Диметилсульфоксид (ДМСО)

Диметилсульфоксид (Dimethyl sulfoxide, dimethylis sulfoxidum) - безбарвна рідина або безбарвні кристали. Гігроскопічний. Змішується з водою і 96 % спиртом. Зберігати у повітронепроникному скляному контейнері, у захищеному від світла місті.

Ідентифікація

Перша ідентифікація: С.
Друга ідентифікація: А, В, D.
A. Субстанція має відповідати вимогам щодо відносної густини – від 1,100 до 1,104 г/см3
B. Субстанція має відповідати вимогам щодо показника заломлення – від 1,478 до 1,479.
С Інфрачервоний спектр субстанції має відповідати спектру стандартного зразку диметилсульфоксиду.
D. 50 мг нікелю хлориду розчиняють у 5 мл субстанції; з'являється зеленувато-жовте забарвлення. Одержаний розчин нагрівають у водяній бані до температури 50 °С; забарвлення розчину має змінитися від зеленого до блакитнувато-зеленого. Одержаний розчин охолоджують; забарвлення має змінитися на зеленувато-жовте.

Випробування на чистоту

Кислотність - 50,0 г субстанції розчиняють у 100 мл води, вільної від діоксиду вуглецю, додають 0,1 мл розчину фенолфталеїну; рожеве забарвлення має з'явитися при додаванні не більше 5,0 мл 0,01 М розчину натрію гідроксиду.

Температура тверднення - нe менше 18,3 °С.

Оптична густина - крізь субстанцію пропускають струмінь азоту протягом 15 хв. Оптична густина субстанції, вимірювана за довжини хвилі 275 нм, має бути не більше 0,30, оптична густина субстанції вимірювана за довжин хвиль 285 нм і 295 нм, має бути не більше 0,20. Як компенсаційній розчин використовують воду. Ультрафіолетовій спектр поглинання субстанції в області від 270 нм до 350 нм не повинен мати максимуму.

Супровідні домішки

Визначення проводять методом газової хроматографії, використовуючи дибензил як внутрішній стандарт.

Розчин внутрішнього стандарту. 0,125 г дибензилу розчиняють в ацетоні і доводять об'єм розчину тим самим розчинником до 50 мл.
Випробовуваний розчин (а). 5,0 г субстанції розчиняють в ацетоні і доводять об'єм розчину тим самим розчинником до 10,0 мл.
Випробовуваний розчин (b). 5,0 г субстанції розчиняють в ацетоні, додають 1,0 мл розчину внутрішнього стандарту і доводять об'єм розчину ацетоном до 10,0 мл.
Розчин порівняння. 50,0 мг субстанції і 50 мг диметилсульфону розчиняють в ацетоні, додають 10,0 мл розчину внутрішнього стандарту і доводять об'єм розчину ацетоном до 100,0 мл.

Хроматографування проводять на газовому хроматографі з полуменево- іонізаційним детектором за таких умов:

• колонка скляна розміром 1,5 м х 4 мм, заповнена діатоміном для газової хроматографії із розміром частинок від 125 мкм до 180 мкм, із нанесеним
• 10 % (м/м) поліетиленглікольадипінатом
• газ-носій азот для хроматографії
• швидкість газу-носія 30 мл/хв
• температура колонки 165 °С
• температура блока вводу проб і детектора 190 °С.

Хроматографують 1 мкл розчину порівняння. Чутливість системи регулюють таким чином, щоб висоти з піків, крім висоти піка розчинника, становили не менше 70 % шкали реєструючого пристою. Порядок виходу піків має бути таким: диметилсульфоксид, диметилсульфон, дибензил.

Хроматографічна система вважається придатною, якщо коефіцієнт розділення для піків диметилсульфоксиду та диметилсульфону становить не менше 3.

Хроматографують 1 мкл випробовуваного розчину (а), на хроматограмі не має бути піка із часом утримування внутрішнього стандарту.

Хроматографують 1 мкл випробовуваного розчину (b) і 1 мкл розчину порівняння. Час хроматографування має бути в 4 рази більше часу утримування диметилсульфоксиду, що становить близько 5 хв.

Із хроматограми розчину порівняння розраховують відношення (R) площі піка диметилсульфоксиду до площі піка внутрішнього стандарту.

Із хроматограми випробовуваного розчину (b) розраховують відношення суми площ усіх піків, крім основного, піка внутрішнього стандарту та піка розчинника, до площі піка внутрішнього стандарту; відношення має бути не більше R (0,1 %).

Вода - не більше 0,2 %. Визначення проводять із 10,0 г субстанції.

Сфери застосування:

Хімічна промисловість:

• як апротонний полярний розчинник, зокрема є оптимальним розчинником для проведення реакції SN2
• для синтезу та екстракції великої кількості промислово важливих сполук
• як окисник середньої сили, ліганд в органічному синтезі
• розчинник та транспортне середовище для проведення аналізів in vivo та in vitro

Біологія:

• кріопротектор у методі повільного заморожування клітин та для зберігання різноманітних біоматеріалів
• для проведення полімеразних ланцюгових реакцій

Медицина:

• завдяки своїй високій здатності проникати через біологічні мембрани застосовується у лікарських засобах комплексної терапії запальних захворювань опорно-рухового апарату, шкірно-пластичній хірургії, тощо

Промисловість:

• розчинник фарб, лаків і лінійних поліуретанів, перевагою перед іншими розчинниками, наприклад, дихлорметаном і нітрометаном, є безпечність

Приклади застосування диметилсульфоксиду в органічному синтезі

Приєднання хроморганічних сполук до альдегідів і кетонів (реакція Нозакі-Хіяма-Кіші)

Внутрішньомолекулярна реакція

Амінометилювання енолів і фенолів похідними метилендіалкілімінію (реакція Манніха)

Метилювання первинних і вторинних амінів до третинних за допомогою формальдегіду та мурашиної кислоти (відновне алкілювання амінів за Ешвайлером-Кларке)

Перетворення α-галогенокетонів, здатних до енолізації, на похідні карбонових кислот (перегрупування Фаворського)

α,β-Дегідрування альдегідів і кетонів о-йодоксибензойною кислотою (ІВХ дегідрування за Ніколау)

Синтез тіофенів конденсацією похідних тіогліколевої кислоти з активованими алкінами (синтез тіофенів за Фіселманом)

Окиснення спиртів за участю диметилсульфоксиду

Першим прикладом отримання карбонільних сполук за участю ДМСО як окисника було окиснення SN2-активних галогенідів (у першу чергу, бензильних і α-карбонільних похідних). Реакція відбувається при нагріванні та іноді потребує додавання слабких основ.

Саме висока температура та труднощі вилучення продукту із розчину ДМСО й були недоліком цього методу. Процес проходив шляхом О-алкілювання ДМСО за атомом з подальшим елімінуванням диметилсульфіду.

М’якими та специфічними є методи окиснення спиртів до карбонільних сполук дією активованих похідних диметилсульфоксиду. Активація диметилсульфоксиду відбувається при взаємодії його з різноманітними електрофільними агентами (у кожному методі використовується свій активуючий агент), у подальшому активована частинка атакується спиртом як нуклеофілом; на останній стадії елімінується диметилсульфід.

Окиснення за Моффатом (або Пфіцнером - Моффатом), перший із методів цієї групи, використовує карбодііміди (DCC чи EDC) та кислотний каталіз; механізм процесу зображено на схемі:

У подальшому з’явилось багато модифікацій цієї реакції, які різняться набором активуючих реагентів, а саме: (CF3C(O))2O + Et3N;
(COCl)2 + Et3N (реакція Сверна, найбільш поширена); Ac2O; P2O5; SO3∙Py (або Et3N) (реакція Паріх - Дерінга).

Механізм усіх цих перетворень схожий на такий для реакції Моффата. З огляду на хімізм процесу (до активованого ДМСО може приєднуватись лише спирт), при окисненні первинних спиртів реакція зупиняється на стадії альдегіду, і проблема переокиснення принципово відсутня; виділення продукту із реакційної суміші також не викликає особливих труднощів. Але можливі побічні процеси, які пов’язані із електрофільністю власне активуючого реагенту: ацилювання спирту та елімінування. Додаткові технічні ускладнення при окисненні за участю ДМСО виникають через необхідність дотримуватись низької температури та через виділення диметилсульфіду – леткої сполуки із сильним неприємним запахом.

Метилові етери
Частково метильовані цукри є розповсюдженими природними сполуками: входять до складу багатьох полісахаридів, серцевих глікозидів, антибіотиків та ін. Крім того, ці сполуки використовуються для встановлення будови вуглеводів, особливо оліго- та полісахаридів.

Одним з методів синтезу є метод Куна (високоефективний метод). Моносахарид + MeI або Me2SO4 у присутності Ag2O або Ва(ОН)2 у розчині DMF або DMSO. Метилювання відбувається енергійно за рахунок високої сольватоційної здатності розчинника.

Методи синтезу бензилових етерів

• Метод Куна. Бензилювання у DMSO або DMF у присутності BaO або суміші BaO + Ba(OH)2;
• Метод Нанаші. Бензилювання в DMSO з додаванням порошкоподібного КOH;
• Метод Хакаморі. На першій стадії одержують алкоголят цукру у розчині DMSO або DMF при взаємодії вуглеводу з NaH. Далі до
• одержаного алкоголяту додають BnCl.

Також для видалення алільних груп як ізомеризуючий агент використовують t-BuOK у DMSO.