テトラヒドロフラン

テトラヒドロフラン（THF）：その性質、製造、そして応用

テトラヒドロフラン（THF）は、酸素原子を含む5員環構造を持つ環状エーテルです。常温常圧では芳香を持つ無色の液体として存在し、その高い溶解力から、様々な分野で溶媒として広く利用されています。別名テトラメチレンオキシド、オキソラン、オキサシクロペンタンなどとも呼ばれています。

THFの特性と取り扱い上の注意

THFは水と自由に混ざり合い、多くの有機化合物や高分子を溶かすことができるため、優れた溶媒としての性質を持っています。しかし、引火点が-14.5℃と低いため、取り扱いには注意が必要です。日本では消防法により危険物第四類に指定されています。

さらに、空気中の酸素と反応して過[[酸化物]]を生成する性質があるため、長期間保存したTHFの蒸発乾固は非常に危険です。市販のTHFには、酸化を防ぐための安定剤が添加されている場合が多いですが、蒸留精製などを行う際にも、蒸発乾固させてはいけません。

また、酸素原子の配位性を利用して、ルイス酸や金属イオンと錯体を形成します。例えば、ボランとの錯体（BH3・THF）は安定で、市販されています。

THFの製造方法

年間およそ20万トンが生産されているTHFは、主に以下の方法で製造されています。

1,4-[[ブタンジオール]]の酸触媒脱水: これは最も一般的な工業的方法です。1,4-[[ブタンジオール]]を酸触媒を用いて脱水することでTHFを得ます。この方法は、エタノールからのジエチルエーテル製造と類似した手法です。原料となる1,4-[[ブタンジオール]]は、アセチレンとホルムアルデヒドの縮合によって合成される1,4-ブチンジオールを水素化したり、アリルアルコールをヒドロホルミル化反応を経て水素化することで得られます。
n-ブタンの酸化と水素化: デュポン社が開発した方法として、n-ブタンを酸化して粗無水マレイン酸を生成し、これをさらに水素化することでTHFを得る方法があります。
フランの水素化: フランを水素化することによってもTHFを合成できます。フランはペントースから合成できるため、この方法は再生可能資源を利用できる利点がありますが、工業的には広く用いられていません。

THFの用途

THFは溶媒としてだけでなく、様々な用途を持ちます。

ポリマー合成: 開環重合によってポリテトラメチレンエーテルグリコール（ポリエーテル）を製造する原料となります。
γ-ブチロラクトン製造: 酸化によってγ-ブチロラクトンに変換できます。
水素貯蔵: 2005年の報告では、水に0.1%程度のTHFを添加することで、比較的穏やかな条件下で安定な水素ハイドレートが生成する可能性が示唆されましたが、この結果はその後確認されていません。約4%（重量%）までのTHF添加で水素ハイドレートの貯蔵が可能であるとされています。

まとめ

THFは、その優れた溶媒能力と様々な化学反応への利用可能性から、化学工業において重要な役割を果たす化合物です。一方で、引火性や過[[酸化物]]生成といった危険性も考慮した上で、適切な取り扱いが必要です。今後も、その高い汎用性から、新たな用途開発が期待されます。

もう一度検索