糠醛

糠醛

一種有機物
糠醛,又稱2-呋喃甲醛,其學名為α-呋喃甲醛,是呋喃2位上的氫原子被醛基取代的衍生物。它最初從米糠與稀酸共熱制得,所以叫做糠醛。糠醛是由戊聚糖在酸的作用下水解生成戊糖,再由戊糖脫水環化而成。生産的主要原料為玉米芯等農副産品。合成方法有多種。糠醛是呋喃環系最重要的衍生物,化學性質活潑,可以通過氧化、縮合等反應制取衆多的衍生物,被廣泛應用于合成塑料、醫藥、農藥等工業。
    中文名:糠醛 外文名:2-Furaldehyde 别名:α-呋喃甲醛 化學式:C5H4O2 分子量:96.084 熔點:-36 沸點:161.7 水溶性:8.3 g/100 mL 密度:1.16 外觀:無色至黃色油狀液體 閃點:60 安全性描述:S1/2;S26;S36/37/39;S45 危險性符号:T 危險性描述:R21;R23/25;R36/37;R40 UN危險貨物編号:1199

理化性質

物理性質

熔點

−36 °C

沸點 

161.7 °C

密度

1.16 g/mL at 25 °C(lit.)

蒸氣密度

3.31 (vs air)

蒸氣壓

13.5 mm Hg ( 55 °C)

折射率

 1.515

閃點

 60℃

儲存條件

 2-8°C

溶解度 

微溶于冷水,溶于熱水、乙醇、乙醚、苯

爆炸上限(V/V)

19.3%

爆炸上限(V/V)

2.1%

外觀

無色至黃色油狀液體

臨界壓力

5.5MPa

化學性質

由于糠醛具有醛基、二烯基醚官能團,因此糠醛具有醛、醚、二烯烴等化合物的性質,特别是與苯甲醛性質相似。在一定條件下,糠醛能發生如下化學反應:

1.糠醛經氧化制取順丁烯二酸、順丁烯二酸酐、糠酸、呋喃甲酸。

2.在氣相條件下,糠醛經觸媒氧化生成失水蘋果酸。

3.糠醛加氫可制取糠醇、四氫化糠醇、甲基呋喃、甲基四氫呋喃。

4.糠醛蒸汽與水蒸汽經适當的觸媒脫碳後可制得呋喃。

5.糠醛在強堿作用下發生康尼查羅反應,生成糠醇及糠酸鈉。

6.糠醛可在脂肪酸鹽或有機堿的作用下發生柏琴反應,同酸酐縮合生成呋喃丙烯酸。

7.糠醛與酚類化合物縮合生成熱塑性樹脂;與尿素、三聚氰胺縮合制造塑料;與丙酮縮合制取糠酮樹脂。

發展曆程

821年,Doebernier首先發現了糠醛。随後,人們對其物理化學性質及其合成方法進行了深入的研究;

1922年,美國QuakerOats公司首先實現了糠醛的工業化,主要應用于木松香脫色和潤滑油精制方面,實現了糠醛在工業領域的應用;

20世紀40年代,糠醛廣泛應用于合成橡膠、醫藥、農藥等領域;

60年代以後,随着糠醛衍生物的開發,特别是呋喃樹脂在鑄造業的廣泛應用,極大地促進了糠醛工業的發展。

主要用途

糠醛的化學性質活潑,可以通過氧化、縮合等反應制取衆多的衍生物,是一種重要的有機化工産品,廣泛應用于合成塑料、醫藥、農藥等工業;

糠醛是極好的有機溶劑,用于提煉高級潤滑油和柴油;

糠醛的衍生物有很高的附加值,糠醛是生産糠醇原料,糠醛在催化劑條件下加氫還原成糠醇,而糠醇是呋喃樹脂的主要生産原料;

糠醛是一種重要的有機化工原料,可用其制取順丁烯二酸酐、乙二酸、糠醇、四氫呋喃,還可用其合成糠醛樹脂、呋喃樹脂、橡膠硫化促進劑、橡塑防老劑、防腐劑等。主要用在醫藥、農藥、獸藥以及食品行業;

許多糠醛的衍生物具有很強的殺菌能力;

糠醛可代替甲醛與苯酚在酸或堿的催化下縮合,制造酚醛樹脂。

制備方法

一步法

一步法是戊聚糖水解和戊糖脫水生成糠醛兩步反應,在同一個水解鍋内一次完成的。

一步法因其設備投資少,操作簡單,在糠醛工業中得到了廣泛的應用。經過近幾十年發展,糠醛的生産工藝和技術都有了很大的提高,從最初的單鍋蒸煮,發展到多鍋串聯以及連續生産工藝。

一步法蒸汽消耗量大,糠醛的收率低,并産生大量的廢渣。目前糠醛生産廠處理廢渣的辦法主要是采用煤渣混燒技術将糠醛廢渣用作産生蒸汽的燃料。

兩步法

兩步法是戊聚糖先在100℃左右水解生成戊糖,之後戊糖再在較高溫度條件下脫水環化生成糠醛。

20世紀40年代初,J.W.Dunning等較早對兩步法制備工藝作了研究,使用了一套連續設備,以硫酸為催化劑,玉米芯為原料制備糠醛。之後,許多研究人員對此做了大量的工作。第一步戊聚糖水解生成戊糖反應的條件溫和,工藝已經很成熟,戊糖收率達到95%以上。

兩步法工藝研究的重點在于對第二步,即戊糖脫水環化生産糠醛的研究。

兩步法工藝較為複雜,設備投資高,第二步脫水的工藝條件不是十分成熟,在工業生産中未能得到廣泛的實際應用。

生物質法

生物質含有大量半纖維素和纖維素,他們可以經過酸水解生成糠醛或糠醛系列有機産物。利用汽油或柴油在水解過程中動态地直接萃取出部分糠醛及其它溶于油品中的水解産物,間接地增加了燃油的可使用量,達到"生産"生物液體燃油的目的。

此技術仍然處于理論實驗階段,還有很多問題需要解決。如果此技術實際應用後,既可以解決農村生物質利用的問題,又可以改變汽車工業對石油依賴的現狀,具有巨大的社會經濟效益。

安全信息

安全術語

S1/2:Keep locked up and out of reach of children.

上鎖保管并避免兒童觸及。

S26:In case of contact with eyes, rinse immediately with plenty of water and seek medical advice.

眼睛接觸後,立即用大量水沖洗并征求醫生意見。

S36/37/39:Wear suitable protective clothing, gloves and eye/face protection.

穿戴适當的防護服、手套和眼睛/面保護。

S45:In case of accident or if you feel unwell, seek medical advice immediately (show the lable where possible).

發生事故時或感覺不适時,立即求醫(可能時出示标簽)。

風險術語

R21:Harmful in contact with skin.

與皮膚接觸是有害的。

R23/25:Toxic by inhalation and if swallowed.

吸入和吞食是有毒的。

R36/37:Irritating to eyes and respiratory system.

刺激眼睛和呼吸系統。

R40:Possible risks of irreversible effects.

可能有不可逆作用的風險。

環境影響

健康危害

侵入途徑:吸入、食入、經皮吸收。nn健康危害:蒸氣有強烈的刺激性,并有麻醉作用。動物吸入、攝入或經皮膚吸收均可引起急性中毒,表現有呼吸道刺激、肺水腫、肝損害、中樞神經系統損害、呼吸中樞麻痹,以緻死亡。

毒理學數據

1、急性毒性

小鼠經口LC50:425 mg/kg;

大鼠吸入LD50:601mg/m3,4小時;

小鼠腹腔LC50:1490 mg/kg;

狗經口LD50:2300mg/kg;

豚鼠經口LD50:541.7mg/kg;

大鼠經口LD50:65mg/kg

2、刺激性

家兔經皮:500mg(24h),中度刺激。

家兔經眼:20mg(24h),重度刺激。

3、亞急性與慢性毒性

狗吸入507mg/m3,每天6h,每周5d,共4周,産生肝脂肪變性。

4、緻突變性

微生物緻突變:鼠傷寒沙門菌8094μg/皿。

細胞遺傳學分析:倉鼠卵巢2500μmol/L。

DNA抑制:人HeLa細胞3mmol/L。

姐妹染色單體交換:人淋巴細胞70μmol/L。

程序外DNA合成:人類肝髒2nmol/L(24h)。

5、緻癌性

IARC緻癌性評論:G3,對人及動物緻癌性證據不足。

應急方法

洩漏應急處理

迅速撤離洩漏污染區人員至安全區,并進行隔離,嚴格限制出入。切斷火源。建議應急處理人員戴自給正壓式呼吸器,穿消防防護服。盡可能切斷洩漏源,防止進入下水道、排洪溝等限制性空間。小量洩漏:用砂土幹燥石灰或蘇打灰混合。也可以用大量水沖洗,洗水稀釋後放入廢水系統。大量洩漏:構築圍堤或挖坑收容;噴霧狀水冷卻和稀釋蒸氣、保護現場人員、把洩漏物稀釋成不燃物。用防爆泵轉移至槽車或專用收集器内,回收或運至廢物處理場所處置。

防護措施

呼吸系統防護:可能接觸其蒸氣時,應該佩戴過濾式防毒面具(半面罩)。

眼睛防護:戴化學安全防護眼鏡。

身體防護:穿防靜電工作服。

手防護:戴防苯耐油手套。

其它:工作現場嚴禁吸煙、進食和飲水。工作畢,沐浴更衣。保持良好的衛生習慣。

急救措施

皮膚接觸:脫去被污染的衣着,用肥皂水和清水徹底沖洗皮膚。就醫。

眼睛接觸:立即提起眼睑,用大量流動清水或生理鹽水徹底沖洗至少15分鐘。就醫。

吸入:迅速脫離現場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難,給輸氧。如呼吸停止,立即進行人工呼吸。就醫。

食入:飲足量溫水,催吐。就醫。

滅火方法:滅火劑:霧狀水、泡沫、二氧化碳、幹粉、砂土。用水滅火無效,但可用水保持火場中容器冷卻。

包裝及貯運: 采用鐵桶包裝,每桶 240 公斤 。貯于陰涼、幹燥、通風處。

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