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噻吩
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。噻吩天然存在于石油中，含量可高達數個百分點。工業上，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于苯。
- 中文名
- 噻吩
- 英文名
- Thiophene
- 別 稱
- 硫茂
- 化學式
- C4H4S
- 分子量
- 84.14
- CAS登錄號
- 110-02-1
- EINECS登錄號
- 203-729-4
- 熔 點
- -38℃
- 沸 點
- 84℃
- 水溶性
- 不溶
- 密 度
- （水=1）: 1.06
- 外 觀
- 無色液體，有刺鼻氣味。
- 閃 點
- ―1℃
- 應 用
- 溶劑、色譜分析標準物質，及用于有機合成 ,制造樹脂、染料和藥品
- 危險性符號
- F,Xn,Xi,T
- 危險性描述
- 45-46-11-20/21/22-41-52/53-36-20/22-37/38-22-48/20/21/22
- 危險品運輸編號
- UN 2414 3/PG 2
- 拼 音
- sai fen
簡介
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噻吩（thiophene），含有一個硫雜原子的五元雜環化合物。分子式 C4H4S。存在于煤焦油和頁巖油中；由煤焦油分餾得到的粗苯和粗萘中，粗苯中含約0.5%。無色、有難聞的臭味的液體。熔點－38.2℃，沸點84.2℃ ，相對密度1.0649（20/4℃）。由于它的沸點為84℃，與苯接近，很難用蒸餾的方法將它們分開。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后可以形成噻吩羧酸。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制取。實驗室中噻吩用1，4-二羰基化合物與三硫化二磷反應制取。乙酰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，用作制取染料和塑料的原料，但由于性質較為活潑，一般不如由苯制造出來的產品性質優良。噻吩也可用作溶劑。
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中文名稱：噻吩
中文別名：硫茂;硫雜茂;硫代呋喃;硫雜環戌二烯;硫雜環戊二烯
英文名稱：Thiophene
英文別名：Thiophene-2,5-d2; sulfur metalloCene branched clutter; furan Cyclopentadiene thia;
CAS No.： 110-02-1
EINECS號： 203-729-4
理化特性
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分子式：C4 H4 S
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分子量：84.14
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外觀與性狀：無色液體，有類似苯的氣味
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Ph值：
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熔點(℃)：-38.3℃
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相對密度(水=1)：1.06
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沸點(℃)：84.2
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相對密度(空氣=1)：2.9
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飽和蒸汽壓(kPa)：5.33/12.5
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燃燒熱(Kj/mol)：2802.7
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臨界溫度(℃)：96.8
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臨界壓力(MPa)：無資料
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辛醇/水分配系數：無資料
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閃點(℃)：-9.0
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自燃溫度(℃)： 395
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爆炸下限[%(V/V)]：1.5～
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爆炸上限[%(V/V)]：12.5
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最小點火能(mJ)：0.31
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最大爆炸壓力(MPa)：0.843
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溶解性：本品不溶于水，可混溶于乙醇、乙醚等多種有機溶劑
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化學性質
無色流動性液體,有類似苯的芳香氣味。易燃。有毒,經皮膚吸收或吸入蒸氣會引起中毒。禁止與強氧化劑接觸。噻吩與苯一樣,能發生烷基化、磺化、硝化、鹵化、氰化、氯甲基化等核上取代反應。
提取法
噻吩存在于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。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、后處理困難，也屬落后工藝，有少量焦化廠采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，適于規模化生產。
我國還未能很好地對噻吩進行提取、精制，浪費了有限的資源，并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。
合成法
世界上第一套生產噻吩的工業化裝置采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%，此方法于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堿促進的金屬氧化物催化劑存在下于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于400℃反應，制備噻吩和甲基噻吩，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，于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制取，丁烷首先脫氫，然后再與硫關環，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制取。乙酰基丁酮與硫化磷反應，能生成2,5-二甲基噻吩。
衍生物
用途
α-噻吩衍生物廣泛應用于合成醫藥、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、驅蟲藥噻乙吡啶、抗膽堿藥環己甲醇、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，若控制適當的PH值及配合恰當的萃取劑，可用于鋯、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，是繼順鉑用于臨床之后唯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苯并惡唑基）噻吩可用作塑料、注塑成型材料、EVA發泡及橡膠制品、合成纖維、軟塑料、轉光農膜、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。
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-乙酰噻吩、噻吩-α-甲醛。
噻吩-α-乙酸
噻吩-α-乙酸的制備反應分3步進行：①噻吩用乙酐乙酰化；②用氨水進行酰胺化反應；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。
將噻吩溶于濃鹽酸中，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
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，由于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于療效顯著、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；再如羧酸芐酯噻吩青霉素、替卡西林、替卡西林鈉、羧酸對硝基芐酯噻吩青霉素、腎上腺素藥物等。
被譽為劃時代抗精神分裂癥藥物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。
據國外文獻報道，含有噻吩衍生物的化合物還具有較強的抗病毒作用，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痛藥之一；4-噻吩基取代二氫吡啶新衍生物比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于多種驅蟲藥、抗艾滋病毒藥、抗乙肝病毒及抗感冒藥、抗風濕藥、抗組胺藥、抗糖尿病藥及抗癌癥藥等數萬種藥物合成中。
合成農藥
β-噻吩衍生物廣泛用于農藥合成，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年英國召開的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堿類新農藥，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，引入噻吩環后，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于食用香料合成，有十余種調味劑就含有噻吩環，由于其香味獨特，留香時間長，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于糖精2倍以上的甜味。β-噻吩還廣泛應用于新型染料、高分子材料、化學試劑、功能新材料等領域中。
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酰亞胺進行溴代反應，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-溴噻吩和二甲基甲酰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制得產物。
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，作為制取染料和塑料的原料，但由于性質較為活潑，一般不如由苯制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后可成為具有超導性質的塑料，而且成本低，有望廣泛用于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，可制成各種超導塑料，應用于航空、航天、軍工等高科技領域。
噻吩可用于制造染料、醫藥和樹脂、合成新型廣譜抗菌素先鋒霉素；用于彩色影片制造及特技攝影；合成一些復雜的試劑；
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志》（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志為：標志7“易燃液體”標志。《危險化學品安全標簽編寫規定》GB15258-1999中應以“警告”為警示用語。
毒性及健康
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（損害骨髓中白細胞的生命）。
個體防護
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，工作后，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、干粉、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。
儲運運輸
儲存于陰涼、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、通風等設施應采用防爆型，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
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，然后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制成的乳液刷洗，經稀釋的洗水放入廢水系統。如大量泄漏，利用圍堤收容，然后收集、轉移、回收或無害處理后廢棄。
物質毒性
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編號
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毒性類型
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測試方法
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測試對象
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使用劑量
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毒性作用
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|---|---|---|---|---|---|
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1
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急性毒性
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口服
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大鼠
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1400 mg/kg
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詳細作用沒有報告除致死劑量以外的其他值
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2
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急性毒性
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吸入
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大鼠
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2000 ppm/6H
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詳細作用沒有報告除致死劑量以外的其他值
|
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3
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急性毒性
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口服
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小鼠
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420 mg/kg
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詳細作用沒有報告除致死劑量以外的其他值
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4
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急性毒性
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吸入
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小鼠
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9500 mg/m3/2H
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詳細作用沒有報告除致死劑量以外的其他值
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5
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急性毒性
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腹腔注射
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小鼠
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100 mg/kg
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詳細作用沒有報告除致死劑量以外的其他值
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6
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急性毒性
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皮下注射
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兔
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830 mg/kg
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詳細作用沒有報告除致死劑量以外的其他值
|
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7
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急性毒性
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皮膚表面
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豚鼠
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>20 mL/kg
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詳細作用沒有報告除致死劑量以外的其他值
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8
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慢性毒性
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口服
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大鼠
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9500 mg/kg/19D-I
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1.行為毒性——影響食物攝入量 （動物）
2.肝毒性——肝重量發生變化 3.營養和代謝系統毒性——體重下降或體重增加速率下降 |
|
9
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慢性毒性
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吸入
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大鼠
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3 mg/m3/24H/80D-C
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1.行為毒性——肌肉收縮或痙攣
2.血液毒性——血清成分發生變化 （如TP、膽紅素、膽固醇） 3.內分泌毒性——其他變化 |
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10
|
慢性毒性
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吸入
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大鼠
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1010 mg/m3/6H/21W-I
|
1.肝毒性——肝功能下降
2.內分泌毒性——甲狀腺功能亢進 |
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11
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慢性毒性
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吸入
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大鼠
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1600 ppm/6H/15D-I
|
1.肝毒性——肝重量發生變化
2.腎、輸尿管和膀胱毒性——膀胱重量發生變化 3.營養和代謝系統毒性——體重下降或體重增加速率下降 |
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12
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慢性毒性
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吸入
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小鼠
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1010 mg/m3/6H/21W-I
|
1.肝毒性——肝功能下降
2.內分泌毒性——甲狀腺功能亢進 |
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13
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慢性毒性
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吸入
|
兔
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1010 mg/m3/6H/21W-I
|
1.肝毒性——肝功能下降
2.內分泌毒性——甲狀腺功能亢進 |
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