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:DMSO)是一種有機(jī)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(jié)晶體 ,20℃的密度為1.101 g/cm3,熔點(diǎn)為18.45 ℃, 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓 下的沸點(diǎn)為189 ℃ ,是一種強(qiáng)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(jī)溶劑。
基本信息
性質(zhì)
沸點(diǎn)
189 ℃(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下)
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(jī)溶劑
KH
1.031×10?? atm-cu m/mol(25℃)
危險(xiǎn)性
NFPA 7 04
NFPA健康評(píng)級(jí):2-在緊急情況下可能導(dǎo)致暫時(shí)失能或殘留傷害的材料。NFPA防火評(píng)級(jí):2-在點(diǎn)燃之前必須適度加熱或暴露在相對(duì)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(xiǎn)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(shù)量的蒸汽,從而與空氣出現(xiàn)危險(xiǎn)性NFPA不穩(wěn)定等級(jí):0-材料本身通常是穩(wěn)定的,即使在火災(zāi)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(yīng),還可以與 酰鹵 及其化合物發(fā)生劇烈反應(yīng)。 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(xiàn) 皮膚紅斑 和皮炎等癥狀,嚴(yán)重者出現(xiàn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)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(qiáng)吸濕性 、滲透性和很高的選擇 性抽提能力 被廣泛應(yīng)用于油類加工、分離精制、纖維合成、醫(yī)藥醫(yī)療 、農(nóng)藥農(nóng)肥、涂料染料、電子工業(yè)和有機(jī)合成等領(lǐng)域中。
發(fā)現(xiàn)歷史 1867年,二甲基亞砜首次合成。
19世紀(jì)初被廣泛用于木材工業(yè),直到20世紀(jì)50年代人們才逐漸認(rèn)識(shí)和了解到其作用。
1959年,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)二甲基亞砜對(duì)細(xì)胞有冷凍作用。
1971年,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)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(dǎo)分化小鼠紅白血病細(xì)胞,除此之外,二甲基亞砜還可以誘導(dǎo)分化神經(jīng)母細(xì)胞瘤。在此之后,科學(xué)家們報(bào)道發(fā)現(xiàn)在二甲基亞砜和其極性化合物的誘導(dǎo)作用下,人類早幼粒細(xì)胞白血病細(xì)胞可向終末期細(xì)胞分化。 1977年,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)二甲基亞砜可以誘導(dǎo)梨型四膜蟲(chóng)超微結(jié)構(gòu)變化,改變其體內(nèi)核組織和一些細(xì)胞器結(jié)構(gòu)。
1978年,二甲基亞砜被美國(guó)食品及藥品監(jiān)督管理局(FDA)批準(zhǔn)用于間接性膀胱炎的治療,同時(shí)也開(kāi)始應(yīng)用于淀粉樣病變中多系統(tǒng)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(xiàn)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(jié)構(gòu) 二甲基亞砜中的硫的價(jià)態(tài)為+3,其分子結(jié)構(gòu)類似于氨的正四面體結(jié)構(gòu),存在一對(duì)未共用電子對(duì)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(duì)電子與 氧原子 形成的 σ 配鍵和由氧原子提供的一對(duì)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(fù)離子接近的分子內(nèi)部中 ,但帶負(fù)電荷的氧 在分子外部 ,因此二甲基亞砜不能溶劑化負(fù)離子,可溶劑化 陽(yáng)離子 。當(dāng)二甲基亞砜作為溶劑發(fā)生 親核反應(yīng) 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(qiáng)的親核試劑,大大提高親核反應(yīng)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(jié)晶態(tài) ),屬于非油性高極性 有機(jī)溶劑,具有強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)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(jī)溶劑 ,如在無(wú)水條件下可與醚、苯、 氯仿 等完全互溶,對(duì)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(shù)(Log P)為-1.35, 酸度系數(shù) (pKa)為35.1,25 ℃時(shí)的亨利常數(shù)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(jī)受予體,可用于制備一些復(fù)合物如 三氯化銻 和 五氯化銻 與二甲基亞砜的復(fù)合物。這些復(fù)合物具有八面體構(gòu)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
下為二甲基亞砜被 硫醇 還原的化學(xué)反應(yīng)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(yīng),反應(yīng)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(jī)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型的有機(jī)鹵化物反應(yīng),如二甲基亞砜和 α- 鹵代酮、 α- 鹵代酯反應(yīng)生成 α- 酮醛、α-醛酯、 α- 酮酯類和 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(yīng);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(yīng)。
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。
硝酸法 在反應(yīng)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(yīng)將原料氧化為目標(biāo)產(chǎn)物二甲基亞砜。反應(yīng)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(yán)格控制原料二甲基硫醚的量,防止其過(guò)量,導(dǎo)致在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)爆炸。
整個(gè)過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)表達(dá)式如下:
因該法采用硝酸氧化劑,設(shè)備腐蝕性嚴(yán)重、反應(yīng)條件難以控制和氧化效率低等問(wèn)題,所以硝酸法難以應(yīng)用于工業(yè)的大規(guī)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(yīng)生成目標(biāo)產(chǎn)物二甲基亞砜。
基本原理的化學(xué)反應(yīng)表達(dá)式如下:
電解法 在常規(guī)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(jī)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(yīng)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(jì),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(shè)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(yīng)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(chǔ)上進(jìn)行精餾。
檢測(cè)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(yīng)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(yīng)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(yīng)用領(lǐng)域
油類加工 二甲基亞砜可在芳烴抽提中作為萃取溶劑,具有對(duì)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(duì)有機(jī)硫化物、芳烴、 炔烴 易溶常用于潤(rùn)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(jié),固可利用這一特性用于汽油、航煤防冰劑、高寒地區(qū)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(yī)藥醫(yī)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(yīng)溶劑作為醫(yī)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(yīng)用。
二甲基亞砜對(duì)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(zhèn)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(nèi),促進(jìn)增加其許多藥物,如 氫化可的松 、肝素、維生素類、 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(duì)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(nèi)壓、治療膽色素結(jié)石,同時(shí)還可以作為紅細(xì)胞和血小板的冷凍保存劑。
農(nóng)藥農(nóng)肥 二甲基亞砜是農(nóng)藥以及農(nóng)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(nóng)藥中添加少量二甲基亞砜,可以增加農(nóng)藥向植物滲透,提高農(nóng)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(jí)、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、集成線路方面,二甲基亞砜的應(yīng)用也十分廣泛,它對(duì)有機(jī)物、無(wú)機(jī)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(jī)合成 二甲基亞砜在有機(jī)合成方面具有反應(yīng)溶劑和反應(yīng)試劑的兩種作用。以二甲基亞砜為介質(zhì)可以實(shí)現(xiàn)正常條件下不能進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng),同時(shí)二甲基亞砜還可以促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)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(jī)合成反應(yīng)有親核取代反應(yīng),如不易進(jìn)行的 鹵代烷 與無(wú)機(jī) 氰化物 反應(yīng)制備睛的反應(yīng)在二甲基亞砜介質(zhì)中反應(yīng)速度快;消除反應(yīng),Cope消除反應(yīng)在二甲基亞砜中室溫下的反應(yīng)速度遠(yuǎn)大于在水中的反應(yīng)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(zāi)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(duì)相關(guān)火災(zāi)進(jìn)行滅火,但需要注意根據(jù)火災(zāi)現(xiàn)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(dǎo)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(xiàn)為:呼氣有大蒜氣味,皮炎、皮膚色素沉著加強(qiáng),中樞神經(jīng)系統(tǒng)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(xiàn)出現(xiàn)泌尿增多的癥狀 。二甲基亞砜對(duì)皮膚有強(qiáng)滲透力,長(zhǎng)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(jī)體的變態(tài)性反應(yīng)。
純二甲基亞砜溶液涂于皮膚時(shí)會(huì)出現(xiàn)輕微燒灼感,并出現(xiàn)暫時(shí)性紅斑,蜜癢、起疤、皮炎,嚴(yán)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(xiàn)溶血的癥狀。在對(duì)嬰兒及大面積創(chuàng)傷時(shí)使用,需注意應(yīng)嚴(yán)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(yīng)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(qǐng)立即送往醫(yī)院就醫(yī)。 2.若皮膚不小心接觸二甲基亞砜,應(yīng)立即用肥皂和水沖洗接觸處,若有不適感,請(qǐng)立即送往醫(yī)院就醫(yī)。
3.若不小心吸入二甲基亞砜,應(yīng)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(yī)院就醫(yī),同時(shí)注意不要對(duì)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(chǔ)存方法 不得與強(qiáng)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(nèi)。