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糠醛(呋喃甲醛,英文:furfural)是一種工業用化學製品,可由各種農副產品中萃取,包括玉米穗軸燕麥小麥麥麩鋸木屑furfural這個字取自於拉丁字的furfur,意思是麥麩,因為這是糠醛取得的來源。

糠醛是一種芳香族,其環狀結構如右圖所示。其化學式為C5H4O2。純糠醛是有杏仁味的無色的油狀液體,暴露於空氣中會快速變成黃色[1]

歷史

1832年,德國化學家Johann Wolfgang Döbereiner首先將糠醛分離出來。他在製取蟻酸的過程中萃取出微量的副產品,即糠醛。

在當時,蟻酸是用死亡的螞蟻蒸餾製取,Döbereiner用的螞蟻體內可能含有一些植物碎屑。1840年,蘇格蘭化學家約翰•斯登豪斯John Stenhouse發現相同的化學品可以由許多種不同的農作物中蒸餾製取,他將玉米、燕麥、麥麩和鋸木屑分別放入稀硫酸中,檢測出該糠醛的實驗式為C5H4O2。1901年,德國化學家卡爾•哈裡斯Carl Harries推論出糠醛結構。

在1922年桂格燕麥公司使用燕麥麩大規模製造以前,糠醛除了偶而用作芳香劑外,仍然是一個基本無人問津的化學品。現在,糠醛仍然由農副產品如甘蔗渣和玉米芯中製取。

性質

物理性質

糠醛的物性已在右表中列出。糠醛易於極性有機溶劑中溶解,但只微溶於烷烴中。

化學性質

糠醛可以和同種類化合物起反應,如乙醛和其他芳香化合物。芳香化合物糠醛穩定性比小,而且對氫化作用和其他加成反應的活性都遠比其他芳香族化合物大。

當加熱至約250 ℃,糠醛會分解為呋喃一氧化碳,有時會爆炸性的分解。

若與酸一起加熱,糠醛會發生不可逆反應,形成堅硬的熱固性樹脂

製備

許多植物原料含有多醣半纖維素,而每個醣聚合物有5個碳原子。當與硫酸一起加熱時,半纖維素會水解而形成糖,主要為木糖。在同樣的酸和加熱條件下,木糖和其他五碳糖會脫水,失去3個水分子而變成糠醛。

C5H10O5 → C5H4O2 + 3 H2O

在農副產品原料中,原植物體約有 10% 可以再回收製造糠醛。在反應混合中糠醛和水會一起蒸發,在凝結後即可分離。

全世界製造糠醛的總量為約450,000噸。中國是最大的生產地,大約佔全世界製造量的一半。

在實驗室中,糠醛可由玉米芯與稀硫酸回流來合成[2]

應用

糠醛用來作為石化煉製品中的溶劑,從其他碳氫化合物中提煉二烯烴,用於製造合成橡膠

糠醛,以及其衍生糠醇,可與與苯酚丙酮尿素反應製造樹脂。這種樹脂用於製造玻璃纖維、一些飛機零件和汽車製動器。

糠醛也是生產呋喃四氫呋喃溶劑的原料。羥甲基糠醛已在各種各樣的熱加工食品中使用。

安全性

如果食用或吸入糠醛,會產生中毒現象,包括興奮頭痛頭昏噁心,最後失去意識並因為呼吸衰竭而死亡。接觸糠醛會刺激皮膚和呼吸道,甚至造成肺積水。

長期的皮膚接觸會導致皮膚過敏,和特有的敏感性曬斑。在毒素研究中,糠醛會讓動物產生腫瘤、突變、肝臟與腎臟損壞。

視頻

糠醛 相關視頻

玉米秸稈,稻草麥草稻殼,花生殼糠醛扎,木屑刨花壓塊燃料生產

參考文獻

  1. 糠醛 PDF,道客巴巴,2012-12-18
  2. 關於玉米芯制糠醛原理的真相 ,搜狐,2019-04-17