Диметилсульфоксид

Диметилсульфоксид (ДМСО ) - это сероорганическое соединение формулы формулы (CH3 )2S O. Эта бесцветная жидкость является важным полярным апротонным растворителем, который растворяет как полярные, так и неполярные соединения и смешивается с широким спектром органических растворителей. а также вода. Он имеет относительно высокую температуру кипения. У ДМСО есть необычное свойство: многие люди ощущают во рту чесночный -подобный вкус после контакта с кожей.

С точки зрения химической структуры, молекула имеет идеализированную Cs симметрию. Он имеет тригонально-пирамидальную молекулярную геометрию, соответствующую другим трехкоординированным соединениям S (IV), с несвязанной электронной парой на приблизительно тетраэдрическом атоме серы.

Содержание

1 Синтез и производство
2 Реакции
- 2.1 Реакции с электрофилами
- 2.2 Кислотность
- 2.3 Окислитель
- 2.4 Лиганд и основание Льюиса
3 Применения
- 3.1 Растворитель
- 3.2 Биология
- 3.3 Медицина
- 3.4 Альтернативная медицина
- 3.5 Ветеринария
- 3.6 Вкус
4 Безопасность
- 4.1 Токсичность
- 4.2 Опасность взрыва
5 См. Также
6 Ссылки
7 Внешние ссылки

Синтез и производство

Впервые он был синтезирован в 1866 году русским ученым Александром Зайцевым, который сообщил о своих открытиях в 1867 году. Диметил сульфоксид получают промышленным способом из диметилсульфида, побочного продукта крафт-процесса, путем окисления кислородом или диоксидом азота.

Реакциями

Реакциями с электрофилами

Серный центр в ДМСО нуклеофил по отношению к мягким электрофилам, а кислород нуклеофилен по отношению к жестким электрофилам. С метилиодидом он образует иодид триметилсульфоксония, [(CH 3)3SO] I:

(CH 3)2SO + CH 3 I → [(CH 3)3SO] I

Эта соль может быть депротонирована с помощью гидрида натрия с образованием серы илида :

[ (CH 3)3SO] I + NaH → (CH 3)2S (CH 2) O + NaI + H 2

Кислотность

Метильные группы DMSO только слабо кислый, с pK a = 35. По этой причине в этом растворителе были исследованы основности многих слабоосновных органических соединений.

Для депротонирования ДМСО требуются сильные основания, такие как диизопропиламид лития и гидрид натрия. Стабилизация образующегося карбаниона обеспечивается группой S (O) R. Образованное таким образом натриевое производное ДМСО называют димсил натрия. Это основание, например, для депротонирования кетонов с образованием енолятов натрия, солей фосфония с образованием Реагенты Виттига и соли формамидиния t o образуют диаминокарбены. Это также мощный нуклеофил.

Окислитель

В органическом синтезе ДМСО используется в качестве мягкого окислителя, как показано в окислении Пфитцнера – Моффатта и Окисление Сверна.

Лиганд и основание Льюиса

ДМСО, связанный с его способностью растворять многие соли, является обычным лигандом в координационной химии. Иллюстративным является комплекс дихлортетракис (диметилсульфоксид) рутения (II) (RuCl 2 (dmso) 4). В этом комплексе три лиганда ДМСО связаны с рутением через серу. Четвертый ДМСО связан через кислород. В общем, кислородно-связанный режим более распространен.

В растворах четыреххлористого углерода ДМСО действует как основание Льюиса с различными кислотами Льюиса, такими как I2, фенолы, хлорид триметилолова, металлопорфирины и димер Rdiv class="ht"Cl2(CO) 4,. Свойства донора обсуждаются в модели ECW. Относительную донорную силу ДМСО по отношению к ряду кислот по сравнению с другими основаниями Льюиса можно проиллюстрировать с помощью графиков CB.

Применения

Растворитель

Для перегонки ДМСО требуется частичный вакуум для достижения более низкая точка кипения.

ДМСО представляет собой полярный апротонный растворитель и менее токсичен, чем другие представители этого класса, такие как диметилформамид, диметилацетамид, N-метил-2-пирролидон и HMPA. ДМСО часто используется в качестве растворителя для химических реакций с участием солей, в первую очередь реакций Финкельштейна и других нуклеофильных замещений. Он также широко используется в качестве экстрагента в биохимии и клеточной биологии. Поскольку ДМСО является только слабокислотным, он переносит относительно сильные основания и, как таковой, широко использовался при изучении карбанионов. Набор неводных значений pKa (кислотности CH, OH, SH и NH) для тысяч органических соединений был определен в растворе ДМСО.

Из-за его высокой температуры кипения, 189 ° C (372 ° F), ДМСО медленно испаряется при нормальном атмосферном давлении. Образцы, растворенные в ДМСО, не могут быть так легко извлечены по сравнению с другими растворителями, так как очень трудно удалить все следы ДМСО с помощью обычного роторного испарения. Одним из методов полного восстановления образцов является удаление органического растворителя путем выпаривания с последующим добавлением воды (для растворения ДМСО) и криодесикацией для удаления как ДМСО, так и воды. Реакции, проводимые в ДМСО, часто разбавляют водой для осаждения или разделения фаз продуктов. Относительно высокая температура замерзания ДМСО, 18,5 ° C (65,3 ° F), означает, что при комнатной температуре или чуть ниже она является твердым веществом, что может ограничивать его использование в некоторых химических процессах (например, кристаллизация с охлаждением).

В своей дейтерированной форме (ДМСО-d 6 ) он является полезным растворителем для ЯМР спектроскопии, опять же благодаря своей способности растворять широкий спектр аналитов, простота собственного спектра и его пригодность для высокотемпературных спектроскопических исследований ЯМР. Недостатками использования ДМСО-d 6 являются его высокая вязкость, которая уширяет сигналы, и его гигроскопичность, что приводит к подавляющему резонансу H 2 O в спектр H-ЯМР. Его часто смешивают с CDCl 3 или CD2Cl2 для более низкой вязкости и температуры плавления.

ДМСО находит все более широкое применение в производственных процессах для производства микроэлектронных устройств. Он широко используется для снятия фоторезиста на TFT-LCD дисплеях с плоской панелью и в сложных упаковочных приложениях (таких как упаковка на уровне пластин / формирование рисунка припоя). ДМСО также является эффективным средством для удаления краски , он безопаснее многих других, таких как нитрометан и дихлорметан.

. ДМСО также используется для растворения тестируемых соединений в программы открытия лекарств и дизайна лекарств скрининга (включая программы высокопроизводительного скрининга ). Это связано с тем, что он способен растворять как полярные, так и неполярные соединения, может использоваться для поддержания исходных растворов тестируемых соединений (важно при работе с большими химическая библиотека ), легко смешивается с водой и средой для культивирования клеток и имеет высокую температуру кипения (это повышает точность определения концентраций тестируемого соединения за счет снижения испарения при комнатной температуре). Одним из ограничений ДМСО является то, что он может влиять на рост и жизнеспособность клеточной линии (низкие концентрации ДМСО иногда стимулируют рост клеток, а высокие концентрации ДМСО иногда ингибируют или убивают клетки).

Биология

ДМСО используется в полимеразной цепной реакции (ПЦР) для ингибирования вторичных структур в матрице ДНК или праймерах ДНК. Его добавляют в смесь для ПЦР перед реакцией, где он препятствует самокомплементарности ДНК, сводя к минимуму мешающие реакции.

ДМСО в реакции ПЦР применим для суперспиральных плазмид (чтобы расслабиться перед амплификацией) или ДНК шаблоны с высоким содержанием ГХ (для уменьшения термостабильности ). Например, 10% -ная конечная концентрация ДМСО в смеси для ПЦР с Phusion снижает температуру отжига праймера (т.е. температуру плавления праймера) на 5,5–6,0 ° C (9,9–10,8 ° F).

Это хорошо известно как обратимый ограничитель клеточного цикла в фазе G1 лимфоидных клеток человека.

ДМСО может также использоваться в качестве криопротектора, добавляемого в клеточную среду для уменьшения образования льда и тем самым предотвращения гибели клеток во время замораживания процесс. Примерно 10% можно использовать с методом медленного замораживания, и клетки можно безопасно заморозить при -80 ° C (-112 ° F) или хранить в жидком азоте.

ДМСО использовался в качестве сорастворителя для содействия абсорбции флавонолгликозида икариина в С. elegans нематода червь.

В культуре клеток ДМСО используется для индукции дифференцировки клеток эмбриональной карциномы Р19 в кардиомиоциты и клетки скелетных мышц.

Медицина

Использование ДМСО в медицине началось примерно с 1963 года, когда команда Орегонского университета здоровья и науки Медицинской школы во главе с ним обнаружила, что он может проникать через кожу и другие мембраны, не повреждая их, и могут переносить другие соединения в биологическую систему. В медицине ДМСО преимущественно используется в качестве местного анальгетика, средства для местного применения фармацевтических препаратов, в качестве противовоспалительного и антиоксиданта. Поскольку ДМСО увеличивает скорость всасывания некоторых соединений через биологические ткани, включая кожу, он используется в некоторых трансдермальных системах доставки лекарств. Его эффект может быть усилен добавлением EDTA. Его часто добавляют в состав противогрибковых препаратов, что позволяет им проникать не только через кожу, но и через ногти на ногах и пальцах рук.

ДМСО был исследован для лечения множества состояний и недомоганий, но Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) одобрило его использование только для облегчения симптомов у пациентов с интерстициальный цистит. Исследование 1978 года пришло к выводу, что ДМСО принес значительное облегчение у большинства из 213 пациентов с воспалительными мочеполовой расстройствами, которые были изучены. Авторы рекомендовали ДМСО при воспалительных состояниях мочеполовой системы, не вызванных инфекцией или опухолью, при которых симптомы были тяжелыми или пациенты не ответили на традиционную терапию.

Гель, содержащий ДМСО, декспантенол и гепарин, продается в Германии и Восточной Европе (продается под брендом Dolobene) для местного применения при растяжениях, тендинит и местное воспаление.

В интервенционной радиологии ДМСО используется в качестве растворителя для этиленвинилового спирта в ониксе жидкий эмболический агент, который используется при эмболизации, терапевтической окклюзии кровеносных сосудов.

В медицинских исследованиях ДМСО часто используется в качестве носителя лекарственного средства в экспериментах in vivo и in vitro. Однако, когда исследователь не знает о его плейотропных эффектах, или когда контрольные группы не тщательно спланированы, может возникнуть систематическая ошибка; действие ДМСО можно ошибочно отнести к препарату. Например, даже очень низкая доза ДМСО обладает мощным защитным эффектом против парацетамола (ацетаминофена) -индуцированного повреждения печени у мышей.

В криобиологии ДМСО был используется в качестве криопротектора и до сих пор является важным компонентом смесей криопротекторов витрификации, используемых для сохранения органов, тканей и клеточных суспензий. Без него до 90% замороженных клеток станут неактивными. Это особенно важно при замораживании и длительном хранении эмбриональных стволовых клеток и гемопоэтических стволовых клеток, которые часто замораживаются в смеси 10% ДМСО, замораживающей среде и 30% фетальная бычья сыворотка. При криогенном замораживании линий гетероплоидных клеток (MDCK, VERO и т. Д.) Используется смесь 10% ДМСО с 90% EMEM (70% EMEM + 30% фетальная бычья сыворотка + смесь антибиотиков). В рамках аутологичной трансплантации костного мозга ДМСО повторно вводится вместе с собственными гемопоэтическими стволовыми клетками пациента.

ДМСО метаболизируется посредством диспропорционирования в диметилсульфид и диметилсульфон. Подвержен почечной и легочной экскреции. Таким образом, возможный побочный эффект ДМСО - повышенное содержание диметилсульфида в крови, что может вызвать симптом галитоза крови.

Альтернативная медицина

ДМСО продается как альтернативная медицина. Утверждается, что его популярность в качестве альтернативного лекарства связана с документальным фильмом 60 минут с участием одного из первых его сторонников. Тем не менее, ДМСО является ингредиентом некоторых продуктов, перечисленных FDA США как поддельные лекарства от рака, и FDA ведет постоянную борьбу с дистрибьюторами. Одним из таких дистрибьюторов является Милдред Миллер, которая продвигала ДМСО для лечения различных заболеваний и, следовательно, была признана виновной в мошенничестве с Medicare.

Использование ДМСО в качестве альтернативного лечения рака вызывает особую озабоченность, поскольку, как было показано, он мешает с различными химиотерапевтическими препаратами, включая цисплатин, карбоплатин и оксалиплатин. Недостаточно доказательств, подтверждающих гипотезу о том, что ДМСО оказывает какое-либо действие, и большинство источников согласны с тем, что его история побочных эффектов при тестировании требует осторожности при использовании его в качестве пищевой добавки, в отношении которой он широко продается с обычным отказом от ответственности.

Ветеринария

ДМСО обычно используется в ветеринарии в качестве линимента для лошадей, отдельно или в сочетании с другими ингредиентами. В последнем случае ДМСО часто используется в качестве растворителя, чтобы переносить другие ингредиенты через кожу. Также у лошадей ДМСО используется внутривенно, опять же отдельно или в сочетании с другими лекарствами. Он используется отдельно для лечения повышенного внутричерепного давления и / или отека мозга у лошадей.

Вкус

Восприятие чесночного вкуса при контакте кожи с ДМСО может быть связано с неольфакторной активацией TRPA1 рецепторов в ганглиях тройничного нерва. В отличие от диметил и диаллил дисульфидов (также с запахом, напоминающим чеснок), моно- и три- сульфиды (обычно с неприятным запахом) и другие подобные структуры, чистый химический ДМСО не имеет запаха.

Безопасность

Токсичность

ДМСО - нетоксичный растворитель со средней летальной дозой выше, чем этанол (ДМСО: LD 50, перорально, крыса, 14 500 мг / кг; этанол: LD 50, перорально, крыса, 7 060 мг / кг).

Ранние клинические испытания ДМСО были остановлены из-за вопросов о его безопасности, особенно о его способности вредить глазам. Наиболее частые побочные эффекты включают головные боли, жжение и зуд при контакте с кожей. Сообщалось о сильных аллергических реакциях. ДМСО может вызывать всасывание через кожу загрязняющих веществ, токсинов и лекарств, что может вызвать неожиданные эффекты. Считается, что ДМСО усиливает действие разжижителей крови, стероидов, сердечных лекарств, седативных и других препаратов. В некоторых случаях это может быть вредно или опасно.

В Австралии он указан как Список 4 (S4) Лекарство, и компания была привлечена к ответственности за добавление его в продукты в качестве консервант.

Поскольку ДМСО легко проникает через кожу, вещества, растворенные в ДМСО, могут быстро абсорбироваться. Выбор перчатки важен при работе с ДМСО. Бутилкаучук, фторэластомер, неопрен или толстые (15 мил / 0,4 mm ) латексные перчатки. 38>Нитриловые перчатки, которые очень часто используются в химических лабораториях, могут защищать от кратковременного контакта, но было обнаружено, что они быстро разлагаются под воздействием ДМСО.

9 сентября 1965 г. Wall Street Journal сообщил, что производитель химического вещества предупредил, что смерть ирландской женщины после лечения ДМСО от растяжения запястья могла быть связана с лечением, хотя вскрытие не проводилось и причинно-следственная связь не была установлена. Клинические исследования с использованием ДМСО были остановлены и не возобновлялись до тех пор, пока Национальная академия наук (NAS) не опубликовала результаты в пользу ДМСО в 1972 году. В 1978 году FDA США одобрило ДМСО для лечение интерстициального цистита. В 1980 году Конгресс США провел слушания по заявлениям о том, что FDA медленно одобряет ДМСО для других медицинских целей. В 2007 году США FDA присвоило статус «ускоренного» клинических исследований использования ДМСО для уменьшения отека ткани мозга после черепно-мозговой травмы. Воздействие ДМСО на развивающийся мозг мыши может вызвать дегенерацию мозга. Эту нейротоксичность можно было обнаружить при дозах всего 0,3 мл / кг, что превышает уровень у детей, подвергшихся воздействию ДМСО во время трансплантации костного мозга.

ДМСО, утилизированного в канализация также может вызывать проблемы с запахом в городских сточных водах: сточные воды бактерии превращают ДМСО в гипоксических (бескислородных) условиях в диметилсульфид (ДМС), который имеет сильный неприятный запах, похожий на тухлую капусту. Однако химически чистый ДМСО не имеет запаха из-за отсутствия связей C-S-C (сульфид ) и C-S-H (меркаптан ). Дезодорация ДМСО достигается за счет удаления содержащихся в нем пахучих примесей.

Опасность взрыва

Диметилсульфоксид может вызвать взрывную реакцию при воздействии ацилхлоридов ; при низкой температуре в этой реакции образуется окислитель для окисления по Сверну..

ДМСО может разлагаться при температуре кипения 189 ° C при нормальном давлении, что может привести к взрыву. Разложение катализируется кислотами и основаниями и поэтому может происходить даже при более низких температурах. Сильная взрывоопасная реакция также имеет место в сочетании с галогеновыми соединениями, нитридами металлов, перхлоратами металлов, гидридом натрия, периодной кислотой и фторирующими агентами.

См. Также

Различные варианты окисления серы
- Диметилсульфид (ДМС), соответствующий сульфид, также продуцируемый морским фитопланктоном и выбрасываемый в атмосферу океана, где он окисляется до ДМСО, SO 2 и сульфата
- Диметилсульфон, широко известный как метилсульфонилметан (МСМ), родственное химическое вещество, часто продаваемое как диетическая добавка
Родственные соединения с метилом на кислороде
- Диметилсульфит, соответствующий сульфит
- Диметилсульфат ( также DMS), соответствующий сульфат: мутагенное алкилирующее соединение
- Метилметансульфонат, другой метилирующий агент
Gloria Ramirez, также известный как " Toxic Woman »

Ссылки

Внешние ссылки

На Викискладе есть материалы, связанные с диметилсульфоксидом e.