呋喃（Furan）

呋喃（Furan）
國立新莊高級中學化學科陳偉民退休教師/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

呋喃是一種雜環有機化合物。通常由含纖維素固體如松木，或含五碳醣的物質經由熱分解製取。呋喃為無色、可燃，具高度揮發性的液體，其沸點31.3 ℃，接近室溫，有毒且可能有致癌性。呋喃經由鈀催化，可氫化產生四氫呋喃，為主要的有機溶劑。

歷史
呋喃命名的由來是源自拉丁字furfur，意思是糠。在1780年謝累（Carl Wilhelm Scheele）第一個製成呋喃的衍生物──2-糠酸（2-furoic acid）。另一種重要的呋喃衍生物糠醛（furfural）則是在1831年由德培萊納（Johann Wolfgang Döbereiner）首次製取成功，九年之後由斯登豪斯（John Stenhouse）確認其性質。呋喃本身到了1870年才由林普利特（Heinrich Limpricht）製備成功，不過他稱之為「四酚」。

合成與分離
‧王米桿與硫酸混合後，經熱裂解製得糠醛，糠醛經由氧化與去羧基可製得呋喃。
‧典型的呋喃有機合成法是菲思特－比奈瑞合成法（Feist-Benary synthesis）， 此法是利用α－鹵酮與β－雙羰化合物之間的有機反應，生成呋喃的衍生物。

‧合成呋喃最簡單的方法是巴－諾合成法（Paal-Knorr Synthesis），此法是由1,4-二酮與五氧化二磷（P2O5）發生反應。五氧化二磷有同質多晶現象（polymorphism），其中最普遍的一種晶形為十氧化四磷（P₄O₁₀）。有趣的是以1,4-二酮與勞森試劑（Lawesson’s reagent ）發生反應製取噻吩（thiophene）時，呋喃為其副產品。

化學
因為氧原子上有一孤電子對參與環上的非定域電子雲，與苯一樣符合4n+2芳香族系統（參看休克爾法則），因此呋喃屬芳香族。既然屬於芳香族，呋喃是平面分子且沒有獨立的雙鍵。氧原子上的另一孤電子對由環上系統上的平面向外延伸，sp2混合軌域允許氧原子的一孤電子對留在p軌域，因此可在π系統內交互作用。因為呋喃屬芳香族，其性質與典型的雜環醚如四氫呋喃非常不同。

‧因為雜環上的氧原子供應電子的效應，呋喃在親電子取代反應中，其活性比苯的活性大很多。因共振增加了環上的電子密度，導致親電子取代的反應速率增加。

‧ 在狄-阿反應（Diels-Alder reactions）中，呋喃作為二烯，與缺電子的親二烯物（dienophile）如反3-硝基丙烯酸乙酯發生反應，產物為混合物。

‧ 在呋喃的氫化反應中，可產生二氫呋喃，再進一步產生四氫呋喃。