FURFURAL

Le furfural est une matière première chimique essentielle, renouvelable et non issue du pétrole, composée principalement de divers sous-produits agricoles, notamment les enveloppes d'avoine, le son de blé, les rafles de maïs et la sciure de bois.
Chimiquement, le furfural est un composé organique appartenant à la famille des aldéhydes du furane et possédant une odeur d'amande.
Le furfural est généralement produit à des fins industrielles ; il peut être utilisé comme solvant sélectif dans le raffinage des huiles lubrifiantes et dans la fabrication de carburants pour améliorer les caractéristiques du gazole et des résidus de craquage catalytique.

CAS : 98-01-1

Formule moléculaire : C5H4O2
Masse molaire : 96,08

EINECS : 202-627-7

Synonymes :
2-formylofurane ; 2-furanaldéhyde ; 2-furancarbonal ; 2-furancarboxaldéhyde (furfural) ; 2-furancarbaldehyd ; 2-furfural ; 2-furfuraldéhyde ; 2-furyl-métanale ; Impureté A de l’ascorbate de sodium (EP/BP) ; 2-furancarboxaldéhyde ; 2-furaldéhyde ; 2-formylfurane ; 2-furanaldéhyde ; 2-furancarbaldéhyde ; 2-furancarbonal ; 2-furfural ; 2-furfuraldéhyde ; 2-furylaldéhyde ; 2-furylcarboxaldéhyde ; Huile de fourmi artificielle ; Fural ; Furaldéhyde ; Furan-2-carboxaldéhyde Furancarbonal ; Furfuraldéhyde ; Furfurol ; Furfurole ; Furfurylaldéhyde ; Furole ; Aldéhyde pyromucique ; Furfural (Selon l'ouverture du commentaire 50(5) de l'USP)

Le furfural est largement utilisé pour la fabrication de meules abrasives à liant résine et la purification du butadiène nécessaire à la production de caoutchouc synthétique.
Il sert également à la synthèse d'autres composés furaniques, tels que l'acide furoïque et le furane lui-même.
Parmi ses autres produits dérivés, on trouve des herbicides, des fongicides, des solvants, etc.
Le furfural est un composé organique de formule C₄H₃OCHO.
C'est un liquide incolore, bien que les échantillons commerciaux soient souvent bruns.
Il possède un groupe aldéhyde en position 2 du furane.
Le furfural est un produit de la déshydratation des sucres, présents notamment dans divers sous-produits agricoles comme les rafles de maïs, l'avoine, le son de blé et la sciure de bois. Le nom furfural provient du latin « furfur », qui signifie son, en référence à sa source habituelle.
Le furfural est exclusivement issu de biomasse séchée.
Outre l'éthanol, l'acide acétique et le sucre, le furfural est l'un des plus anciens composés organiques connus, facilement purifiable à partir de précurseurs naturels.

Historique
Le furfural a été isolé pour la première fois en 1821 (et sa découverte publiée en 1832) par le chimiste allemand Johann Wolfgang Döbereiner, qui en a obtenu un petit échantillon comme sous-produit de la synthèse de l'acide formique.
En 1840, le chimiste écossais John Stenhouse a découvert que ce même composé pouvait être produit par distillation de diverses matières premières agricoles, notamment le maïs, l'avoine, le son et la sciure de bois, avec de l'acide sulfurique aqueux ; il a également déterminé la formule brute du furfural (C₅H₄O₂).
En 1845, George Fownes a nommé cette huile « furfurol » (de « furfur », son, et « oleum », huile). En 1848, le chimiste français Auguste Cahours détermina que le furfural était un aldéhyde.
La détermination de la structure du furfural prit du temps : la molécule de furfural contient un éther cyclique (le furane), qui a tendance à s'ouvrir lorsqu'il est traité avec des réactifs agressifs.
En 1870, le chimiste allemand Adolf von Baeyer émit des hypothèses sur la structure des composés chimiquement similaires que sont le furane et l'acide 2-furoïque.
Des recherches complémentaires menées par le chimiste allemand Heinrich Limpricht vinrent étayer cette hypothèse.
À partir de travaux publiés en 1877, Baeyer confirma son hypothèse antérieure concernant la structure du furfural.
Dès 1886, le furfurol fut appelé « furfural » (abréviation de « furfuraldéhyde ») et la structure chimique correcte du furfural fut proposée.

En 1887, le chimiste allemand Willy Marckwald supposa que certains dérivés du furfural contenaient un noyau furane. En 1901, le chimiste allemand Carl Harries a déterminé la structure du furane grâce à ses travaux sur le succinylaldéhyde et le 2-méthylfurane, confirmant ainsi la structure proposée pour le furfural.
Le furfural est resté relativement méconnu jusqu'en 1922, date à laquelle la Quaker Oats Company a commencé sa production à grande échelle à partir de coques d'avoine.
Aujourd'hui, le furfural est toujours produit à partir de sous-produits agricoles tels que la bagasse de canne à sucre et les rafles de maïs.
Les principaux pays producteurs de furfural sont aujourd'hui la République dominicaine, l'Afrique du Sud et la Chine.
Matière première naturelle pour la synthèse de nombreux produits chimiques et solvants à base de furane, le furfural et ses dérivés sont largement utilisés dans diverses industries.
La conversion directe en alcool furfurylique, en méthylfurane et en furane par hydrogénation, réduction et décarbonylation catalysées par des métaux fait du furfural une source industrielle stratégique et essentielle pour la production d'une vaste gamme de dérivés.

Propriétés chimiques du furfural
Point de fusion : -36 °C (littérature)
Point d'ébullition : 162 °C (littérature)
Densité : 1,16 g/mL à 25 °C (littérature)
Densité de vapeur : 3,31 (par rapport à l'air)
Pression de vapeur : 13,5 mmHg (55 °C)
Indice de réfraction : n₂O/D 1,527
FEMA : 2489 | FURFURAL
Pf : 137 °F
Température de stockage : Conserver en dessous de +30 °C.
Solubilité : Dans l'éthanol à 95 % : soluble à 1 mL/mL, limpide
Aspect : Liquide
Couleur : Brun très foncé
Odeur : À 1,00 % dans le dipropylène glycol. Pain cuit au four, parfumé aux notes boisées, d'amande et de sucre
pH : ≥ 3,0 (50 g/l, 25 °C)
Limite d'explosivité : 2,1-19,3 % (V)
Source biologique : synthétique
Type d'odeur : pain
Solubilité dans l'eau : 8,3 g/100 mL
Point de congélation : -36,5 °C
Sensibilité : à l'air
Merck : 144304
Numéro JECFA : 450
BRN : 105755
Constante de la loi de Henry : 1,52 × 10⁻⁶ atm·m³/mol à 20 °C (valeur approximative, calculée à partir de la solubilité dans l'eau et de la pression de vapeur)
Limites d'exposition : NIOSH REL : IDLH 100 ppm ; OSHA PEL : VME 5 ppm (20 mg/m³) ; ACGIH TLV : VME 2 ppm (adoptée). Constante diélectrique : 41,9 (20 °C)
Stabilité : Stable. Éviter le contact avec les bases fortes, les oxydants puissants et les acides forts. Inflammable.
LogP : 0,41
Tension superficielle : 43,61 mN/m à 293,15 K
Tension superficielle : 41,9 mN/m à 20 °C
Référence CAS : 98-01-1
Référence NIST : 2-Furancarboxaldéhyde (98-01-1)
CIRC : 3 (Vol. 63) 1995
Système d’enregistrement des substances de l’EPA : Furfural (98-01-1)
Utilisations et présence

Le furfural est fréquemment présent dans de nombreux aliments cuits ou chauffés, tels que le café (55–255 mg/kg) et le pain complet (26 mg/kg). Dans l'industrie pétrochimique, le furfural est utilisé comme solvant chimique spécialisé pour l'extraction des diènes.
Le furfural est une matière première chimique importante, renouvelable et non issue du pétrole, qui peut être transformée en solvants, polymères, carburants et autres produits chimiques utiles par diverses réductions catalytiques.
L'hydrogénation du furfural produit de l'alcool furfurylique (FA), utilisé pour fabriquer des résines furaniques. Ces résines sont employées dans les composites à matrice polymère thermodurcissable, les ciments, les adhésifs, les résines de coulée et les revêtements.

L'hydrogénation supplémentaire de l'alcool furfurylique conduit à l'alcool tétrahydrofurfurylique (THFA), utilisé comme solvant dans les formulations agricoles et comme adjuvant pour faciliter la pénétration des herbicides dans la structure foliaire.
La décarbonylation du furfural catalysée par le palladium permet la production industrielle de furane.
Le méthyltétrahydrofurane est un autre solvant important dérivé du furfural. Le furfural est utilisé pour la synthèse d'autres dérivés du furane, tels que l'acide furoïque, par oxydation, et du furane lui-même par décarbonylation en phase vapeur catalysée par le palladium.
Il existe un marché important pour les produits chimiques à valeur ajoutée dérivés du furfural.

Production
Le furfural peut être obtenu par déshydratation, catalysée par un acide, de sucres à 5 carbones (pentoses), notamment le xylose.

C₅H₁₀O₅ → C₅H₄O₂ + 3 H₂O

Ces sucres peuvent être obtenus à partir de pentosanes issus de l'hémicellulose présente dans la biomasse lignocellulosique.
Selon le type de matière première, on peut récupérer entre 3 % et 10 % de sa masse sous forme de furfural.
Le furfural et l'eau s'évaporent ensemble du milieu réactionnel, puis se séparent par condensation. La capacité de production mondiale s'élevait à environ 800 000 tonnes en 2012. La Chine est le principal fournisseur de furfural et représente la majeure partie de la production mondiale.
Les deux autres grands producteurs commerciaux sont Illovo Sugar en Afrique du Sud et Central Romana en République dominicaine.
En laboratoire, le furfural peut être synthétisé à partir de matières végétales par chauffage avec de l'acide sulfurique ou d'autres acides.

Afin d'éviter les effluents toxiques, des recherches ont été menées à travers le monde pour remplacer l'acide sulfurique par des catalyseurs acides solides, facilement séparables et réutilisables.
La formation et l'extraction du xylose, puis du furfural, peuvent être favorisées par rapport à l'extraction d'autres sucres, en faisant varier les conditions de réaction, telles que la concentration d'acide, la température et la durée.
Lors de la production industrielle, des résidus lignocellulosiques subsistent après l'extraction du furfural.
Ces résidus sont séchés et brûlés pour produire la vapeur nécessaire au fonctionnement de l'usine de furfural. Les usines plus récentes et plus économes en énergie produisent des résidus excédentaires qui sont ou peuvent être utilisés pour la cogénération d'électricité, l'alimentation du bétail, le charbon actif, le paillis/engrais, etc.