噻吩
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噻吩（Thiophene），系統(tǒng)名1-硫雜-2,4-環(huán)戊二烯，CAS號(hào)110-02-1。從結(jié)構(gòu)式上看，噻吩是一種雜環(huán)化合物，也是一種硫醚。分子式C4H4S，分子量84.14。熔點(diǎn)-38℃，沸點(diǎn)84℃，密度1.051g/cm3。在常溫下，噻吩是一種無(wú)色、有惡臭、能催淚的液體。噻吩天然存在于石油中，含量可高達(dá)數(shù)個(gè)百分點(diǎn)。工業(yè)上，用于乙基醇類的變性。和呋喃一樣，噻吩是芳香性的。硫原子2對(duì)孤電子中的一對(duì)與2個(gè)雙鍵共軛，形成離域Π鍵。噻吩的芳香性僅略弱于苯。
目錄 |
噻吩簡(jiǎn)介
噻吩（thiophene），含有一個(gè)硫雜原子的五元雜環(huán)化合物。分子式C4H4S。存在于煤焦油和頁(yè)巖油中；由煤焦油分餾得到的粗苯和粗萘中，含有少量的噻吩。
無(wú)色、有刺激性氣味液體。熔點(diǎn)－38.2℃，沸點(diǎn)84.2℃ ，相對(duì)密度1.0649（20／4℃）。溶于乙醇、乙醚、丙酮、苯等。噻吩具有芳香性 ，與苯相似，比苯更容易發(fā)生親電取代反應(yīng) ，主要取代在2位上。噻吩2位上的氫也很容易被金屬取代 ，生成汞和鈉等的衍生物。噻吩環(huán)系對(duì)氧化劑具有一定的穩(wěn)定性，例如，烷基取代的噻吩氧化后可以形成噻吩羧酸。用金屬鈉在液氨和甲醇溶液內(nèi)還原噻吩，可得二氫噻吩，以及某些開(kāi)環(huán)化合物。用催化氫化法還原噻吩，可得四氫噻吩。工業(yè)上噻吩用丁烷與硫作用制取。實(shí)驗(yàn)室中噻吩用1，4-二羰基化合物與三硫化二磷反應(yīng)制取。乙酰基丁酮與硫化磷反應(yīng)，能生成2，5-二甲基噻吩。噻吩在許多場(chǎng)合可代替苯，用作制取染料和塑料的原料，但由于性質(zhì)較為活潑，一般不如由苯制造出來(lái)的產(chǎn)品性質(zhì)優(yōu)良。噻吩也可用作溶劑。
CAS No.： 110-02-1
理化特性
| 分子式：C H S | 分子量：84.13 |
| 外觀與性狀：無(wú)色液體，有類似苯的氣味 | |
| Ph值： | 熔點(diǎn)(℃)：一38.3℃ |
| 相對(duì)密度(水=1)：1.06 | 沸點(diǎn)(℃)：84.2 |
| 相對(duì)密度(空氣=1)：2.9 | 飽和蒸汽壓(kPa)：5.33/12.5 |
| 燃燒熱(Kj/mol)：2802.7 | 臨界溫度(℃)：96.8 |
| 臨界壓力(MPa)：無(wú)資料 | 辛醇／水分配系數(shù)：無(wú)資料 |
| 閃點(diǎn)(℃)：一9 | 自燃溫度(℃)： 395 |
| 爆炸下限[%(V/V)]：1.5～ | 爆炸上限[%(V/V)]：12.5 |
| 最小點(diǎn)火能(mJ)：0.31 | 最大爆炸壓力(MPa)：0.843 |
| 溶解性：本品不溶于水，可混溶于乙醇、乙醚等多種有機(jī)溶劑 |
噻吩提取法
噻吩存在于煉焦生成的粗苯餾分中，為焦油雜質(zhì)。因噻吩與苯的沸點(diǎn)接近，難以用一般的分餾法將二者分開(kāi)。目前世界上的精餾提取方法主要是加氫精制法、硫酸精制法和溶劑萃取法。
加氫精制法成本高、投資大，工業(yè)化生產(chǎn)不可取；硫酸法污染嚴(yán)重、收率低、后處理困難，也屬落后工藝，目前僅有少量焦化廠采用此法生產(chǎn)少量噻吩；溶劑萃取法投資小、收率高、產(chǎn)品純度高，適于規(guī)模化生產(chǎn)。
目前我國(guó)還未能很好地對(duì)噻吩進(jìn)行提取、精制，浪費(fèi)了有限的資源，并對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。在很多以苯為溶劑的化學(xué)合成中，因有微量噻吩存在而嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量，甚至報(bào)廢。
噻吩化學(xué)合成法
世界上第一套生產(chǎn)噻吩的工業(yè)化裝置采用丁烷與硫的氣相催化法工藝（nobiloil法，soccong－vaccum 公司開(kāi)發(fā)），收率為40%，此方法于1950年獲專利， 60年代因收率低、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、污染環(huán)境而停產(chǎn)。較新的方法有：①氣相催化法，由丁烯、丁二烯、正丁醇、丁烯醛連續(xù)與二硫化碳或二氧化硫在堿促進(jìn)的金屬氧化物催化劑存在下于500℃反應(yīng)，得到噻吩及其衍生物；②由呋喃或甲基呋喃與二硫化碳在雜多酸催化下于400℃反應(yīng)，制備噻吩和甲基噻吩，收率可達(dá)93%，催化劑壽命長(zhǎng)，不必周期再生，是一種有前途的合成工藝；③丁烷與硫氣相混合，于600℃ 快速反應(yīng)；④在氧化鐵存在下，乙炔通過(guò)加熱至 300℃的黃鐵礦反應(yīng)；⑤無(wú)水丁二酸鈉與三硫化二磷在高溫和二氧化碳氣流中反應(yīng)。
工業(yè)上，噻吩用丁烷與硫作用制取，丁烷首先脫氫，然后再與硫關(guān)環(huán)，形成噻吩。實(shí)驗(yàn)室中，噻吩用 1,4-二羰基化合物與三硫化二磷反應(yīng)制取。乙酰基丁酮與硫化磷反應(yīng)，能生成2,5-二甲基噻吩。
α-噻吩衍生物
用途
α-噻吩衍生物廣泛應(yīng)用于合成醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料、化學(xué)試劑、高分子助劑等。
帶有噻吩環(huán)的抗生素比苯基同系物具有更好的療效。一些消炎鎮(zhèn)痛新藥，如對(duì)羥麻黃堿、舒洛芬、噻布洛酸、噻洛芬酸、苯噻啶、舒芬太尼等10余種療效顯著的消炎鎮(zhèn)痛藥均為噻吩的衍生物。噻吩的衍生物還可以用于合成解痙攣藥替喹溴胺、驅(qū)蟲(chóng)藥噻乙吡啶、抗膽堿藥環(huán)己甲醇、利尿藥阿唑噻米、氯吡咯、抗膽胺藥噻哌苯胺、噻苯二胺、美沙吡啉、噻吩二胺等數(shù)百種藥物。噻吩-α-乙酸主要用于合成先鋒霉素Ⅰ、先鋒霉素Ⅱ、頭孢西丁、頭孢三唑、頭孢尼特羅、呋煙腙等20余種抗菌素，還用于心血管藥、降血脂藥、抗潰瘍藥、血小板凝集抑制劑、心血管舒張藥、 5-脂氧含酶抑制劑等多種醫(yī)藥產(chǎn)品的合成。
由二氨基噻吩可合成一系列黃、紅、紫色調(diào)的染料，適用于聚丙烯腈、聚酯等纖維的著色；烷氨基噻吩的衍生物是一次成像照相乳劑的敏感劑；某些α- 噻吩衍生物是目前世界上性能最好的螯合劑，若控制適當(dāng)?shù)腜H值及配合恰當(dāng)?shù)妮腿捎糜阡啞⑩?-釷等數(shù)十種貴重金屬離子的分離以及直接作為人民幣的防偽劑。
β-二酮配合物的抗腫瘤作用已引起人們的極大關(guān)注，是繼順鉑用于臨床之后惟一進(jìn)入抗腫瘤臨床研究的過(guò)渡金屬配合物，對(duì)結(jié)腸癌、直腸癌有明顯療效，毒性小、無(wú)骨髓抑制作用、無(wú)誘變性，即將上市。
α-噻吩衍生物在其他精細(xì)化工領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用。如2，5-雙（5-叔丁基-2苯并惡唑基）噻吩可用作塑料、注塑成型材料、EVA發(fā)泡及橡膠制品、合成纖維、軟塑料、轉(zhuǎn)光農(nóng)膜、天然漆、油漆、涂料等的熒光增白劑。
制備
α-噻吩衍生物主要是通過(guò)噻吩環(huán)上的親電取代反應(yīng)獲得。噻吩的α位取代很容易進(jìn)行，主要衍生物有α-乙酰噻吩、α-氯代噻吩、α-碘代噻吩、α-氯甲基噻吩、α-乙烯噻吩、噻吩-α-甲醛、噻吩-α-乙酸、噻吩 -α-乙醇、噻吩-α-乙腈、噻吩-α-乙胺、α-硝基噻吩等。
目前世界上有關(guān)噻吩及其衍生物的生產(chǎn)能力和產(chǎn)量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)均不完整，估計(jì)世界年生產(chǎn)總量為 3000t左右，其中用量最大的是噻吩-α-乙酸，年用量約為所有噻吩類產(chǎn)物總量的1/3，在1000t左右，其次為α-氯甲基噻吩、α-乙酰噻吩、噻吩-α-甲醛。
噻吩-α-乙酸
噻吩-α-乙酸的制備反應(yīng)分步進(jìn)行：①噻吩用乙酐乙酰化；②用氨水進(jìn)行酰胺化反應(yīng)；③用酸水解得產(chǎn)物。
α-氯甲基噻吩
噻吩的氯甲基化比較容易進(jìn)行，一步即可完成。
將噻吩溶于濃鹽酸中，通入HCI氣體進(jìn)行氯化，再加入37%甲醛水溶液進(jìn)行甲基化反應(yīng)。分取有機(jī)層，精餾即可獲得產(chǎn)物，也可用溶劑提取。α-氯甲基噻吩很不穩(wěn)定，不宜長(zhǎng)期存放，只能低溫儲(chǔ)存，密閉時(shí)有爆炸危險(xiǎn)。
β-噻吩衍生物
用途
合成醫(yī)藥
β-噻吩衍生物與α-噻吩衍生物-樣，主要用途也是藥物合成，由于β-噻吩有特殊的活性，在新藥開(kāi)發(fā)中充當(dāng)著重要角色。
近年上市的很多含有β-噻吩衍生物的新藥均屬于療效顯著、結(jié)構(gòu)新穎的特效藥，如抗生素最新藥物配能系列，多種配能類新藥均含有β-噻吩衍生物；再如羧酸芐酯噻吩青霉素、替卡西林、替卡西林鈉、羧酸對(duì)硝基芐酯噻吩青霉素、腎上腺素藥物等。
被譽(yù)為劃時(shí)代抗精神分裂癥藥物olanzapine上市3年銷售額即達(dá)到20億美元。由2-氨基-5-甲基 -3-氰基噻吩為原料合成的新一代抗精神分裂藥物奧氮平（olanzapine）由美國(guó)Lilly公司研制，1996年底上市，是一種雙重的5HT2和多巴胺D2拮抗劑。臨床試驗(yàn)表明，奧氮平比氟哌啶醇等抗精神病藥物有更優(yōu)異的療效和更低的體外副作用，原料藥國(guó)際市場(chǎng)價(jià)格為6萬(wàn)～8萬(wàn)元/kg，噻吩衍生物中間體的價(jià)格為1.2萬(wàn)元/kg。
據(jù)國(guó)外文獻(xiàn)報(bào)道，含有噻吩衍生物的化合物還具有較強(qiáng)的抗病毒作用，并已有此類新藥上市，用于抗乙肝病毒和艾滋病毒。
用β-氯噻吩-2-羧酸合成的氯諾昔康是目前世界上最好的消炎鎮(zhèn)痛藥之一；4-噻吩基取代二氫吡啶新衍生物比目前廣泛應(yīng)用的鈣通道阻滯劑地平系列具有更高的活性，更好的療效，而且可增加化合物的水溶性，提高生物利用率，增強(qiáng)光穩(wěn)定性等，廣泛用于治療心律失常、高血壓和外周血管性疾病。以 β-溴代噻吩為原料合成的血管擴(kuò)張藥和腦活性藥替諸多君也是目前療效獨(dú)特的藥物。
β-噻吩衍生物還廣泛應(yīng)用于多種驅(qū)蟲(chóng)藥、抗艾滋病毒藥、抗乙肝病毒及抗感冒藥、抗風(fēng)濕藥、抗組胺藥、抗糖尿病藥及抗癌癥藥等數(shù)萬(wàn)種藥物合成中。
合成農(nóng)藥
β-噻吩衍生物廣泛用于農(nóng)藥合成，如合成2-甲氧羧基-β-噻吩磺酰氯（用于制備超高效除草劑噻磺隆）等。在2000年國(guó)召開(kāi)的Brighton植保會(huì)上，被推薦的第一個(gè)廣譜、內(nèi)吸殺蟲(chóng)劑噻蟲(chóng)啉（thiaclo prid）就是由Bayer公司用噻吩衍生物合成的煙堿類新農(nóng)藥，可防治水稻、水果、蔬菜、棉花等作物的多種害蟲(chóng)，高效低毒、結(jié)構(gòu)新穎；高效水田除草劑NSK－ 850是以β-甲氧基噻吩為原料合成的；由四氯噻吩合成的含有噻吩基的吡咯類殺蟲(chóng)劑是具有很高的殺蟲(chóng)活性和高效、低毒、與環(huán)境相容性好的新農(nóng)藥；2- 硝基亞氨基咪唑烷類殺蟲(chóng)劑是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種廣譜、低毒、高效、內(nèi)吸活性的殺蟲(chóng)劑，引入噻吩環(huán)后，活性更優(yōu)異，形成了一系列結(jié)構(gòu)新穎的高效低毒農(nóng)藥。
其他
β-噻吩衍生物近年來(lái)還用于食用香料合成，有十余種調(diào)味劑就含有噻吩環(huán)，由于其香味獨(dú)特，留香時(shí)間長(zhǎng)，廣泛用于各種香水、化妝品和食品中。如 2-乙酰基-β-甲基噻吩具有濃烈的咖啡味，硫架噻吩具有鮮肉氣味，高效甜味劑具有相當(dāng)于糖精2倍以上的甜味。β-噻吩還廣泛應(yīng)用于新型染料、高分子材料、化學(xué)試劑、功能新材料等領(lǐng)域中。
制備
β-噻吩衍生物的主要品種有β-氯甲基噻吩、β- 溴代噻吩、β-甲基噻吩、β-碘代噻吩、噻吩-β-甲醛、噻吩-β-甲酸、β-3-噻吩丙酸、β-溴甲基噻吩、β-噻吩甲基丙二酸、β-噻吩乙酸乙酯、β-噻吩甲基丙二酸二乙酯、β-噻吩丙二酸單芐酯、β-噻吩丙二酸對(duì)硝基芐酯、2-氨基-5-甲基-β-氨基噻吩、β-噻吩乙腈、β-甲氧基噻吩、2，3，5-三溴噻吩、2，5-二氯-β-噻吩甲酸、2， 5-二氯-β-乙酰噻吩、2-乙酰-β-甲基噻吩、2-甲氧羧基 -β-噻吩磷酰氯。
α-噻吩衍生物多以噻吩為原料直接制備，β-噻吩衍生物則不同，除β-溴代噻吩是以噻吩為原料經(jīng)溴化、脫溴2步合成外，大多數(shù)β-噻吩衍生物是以 β-甲基噻吩為原料合成，如噻吩-β-甲醛、噻吩-β-甲酸、噻吩-β-乙腈、β-噻吩甲基氯、β-溴甲基噻吩、β-噻吩乙酸乙酯、噻吩-β-乙酸等。
β-甲基噻吩
生產(chǎn)β-甲基噻吩的工業(yè)化方法在國(guó)內(nèi)未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)，亦無(wú)生產(chǎn)廠家。國(guó)外文獻(xiàn)報(bào)道的較為可行的主要有4條合成工藝路線。
（1）甲基琥珀鹽與硫化磷在CO2氣流下一步合成β-甲基噻吩，得到精制β-甲基噻吩的產(chǎn)率可達(dá) 60%以上。
（2）3-甲基丁醇和CS2氣相合成。
（3）在高溫液體硫中加入異戊二烯合成。
（4）2-甲基-2-丁烯與SO2在金屬鹽催化下合成。
β-噻吩甲醛
工業(yè)化較為可行的路線是β-甲基噻吩與溴代琥珀酰亞胺進(jìn)行溴代反應(yīng)，生成的溴代物再與烏洛托品反應(yīng)，得產(chǎn)物。
β-噻吩甲醛的合成方法還有β-噻吩甲酸還原、 β-碘代噻吩與原甲酸乙酯反應(yīng)、β-溴噻吩和二甲基甲酰胺在烷基鋁存在下反應(yīng)等。用β-氯代噻吩代替β-溴代噻吩以相同工藝也可制得產(chǎn)物。
噻吩-β-乙酸乙酯
噻吩先在光照條件下與NaCH2COOEt發(fā)生反應(yīng)，再與HCI與MeOH進(jìn)行反應(yīng)得產(chǎn)物。
其他的合成方法還有β-噻吩乙腈和乙醇在硫酸存在下反應(yīng)、β-噻吩乙酸和乙醇在硫酸存在下直接進(jìn)行酯化反應(yīng)。
β-溴噻吩
β-溴噻吩的合成必須先在噻吩2，3，5-位上進(jìn)行三溴化反應(yīng)，然后再于酸性條件下用還原劑脫溴制得β-溴代噻吩。反
β-噻吩衍生物均具有很高的附加值，絕大多數(shù)品種市場(chǎng)售價(jià)在50萬(wàn)元/t以上，有的高達(dá)1000萬(wàn)元/t，如β-溴代噻吩的售價(jià)為55萬(wàn)元/t；β-噻吩甲醛的售價(jià)為86萬(wàn)元/t；2-（鄰硝基苯胺基）-5-甲基-β- 氰基噻吩的售價(jià)為1.2萬(wàn)元/kg。
噻吩用途
噻吩在許多場(chǎng)合可代替苯，作為制取染料和塑料的原料，但由于性質(zhì)較為活潑，一般不如由苯制造出來(lái)的產(chǎn)物性質(zhì)優(yōu)良。噻吩也可用作溶劑。 噻吩類雜環(huán)化合物的新用途不斷被開(kāi)發(fā)出來(lái)。貝爾實(shí)驗(yàn)室不久前發(fā)現(xiàn)了噻吩聚合后可成為具有超導(dǎo)性質(zhì)的塑料，而且成本低，有望廣泛用于量子計(jì)算機(jī)及超導(dǎo)電子設(shè)備等領(lǐng)域。改變噻吩聚合物的分子構(gòu)造提高超導(dǎo)溫度，可制成各種超導(dǎo)塑料，應(yīng)用于航空、航天、軍工等高科技領(lǐng)域。
危險(xiǎn)性概述
本品是中閃點(diǎn)易燃液體。其危險(xiǎn)性符合《常用危險(xiǎn)化學(xué)品的分類及標(biāo)志》（GB13690-92）危險(xiǎn)特性第5.97、5.109、5.110。即其蒸氣與空氣形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。與氧化劑能發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)。其蒸氣比空氣重，能在較低處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，遇火源引著回燃。若遇高熱，容器內(nèi)壓增大，有開(kāi)裂和爆炸的危險(xiǎn)。按危險(xiǎn)化學(xué)品包裝標(biāo)志為：標(biāo)志7“易燃液體”標(biāo)志。《危險(xiǎn)化學(xué)品安全標(biāo)簽編寫(xiě)規(guī)定》GB15258-1999中應(yīng)以“警告”為警示用語(yǔ)。
對(duì)人體危害及個(gè)體防護(hù)措施
毒性及健康危害
本品侵入途徑為吸入、食入、經(jīng)皮吸收。
LD =1400mg/kg(大鼠經(jīng)口)，LC =9500mg/m32小時(shí)（小鼠吸入）。
麻醉劑，也具有引起興奮和痙攣的作用，其蒸氣刺激呼吸道粘膜。對(duì)造血系統(tǒng)亦有毒性作用（刺激骨髓中白細(xì)胞的生命）。
個(gè)體防護(hù)措施：
生產(chǎn)過(guò)程密閉，全面通風(fēng)；可能接觸其蒸氣時(shí)，應(yīng)該佩帶防毒口罩，必要時(shí)帶自給式呼吸器；戴化學(xué)安全防護(hù)眼鏡；穿相應(yīng)的防護(hù)服；戴防化學(xué)品手套；工作現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)禁吸煙，工作后，淋浴更衣，注意個(gè)人清潔衛(wèi)生。
安全措施
消防
滅火用泡沫、二氧化碳、干粉、砂土。
急救
皮膚接觸：脫去污染的衣服，立即用流動(dòng)清水徹底沖洗；
眼睛接觸：立即提起眼瞼，立即用流動(dòng)清水徹底沖洗。
吸入：迅速脫離現(xiàn)場(chǎng)至空氣新鮮處。呼吸困難時(shí)給輸氧，呼吸停止時(shí)，立即進(jìn)行人工呼吸，就醫(yī)。
食入：誤服者給飲大量溫水，催吐，就醫(yī)。
儲(chǔ)運(yùn)與運(yùn)輸
儲(chǔ)存于陰涼、通風(fēng)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)，遠(yuǎn)離火種、熱源。倉(cāng)溫不宜超過(guò)30℃。防止陽(yáng)光直射。包裝要求密封，不可與空氣接觸。應(yīng)與氧化劑、酸類分開(kāi)存放。儲(chǔ)存間內(nèi)的照明、通風(fēng)等設(shè)施應(yīng)采用防爆型，開(kāi)關(guān)設(shè)在倉(cāng)外，配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材。罐儲(chǔ)時(shí)要有防火防爆技術(shù)措施。禁止使用易產(chǎn)生火花的機(jī)械設(shè)備和工具。灌裝時(shí)應(yīng)注意流速（不超過(guò)3m/s），且有接地裝置，防止靜電積聚。搬運(yùn)時(shí)要輕裝輕卸，防止包裝及容器損壞。
泄漏處理方法
疏散泄漏污染區(qū)人員至安全區(qū)，禁止無(wú)關(guān)人員進(jìn)入污染區(qū)，建議應(yīng)急處理人員戴好防毒面具，穿一般消防防護(hù)服。在確保安全的情況下堵漏。噴水霧減慢揮發(fā)（或擴(kuò)散），但不能降低泄漏物在受限制空間內(nèi)的易燃性，用活性炭或其它惰性材料吸收，然后使用無(wú)火花工具收集運(yùn)至廢物處理場(chǎng)所處置。也可以用不燃性分散劑制成的乳液刷洗，經(jīng)稀釋的洗水放入廢水系統(tǒng)。如大量泄漏，利用圍堤收容，然后收集、轉(zhuǎn)移、回收或無(wú)害處理后廢棄。
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