UTILISATIONS DU FURFURAL

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Propriétés toxicologiques 

Toxicité aigus

Le furfural est toxique par inhalation et par ingestion et nocif par contact cutané ; les symptômes sont principalement d’ordre neurologique et respiratoire.
Ce composé est modérément irritant pour la peau, mais irritant pour les yeux et les voies respiratoires. Il n’est pas sensibilisant pour la peau.
Les symptômes observés, après administration par voie orale sont d’ordre neurologique (convulsion et dépression du système nerveux central), accompagnes d’atteintes pulmonaires. Apres exposition respiratoire prolongée, des signes de toxicités générales sont observés : apathies, prostration, troubles oculaires (strabisme) ainsi que des difficultés respiratoires : polypnée, puis détresse pulmonaire. A l’examen macroscopique, une irritation du tractus respiratoire et des atteintes pulmonaires de type congestif ou œdémateux ont été observées ainsi que des atteintes spléniques.
Toxicités chroniques
Par voie orale, le furfural induit principalement une atteinte hépatique. Par inhalation, il induit principalement des lésions épithéliums olfactifs (atrophie, hyperplasie et métaplasie) et respiratoires du nez, des effets irritants oculaire et nasal ainsi qu’une atteinte pulmonaire.
Effets cancérogènes
L’administration prolongée de furfural par voie oral entraine l’apparition de tumeur chez le rat et la souris.
Les études disponibles pour la voie cutanée ou respiratoire ne sont pas de qualité suffisante pour pouvoir évaluer de manières satisfaisante les propriétés cancérogènes du furfural par ces voies. L’union européenne a classe le furfural cancérogène catégorie 3.

Mode d’obtention du furfural a partir du pentose[5]

Le furfural est un aldéhyde aromatique obtenu par hydrolyse acide des pentoses. Dans la nature, les pentoses se rencontrent essentiellement sous forme d’holosides : les pentosanes (ou hémicellulose, mais ce nom est malheureux car ces produits n’ont rien de commun avec la cellulose) que l’on trouve dans plusieurs végétaux dont :
Le bois de feuillu contient également des pentosanes dans la lignine (les feuilles d’arbre en renferment) qui peuvent être transformés en furfural.
-Pentose[6] :
Les pentoses sont des oses (monosaccharides) qui comportent 5 atomes de carbone. Ils ont tous la même formule brute C5H10O5.
Ils possèdent tous un groupement carbonyle :
• soit une fonction aldéhyde en position 1 (aldopentoses)
• soit une fonction cétone en position 2 (principalement), 3, ou 4 (cétopentoses).
Aldopentoses
Les aldopentoses ont 3 centres de chiralité (« atomes de carbone asymétriques »); il y a donc 4 paires d’énantiomères, diastéréoisomères entre elles, possibles.
Structure des aldopentoses (projection de Fischer)
• D et L ribose
• D et L arabinose
• D et L xylose
• D et L lyxose
Le D-ribose est un constituant de l’ARN, le désoxyribose est un constituant de l’ADN.
Cétopentoses
Les cétopentoses ont 2 centres chiraux et donc 2 paires d’énantiomères, diastéréoisomères entre elles possibles: ribulose (ou arabulose) (D et L) et xylulose (ou lyxulose) (D et L).
Structure des cétopentoses (projection de Fischer)
• D et L Ribulose
• D et L Xylulose

Réactivité des pentoses

Les groupements fonctionnels aldéhyde et cétone de ces hydrates de carbone réagissent avec les groupements fonctionnels hydroxyle pour former des groupements hémi acétal intramoléculaires ou hémi cétals, respectivement. La structure cyclique résultante s’apparente aux furanes, et est appelée furanose. Le cycle s’ouvre et se ferme spontanément, rendant ainsi la rotation possible autour de la liaison entre le groupement carbonyle et l’atome voisin de carbone – fournissant ainsi deux configurations distinctes (α and β). Ce processus s’appelle mutarotation.

Détection des pentoses

Les pentoses peuvent être détectés chimiquement par le test de Bial.
LE TEST DE BIAL (méthode)[7]
Il consiste à ajouter à l’échantillon un peu de « réactif de Bial » constitué d’orcinol, d’acide chlorhydrique et de chlorure ferrique :
• En milieu acide, les pentoses se déshydratent pour former du furfural.
• Le furfural se condense avec l’orcinol en développant une coloration bleu. Un précipité peut se former si la concentration est suffisante.
Équation 3: test de bial avec le ribose

Réaction d’obtention du furfural[8]

Chauffé en présence d’acide, le pentose se transforme en aldéhyde cyclique, le furfural, chaque molécule de pentose éliminant 3 molécules d’eau :
Équation 4: déshydratation du pentose
Cependant, comme on l’a vue précédemment il y a plusieurs types de pentose. Seul les aldopentoses peuvent réagir et donner du furfural, plus précisément le xylose (xilosa en anglais). ,Équation 5 : les mécanismes possibles de la déshydratation du xylose en furfural en milieu acide La déshydratation de l’arabinose est réalisable, mais les rendements et sélectivités obtenus sont de loin inferieurs à la moyenne industrielle. Peu de recherches et d’expérimentations ont été effectuées pour expliquer ce fait, mais l’arabinose possèderait une cinétique de déshydratation différente de celle du xylose. En considérant une différence dans l’ordre de grandeur de ces constantes cinétiques, les conditions optimales pour déshydrater l’arabinose seraient différentes également. En somme, un choix judicieux des matières premières brutes deviendra essentiel afin de maximiser la concentration en xylose et minimisant la concentration en arabinose.

Table des matières

INTRODUCTION
I-GENERALITE SUR LE FURFURAL
I.1 Définition
I.2 Propriétés
a-Propriétés physiques
b-Propriétés chimiques
c-Propriétés toxicologiques
I.3 Mode d’obtention du furfural
a-Pentose
b-Réactivité des pentoses
c-Détection des pentoses
d-Réaction d’obtention du furfural
II-UTILISATIONS DU FURFURAL
II.1 Utilisation directe
a-Solvant
b-Arome
II.2 Utilisation comme intermédiaire
a-La pipéridine
b-Le 2-methyltetrahydrofurane
c-L’acide furoique
d-L’alcool furfurylique
e-L’acide levulinique
f-Le furane
g-Le 2,5-dimethoxy-2,5-dihydrofurane
h-Le pyrrole
i-Le 2,2-di(tetrahydrofurfurylique)propane
III-PROCEDE D’OBTENTION
III.1 Historique
III.2 Catalyseurs
a-Les catalyseurs classiques
b-Les catalyseurs prônés
III.3 Procédé à l’échelle de laboratoire
III.4 Procédé à l’échelle industrielle
CONCLUSION

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