัติการ ฟูร์ฟูรัลสามารถสังเคราะห์ได้จากวัสดุพืชโดยการให้ความร้อนกับกรดซัลฟิวริก^{[ 21 ]}หรือกรดอื่นๆ^{[ 22 ] [ 20 ]}เพื่อหลีกเลี่ยงของเสียที่เป็นพิษ จึงมีการศึกษาทั่วโลกถึงความพยายามที่จะแทนที่กรดซัลฟิวริกด้วยตัวเร่งปฏิกิริยากรดแข็งที่แยกได้ง่ายและนำกลับมาใช้ใหม่ได้^{[ 23 ]}การก่อตัวและการสกัดไซโลสและฟูร์ฟูรัลในภายหลังสามารถเกิดขึ้นได้ง่ายกว่าการสกัดน้ำตาลชนิดอื่นๆ ภายใต้เงื่อนไขต่างๆ เช่น ความเข้มข้นของกรด อุณหภูมิ และเวลา

ในการผลิตทางอุตสาหกรรม กากลิกโนเซลลูโลสบางส่วนยังคงเหลืออยู่หลังจากการกำจัดฟูร์ฟูรัล^{[ 24 ]}กากนี้จะถูกทำให้แห้งและเผาเพื่อให้ได้ไอน้ำสำหรับการทำงานของโรงงานฟูร์ฟูรัล โรงงานรุ่นใหม่ที่มีประสิทธิภาพด้านพลังงานมากกว่าจะมีกากเหลืออยู่ ซึ่งสามารถนำไปใช้ในการผลิตไฟฟ้าร่วม^{[ 25 ] [ 26 ]}อาหารสัตว์ ถ่านกัมมันต์ วัสดุคลุมดิน/ปุ๋ย ฯลฯ

โดยทั่วไปจะพบได้ในอาหารที่ปรุงสุกหรือผ่านความร้อนหลายชนิด เช่น กาแฟ (55–255  มก./กก.) และขนมปังธัญพืชเต็มเมล็ด (26  มก./กก.) ^{[ 4 ]}

ในอุตสาหกรรมปิโตรเคมีฟูร์ฟูรัลถูกใช้เป็นตัวทำละลายเคมีเฉพาะสำหรับการสกัดไดอีน^{[ 27 ]}

ฟูร์ฟูรัลเป็น วัตถุดิบทางเคมีหมุนเวียนที่สำคัญซึ่งไม่ได้มาจากปิโตรเลียมซึ่งสามารถแปลงเป็นตัวทำละลาย โพลิเมอร์ เชื้อเพลิง และสารเคมีที่มีประโยชน์อื่นๆ ได้โดยการลด ตัว เร่งปฏิกิริยา หลายประเภท ^{[ 28 ]}

การเติมไฮโดรเจนลงในฟูร์ฟูรัลจะให้ฟูร์ฟูริลแอลกอฮอล์ (FA) ซึ่งใช้ในการผลิตฟิวแรนเรซินซึ่งถูกนำไปใช้ใน วัสดุคอม โพสิตเมทริกซ์พอลิเมอร์เทอร์โมเซต ซีเมนต์ กาว เรซินหล่อ และสารเคลือบ^{[ 29 ]}การเติมไฮโดรเจนลงในฟูร์ฟูริลแอลกอฮอล์เพิ่มเติมจะนำไปสู่เตตระไฮโดรฟูร์ฟูริลแอลกอฮอล์ (THFA) ซึ่งใช้เป็นตัวทำละลายในสูตรทางการเกษตรและเป็นสารเสริมเพื่อช่วยให้สารกำจัดวัชพืชแทรกซึมเข้าไปในโครงสร้างใบได้

การดีคาร์บอนิเล ชัน ที่เร่งปฏิกิริยาด้วยแพลเลเดียมบนฟูร์ฟูรัลทำให้เกิดฟิวแรน ในระดับอุตสาหกรรม ^{[ 4 ]}

ตัวทำละลายสำคัญอีกตัวหนึ่งที่ทำจากฟูร์ฟูรัลคือเมทิลเตตระไฮโดรฟูแรน ฟูร์ฟูรัลใช้ในการสร้าง อนุพันธ์ ฟูแรน อื่นๆ เช่นกรดฟูโรอิกผ่านการออกซิเดชัน^{[ 30 ]}และฟูแรนเองผ่านการดีคาร์บอนิเลชันเฟสไอที่เร่งปฏิกิริยาด้วยแพลเลเดียม^{[ 4 ]}

มีตลาดที่ดีสำหรับสารเคมีที่มีมูลค่าเพิ่มที่สามารถได้รับจากฟูร์ฟูรัล โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเศรษฐกิจที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม^{[ 20 ]} เมื่อเร็วๆ นี้ ได้มีการพัฒนาวิธีการใช้ฟูร์ฟูรัลเพื่อผลิต Γ-บิวทิโรแลคโตนโดยตรงและง่ายๆโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาอิเล็กโทรไลต์^{[ 31 ]}

ฟูร์ฟูรัลเป็นสารก่อมะเร็งในสัตว์ทดลองและเป็นสารก่อกลายพันธุ์ในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวแต่ไม่มีข้อมูลในมนุษย์ จัดอยู่ในกลุ่ม IARC กลุ่ม 3เนื่องจากขาดข้อมูลในมนุษย์และมีการทดสอบในสัตว์น้อยเกินไปที่จะตรงตามเกณฑ์กลุ่ม 2A/2B นอกจากนี้ยังเป็นพิษต่อตับด้วย^{[ 32 ] [ 33 ] [ 34 ] [ 35 ]}

ปริมาณยาที่ทำให้เสียชีวิตโดยเฉลี่ยสูง 650–900  มก./กก. (รับประทานทางปาก ในสุนัข) ซึ่งสอดคล้องกับการแพร่กระจายในอาหาร^{[ 4 ]}

สำนักงานบริหารความปลอดภัยและสุขภาพในการทำงานได้กำหนดขีดจำกัดการสัมผัสที่อนุญาตสำหรับฟูร์ฟูรัลไว้ที่ 5  ppm โดยเฉลี่ยถ่วงน้ำหนักเวลาแปดชั่วโมง (TWA) และยังกำหนดให้ฟูร์ฟูรัลมีความเสี่ยงต่อการดูดซึมทางผิวหนังด้วย^{[ 1 ]}

• การทดสอบอะนิลีนอะซิเตท
• การทดสอบของไบอัล
• การทดสอบของโมลิช
• น้ำยาโทลเลนส์

• ฟูร์ฟูรัลในฐานข้อมูลคุณสมบัติของสารกำจัดศัตรูพืช (PPDB)