Dimetyloformamid

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Dimetyloformamid
Ogólne informacje
Wzór sumaryczny

C3H7NO

Inne wzory

HC(=O)N(CH
3
)
2
, (CH
3
)
2
NCHO
, Me
2
NCHO

Masa molowa

73,09 g/mol

Wygląd

przezroczysta, bezbarwna ciecz[1]

Identyfikacja
Numer CAS

68-12-2, 33513-42-7

PubChem

6228

DrugBank

DB01844

Podobne związki
Podobne związki

formamid, dimetyloacetamid

Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)

Dimetyloformamid, DMF, DMFAorganiczny 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.

Struktury rezonansowe dla DMF oraz ich hybryda


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]

  1. 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.
  2. 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, DOI10.1039/p29930001091 (ang.).
  3. 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.).
  4. a b N,N-Dimethylformamide, [w:] PubChem [online], United States National Library of Medicine, CID: 6228 (ang.).
  5. 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.).
  6. N,N-Dimethylformamide, karta charakterystyki, ScienceLab, 11 stycznia 2010 [zarchiwizowane z adresu 2011-12-02].
  7. 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, DOI10.1039/C8RA04985H [dostęp 2022-12-28] (ang.).
  8. Klaus Weissermel, Hans-Jürgen Arpe, Industrial Organic Chemistry: Important Raw Materials and Intermediates, Wiley-VCH, s. 45–46, ISBN 3-527-30578-5.
  9. 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].
  10. Acetone, [w:] Spectral Database for Organic Compounds [online], National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) [dostęp 2016-04-14].
  11. a b Paulina Ratajczyk, Szymon Sobczak, Andrzej Katrusiak, High-Pressure Structure and Properties of N,N-Dimethylformamide (DMF), „Crystal Growth & Design”, 2018, DOI10.1021/acs.cgd.8b01452.
  12. 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, DOI10.7326/0003-4819-108-5-680, PMID3358569.
  13. 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]