二甲基亞砜 二甲基亞砜樣品
二甲基亞砜(英文名:Dimethyl Sulfoxide,英文簡(jiǎn)稱(chēng):DMSO)是一種有機化合物,別名為二甲亞砜。二甲基亞砜的分子量為78.12,化學(xué)式為C?H?OS,是無(wú)味或有輕微 硫磺 味、大蒜味或牡蠣味 的無(wú)色粘稠透明油狀液體或結晶體 ,20℃的密度為1.101 g/cm3,熔點(diǎn)為18.45 ℃, 標準大氣壓 下的沸點(diǎn)為189 ℃ ,是一種強極性 非質(zhì)子溶劑 ,可與水溶液按照任意比例混合,可溶于除 石油醚 以外的一般有機溶劑。
基本信息
性質(zhì)
溶解性
可與水溶液按照任意比例混合;可溶于除石油醚以外的一般有機溶劑
KH
1.031×10?? atm-cu m/mol(25℃)
危險性
NFPA 7 04
NFPA健康評級:2-在緊急情況下可能導致暫時(shí)失能或殘留傷害的材料。NFPA防火評級:2-在點(diǎn)燃之前必須適度加熱或暴露在相對較高的環(huán)境溫度下的材料。材料在正常條件下不會(huì )與空氣產(chǎn)生危險性,但在高環(huán)境溫度或中等加熱條件下,可能會(huì )釋放出足夠數量的蒸汽,從而與空氣出現危險性NFPA不穩定等級:0-材料本身通常是穩定的,即使在火災條件下也是如此。
二甲基亞砜具有弱堿性,可與質(zhì)子 作用生成鹽。二甲基亞砜既可在 高錳酸鉀 等氧化劑的作用下被氧化為砜,也可以在 亞鐵鹽 、 碘化氫 和鋅加乙酸等還原劑的作用下被還原為硫化物 。二甲基亞砜可與一定濃度的 過(guò)氯酸 發(fā)生爆炸反應,還可以與 酰鹵 及其化合物發(fā)生劇烈反應。 二甲基亞砜本身毒性較小, 但二甲基亞砜極易穿過(guò)皮膚并且能促進(jìn)正常無(wú)法通過(guò)皮膚的化合物(包括藥物、毒物)經(jīng)皮吸收 ,另外接觸大劑量和高濃度二甲基亞砜會(huì )出現 皮膚紅斑 和皮炎等癥狀,嚴重者出現中樞神經(jīng)系統先興奮后抑制,同時(shí)中毒可引起溶血和血紅蛋白尿等癥狀。 工業(yè)上生產(chǎn)二甲基亞砜通常采用氧化法和電解法,這兩種方法 均以二甲基硫醚為原料 。其中二氧化氮氧化法是工業(yè)上最常使用的氧化合成法 。二甲基亞砜因其具有強吸濕性 、滲透性和很高的選擇 性抽提能力 被廣泛應用于油類(lèi)加工、分離精制、纖維合成、醫藥醫療 、農藥農肥、涂料染料、電子工業(yè)和有機合成等領(lǐng)域中。
發(fā)現歷史 1867年,二甲基亞砜首次合成。
19世紀初被廣泛用于木材工業(yè),直到20世紀50年代人們才逐漸認識和了解到其作用。
1959年,科學(xué)家發(fā)現二甲基亞砜對細胞有冷凍作用。
1971年,科學(xué)家們發(fā)現在二甲基亞砜的作用下,小鼠 血紅蛋白 合成會(huì )增多,可以誘導分化小鼠紅白血病細胞,除此之外,二甲基亞砜還可以誘導分化神經(jīng)母細胞瘤。在此之后,科學(xué)家們報道發(fā)現在二甲基亞砜和其極性化合物的誘導作用下,人類(lèi)早幼粒細胞白血病細胞可向終末期細胞分化。 1977年,科學(xué)家發(fā)現二甲基亞砜可以誘導梨型四膜蟲(chóng)超微結構變化,改變其體內核組織和一些細胞器結構。
1978年,二甲基亞砜被美國食品及藥品監督管理局(FDA)批準用于間接性膀胱炎的治療,同時(shí)也開(kāi)始應用于淀粉樣病變中多系統癥狀的控制及多種胃腸道疾病的治療。
1996年,科學(xué)家發(fā)現二甲基亞砜在某種使用方法下可以減輕乳腺癌手術(shù)后的皮瓣出血。
物質(zhì)結構 二甲基亞砜中的硫的價(jià)態(tài)為+3,其分子結構類(lèi)似于氨的正四面體結構,存在一對未共用電子對位于sp3雜化軌道中 。在二甲基亞砜中,硫以sp3雜化軌道成鍵,其中硫氧鍵雙鍵可以看作由硫原子提供一對電子與 氧原子 形成的 σ 配鍵和由氧原子提供的一對未成鍵電子進(jìn)入硫原子3d空軌道上形成d-p π鍵的組合。 二甲基亞砜分子中無(wú)酸性氫 ,同時(shí)帶正電的三價(jià)硫離子被甲基包圍 ,處于難被負離子接近的分子內部中 ,但帶負電荷的氧 在分子外部 ,因此二甲基亞砜不能溶劑化負離子,可溶劑化 陽(yáng)離子 。當二甲基亞砜作為溶劑發(fā)生 親核反應 時(shí),親核試劑如 NaOH 、 NaCN 中的陽(yáng)離子 鈉離子 會(huì )被充分的溶劑化,而親核離子陰離子OH?、CN?脫離陽(yáng)離子吸引后暴露出來(lái),變成極強的親核試劑,大大提高親核反應速度。
理化性質(zhì)
物理性質(zhì) 常溫下二甲基亞砜為無(wú)味或有輕微硫磺味、大蒜味或牡蠣味 的無(wú)色粘稠透明油狀液體 (在溫度較低時(shí)呈結晶態(tài) ),屬于非油性高極性 有機溶劑,具有強吸濕性 、滲透性和很高的選擇性抽提能力 。二甲基亞砜的熔點(diǎn)為18.45 ℃ ,標準大氣壓下的沸點(diǎn)為189 ℃ ,可與水溶液按照任意比例混合,同時(shí)產(chǎn)生大量的熱 ,還可溶于除石油醚以外的一般有機溶劑 ,如在無(wú)水條件下可與醚、苯、 氯仿 等完全互溶,對芳香族化合物、 乙炔 和不飽和烴等具有極大的溶解性 。二甲基亞砜的油水分配系數(Log P)為-1.35, 酸度系數 (pKa)為35.1,25 ℃時(shí)的亨利常數為1.031×10?? atm-cu m/mol,20 ℃的蒸氣壓為0.42 mmHg,閃點(diǎn)為95 ℃,自燃溫度為215 ℃,爆炸極限為2.6%-63%。
化學(xué)性質(zhì) 二甲基亞砜是良好的有機受予體,可用于制備一些復合物如 三氯化銻 和 五氯化銻 與二甲基亞砜的復合物。這些復合物具有八面體構型,且兩個(gè)二甲基亞砜彼此處于順位。 二甲基亞砜作為氧化劑
除硫化氫外,亞鐵鹽、碘化氫和鋅加乙酸等物質(zhì)均可作為還原劑還原二甲基亞砜。 下為二甲基亞砜被碘化氫還原的 化學(xué)反應方程式 : 下為二甲基亞砜被 硫醇 還原的化學(xué)反應方程式: 二甲基亞砜在被 亞硫酰氯 還原的同時(shí)還發(fā)生取代反應,反應方程式如下 : 在160 ℃-175 ℃的溫度條件下,二甲基亞砜可將一些有機硫化物氧化為砜。其中R為n—C?H?和n—C?H?。
二甲基亞砜可與某些類(lèi)型的有機鹵化物反應,如二甲基亞砜和 α- 鹵代酮、 α- 鹵代酯反應生成 α- 酮醛、α-醛酯、 α- 酮酯類(lèi)和 α- 羥酯等化合物。
二甲基亞砜可與一定濃度的過(guò)氯酸發(fā)生爆炸反應;酰鹵及其化合物,如 氰尿酰氯 (C?N?Cl?)、乙酰、 磷酰氯 (POCl)等均可與二甲基亞砜發(fā)生劇烈反應。
制備方法
合成
氧化法
二氧化氮法 在一定的溫度條件下,以二甲基硫醚為原料,采用含有 二氧化氮 的金屬硫化物氧化原料生產(chǎn)二甲基亞砜。 原料二甲基硫醚在反應器并進(jìn)行 中和反應 ,反應過(guò)后采用 氮氣 吹掃將未反應的二甲基硫醚和生成的二甲基亞砜分離。未反應的原料氣會(huì )經(jīng)冷卻后進(jìn)入其他反應器,通入過(guò)量的二氧化氮將未反應的原料全部轉換為目標產(chǎn)物。再生式反應器會(huì )將前面反應中產(chǎn)生的二氧化氮、 三氧化二氮 、一氧化氮等 排出氣 全部轉換為二氧化氮再利用。最后通過(guò)吸收式反應器除去產(chǎn)物中的二氧化氮,提高產(chǎn)品純度。
硝酸法 在反應釜中加入一定濃度的硝酸,緩慢加入原料二甲基硫醚并進(jìn)行攪拌,進(jìn)行氧化反應將原料氧化為目標產(chǎn)物二甲基亞砜。反應完全后,采用純堿中和過(guò)量的硝酸,即可獲得二甲基亞砜得粗產(chǎn)品。在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中要嚴格控制原料二甲基硫醚的量,防止其過(guò)量,導致在生產(chǎn)過(guò)程中出現爆炸。
整個(gè)過(guò)程的化學(xué)反應表達式如下:
因該法采用硝酸氧化劑,設備腐蝕性嚴重、反應條件難以控制和氧化效率低等問(wèn)題,所以硝酸法難以應用于工業(yè)的大規模生產(chǎn)中。
雙氧水法 雙氧水法以丙酮作為緩沖介質(zhì),在丙酮介質(zhì)中,以二甲基硫醚為原料,使之與雙氧水按照1:1的摩爾配比在一定溫度條件下,攪拌反應生成目標產(chǎn)物二甲基亞砜。
基本原理的化學(xué)反應表達式如下:
電解法 在常規或無(wú)隔膜的 電解槽 中,以二甲基硫醚為原料在含水的有機溶劑和電解質(zhì)中發(fā)生陽(yáng)極氧化生產(chǎn)二甲基亞砜。相關(guān)的氧化化學(xué)反應方程式為: 在該電解過(guò)程中,需控制電解溫度。選用的溶劑為二甲基亞砜,電解質(zhì)為堿金屬或 堿土金屬 的鹵化物、硫酸鹽等,陽(yáng)極材料和陰極材料分別為石墨、鉑和不銹鋼、鉑。該法具有經(jīng)濟,安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。
提純 工業(yè)品二甲基亞砜的純度不高,其中可能含有水、 二甲基砜 、 甲醛 、 甲硫醇 、甲基乙基亞砜等雜質(zhì)。不同的生產(chǎn)方法會(huì )存在不同的雜質(zhì)和凈化方法,一般存在如下幾種提純方法。 一般在設定溫度下進(jìn)行操作,需避免二甲基亞砜的分解。
采用的萃取劑應易溶解雜質(zhì),且不與產(chǎn)品二甲基亞砜互溶。常用萃取劑有 鹵代烴 、 二甲硫醚 。 常用的吸附劑有 活性炭 、 三氧化二鋁 、分子篩等。如果需要獲得較高純度的產(chǎn)品,可在吸附的基礎上進(jìn)行精餾。
檢測方法
化學(xué)分析法
高錳酸鉀法 首先采用過(guò)量的高錳酸鉀溶液將二甲基亞砜氧化成二甲基砜,然后采用硫酸亞鐵進(jìn)行滴定即可進(jìn)行分析。相關(guān)化學(xué)反應方程式為:
重鉻酸鉀法 首先采用過(guò)量 重鉻酸鉀 溶液將二甲基亞砜氧化成二甲基砜,然后采用碘化鉀還原過(guò)量的重鉻酸鉀,最后用 硫代硫酸鈉 滴定碘元素來(lái)分析二甲基亞砜。相關(guān)化學(xué)反應方程式為:
色譜法 采用氣相色譜、薄層色譜和色質(zhì)聯(lián)用法鑒定和定量二甲基亞砜。
應用領(lǐng)域
油類(lèi)加工 二甲基亞砜可在芳烴抽提中作為萃取溶劑,具有對芳烴選擇性高、常溫下與芳烴無(wú)限混溶,無(wú)腐蝕無(wú)毒,萃取工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
二甲基亞砜對有機硫化物、芳烴、 炔烴 易溶常用于潤滑油、柴油的精制中。 含水量為40%的二甲基亞砜在零下六十度的低溫下也不會(huì )凍結,固可利用這一特性用于汽油、航煤防冰劑、高寒地區汽車(chē) 防凍液 。
分離精制 二甲基亞砜可作為選擇性溶劑,分離許多混合物。二甲基亞砜可用于選擇性提取金屬化合物,如從石油裂化產(chǎn)品中選擇性的提取鎳和釩,二甲基亞砜可用于選擇性脫除酸性氣體,同時(shí)二甲基亞砜可以選擇性的提取乙炔、 二烯烴 、苯、甲苯和 二甲苯 等物質(zhì)。 需要注意的是使用二甲基亞砜作為溶劑的成本較高,必須考慮回收,一般采用萃取與反萃取的方法分離雜質(zhì),而后減壓精餾獲得純品。 二甲基亞砜具有去木質(zhì)作用,木質(zhì)素和半纖維素極易溶于二甲基亞砜,而 纖維素 不溶。因此在以木材為原料生產(chǎn)紙漿的過(guò)程中可以加入二甲基亞砜來(lái)使木材快速降解。
纖維合成 二甲基亞砜可以用作聚丙烯晴、 醋酯纖維 等聚合、紡絲溶劑 ,如于生產(chǎn)晴綸紡絲,使丙烯晴在二甲基亞砜中聚合可獲得蓬松、易染色的人造羊毛。具有工藝簡(jiǎn)單、溶解度高、產(chǎn)品性能好、成本低等優(yōu)點(diǎn)。
醫藥醫療 二甲基亞砜極易穿過(guò)皮膚并且能促進(jìn)正常無(wú)法通過(guò)皮膚的化合物經(jīng)皮吸收 ,可以將各種藥物溶解在藥物中涂在皮膚上滲入人體(即貼劑)。
二甲基亞砜可作為反應溶劑作為醫藥中間體合成體,如氟氯苯胺可在二甲基亞砜中合成。在黃連素、蔗糖脂肪酸多酯和中藥萃取中都有應用。
二甲基亞砜對許多藥物具有良好的溶解性和滲透性,其本身具有消炎、止痛、促進(jìn)血液循環(huán)和傷口愈合、利尿和鎮靜等作用,可外用于急性、慢性皮膚病、凍瘡和燒傷等外部疾病 ;二甲基亞砜還可作為透皮促進(jìn)劑,可與皮膚美容藥物一同使用,通過(guò)皮膚或黏膜吸收滲入體內,促進(jìn)增加其許多藥物,如 氫化可的松 、肝素、維生素類(lèi)、 水楊酸 等的透皮吸收 。二甲基亞砜可以加快藥物吸收和提高藥物療效,被稱(chēng)作“萬(wàn)能藥”。 一定濃度的二甲基亞砜可作為藥物的 溶媒 ,可促進(jìn)人體皮膚對藥物的吸收。二甲基亞砜還可以防止燒傷后的耳軟骨炎、降低顱內壓、治療膽色素結石,同時(shí)還可以作為紅細胞和血小板的冷凍保存劑。
農藥農肥 二甲基亞砜是農藥以及農肥的溶劑、滲透劑 和增效劑。 添加二甲基亞砜后的殺蟲(chóng)劑,在某些大豆開(kāi)花期噴灑可以提高其產(chǎn)率。
在某些農藥中添加少量二甲基亞砜,可以增加農藥向植物滲透,提高農藥的藥效。
涂料染料 在印染中加入二甲基亞砜可以使染色更加均勻并消除色差。
電子工業(yè) 二甲基亞砜可用于法拉級、超大容量電容器——液體雙層電容器的的電解質(zhì)。在清洗電子元件、集成線(xiàn)路方面,二甲基亞砜的應用也十分廣泛,它對有機物、無(wú)機物以及聚合物的清理效果極佳,同時(shí)無(wú)味無(wú)毒,易于回收。
有機合成 二甲基亞砜在有機合成方面具有反應溶劑和反應試劑的兩種作用。以二甲基亞砜為介質(zhì)可以實(shí)現正常條件下不能進(jìn)行的化學(xué)反應,同時(shí)二甲基亞砜還可以促進(jìn)化學(xué)反應的進(jìn)行,提高收率的同時(shí)還可以改變產(chǎn)品性能。
二甲基亞砜參與的常見(jiàn)的有機合成反應有親核取代反應,如不易進(jìn)行的 鹵代烷 與無(wú)機 氰化物 反應制備睛的反應在二甲基亞砜介質(zhì)中反應速度快;消除反應,Cope消除反應在二甲基亞砜中室溫下的反應速度遠大于在水中的反應速度;雙鍵重排,在二甲基亞砜中經(jīng) 叔丁醇鉀 催化可在低溫下產(chǎn)生雙鍵重排。
安全事宜
消防相關(guān) 二甲基亞砜易燃,在遇熱和遇到明火時(shí)易燃,在火災中會(huì )釋放有毒煙霧或刺激性氣體,同時(shí)燃燒會(huì )產(chǎn)生可形成二氧化硫、甲醛、甲硫醇、碳氧化物或硫氧化物有毒產(chǎn)物。
可使用霧狀水、泡沫、粉末、二氧化碳對相關(guān)火災進(jìn)行滅火,但需要注意根據火災現場(chǎng)情況選擇適合的滅火方式。
毒理 二甲基亞砜的毒性小, 但二甲基亞砜極易穿過(guò)皮膚并且能促進(jìn)正常無(wú)法通過(guò)皮膚的化合物(包括藥物、毒物)從而導致中毒。 經(jīng)皮吸收大劑量二甲基亞砜的中毒癥狀主要表現為:呼氣有大蒜氣味,皮炎、皮膚色素沉著(zhù)加強,中樞神經(jīng)系統先興奮后抑制,同時(shí)中毒可引起溶血和血紅蛋白尿。動(dòng)物中毒會(huì )出現出現泌尿增多的癥狀 。二甲基亞砜對皮膚有強滲透力,長(cháng)時(shí)間接觸會(huì )引起皮膚發(fā)紅和脫屑,有時(shí)還會(huì )引起機體的變態(tài)性反應。
純二甲基亞砜溶液涂于皮膚時(shí)會(huì )出現輕微燒灼感,并出現暫時(shí)性紅斑,蜜癢、起疤、皮炎,嚴重時(shí)會(huì )引起惡心、嘔吐等全身作用。使用50%的二甲基亞砜水溶液每日超過(guò)200mL時(shí),會(huì )出現溶血的癥狀。在對嬰兒及大面積創(chuàng )傷時(shí)使用,需注意應嚴格控制濃度和用量。
急救措施 1.若眼睛不小心接觸二甲基亞砜,應立即分開(kāi)眼瞼用流動(dòng)清水或 生理鹽水 沖洗15分鐘;若有不適感,請立即送往醫院就醫。 2.若皮膚不小心接觸二甲基亞砜,應立即用肥皂和水沖洗接觸處,若有不適感,請立即送往醫院就醫。
3.若不小心吸入二甲基亞砜,應立即將人移至新鮮空氣處,必要時(shí)通過(guò)需要非循環(huán)呼吸面罩幫助 患者輔助通氣或提供人工呼吸。 4.若不小心攝入二甲基亞砜,立即前往醫院就醫,同時(shí)注意不要對患者采取催吐的措施,可讓患者引用一定的清水進(jìn)行稀釋。
儲存方法 不得與強氧化劑一起存放,需要避光存放于陰涼且通風(fēng)良好的室內。