Dimetyloformamid

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Dimetyloformamid
Niepodpisana grafika związku chemicznego; prawdopodobnie struktura chemiczna bądź trójwymiarowy model cząsteczki Niepodpisana grafika związku chemicznego; prawdopodobnie struktura chemiczna bądź trójwymiarowy model cząsteczki
Ogólne informacje
Wzór sumaryczny C3H7NO
Inne wzory HC(=O)N(CH3)2, (CH3)2NCHO, Me2NCHO
Masa molowa 73,09 g/mol
Wygląd przezroczysta, bezbarwna ciecz[1]
Identyfikacja
Numer CAS 68-12-2
PubChem 6228[2]
Podobne związki
Podobne związki formamid, dimetyloacetamid
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)

Dimetyloformamid (skrót: DMF lub DMFA) — 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 techniczny dimetyloformamid wykazuje rybny zapach z uwagi na obecność dimetyloaminy. Cząsteczka DMF posiada charakter polarny i hydrofilowy. Dzięki temu ułatwia ona zachodzenie reakcji o polarnym mechanizmie takich jak substytucja nukleofilowa SN2. Ze względu na duży moment dipolowy substancja ta posiada wysoką temperaturę wrzenia. DMF jest otrzymywany w reakcji mrówczanu metylu z dimetyloaminą[5].

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[6], podczas gdy dla typowej grupy karbonylowej częstość wynosi nieco ponad 1700 cm−1[7]. 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[6] 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)[8]. 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.[8]

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[9].

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[10].

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 Polskie Towarzystwo Farmaceutyczne: Farmakopea Polska X. Warszawa: Urząd Rejestracji Produktów Leczniczych, Wyrobów Medycznych i Produktów Biobójczych, 2014, s. 4276. ISBN 978-83-63724-47-4.
  2. a b c Dimetyloformamid (CID: 6228) (ang.) w bazie PubChem, United States National Library of Medicine.
  3. a b c d e Dimetyloformamid (ZVG: 12220) (ang. • niem.) w bazie GESTIS, Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA). [dostęp 2012-11-21].
  4. a b Dimetyloformamid (ang.) w wykazie klasyfikacji i oznakowania Europejskiej Agencji Chemikaliów. [dostęp 2015-04-07].
  5. Klaus Weissermel, Hans-Jürgen Arpe: Industrial Organic Chemistry: Important Raw Materials and Intermediates. Wiley-VCH, s. 45–46. ISBN 3-527-30578-5.
  6. a b N,N-dimethylformamide. W: Spectral Database for Organic Compounds [on-line]. National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST). [dostęp 2016-04-14].
  7. acetone. W: Spectral Database for Organic Compounds [on-line]. National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST). [dostęp 2016-04-14].
  8. 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.
  9. 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.
  10. 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]