噻吩
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噻吩（Thiophene），系統名1-硫雜-2,4-環戊二烯，CAS號110-02-1。從結構式上看，噻吩是一種雜環化合物，也是一種硫醚。分子式C4H4S，分子量84.14。熔點-38℃，沸點84℃，密度1.051g/cm3。在常溫下，噻吩是一種無色、有惡臭、能催淚的液體。噻吩天然存在於石油中，含量可高達數個百分點。工業上，用於乙基醇類的變性。和呋喃一樣，噻吩是芳香性的。硫原子2對孤電子中的一對與2個雙鍵共軛，形成離域Π鍵。噻吩的芳香性僅略弱於苯。
目錄 |
噻吩簡介
噻吩（thiophene），含有一個硫雜原子的五元雜環化合物。分子式C4H4S。存在於煤焦油和頁岩油中；由煤焦油分餾得到的粗苯和粗萘中，含有少量的噻吩。
無色、有刺激性氣味液體。熔點－38.2℃，沸點84.2℃ ，相對密度1.0649（20／4℃）。溶於乙醇、乙醚、丙酮、苯等。噻吩具有芳香性 ，與苯相似，比苯更容易發生親電取代反應 ，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。噻吩環系對氧化劑具有一定的穩定性，例如，烷基取代的噻吩氧化後可以形成噻吩羧酸。用金屬鈉在液氨和甲醇溶液內還原噻吩，可得二氫噻吩，以及某些開環化合物。用催化氫化法還原噻吩，可得四氫噻吩。工業上噻吩用丁烷與硫作用製取。實驗室中噻吩用1，4-二羰基化合物與三硫化二磷反應製取。乙醯基丁酮與硫化磷反應，能生成2，5-二甲基噻吩。噻吩在許多場合可代替苯，用作製取染料和塑料的原料，但由於性質較為活潑，一般不如由苯製造出來的產品性質優良。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：無色液體，有類似苯的氣味 | |
| Ph值： | 熔點(℃)：一38.3℃ |
| 相對密度(水=1)：1.06 | 沸點(℃)：84.2 |
| 相對密度(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)：無資料 | 辛醇／水分配係數：無資料 |
| 閃點(℃)：一9 | 自燃溫度(℃)： 395 |
| 爆炸下限[%(V/V)]：1.5～ | 爆炸上限[%(V/V)]：12.5 |
| 最小點火能(mJ)：0.31 | 最大爆炸壓力(MPa)：0.843 |
| 溶解性：本品不溶於水，可混溶於乙醇、乙醚等多種有機溶劑 |
噻吩提取法
噻吩存在於煉焦生成的粗苯餾分中，為焦油雜質。因噻吩與苯的沸點接近，難以用一般的分餾法將二者分開。目前世界上的精餾提取方法主要是加氫精制法、硫酸精製法和溶劑萃取法。
加氫精制法成本高、投資大，工業化生產不可取；硫酸法污染嚴重、收率低、後處理困難，也屬落後工藝，目前僅有少量焦化廠採用此法生產少量噻吩；溶劑萃取法投資小、收率高、產品純度高，適於規模化生產。
目前我國還未能很好地對噻吩進行提取、精製，浪費了有限的資源，並對環境造成了嚴重污染。在很多以苯為溶劑的化學合成中，因有微量噻吩存在而嚴重影響產品質量，甚至報廢。
噻吩化學合成法
世界上第一套生產噻吩的工業化裝置採用丁烷與硫的氣相催化法工藝（nobiloil法，soccong－vaccum 公司開發），收率為40%，此方法於1950年獲專利， 60年代因收率低、設備腐蝕嚴重、污染環境而停產。較新的方法有：①氣相催化法，由丁烯、丁二烯、正丁醇、丁烯醛連續與二硫化碳或二氧化硫在鹼促進的金屬氧化物催化劑存在下於500℃反應，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於400℃反應，製備噻吩和甲基噻吩，收率可達93%，催化劑壽命長，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，於600℃ 快速反應；④在氧化鐵存在下，乙炔通過加熱至 300℃的黃鐵礦反應；⑤無水丁二酸鈉與三硫化二磷在高溫和二氧化碳氣流中反應。
工業上，噻吩用丁烷與硫作用製取，丁烷首先脫氫，然後再與硫關環，形成噻吩。實驗室中，噻吩用 1,4-二羰基化合物與三硫化二磷反應製取。乙醯基丁酮與硫化磷反應，能生成2,5-二甲基噻吩。
α-噻吩衍生物
用途
α-噻吩衍生物廣泛應用於合成醫藥、農藥、染料、化學試劑、高分子助劑等。
帶有噻吩環的抗生素比苯基同系物具有更好的療效。一些消炎鎮痛新藥，如對羥麻黃鹼、舒洛芬、噻布洛酸、噻洛芬酸、苯噻啶、舒芬太尼等10餘種療效顯著的消炎鎮痛藥均為噻吩的衍生物。噻吩的衍生物還可以用於合成解痙攣藥替喹溴胺、驅蟲藥噻乙吡啶、抗膽鹼藥環己甲醇、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、噻吩二胺等數百種藥物。噻吩-α-乙酸主要用於合成先鋒黴素Ⅰ、先鋒黴素Ⅱ、頭孢西丁、頭孢三唑、頭孢尼特羅、呋煙腙等20餘種抗菌素，還用於心血管藥、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藥產品的合成。
由二氨基噻吩可合成一系列黃、紅、紫色調的染料，適用於聚丙烯腈、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，若控制適當的PH值及配合恰當的萃取劑，可用於鋯、鈾 -釷等數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注，是繼順鉑用於臨床之後惟一進入抗腫瘤臨床研究的過渡金屬配合物，對結腸癌、直腸癌有明顯療效，毒性小、無骨髓抑制作用、無誘變性，即將上市。
α-噻吩衍生物在其他精細化工領域也有廣泛的應用。如2，5-雙（5-叔丁基-2苯並惡唑基）噻吩可用作塑料、注塑成型材料、EVA發泡及橡膠製品、合成纖維、軟塑料、轉光農膜、天然漆、油漆、塗料等的熒光增白劑。
製備
α-噻吩衍生物主要是通過噻吩環上的親電取代反應獲得。噻吩的α位取代很容易進行，主要衍生物有α-乙醯噻吩、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。
目前世界上有關噻吩及其衍生物的生產能力和產量的統計數據均不完整，估計世界年生產總量為 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物總量的1/3，在1000t左右，其次為α-氯甲基噻吩、α-乙醯噻吩、噻吩-α-甲醛。
噻吩-α-乙酸
噻吩-α-乙酸的製備反應分步進行：①噻吩用乙酐乙醯化；②用氨水進行醯胺化反應；③用酸水解得產物。
α-氯甲基噻吩
噻吩的氯甲基化比較容易進行，一步即可完成。
將噻吩溶於濃鹽酸中，通入HCI氣體進行氯化，再加入37%甲醛水溶液進行甲基化反應。分取有機層，精餾即可獲得產物，也可用溶劑提取。α-氯甲基噻吩很不穩定，不宜長期存放，只能低溫儲存，密閉時有爆炸危險。
β-噻吩衍生物
用途
合成醫藥
β-噻吩衍生物與α-噻吩衍生物-樣，主要用途也是藥物合成，由於β-噻吩有特殊的活性，在新藥開發中充當著重要角色。
近年上市的很多含有β-噻吩衍生物的新藥均屬於療效顯著、結構新穎的特效藥，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；再如羧酸苄酯噻吩青黴素、替卡西林、替卡西林鈉、羧酸對硝基苄酯噻吩青黴素、腎上腺素藥物等。
被譽為劃時代抗精神分裂症藥物olanzapine上市3年銷售額即達到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Lilly公司研製，1996年底上市，是一種雙重的5HT2和多巴胺D2拮抗劑。臨床試驗表明，奧氮平比氟哌啶醇等抗精神病藥物有更優異的療效和更低的體外副作用，原料藥國際市場價格為6萬～8萬元/kg，噻吩衍生物中間體的價格為1.2萬元/kg。
據國外文獻報導，含有噻吩衍生物的化合物還具有較強的抗病毒作用，並已有此類新藥上市，用於抗乙肝病毒和愛滋病毒。
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痛藥之一；4-噻吩基取代二氫吡啶新衍生物比目前廣泛應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，增強光穩定性等，廣泛用於治療心律失常、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張藥和腦活性藥替諸多君也是目前療效獨特的藥物。
β-噻吩衍生物還廣泛應用於多種驅蟲藥、抗愛滋病毒藥、抗B肝病毒及抗感冒藥、抗風濕藥、抗組胺藥、抗糖尿病藥及抗癌症藥等數萬種藥物合成中。
合成農藥
β-噻吩衍生物廣泛用於農藥合成，如合成2-甲氧羧基-β-噻吩磺醯氯（用於製備超高效除草劑噻磺隆）等。在2000年國召開的Brighton植保會上，被推薦的第一個廣譜、內吸殺蟲劑噻蟲啉（thiaclo prid）就是由Bayer公司用噻吩衍生物合成的煙鹼類新農藥，可防治水稻、水果、蔬菜、棉花等作物的多種害蟲，高效低毒、結構新穎；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劑是具有很高的殺蟲活性和高效、低毒、與環境相容性好的新農藥；2- 硝基亞氨基咪唑烷類殺蟲劑是近年來發展起來的一種廣譜、低毒、高效、內吸活性的殺蟲劑，引入噻吩環後，活性更優異，形成了一系列結構新穎的高效低毒農藥。
其他
β-噻吩衍生物近年來還用於食用香料合成，有十餘種調味劑就含有噻吩環，由於其香味獨特，留香時間長，廣泛用於各種香水、化妝品和食品中。如 2-乙醯基-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於糖精2倍以上的甜味。β-噻吩還廣泛應用於新型染料、高分子材料、化學試劑、功能新材料等領域中。
製備
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-噻吩丙二酸單苄酯、β-噻吩丙二酸對硝基苄酯、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-乙醯噻吩、2-乙醯-β-甲基噻吩、2-甲氧羧基 -β-噻吩磷醯氯。
α-噻吩衍生物多以噻吩為原料直接製備，β-噻吩衍生物則不同，除β-溴代噻吩是以噻吩為原料經溴化、脫溴2步合成外，大多數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β-甲基噻吩的工業化方法在國內未見文獻報導，亦無生產廠家。國外文獻報導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，得到精製β-甲基噻吩的產率可達 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
工業化較為可行的路線是β-甲基噻吩與溴代琥珀醯亞胺進行溴代反應，生成的溴代物再與烏洛托品反應，得產物。
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、β-溴噻吩和二甲基甲醯胺在烷基鋁存在下反應等。用β-氯代噻吩代替β-溴代噻吩以相同工藝也可製得產物。
噻吩-β-乙酸乙酯
噻吩先在光照條件下與NaCH2COOEt發生反應，再與HCI與MeOH進行反應得產物。
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、β-噻吩乙酸和乙醇在硫酸存在下直接進行酯化反應。
β-溴噻吩
β-溴噻吩的合成必須先在噻吩2，3，5-位上進行三溴化反應，然後再於酸性條件下用還原劑脫溴製得β-溴代噻吩。反
β-噻吩衍生物均具有很高的附加值，絕大多數品種市場售價在50萬元/t以上，有的高達1000萬元/t，如β-溴代噻吩的售價為55萬元/t；β-噻吩甲醛的售價為86萬元/t；2-（鄰硝基苯胺基）-5-甲基-β- 氰基噻吩的售價為1.2萬元/kg。
噻吩用途
噻吩在許多場合可代替苯，作為製取染料和塑料的原料，但由於性質較為活潑，一般不如由苯製造出來的產物性質優良。噻吩也可用作溶劑。 噻吩類雜環化合物的新用途不斷被開發出來。貝爾實驗室不久前發現了噻吩聚合後可成為具有超導性質的塑料，而且成本低，有望廣泛用於量子計算機及超導電子設備等領域。改變噻吩聚合物的分子構造提高超導溫度，可製成各種超導塑料，應用於航空、太空、軍工等高科技領域。
危險性概述
本品是中閃點易燃液體。其危險性符合《常用危險化學品的分類及標誌》（GB13690-92）危險特性第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。與氧化劑能發生強烈反應。其蒸氣比空氣重，能在較低處擴散到相當遠的地方，遇火源引著回燃。若遇高熱，容器內壓增大，有開裂和爆炸的危險。按危險化學品包裝標誌為：標誌7「易燃液體」標誌。《危險化學品安全標籤編寫規定》GB15258-1999中應以「警告」為警示用語。
對人體危害及個體防護措施
毒性及健康危害
本品侵入途徑為吸入、食入、經皮吸收。
LD =1400mg/kg(大鼠經口)，LC =9500mg/m³2小時（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。對造血系統亦有毒性作用（刺激骨髓中白細胞的生命）。
個體防護措施：
生產過程密閉，全面通風；可能接觸其蒸氣時，應該佩帶防毒口罩，必要時帶自給式呼吸器；戴化學安全防護眼鏡；穿相應的防護服；戴防化學品手套；工作現場嚴禁吸煙，工作後，淋浴更衣，注意個人清潔衛生。
安全措施
消防
滅火用泡沫、二氧化碳、乾粉、砂土。
急救
皮膚接觸：脫去污染的衣服，立即用流動清水徹底沖洗；
眼睛接觸：立即提起眼瞼，立即用流動清水徹底沖洗。
吸入：迅速脫離現場至空氣新鮮處。呼吸困難時給輸氧，呼吸停止時，立即進行人工呼吸，就醫。
食入：誤服者給飲大量溫水，催吐，就醫。
儲運與運輸
儲存於陰涼、通風倉庫內，遠離火種、熱源。倉溫不宜超過30℃。防止陽光直射。包裝要求密封，不可與空氣接觸。應與氧化劑、酸類分開存放。儲存間內的照明、通風等設施應採用防爆型，開關設在倉外，配備相應品種和數量的消防器材。罐儲時要有防火防爆技術措施。禁止使用易產生火花的機械設備和工具。灌裝時應注意流速（不超過3m/s），且有接地裝置，防止靜電積聚。搬運時要輕裝輕卸，防止包裝及容器損壞。
泄漏處理方法
疏散泄漏污染區人員至安全區，禁止無關人員進入污染區，建議應急處理人員戴好防毒面具，穿一般消防防護服。在確保安全的情況下堵漏。噴水霧減慢揮發（或擴散），但不能降低泄漏物在受限制空間內的易燃性，用活性炭或其它惰性材料吸收，然後使用無火花工具收集運至廢物處理場所處置。也可以用不燃性分散劑製成的乳液刷洗，經稀釋的洗水放入廢水系統。如大量泄漏，利用圍堤收容，然後收集、轉移、回收或無害處理後廢棄。
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