Диметилсульфат: различия между версиями

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
[отпатрулированная версия][непроверенная версия]
Содержимое удалено Содержимое добавлено
м правильное оформление ударений
 
(не показано 37 промежуточных версий 22 участников)
Строка 1: Строка 1:
{{Вещество
{{Вещество
| картинка = Dimethylsulfate.png
| картинка = Dimethyl_sulfate.svg
| картинка3D = Dimethyl-sulfate-from-xtal-3D-balls.png
| картинка3D = Dimethyl-sulfate-from-xtal-3D-balls.png
| картинка малая =
| картинка малая =
| наименование =
| наименование = Диметилсульфат
| сокращения =
| сокращения =
| традиционные названия =
| традиционные названия = Диметилсульфат, диметиловый эфир серной кислоты
| хим. формула = (CH<sub>3</sub>)<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>
| рац. формула = <small><chem>(CH3)2SO4</chem></small>
| молярная масса =126.13
| молярная масса =126,13
| темп. плавления =-32
| темп. плавления =-32
| темп. кипения =188 с разложением
| темп. кипения =188 (с разложением)
| темп. разложения =
| темп. разложения =
| темп. вспышки = 83
| темп. вспышки = 83
| тройная точка =
| тройная точка =
| критическая точка =
| критическая точка =
| плотность =1.33
| плотность =1,33
| состояние = жидкость
| состояние = жидкость
| динамическая вязкость =1,60
| динамическая вязкость =1,60
Строка 32: Строка 32:
| RTECS =
| RTECS =
| ЕС =
| ЕС =
| ПДК = 0,1 мг/м3
| ЛД50 =
| ЛД50 = 140 мг/кг
| токсичность =
| токсичность = Класс опасности 2
| угол Брюстера =
| угол Брюстера =
| показатель преломления = 1,3874
| показатель преломления = 1,3874
}}
}}
'''Диметилсульфа́т''' — [[Химическое соединение|органическое химическое соединение]], [[сложный эфир]] [[метанол]]а и [[Серная кислота|серной кислоты]] с формулой <small><chem>(CH3)2SO4</chem></small>, принятая сокращённая формула <small><chem>Me2SO4</chem></small>.
'''Диметилсульфат''' — химическое соединение, органический сульфат с формулой (CH<sub>3</sub>)<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>. Впервые получен в начале XIX века. Как и все алкилирующие реагенты диметилсульфат токсичен и канцерогенен. В то же время он широко применяется как [[метилирование|метилирующий]] агент в органическом синтезе. В некоторых случаях может быть заменён метиловым эфиром [[трифторметансульфоновая кислота|трифторметансульфоновой кислоты]] (CF<sub>3</sub>SO<sub>3</sub>CH<sub>3</sub>).

Впервые получен в начале XIX века.

Широко применяется как [[метилирование|метилирующий]] реагент в [[Органический синтез|органическом синтезе]]. В некоторых случаях может быть заменён метиловым [[Сложный эфир|эфир]]ом [[трифторметансульфоновая кислота|трифторметансульфоновой кислоты]] <small><chem>CF3SO3CH3</chem></small>, или [[иодметан]]ом.

Как и все [[Алкилирование|алкилирующие реагенты]], диметилсульфат в высоких концентрациях токсичен и проявляет [[Канцерогены|канцерогенные свойства]].


== Получение ==
== Получение ==
Для получения диметилсульфата в лаборатории используются различные методы. Простейший — [[этерификация]] серной кислоты с метанолом:
Для получения диметилсульфата используются различные методы. Простейший — [[этерификация]] серной кислоты с метанолом:


: <chem>2 CH3OH + H2SO4 -> (CH3)2SO4 + 2 H2O</chem>.
:: 2 CH<sub>3</sub>OH + H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> → (CH<sub>3</sub>)<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> + 2 H<sub>2</sub>O


Другой возможный способ включает в себя дистилляцию метилсерной кислоты в вакууме (перегонка 60 % олеум с метанолом):
Другой возможный способ включает в себя дистилляцию метилсерной кислоты в вакууме (перегонка 60 % [[олеум]]а с метанолом):
:: 2 CH<sub>3</sub>HSO<sub>4</sub> → H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> + (CH<sub>3</sub>)<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>


: <chem>2 CH3HSO4 -> H2SO4 + (CH3)2SO4</chem>.
Метилнитрит и метилхлорсульфонат также дают диметисульфат:
:: CH<sub>3</sub>ONO + (CH<sub>3</sub>)OSO<sub>2</sub>Cl → (CH<sub>3</sub>)<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> + [[Нитрозил хлорид|NOCl]]


[[Метилнитрит]] и [[метилхлорсульфонат]] также образуют диметисульфат:
В США Me<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> производится коммерчески с 20-х годов XX века. В непрерывном процессе реакции диметилового эфира и трёхокиси серы:
:: (CH<sub>3</sub>)<sub>2</sub>O + SO<sub>3</sub> → (CH<sub>3</sub>)<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>


: <chem>CH3ONO + CH3OSO2Cl -> (CH3)2SO4 + NOCl</chem>.
Ещё один способ получения диметилсульфата — реакция хлорсульфоновой кислоты с метанолом:

:: 2CH<sub>3</sub>OH + HOSO<sub>2</sub>Cl → (CH<sub>3</sub>)<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> + HCl↑ + H<sub>2</sub>O <ref>Препаративная органическая химия. М., Госхимиздат, 1959, стр. 399</ref>
В США <small><chem>Me2SO4</chem></small> производится коммерчески с 20-х годов XX века в непрерывном процессе реакции [[Диметиловый эфир|диметилового эфира]] и [[Оксид серы(VI)|триоксида серы]]:

: <chem>(CH3)2O + SO3 -> (CH3)2SO4</chem>.

Ещё один способ получения диметилсульфата — реакция [[Хлорсульфоновая кислота|хлорсульфоновой кислоты]] с метанолом<ref>Препаративная органическая химия. М., Госхимиздат, 1959, стр. 399</ref>:

: <chem>2 CH3OH + HOSO2Cl -> (CH3)2SO4 + HCl + H2O</chem>.


== Физические свойства ==
== Физические свойства ==
Представляет собой бесцветную маслянистую жидкость, малорастворимую в воде. Чистый диметилсульфат не имеет запаха. Примеси могут придавать ему слабый запах чеснока.


Может быть перегнан при 140—150&nbsp;°C и давлении примерно 15 мм рт. ст.
Представляет собой бесцветную жидкость, малорастворимую в воде. Чистый диметилсульфат не имеет запаха. Примеси могут придавать ему слабый запах чеснока.


== Химические свойства ==
== Химические свойства ==
Растворим в [[метанол]]е, [[этанол]]е, [[этиловый эфир|этиловом эфире]], [[дихлорметан]]е, [[ацетон]]е, [[хлороформ]]е, [[нитробензол]]е, также реакции иногда ведут в воде.
Растворим в [[метанол]]е, [[этанол]]е, [[этиловый эфир|этиловом эфире]], [[дихлорметан]]е, [[ацетон]]е, [[хлороформ]]е, [[нитробензол]]е, также реакции иногда ведут в воде.
Со взрывом реагирует с [[аммиак]]ом и [[амин]]ами. Реакции растворов аминов дает соответственно вещества с большим содержанием метильных групп при азоте, третичные амины дают четвертичные соли.
Со взрывом реагирует с [[аммиак]]ом и [[амины|аминами]]. Реакции растворов аминов дает соответственно вещества с большим содержанием метильных групп при азоте, третичные амины дают четвертичные соли. При этом первая метильная группа уходит значительно быстрее второй. Он также алкилирует [[фенол]]ы и [[тиолы]]. Считается, что реакции идут по S<sub>N</sub>2 механизму.

При этом первая метильная группа уходит значительно быстрее второй. Он также алкилирует фенолы и тиолы. Считается, что реакции идут по S<sub>N</sub>2 механизму.
Несмотря на высокую эффективность диметилсульфата, из-за токсичности и высокой стоимости ему часто ищут замену. Так при О-алкилировании используют [[иодметан]]. Диметилкарбонат менее токсичен предыдущих реагентов, поэтому может успешно быть заменить их при N-алкилировании. В целом токсичность алкилирующих агентов прямо [[корреляция|коррелирует]] с их способностью алкилировать.
Несмотря на высокую эффективность диметилсульфата для алкилирования, из-за токсичности и высокой стоимости его часто заменяют. Так при О-алкилировании используют [[иодметан]]. [[Диметилкарбонат]] менее токсичен чем иные реагенты, поэтому может успешно быть заменить их при N-алкилировании. В целом токсичность алкилирующих агентов прямо [[корреляция|коррелирует]] с их способностью к алкилированию.


== Применение ==
== Применение ==
Широко применяется в органическом синтезе для метилирования различных веществ: фенолов, аминов, некоторых [[гетероциклические соединения|гетероциклических соединений]] [[пурин]]ового ряда, таких как мочевая кислота и других. Так же применяется для получения [[нитрометан]]а:
Широко применяется в органическом синтезе для метилирования различных веществ: фенолов, [[Амины|аминов]], некоторых [[гетероциклические соединения|гетероциклических соединений]] [[пурин]]ового ряда, таких как [[мочевая кислота]] и других. Так же применяется для получения [[нитрометан]]а:


:: <math>\mathsf{2NaNO_2 + (CH_3)_2SO_4 \rightarrow 2CH_3NO_2 + Na_2SO_4}</math>
: <chem>2 NaNO2 + (CH3)2SO4 -> 2CH3NO2 + Na2SO4</chem>.


=== Метилирование по углероду ===
=== Метилирование по углероду ===
С-Н кислоты метилируются диметилсульфатом в [[протонный растворитель|апротонных растворителях]]
С-Н кислоты метилируются диметилсульфатом в [[протонный растворитель|апротонных растворителях]].


=== Метилирование по кислороду ===
=== Метилирование по кислороду ===
Чаще всего диметилсульфат используется для метилирования фенолов. Некоторые простые спирты также могут быть прометилированы, как, например, трет-бутанол в трет-бутилметиловый эфир.
Чаще всего диметилсульфат используется для метилирования фенолов. Некоторые простые спирты также могут быть метилированы, как, например, [[2-Метилпропанол-2|трет-бутанол]] в [[Трет-Бутилметиловый эфир|трет-бутилметиловый эфир]].
:: <math>\mathsf{2(CH_3)_3COH + (CH_3)_2SO_4 \rightarrow 2(CH_3)_3COCH_3 + H_2SO_4}</math>


: <chem>2(CH3)3COH + (CH3)2SO4 -> 2 (CH3)3COCH3 + H2SO4</chem>.


Алкоголяты легко метилируются:<ref name=dupont>[http://www.dupont.com/dms/overview.html Dupont product information]</ref>
[[Алкоголяты]] легко метилируются, например<ref name=dupont>{{Cite web |url=http://www.dupont.com/dms/overview.html |title=Dupont product information |accessdate=2009-05-02 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20081119162010/http://www.dupont.com/dms/overview.html |archivedate=2008-11-19 |deadlink=yes }}</ref>:


:: <math>\mathsf{RO^{−} Na^{+} + (CH_3)_2SO_4 \rightarrow ROCH_3 + Na(CH_3)SO_4}</math>
: <chem>RO- Na+ + (CH3)2SO4 -> ROCH3 + Na(CH3)SO4</chem>.


Метилирование сахаров диметилсульфатом называется метилированием по Гаворту. <ref>[[W. N. Haworth]], [[J. Chem. Soc.]] 107, 13 ('''1915''').</ref><ref>Химическая энциклопедия Т1, М 1988 стр 64</ref>
Метилирование сахаров диметилсульфатом называется [[Метилирование по Хаворту|метилированием по Хаворту]]<ref>''Haworth W. N.'' J. Chem. Soc., 107, 13 ('''1915''').</ref><ref>Химическая энциклопедия Т1, М 1988 стр 64</ref>.


=== Метилирование по азоту ===
=== Метилирование по азоту ===
Диметилсульфат используется как для получения [[четвертичные соли|четвертичных солей]] так и третичных [[третичный амин|Аминов]].
Диметилсульфат используется как для получения [[четвертичные соли|четвертичных солей]] так и [[Амины|третичных аминов]].


:: <math>\mathsf{C_6H_5CH=NC_4H_9 + (CH_3)_2SO_4 \rightarrow C_6H_5CH=N^{+} + (CH_3)C_4H_9 + CH_3OSO_3^{−}}</math>
: <chem>C6H5CH=NC4H9 + (CH3)2SO4 -> C6H5CH=N^{+}(CH3)C4H9 + CH3OSO3^{-}</chem>.


Кватернизованные аммониевые соли жирных кислот используют как ПАВ так и в качестве смягчителя тканей.<ref name=dupont/>:
Кватернизованные аммониевые соли [[Жирные кислоты|жирных кислот]] используют как [[Поверхностно-активное вещество|поверхностно-активных веществ]] (ПАВ) так и в качестве смягчителя тканей<ref name=dupont/>:

:: CH<sub>3</sub>(C<sub>6</sub>H<sub>4</sub>)NH<sub>2</sub> + (CH<sub>3</sub>O)<sub>2</sub>SO<sub>2</sub> (in NaHCO<sub>3</sub> aq.) → CH<sub>3</sub>(C<sub>6</sub>H<sub>4</sub>)N(CH<sub>3</sub>)<sub>2</sub> + Na(CH<sub>3</sub>)SO<sub>4</sub>
: <chem>CH3(C6H4)NH2 + (CH3)2SO4 ->[\ce{NaHCO_3 + H_2O}] CH3(C6H4)N(CH3)2 + Na(CH3)SO4</chem>.


=== Метилирование по сере ===
=== Метилирование по сере ===
Так же как и метилирование спиртов, алкилируются соли тиолов, но с большей скоростью<ref name=dupont/>:
Так же как и метилирование спиртов, алкилируются [[тиоляты]], но с большей скоростью<ref name=dupont/>:

:: RS<sup>−</sup>Na<sup>+</sup> + (CH<sub>3</sub>O)<sub>2</sub>SO<sub>2</sub> → RSCH<sub>3</sub> + Na(CH<sub>3</sub>)SO<sub>4</sub>
: <chem>RS^-Na^+ + (CH3)2SO4 -> RSCH3 + Na(CH3)SO4</chem>,
Например:<ref name=eros>Fieser, L. F. and Fieser, M. Reagents for Organic Synthesis. John Wiley & Sons, Inc. 1967. p. 295</ref>

:: p-CH<sub>3</sub>C<sub>6</sub>H<sub>4</sub>SO<sub>2</sub>Na + (CH<sub>3</sub>O)<sub>2</sub>SO<sub>2</sub> → p-CH<sub>3</sub>C<sub>6</sub>H<sub>4</sub>SO<sub>2</sub>CH<sub>3</sub> + Na(CH<sub>3</sub>)SO<sub>4</sub>
например<ref name=eros>''Fieser L. F. and Fieser M.'' Reagents for Organic Synthesis. John Wiley & Sons, Inc. 1967. p. 295</ref>:
Этот метод был использован для получения тиоэфиров:

:: RC(O)SH + (CH<sub>3</sub>O)<sub>2</sub>SO<sub>2</sub> → RC(O)S(CH<sub>3</sub>) + HOSO<sub>3</sub>CH<sub>3</sub>
: <chem>p-CH3C6H4SO2Na + (CH3)2SO4 -> p-CH3C6H4SO2CH3 + Na(CH3)SO4</chem>.

Этот метод был использован для получения [[Сложные тиоэфиры|тиоэфиров]]:

: <chem>RC(O)SH + (CH3)2SO4 -> RC(O)S(CH3) + HOSO3CH3</chem>.


=== Другие применения ===
=== Другие применения ===
Диметилсульфат может вызвать специфические расщепление [[гуанин]]а в [[ДНК]] путём разрушения [[имидазол]]ьного цикла<ref name=Streitwieser>Streitwieser, A., [[Clayton Heathcock|Heathcock, C. H.]], and Kosower, E. M. Introduction to Organic Chemistry. Prentice-Hall Inc. 1992. p. 1169</ref>. Этот процесс может быть использован для определения последовательности оснований в ДНК и других применениях.
Диметилсульфат может вызвать специфические расщепление [[гуанин]]а в [[ДНК]] путём разрушения [[имидазол]]ьного [[Гетероциклические соединения|гетероцикла]]<ref name=Streitwieser>''Streitwieser A., Heathcock C. H. and Kosower E. M.'' Introduction to Organic Chemistry. Prentice-Hall Inc. 1992. p. 1169</ref>. Этот процесс может быть использован для определения последовательности [[Азотистые основания|азотистых оснований]] в [[ДНК]] и других применениях.


Диметилсульфат используется для картирования одноцепочечных фрагментов ДНК. Метод основан на различии скорости метилирования фрагментов [[цитозин]]а в составе одно- и двуцепочечных [[нуклеиновые кислоты|нуклеиновых кислот]]<ref name="Kirkegaard">{{статья|автор=K. Kirkegaard, H. Buc, A. Spassky, and J. C. Wang.|заглавие=Mapping of single-stranded regions in duplex DNA at the sequence level: single-strand-specific cytosine methylation in RNA polymerase-promoter complexes|ссылка=http://www.pnas.org/content/80/9/2544.abstract|язык=en|издание=[[PNAS]]|год=1983|volume=80|issue=9|pages=2544-2548|pmid=6573669}}</ref>.
Диметилсульфат используется для картирования одноцепочечных фрагментов ДНК. Метод основан на различии скорости метилирования фрагментов [[цитозин]]а в составе одно- и двуцепочечных [[нуклеиновые кислоты|нуклеиновых кислот]]<ref name="Kirkegaard">{{статья|автор=Kirkegaard K., Buc H., Spassky A., and Wang J. C.|заглавие=Mapping of single-stranded regions in duplex DNA at the sequence level: single-strand-specific cytosine methylation in RNA polymerase-promoter complexes|ссылка=http://www.pnas.org/content/80/9/2544.abstract|язык=en|издание=[[PNAS]]|год=1983|volume=80|issue=9|pages=2544-2548|pmid=6573669|archivedate=2015-09-24|archiveurl=https://web.archive.org/web/20150924164909/http://www.pnas.org/content/80/9/2544.abstract}}</ref>.


== Токсикология и безопасность ==
== Токсикология и безопасность ==
Высокотоксичное вещество с кожно-резорбтивным воздействием, ЛД<sub>50</sub> = 140 г/кг (мыши, перорально).
Высокотоксичное вещество с кожно-[[Резорбтивное действие|резорбтивным]] воздействием, [[ЛД50|ЛД<sub>50</sub>]] {{nobr|140 мг/кг}} (мыши, перорально).


Пары диметилсульфата оказывают сильное раздражающее и прижигающее воздействие на слизистые оболочки дыхательных путей и глаз (воспалительные явления, отёки, поражения дыхательных путей, [[конъюктивит]])<ref name="A">Вредные вещества в промышленности. Справочник для химиков, инженеров и врачей. Изд. 7-е, пер. и доп. В трех томах. Том III. Органические вещества. Под ред. засл. деят. науки проф. Н. В. Лазарева и докт. мед. наук Э. Н. Левиной. Л., «Химия», 1976. 592 стр., 27 табл., библиография —1850 названий.</ref>. Оказывает также общее токсическое действие, особенно на [[ЦНС]]. Жидкий диметилсульфат при попадании на кожу вызывает [[ожог]]и и долго незаживающие [[Язва|язвы]], в высоких концентрациях омертвение (некроз). Токсичность обусловлена продуктами гидролиза, которые включают [[метанол]] и едкую [[Серная кислота|серную кислоту]].
Пары диметилсульфата оказывают сильное раздражающее и прижигающее воздействие на слизистые оболочки дыхательных путей и глаз (воспалительные явления, отёки, поражения дыхательных путей, [[конъюнктивит]])<ref name="A">Вредные вещества в промышленности. Справочник для химиков, инженеров и врачей. Изд. 7-е, пер. и доп. В трех томах. Том III. Органические вещества. Под ред. засл. деят. науки проф. Н. В. Лазарева и докт. мед. наук Э. Н. Левиной. Л., «Химия», 1976. 592 стр., 27 табл., библиография 1850 названий.</ref>.


Оказывает также общее токсическое действие, особенно на [[ЦНС]]. Жидкий диметилсульфат при попадании на кожу вызывает [[ожог]]и и долго незаживающие [[Язва|язвы]], в высоких концентрациях омертвение (некроз). Токсичность обусловлена продуктами гидролиза, которые включают [[метанол]] и [[Серная кислота|серную кислоту]].
Скрытый период при лёгких отравлениях составляет до 15 часов, при отравлениях средней тяжести - до 5 часов, при тяжелых - до 2-3 часов<ref name="A" />.


Скрытый период при лёгких отравлениях составляет до 15 часов, при отравлениях средней тяжести — до 5 часов, при тяжёлых — до 2—3 часов<ref name="A"/>.
Особенно опасно поражение глаз (возможна потеря зрения). В тяжелых случаях отравления наблюдается кома, паралич и смерть в течение 3-4 дней<ref name="A" />. Является сильным [[Канцероген|канцерогеном]], проявляет мутагенные эффекты. Канцерогенный и мутагенный эффекты обусловлены метилированием [[ДНК]].


Особенно опасно поражение глаз (возможна потеря зрения). В тяжёлых случаях отравления наблюдается кома, паралич и смерть в течение 3—4 дней<ref name="A"/>.
== См. также ==

* [[Метилирование]]
Является сильным [[канцероген]]ом, проявляет мутагенные эффекты. Канцерогенный и мутагенный эффекты обусловлены метилированием [[ДНК]].
* [[Сульфонаты]]
* [[Алкилирование]]


== Примечания ==
== Примечания ==
Строка 124: Строка 141:


== Литература ==
== Литература ==
* Сьютер Ч., Химия органических соединений серы, пер. с англ., ч. 1, М., 1950, с. 61-74.
* ''Сьютер Ч.'' Химия органических соединений серы. Пер. с англ., ч. 1, М., 1950, с. 61—74.


== Ссылки ==
== Ссылки ==
* [http://www.xumuk.ru/encyklopedia/1347.html www.xumuk.ru]
* [www.xumuk.ru/encyklopedia/1347.html www.xumuk.ru]

{{спам-ссылки|1=
* www.xumuk.ru
}}


[[Категория:Сложные эфиры неорганических кислот]]
[[Категория:Сложные эфиры неорганических кислот]]
[[Категория:Метилирующие реагенты]]
[[Категория:Сераорганические соединения]]
[[Категория:Канцерогены]]
[[Категория:Мутагены]]

Текущая версия от 06:14, 26 сентября 2024

Диметилсульфат
Изображение химической структуры Изображение молекулярной модели
Общие
Систематическое
наименование
Диметилсульфат
Традиционные названия Диметилсульфат, диметиловый эфир серной кислоты
Хим. формула C2H6O4S
Рац. формула
Физические свойства
Состояние жидкость
Молярная масса 126,13 г/моль
Плотность 1,33 г/см³
Динамическая вязкость 1,60 Па·с
Термические свойства
Температура
 • плавления -32 °C
 • кипения 188 (с разложением) °C
 • разложения 370 ± 1 ℉[1]
 • вспышки 83 °C
Давление пара 0,1 ± 0,1 мм рт.ст.
Химические свойства
Растворимость
 • в воде гидролизуется
Оптические свойства
Показатель преломления 1,3874
Структура
Дипольный момент 10,92 Д
Классификация
Рег. номер CAS 77-78-1
PubChem
Рег. номер EINECS 201-058-1
SMILES
InChI
RTECS WS8225000
ChEBI 59050
ChemSpider
Безопасность
Предельная концентрация 0,1 мг/м3
ЛД50 140 мг/кг
Токсичность Класс опасности 2
NFPA 704
NFPA 704 four-colored diamondОгнеопасность 2: Для воспламенения необходим некоторый нагрев или относительно высокая температура воздуха (например, дизельное топливо). Температура вспышки между 38 °C (100 °F) и 93 °C (200 °F)Опасность для здоровья 4: Очень кратковременное воздействие может вызвать смерть или крупные остаточные повреждения (например, тетраэтилсвинец, синильная кислота, фосфин)Реакционноспособность 1: Обычно стабильное, но может стать неустойчивым при повышенных температуре и давлении (например, пероксид водорода, гидрокарбонат натрия)Специальный код: отсутствует
2
4
1
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе

Диметилсульфа́т — органическое химическое соединение, сложный эфир метанола и серной кислоты с формулой , принятая сокращённая формула .

Впервые получен в начале XIX века.

Широко применяется как метилирующий реагент в органическом синтезе. В некоторых случаях может быть заменён метиловым эфиром трифторметансульфоновой кислоты , или иодметаном.

Как и все алкилирующие реагенты, диметилсульфат в высоких концентрациях токсичен и проявляет канцерогенные свойства.

Для получения диметилсульфата используются различные методы. Простейший — этерификация серной кислоты с метанолом:

.

Другой возможный способ включает в себя дистилляцию метилсерной кислоты в вакууме (перегонка 60 % олеума с метанолом):

.

Метилнитрит и метилхлорсульфонат также образуют диметисульфат:

.

В США производится коммерчески с 20-х годов XX века в непрерывном процессе реакции диметилового эфира и триоксида серы:

.

Ещё один способ получения диметилсульфата — реакция хлорсульфоновой кислоты с метанолом[2]:

.

Физические свойства

[править | править код]

Представляет собой бесцветную маслянистую жидкость, малорастворимую в воде. Чистый диметилсульфат не имеет запаха. Примеси могут придавать ему слабый запах чеснока.

Может быть перегнан при 140—150 °C и давлении примерно 15 мм рт. ст.

Химические свойства

[править | править код]

Растворим в метаноле, этаноле, этиловом эфире, дихлорметане, ацетоне, хлороформе, нитробензоле, также реакции иногда ведут в воде. Со взрывом реагирует с аммиаком и аминами. Реакции растворов аминов дает соответственно вещества с большим содержанием метильных групп при азоте, третичные амины дают четвертичные соли. При этом первая метильная группа уходит значительно быстрее второй. Он также алкилирует фенолы и тиолы. Считается, что реакции идут по SN2 механизму.

Несмотря на высокую эффективность диметилсульфата для алкилирования, из-за токсичности и высокой стоимости его часто заменяют. Так при О-алкилировании используют иодметан. Диметилкарбонат менее токсичен чем иные реагенты, поэтому может успешно быть заменить их при N-алкилировании. В целом токсичность алкилирующих агентов прямо коррелирует с их способностью к алкилированию.

Применение

[править | править код]

Широко применяется в органическом синтезе для метилирования различных веществ: фенолов, аминов, некоторых гетероциклических соединений пуринового ряда, таких как мочевая кислота и других. Так же применяется для получения нитрометана:

.

Метилирование по углероду

[править | править код]

С-Н кислоты метилируются диметилсульфатом в апротонных растворителях.

Метилирование по кислороду

[править | править код]

Чаще всего диметилсульфат используется для метилирования фенолов. Некоторые простые спирты также могут быть метилированы, как, например, трет-бутанол в трет-бутилметиловый эфир.

.

Алкоголяты легко метилируются, например[3]:

.

Метилирование сахаров диметилсульфатом называется метилированием по Хаворту[4][5].

Метилирование по азоту

[править | править код]

Диметилсульфат используется как для получения четвертичных солей так и третичных аминов.

.

Кватернизованные аммониевые соли жирных кислот используют как поверхностно-активных веществ (ПАВ) так и в качестве смягчителя тканей[3]:

.

Метилирование по сере

[править | править код]

Так же как и метилирование спиртов, алкилируются тиоляты, но с большей скоростью[3]:

,

например[6]:

.

Этот метод был использован для получения тиоэфиров:

.

Другие применения

[править | править код]

Диметилсульфат может вызвать специфические расщепление гуанина в ДНК путём разрушения имидазольного гетероцикла[7]. Этот процесс может быть использован для определения последовательности азотистых оснований в ДНК и других применениях.

Диметилсульфат используется для картирования одноцепочечных фрагментов ДНК. Метод основан на различии скорости метилирования фрагментов цитозина в составе одно- и двуцепочечных нуклеиновых кислот[8].

Токсикология и безопасность

[править | править код]

Высокотоксичное вещество с кожно-резорбтивным воздействием, ЛД50 140 мг/кг (мыши, перорально).

Пары диметилсульфата оказывают сильное раздражающее и прижигающее воздействие на слизистые оболочки дыхательных путей и глаз (воспалительные явления, отёки, поражения дыхательных путей, конъюнктивит)[9].

Оказывает также общее токсическое действие, особенно на ЦНС. Жидкий диметилсульфат при попадании на кожу вызывает ожоги и долго незаживающие язвы, в высоких концентрациях омертвение (некроз). Токсичность обусловлена продуктами гидролиза, которые включают метанол и серную кислоту.

Скрытый период при лёгких отравлениях составляет до 15 часов, при отравлениях средней тяжести — до 5 часов, при тяжёлых — до 2—3 часов[9].

Особенно опасно поражение глаз (возможна потеря зрения). В тяжёлых случаях отравления наблюдается кома, паралич и смерть в течение 3—4 дней[9].

Является сильным канцерогеном, проявляет мутагенные эффекты. Канцерогенный и мутагенный эффекты обусловлены метилированием ДНК.

Примечания

[править | править код]
  1. http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0229.html
  2. Препаративная органическая химия. М., Госхимиздат, 1959, стр. 399
  3. 1 2 3 Dupont product information. Дата обращения: 2 мая 2009. Архивировано из оригинала 19 ноября 2008 года.
  4. Haworth W. N. J. Chem. Soc., 107, 13 (1915).
  5. Химическая энциклопедия Т1, М 1988 стр 64
  6. Fieser L. F. and Fieser M. Reagents for Organic Synthesis. John Wiley & Sons, Inc. 1967. p. 295
  7. Streitwieser A., Heathcock C. H. and Kosower E. M. Introduction to Organic Chemistry. Prentice-Hall Inc. 1992. p. 1169
  8. Kirkegaard K., Buc H., Spassky A., and Wang J. C. Mapping of single-stranded regions in duplex DNA at the sequence level: single-strand-specific cytosine methylation in RNA polymerase-promoter complexes (англ.) // PNAS. — 1983. — Vol. 80. — P. 2544-2548. — PMID 6573669. Архивировано 24 сентября 2015 года.
  9. 1 2 3 Вредные вещества в промышленности. Справочник для химиков, инженеров и врачей. Изд. 7-е, пер. и доп. В трех томах. Том III. Органические вещества. Под ред. засл. деят. науки проф. Н. В. Лазарева и докт. мед. наук Э. Н. Левиной. Л., «Химия», 1976. 592 стр., 27 табл., библиография 1850 названий.

Литература

[править | править код]
  • Сьютер Ч. Химия органических соединений серы. Пер. с англ., ч. 1, М., 1950, с. 61—74.
  • [www.xumuk.ru/encyklopedia/1347.html www.xumuk.ru]