Dimetyloformamid
| |||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||
| Ogólne informacje | |||||||||||||||||||||||||||||
| Wzór sumaryczny |
C3H7NO | ||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Inne wzory |
HC(=O)N(CH | ||||||||||||||||||||||||||||
| Masa molowa |
73,09 g/mol | ||||||||||||||||||||||||||||
| Wygląd |
przezroczysta, bezbarwna ciecz[1] | ||||||||||||||||||||||||||||
| Identyfikacja | |||||||||||||||||||||||||||||
| Numer CAS | |||||||||||||||||||||||||||||
| PubChem | |||||||||||||||||||||||||||||
| DrugBank | |||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||
| Podobne związki | |||||||||||||||||||||||||||||
| Podobne związki | |||||||||||||||||||||||||||||
| Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa) | |||||||||||||||||||||||||||||
Dimetyloformamid, DMF, DMFA, N,N-dimetyloformamid – organiczny związek chemiczny z grupy amidów. Stosowany jako polarny rozpuszczalnik aprotyczny. Miesza się w dowolnym stosunku z wodą oraz wieloma rozpuszczalnikami organicznymi. Czysty związek jest pozbawiony zapachu, jednakże produkt techniczny wykazuje rybny zapach z uwagi na obecność dimetyloaminy. Cząsteczka DMF ma charakter polarny i hydrofilowy. Dzięki temu ułatwia ona zachodzenie reakcji o polarnym mechanizmie, takich jak substytucja nukleofilowa SN2[7]. Ze względu na duży moment dipolowy (3,8 D[5]) ma wysoką temperaturę wrzenia, 153 °C. Jest otrzymywany w reakcji mrówczanu metylu z dimetyloaminą[8].
Struktura i właściwości
[edytuj | edytuj kod]Z powodu występowania mezomerii (możliwe jest narysowanie dwóch hipotetycznych struktur rezonansowych) rząd wiązania w grupie karbonylowej jest nieco mniejszy niż dwa natomiast rząd wiązania pomiędzy azotem a węglem wynosi więcej niż jeden. Zostało to potwierdzone poprzez pomiary spektroskopowe w zakresie podczerwieni – drgania rozciągające w grupie C=O wynoszą około 1675 cm−1[9], podczas gdy dla typowej grupy karbonylowej częstość wynosi nieco ponad 1700 cm−1[10]. Ponadto z powodu częściowo podwójnego charakteru wiązania C–N rotacja wokół niego jest częściowo zablokowana co usztywnia całą cząsteczkę zmniejszając jej swobodę konformacyjną. Z tego powodu w temperaturze pokojowej obie grupy metylowe nie są równocenne chemicznie w spektroskopii protonowego rezonansu magnetycznego, dając dwa singlety zawierające trzy protony o przesunięciu chemicznym wynoszącym odpowiednio 2,97 oraz 2,88 δ[9] zamiast jednego singletu o integracji 6.
DMF w warunkach wysokiego ciśnienia i niskiej temperatury krystalizuje w grupie przestrzennej P-1, posiadając dwie cząsteczki w niezależnej części komórki elementarnej (Z′=2)[11]. Duża stabilność struktury związana jest z charakterystycznym układem wiązań CH···O, tworzących układy cykliczne oraz dużą liczbą stopni swobody dla struktur o więcej o Z′ > 1.[11]
Zastosowania
[edytuj | edytuj kod]Głównym zastosowaniem dimetyloformamidu jest wykorzystanie w roli rozpuszczalnika o niskiej prężności pary, przykładowo stanowi on dobre środowisko do reakcji sprzęgania peptydów. W reakcjach takich jak reakcja Vilsmeiera-Haacka oraz reakcja Bouvealta DMF jest jednym z reagentów, potrzebnym do uformowania się grupy aldehydowej.
Ponadto związek ten jest wykorzystywany do produkcji włókien akrylowych, tworzyw sztucznych, klejów, syntetycznej skóry, włókien oraz związków do pokrywania powierzchni[12].
Ponieważ DMF silnie oddziałuje z cząsteczkami polimerów powodując puchnięcie materiałów polimerowych jest on często stosowany jako dodatek do rozpuszczalników usuwających lakiery.
Dimetyloformamid z uwagi na zdolność do rozpuszczania i zawieszania nanorurek jest wykorzystywany jako nośnik w pomiarach spektroskopowych tych struktur[13].
Produkcja
[edytuj | edytuj kod]DMF może być otrzymywany zarówno poprzez katalityczne sprzęganie dimetyloaminy z tlenkiem węgla w środowisku metanolu, jak i poprzez reakcję mrówczanu metylu z dimetyloaminą. Na skalę laboratoryjną może on zostać także uzyskany przez reakcję dimetyloaminy z kwasem mrówkowym.
Środki ostrożności i toksyczność
[edytuj | edytuj kod]Reakcje podczas których wykorzystywany jest wodorek sodu mogą być niebezpieczne gdy wykonywane są w środowisku DMF – w temperaturze powyżej 26 °C może zajść egzotermiczny rozkład dimetyloformamidu. Reakcje takie są łatwe do kontrolowania w skali laboratoryjnej jednak w przypadku dużych instalacji przemysłowych odnotowano kilka wypadków.
Uważa się, że DMF może mieć własności karcynogenne i teratogenne u ludzi. Dlatego też w wielu sektorach przemysłowych kobiety nie mogą pracować z tym związkiem. W przypadku wielu reakcji chemicznych może on zostać zastąpiony przez dimetylosulfotlenek.
Przypisy
[edytuj | edytuj kod]- ↑ a b c d e Farmakopea Polska X, Polskie Towarzystwo Farmaceutyczne, Warszawa: Urząd Rejestracji Produktów Leczniczych, Wyrobów Medycznych i Produktów Biobójczych, 2014, s. 4276, ISBN 978-83-63724-47-4.
- ↑ Alessandro Bagno, Giancarlo Lovato, Gianfranco Scorrano, Thermodynamics of protonation and hydration of aliphatic amides, „Journal of the Chemical Society, Perkin Transactions 2” (6), 1993, s. 1091, DOI: 10.1039/p29930001091 (ang.).
- ↑ a b c d e f Dimethyl formamide, [w:] GESTIS-Stoffdatenbank [online], Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung, ZVG: 12220 [dostęp 2012-11-21] (niem. • ang.).
- ↑ a b N,N-Dimethylformamide, [w:] PubChem [online], United States National Library of Medicine, CID: 6228 (ang.).
- ↑ a b Dipole moments, [w:] David R. Lide (red.), CRC Handbook of Chemistry and Physics, wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 9-55, ISBN 978-1-4200-9084-0 (ang.).
- ↑ N,N-Dimethylformamide, karta charakterystyki, ScienceLab, 11 stycznia 2010 [zarchiwizowane z adresu 2011-12-02].
- ↑ Majid M. Heravi, Mahdieh Ghavidel, Leyla Mohammadkhani, Beyond a solvent: triple roles of dimethylformamide in organic chemistry, „RSC Advances”, 8 (49), 2018, s. 27832–27862, DOI: 10.1039/C8RA04985H [dostęp 2022-12-28] (ang.).
- ↑ Klaus Weissermel, Hans-Jürgen Arpe, Industrial Organic Chemistry: Important Raw Materials and Intermediates, Wiley-VCH, s. 45–46, ISBN 3-527-30578-5.
- ↑ a b N,N-Dimethylformamide, [w:] Spectral Database for Organic Compounds [online], National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) [dostęp 2016-04-14].
- ↑ Acetone, [w:] Spectral Database for Organic Compounds [online], National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) [dostęp 2016-04-14].
- ↑ a b Paulina Ratajczyk, Szymon Sobczak, Andrzej Katrusiak, High-Pressure Structure and Properties of N,N-Dimethylformamide (DMF), „Crystal Growth & Design”, 2018, DOI: 10.1021/acs.cgd.8b01452.
- ↑ C.A. Redlich i inni, Liver disease associated with occupational exposure to the solvent dimethylformamide, „Annals of Internal Medicine”, 108 (5), 1988, s. 680–686, DOI: 10.7326/0003-4819-108-5-680, PMID: 3358569.
- ↑ Robert Haddon, Mikhail Itkis, Measurement Issues in Single Wall Carbon Nanotubes, NIST, 15 marca 2008, s. 20 [dostęp 2018-12-12].
Linki zewnętrzne
[edytuj | edytuj kod]- Concise International Chemical Assessment Document 31. N,N-Dimethylformamide [online], Internationally Peer Reviewed Chemical Safty Information (INCHEM), 2001 [dostęp 2022-12-28] (ang.).
- Chronic toxicity summary. N,N-Dimethylformamide, Office of Environmental Health Hazard Assessment, 2000 [zarchiwizowane 2006-03-28] (ang.).