Furano

Furano
Nome IUPAC Furano
Nome sistemático Oxol 5-Oxaciclopenta-1,3-dieno 5-Oxaciclo-1,3-pentadieno 1,4-Epoxibuta-1,3-dieno 1,4-Epoxi-1,3-butadieno
Outros nomes Furfurán Furán Divinileno óxido
Identificadores
Número CAS	110-00-9
PubChem	8029
ChemSpider	7738
KEGG	C14275
ChEBI	CHEBI:35559
ChEMBL	CHEMBL278980
Imaxes 3D Jmol	Image 1
SMILES c1ccoc1
InChI InChI=1S/C4H4O/c1-2-4-5-3-1/h1-4H Key: YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N InChI=1/C4H4O/c1-2-4-5-3-1/h1-4H Key: YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYAC
Propiedades
Fórmula molecular	C4H4O
Masa molar	68,07 g mol^−1
Aspecto	Incoloro, líquido volátil
Densidade	0,936 g/mL
Punto de fusión	−85,6 °C; −122,1 °F; 187,6 K
Punto de ebulición	31,3 °C; 88,3 °F; 304,4 K
Perigosidade
Frases R	R26/27/28, R45
Frases S	S16, S37, S45, S28
NFPA 704	4 3 1
Punto de inflamabilidade	−69 °C; −92 °F; 204 K
Límites de explosividade	Inferior:2,3%, superior:14.3% a 20 °C
LD50	> 2 g/kg (rata)
Estrutura
Grupo puntual	C2v
Se non se indica outra cousa, os datos están tomados en condicións estándar de 25 °C e 100 kPa.

O furano é un composto heterocíclico orgánico, que consta dun anel aromático de cinco membros con catro átomos de carbono e un de oxíxeno. A clase de compostos que conteñen eses aneis tamén se denominan furanos.

O furano é un líquido incoloro, inflamable, moi volátil cun punto de ebulición próximo á temperatura ambiente dunha habitación. É soluble en solventes orgánicos comúns, como o alcohol, éter, e acetona, pero é lixeiramenrte soluble en auga.^[1] É un composto tóxico e pode ser carcinóxeno para os humanos. O furano utilízase como material inicial para a obtención de compostos químicos especializados.^[2]

Historia

O nome furano procede do latín furfur, que significa farelo.^[3] O primeiro derivado do furano foi descrito como ácido 2-furoico por Carl Wilhelm Scheele en 1780. Outro importante derivado, o furfural, foi descuberto por Johann Wolfgang Döbereiner en 1831 e caracterizado nove anos despois por John Stenhouse. O propio furano foi preparado por primeira vez por Heinrich Limpricht en 1870, aínda que o chamou tetrafenol.^[4][5]

Produción

Industrialmente, o furano é fabricado por medio da descarbonilación catalizada por paladio do furfural, ou pola oxidación catalizada por cobre do 1,3-butadieno:^[2]

No laboratorio, o furano pode obterse a partir do furfural por oxidación do ácido furan-2-carboxílico, seguida de descarboxilación.^[6] Pode tamén prepararse directamente por descomposición térmica de materiais que conteñan pentosas, sólidos celulósicos especialmente madeira de piñeiro.

Síntese de furanos

A síntese de Feist–Benary é unha maneira clásica de sintetizar furanos, aínda que se desenvolveron moitas sínteses.^[7] Un dos métodos de síntese máis simples de furanos é a reacción de 1,4-dicetonas con pentóxido de fósforo (P₂O₅) na síntese de Paal–Knorr. A reacción de formación de tiofeno de 1,4-dicetonas con reactivo de Lawesson tamén forma furanos como subprodutos. Existen moitas rutas para a síntese de furanos substituídos.^[8]

Química

O furano é aromático porque un dos pares solitarios de electróns do átomo de oxíxeno está delocalizado no anel, creando un sistema aromáico 4n+2 (ver regra de Hückel) similar ao benceno. Debido á súa aromaticidade, a molécula é plana e carece de dobres enlaces discretos. O outro par solitario de electróns do átomo de oxixeno esténdese no plano do sistema de aneis planos. A súa hibridación sp² permite que un dos pares solitarios do oxíxeno se encontre nun orbital p e así pode interaccionar no sistema π.

Debido á súa aromaticidade, o comportamento do furano é bastante diferente do que presenta éteres heterocíclicos máis típicos como o tetrahidrofurano.

• É considerablemente máis reactivo que o benceno en reaccións de substitución electrófila, debido aos efectos de doazón de electróns do heteroátomo de oxíxeno. O exame dos contribuídores de resonanacia mostra o incremento de densidade electrónica do anel, que leva a incrementar as proporcións de substitución electrofílica.^[9]

• O furano serve como un dieno nas reaccións de Diels-Alder con dienófilos deficientes en electróns como o etil (E)-3-nitroacrilato.^[10] O produto de reacción é unha mestura de isómeros con preferencia polo endo isómero:

A reacción de Diels-Alder do furano con arinos proporciona os derivados correspondentes de dihidronaftalenos, os cales son útiles intermediarios na síntese doutros compostos aromáticos policíclicos.^[11]

• A hidroxenación dos furanos rende secuencialmente dihidrofuranos e tetrahidrofuranos.
• Na reacción de Achmatowicz, os furanos son convertidos en compostos dihidropiranos.

Seguridade

O furano encóntrase en alimentos comerciais tratados con calor e prodúcese por medio de degradación térmica de constituíntes dos alimentos naturais.^[12][13] Pode encontrarse no café torrado, café instantáneo e alimentos de bebé procesados.^[13][14][15] As investigacións indicaron que o café feito en máquinas de café expreso, e, sobre todo, o feito utilizando cápsulas, contén máis furano que o feito con cafeteiras eléctricas de goteo tradicionais, aínda que os seus niveis están aínda dentro dos límites de seguridade considerados saudables.^[16]

A exposición de ratas e ratos ao furano a doses 2000 veces maiores do nivel proxectado para a exsposición humana a partir de alimentos incrementa neses animais o risco de ter tumores hepatocelulares e, en ratas, o de ter tumores do conduto biliar.^[17] Por tanto, o furano está na lista de posibles carcinóxenos humanos.^[17]

Na combustión de residuos sólidos urbanos que conteñen plásticos PVC poden orixinarse furanos e dioxinas.^[18]

Notas

1. Hans Dieter Jakubke; Hans Jeschkeit (1994). Concise Encyclopedia of Chemistry. Walter de Gruyter. pp. 001–1201. ISBN 0-89925-457-8. 
2. H. E. Hoydonckx, W. M. Van Rhijn, W. Van Rhijn, D. E. De Vos, P. A. Jacobs (2005), "Furfural and Derivatives", Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley-VCH, doi:10.1002/14356007.a12_119.pub2 [1]
3. Alexander Senning. Elsevier's Dictionary of Chemoetymology. Elsevier, 2006. ISBN 0-444-52239-5.
4. Limpricht, H. (1870). "Ueber das Tetraphenol C₄H₄O". Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft 3 (1): pp. 90–91. doi:10.1002/cber.18700030129. 
5. Rodd, Ernest Harry (1971). Chemistry of Carbon Compounds: A Modern Comprehensive Treatise. Elsevier. 
6. Wilson, W.C. (1941). "Furan". Org. Synth. cv1p0274. 
7. Hou XL, Cheung HY, Hon TY, Kwan PL, Lo TH, Tong SY, Wong HNC (1998). "Regioselective syntheses of substituted furans". Tetrahedron 54 (10): 1955–2020. doi:10.1016/S0040-4020(97)10303-9. 
8. Katritzky, Alan R. (2003). "Synthesis of 2,4-disubstituted furans and 4,6-diaryl-substituted 2,3-benzo-1,3a,6a-triazapentalenes". Arkivoc 2004 (2): 109. doi:10.3998/ark.5550190.0005.208. 
9. Bruice, Paula Y. (2007). Organic Chemistry (Fifth ed.). Upper Saddle River, NJ: Pearson Prentice Hall. ISBN 0-13-196316-3. 
10. Masesane I, Batsanov A, Howard J, Modal R, Steel P (2006). "The oxanorbornene approach to 3-hydroxy, 3,4-dihydroxy and 3,4,5-trihydroxy derivatives of 2-aminocyclohexanecarboxylic acid". Beilstein Journal of Organic Chemistry 2 (9): 9. PMC 1524792. PMID 16674802. doi:10.1186/1860-5397-2-9. 
11. M.A. Filatov, S. Baluschev, I.Z. Ilieva, V. Enkelmann, T. Miteva, K. Landfester, S.E. Aleshchenkov, A.V. Cheprakov (2012). "Tetraaryltetraanthra[2,3]porphyrins: Synthesis, Structure, and Optical Properties". J. Org. Chem. 77 (24): 11119–11131. doi:10.1021/jo302135q. 
12. Anese, M; Manzocco, L; Calligaris, S; Nicoli, MC (2013). "Industrially Applicable Strategies for Mitigating Acrylamide, Furan and 5-Hydroxymethylfurfural in Food". Journal of Agricultural and Food Chemistry 61 (43): 130528102950009. PMID 23627283. doi:10.1021/jf305085r. 
13. Moro, S; Chipman, JK; Wegener, JW; Hamberger, C; Dekant, W; Mally, A (2012). "Furan in heat-treated foods: Formation, exposure, toxicity, and aspects of risk assessment". Molecular nutrition & food research 56 (8): 1197–211. PMID 22641279. doi:10.1002/mnfr.201200093. 
14. European Food Safety Authority (2011). "Update on furan levels in food from monitoring years 2004-2010 and exposure assessment". EFSA Journal 9 (9): 2347. doi:10.2903/j.efsa.2011.2347. 
15. Waizenegger, J; Winkler, G; Kuballa, T; Ruge, W; Kersting, M; Alexy, U; Lachenmeier, DW (2012). "Analysis and risk assessment of furan in coffee products targeted to adolescents". Food Additives & Contaminants: Part A 29 (1): 19–28. PMID 22035212. doi:10.1080/19440049.2011.617012. 
16. "Espresso makers: Coffee in capsules contains more furan than the rest", Science Daily, April 14, 2011
17. Bakhiya, N; Appel, KE (2010). "Toxicity and carcinogenicity of furan in human diet". Archives of toxicology 84 (7): 563–78. PMID 20237914. doi:10.1007/s00204-010-0531-y. 
18. Colin Baird. Química ambiental. Google books. Páxina 356. Cap. 6. Compuestos químicos tóxicos.

Véxase tamén

Outros artigos

• Furanoflavonoide
• Furanosa
• Ácido furantetracarboxílico

Ligazóns externas

• Recentes métodos sintéticos