Диметилформамид
![]() | |||
| |||
Имена | |||
---|---|---|---|
Предпочтительное название ИЮПАК
N , N -Диметилформамид [ 2 ] | |||
Другие имена | |||
Идентификаторы | |||
3D model ( JSmol )
|
|||
3DMeet | |||
605365 | |||
КЭБ | |||
ХЭМБЛ | |||
ХимическийПаук | |||
Лекарственный Банк | |||
Информационная карта ECHA | 100.000.617 | ||
Номер ЕС |
| ||
КЕГГ | |||
МеШ | Диметилформамид | ||
ПабХим CID
|
|||
номер РТЭКС |
| ||
НЕКОТОРЫЙ | |||
Число | 2265 | ||
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|||
Характеристики | |||
C3H7NC3H7NO | |||
Молярная масса | 73.095 g·mol −1 | ||
Появление | Бесцветная жидкость | ||
Запах | Без запаха, рыбный, если нечистый | ||
Плотность | 0,948 г/мл | ||
Температура плавления | -61 ° C (-78 ° F; 212 К) | ||
Точка кипения | 153 ° С (307 ° F; 426 К) | ||
смешивается | |||
войти P | −0.829 | ||
Давление пара | 516 Ну | ||
Кислотность ( pKa ) | -0,3 (для сопряженной кислоты) (H 2 O) [ 3 ] | ||
УФ-видимое излучение (λ макс .) | 270 нм | ||
Поглощение | 1.00 | ||
Показатель преломления ( n D )
|
1,4305 (при 20 °С) | ||
Вязкость | 0,92 мПа·с (при 20 °C) | ||
Структура | |||
3,86 Д | |||
Термохимия | |||
Теплоемкость ( С )
|
146,05 Дж/(К моль) | ||
Стандартная энтальпия
образование (Δ f H ⦵ 298 ) |
−239,4 ± 1,2 кДж/моль | ||
Стандартная энтальпия
горение (Δ c H ⦵ 298 ) |
-1,9416 ± 0,0012 МДж/моль | ||
Опасности | |||
СГС Маркировка : | |||
![]() ![]() ![]() | |||
Опасность | |||
Х226 , Х312 , Х319 , Х332 , Х360 | |||
П280 , П305+П351+П338 , П308+П313 | |||
NFPA 704 (огненный алмаз) | |||
точка возгорания | 58 ° С (136 ° F; 331 К) | ||
445 ° С (833 ° F, 718 К) | |||
Взрывоопасные пределы | 2.2–15.2% | ||
30 мг/м 3 (ДВА) | |||
Летальная доза или концентрация (LD, LC): | |||
ЛД 50 ( средняя доза )
|
| ||
ЛК 50 ( средняя концентрация )
|
3092 частей на миллион (мышь, 2 часа ) [ 5 ] | ||
LC Lo ( самый низкий из опубликованных )
|
5000 частей на миллион (крыса, 6 ч) [ 5 ] | ||
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США): | |||
ПЭЛ (допустимо)
|
СВВ 10 частей на миллион (30 мг/м 3 ) [кожа] [ 4 ] | ||
РЕЛ (рекомендуется)
|
СВВ 10 частей на миллион (30 мг/м 3 ) [кожа] [ 4 ] | ||
IDLH (Непосредственная опасность)
|
500 частей на миллион [ 4 ] | ||
Родственные соединения | |||
Родственные алканамиды
|
|||
Родственные соединения
|
|||
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
|
Диметилформамид — органическое соединение с химической формулой H C O N (CH 3 ) 2 . Его структура HC(=O)-N( -CH 3 ) 2 . Эта бесцветная жидкость , обычно называемая ДМФ (хотя этот инициализм иногда используется для обозначения диметилфурана или диметилфумарата ), смешивается с водой и большинством органических жидкостей. ДМФ является распространенным растворителем для химических реакций . Диметилформамид не имеет запаха, однако технические или разложившиеся образцы часто имеют рыбный запах из-за примеси диметиламина . Примеси, образующиеся в результате разложения диметиламина, можно удалить путем барботирования образцов инертным газом, например аргоном , или путем обработки образцов ультразвуком при пониженном давлении. Как следует из названия, он структурно связан с формамидом , имеющим две метильные группы вместо двух атомов водорода. ДМФ — полярный ( гидрофильный ) апротонный растворитель с высокой температурой кипения . Он облегчает реакции, которые следуют полярным механизмам, такие как реакции S N 2 .
Структура и свойства
[ редактировать ]Что касается большинства амидов , спектроскопические данные указывают на частичный характер двойной связи для связей C-N и CO-O. Таким образом, инфракрасный спектр показывает частоту растяжения C=O всего лишь 1675 см-1. −1 , тогда как кетон поглотит около 1700 см −1 . [ 6 ]
ДМФА является классическим примером флюкционной молекулы . [ 7 ]

Температура окружающей среды 1 Спектр ЯМР H показывает два сигнала метила, что указывает на затрудненное вращение вокруг связи (O)C-N. [ 6 ] При температуре около 100 °C спектр ЯМР этого соединения на частоте 500 МГц показывает только один сигнал метильных групп.
ДМФ смешивается с водой. [ 8 ] Давление пара при 20 °C составляет 3,5 гПа. [ 9 ] 7,47 × 10. закона Генри Константа −5 гПа·м 3 /моль можно вывести из экспериментально определенной константы равновесия при 25 ° C. [ 10 ] Коэффициент разделения log P OW измерен до -0,85. [ 11 ] Поскольку плотность ДМФА (0,95 г·см −3 и 20 °С [ 8 ] ) аналогичен воде, значительной флотации или расслоения в поверхностных водах при случайных потерях не ожидается.

Реакции
[ редактировать ]ДМФ гидролизуется сильными кислотами и основаниями, особенно при повышенных температурах. С гидроксидом натрия ДМФ превращается в формиат и диметиламин. ДМФ подвергается декарбонилированию вблизи точки кипения с образованием диметиламина. Поэтому дистилляцию проводят при пониженном давлении и более низких температурах. [ 12 ]
В одном из своих основных применений в органическом синтезе ДМФ является реагентом реакции Вильсмайера-Хаака , который используется для формилирования ароматических соединений. [ 13 ] [ 14 ] Процесс включает первоначальное преобразование ДМФ в ион хлориминия [(CH 3 ) 2 N=CH(Cl)] + , известный как реактив Вильсмайера , [ 15 ] который атакует арены.
Литийорганические соединения и реактивы Гриньяра реагируют с ДМФ с образованием альдегидов после гидролиза в реакции, называемой синтезом альдегидов Буво . [ 16 ]
1:1 Диметилформамид образует аддукты с различными кислотами Льюиса, такими как мягкая кислота I 2 и твердая кислота фенол . Он классифицируется как жесткое основание Льюиса его модели ECW , а базовые параметры составляют EB = 2,19 и CB = 1,31. [ 17 ] Его относительная донорная сила по отношению к ряду кислот по сравнению с другими основаниями Льюиса может быть проиллюстрирована графиками CB . [ 18 ] [ 19 ]
Производство
[ редактировать ]ДМФ был впервые получен в 1893 году французским химиком Альбертом Верли (8 января 1867 – 27 ноября 1959) путем перегонки смеси гидрохлорида диметиламина и формиата калия. [ 20 ]
ДМФ получают соединением метилформиата и диметиламина или реакцией диметиламина с окисью углерода . [ 21 ]
Хотя в настоящее время это непрактично, ДМФ можно получить из сверхкритического диоксида углерода с использованием катализаторов на основе рутения . [ 22 ]
Приложения
[ редактировать ]Основное применение ДМФ — в качестве растворителя с низкой скоростью испарения. ДМФ используется в производстве акриловых волокон и пластмасс . Он также используется в качестве растворителя при связывании пептидов в фармацевтических препаратах, при разработке и производстве пестицидов , а также в производстве клеев , синтетической кожи , волокон, пленок и поверхностных покрытий. [ 8 ]
- Используется в качестве реагента при синтезе альдегидов Буво. [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] и в -Хаака реакции Вильсмайера [ 13 ] [ 14 ] еще один полезный метод образования альдегидов .
- Это обычный растворитель в реакции Хека . [ 26 ]
- Это обычный катализатор, используемый при синтезе ацилгалогенидов , в частности при синтезе ацилхлоридов из карбоновых кислот с использованием оксалил- или тионилхлорида . Каталитический механизм предполагает обратимое образование имидоилхлорида ( также известного как «реагент Вильсмайера»): [ 27 ] [ 28 ]

- ДМФ проникает в большинство пластиков и вызывает их набухание. Благодаря этому свойству ДМФ пригоден для твердофазного синтеза пептидов и в качестве компонента средств для снятия краски .
- ДМФ используется в качестве растворителя для извлечения олефинов , таких как 1,3-бутадиен, посредством экстрактивной перегонки .
- Он используется в производстве сольвентных красителей в качестве важного сырья. Он расходуется во время реакции.
- Чистый газообразный ацетилен нельзя сжимать и хранить без опасности взрыва. Промышленный ацетилен безопасно сжимается в присутствии диметилформамида, который образует безопасный концентрированный раствор. Оболочка также наполнена агамассаном , что делает ее безопасной при транспортировке и использовании.
Как дешевый и распространенный реагент, ДМФ имеет множество применений в исследовательских лабораториях.
- ДМФ эффективен при разделении и суспендировании углеродных нанотрубок и рекомендован NIST для использования в ближней инфракрасной спектроскопии таких нанотрубок. [ 29 ]
- ДМФА можно использовать в качестве стандарта в протонной ЯМР-спектроскопии, позволяя количественно определять неизвестное соединение.
- В синтезе металлоорганических соединений его используют как источник лигандов монооксида углерода .
- ДМФ является распространенным растворителем, используемым при электропрядении .
- ДМФА широко используется в сольвотермическом синтезе металлорганических каркасов .
- ДМФ -d 7 в присутствии каталитического количества калия трет -бутоксида при микроволновом нагреве является реагентом для дейтерирования полиароматических углеводородов.
Безопасность
[ редактировать ]Воздействие паров диметилформамида в некоторых случаях приводило к снижению толерантности к алкоголю и раздражению кожи. [ 30 ]
20 июня 2018 года Датское агентство по охране окружающей среды опубликовало статью об использовании ДМФ в производстве мягких продуктов . Из-за плотности соединения в игрушке все мягкие игрушки были удалены с датского рынка. Все сквиши рекомендовалось выбросить как бытовой мусор. [ 31 ]
Токсичность
[ редактировать ]Острая ЛД50 (перорально, крысы и мыши) составляет 2,2–7,55 г/кг. [ 8 ] Были изучены опасности ДМФ. [ 32 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ N , N -диметилметанамид , веб-термотаблицы NIST
- ^ Номенклатура органической химии: Рекомендации ИЮПАК и предпочтительные названия 2013 (Синяя книга) . Кембридж: Королевское химическое общество . 2014. стр. 841, 844. doi : 10.1039/9781849733069-FP001 . ISBN 978-0-85404-182-4 .
Традиционное название «формамид» сохраняется для HCO-NH 2 и является предпочтительным названием IUPAC. Замещение допускается в группе –NH 2 .
- ^ «Банк данных по опасным веществам (HSDB) - N,N-ДИМЕТИЛФОРМАМИД» .
- ^ Jump up to: а б с Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. «#0226» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
- ^ Jump up to: а б «Диметилформамид» . Непосредственно опасные для жизни и здоровья концентрации (IDLH) . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
- ^ Jump up to: а б «Диметилформамид» . Спектральная база данных органических соединений . Япония: АИСТ . Проверено 28 июня 2012 г. [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ Х. С. Гутовский; Ч. Холм (1956). «Скорость процессов и спектры ядерного магнитного резонанса. II. Затрудненное внутреннее вращение амидов». Дж. Хим. Физ . 25 (6): 1228–1234. Бибкод : 1956ЖЧФ..25.1228Г . дои : 10.1063/1.1743184 .
- ^ Jump up to: а б с д Бипп, Х.; Кечка, Х. «Формамиды». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a12_001.pub2 . ISBN 978-3527306732 .
- ^ IPCS (Международная программа по химической безопасности) (1991). Критерии гигиены окружающей среды 114 «Диметилформамид» Программа ООН по окружающей среде, Международная организация труда, Всемирная организация здравоохранения; 1–124.
- ^ Тафт, РВ; Авраам, Миннесота; Доэрти, РМ; Камлет, MJ (1985). «Молекулярные свойства, определяющие растворимость органических неэлектролитов в воде». Природа . 313 (6001): 384–386. Бибкод : 1985Natur.313..384T . дои : 10.1038/313384a0 . S2CID 36740734 .
- ^ (BASF AG, отдел аналитики, неопубликованные данные, J-№ 124659/08, 27.11.1987)
- ^ Коминс, Дэниел Л.; Джозеф, Саджан П. (2001). «N,N-Диметилформамид». N , N -Диметилформамид . Энциклопедия реагентов для органического синтеза . Джон Уайли и сыновья . дои : 10.1002/047084289x.rd335 . ISBN 9780470842898 .
- ^ Jump up to: а б Вильсмайер, Антон ; Хаак, Альбрехт (1927). «О действии галогенофосфора на алкилформанилиды. Новый метод получения вторичных и третичных п- алкиламинобензальдегидов» [О реакции галогенидов фосфора с алкилформанилидами. Новый метод получения вторичного и третичного п -алкиламинобензальдегида. Бер. Немецкий. Chem. Ges. A/B (на немецком языке). 60 (1): 119–122. дои : 10.1002/cber.19270600118 .
- ^ Jump up to: а б Мет-Кон, Отто; Стэнфорт, Стивен П. (1993). «Реакция Вильсмайера-Хаака». В Тросте, Барри М .; Хиткок, Клейтон Х. (ред.). Дополнения к CX π-Bonds, Часть 2 . Комплексный органический синтез: селективность, стратегия и эффективность в современной органической химии. Том. 2. Эльзевир . стр. 777–794. дои : 10.1016/B978-0-08-052349-1.00049-4 . ISBN 9780080405933 .
- ^ Джонс, Гурнос; Стэнфорт, Стивен П. (2000). «Реакция Вильсмайера неароматических соединений». Орг. Реагировать. 56 (2): 355–686. дои : 10.1002/0471264180.или056.02 .
- ^ Ван, Зеронг (2009). Комплексные органические реакции и реагенты . Хобокен, Нью-Джерси: Джон Уайли. стр. 490–492. ISBN 9780471704508 .
- ^ Фогель Г.К.; Драго, РС (1996). «Модель ECW». Журнал химического образования . 73 (8): 701–707. Бибкод : 1996ЖЧЭд..73..701В . дои : 10.1021/ed073p701 .
- ^ Лоуренс, К. и Гал, Дж.Ф. Шкалы основности и сродства Льюиса, данные и измерения, (Wiley 2010), стр. 50–51, ISBN 978-0-470-74957-9
- ^ Крамер, Р.Э.; Бопп, Т.Т. (1977). «Графическое отображение энтальпий образования аддуктов кислот и оснований Льюиса». Журнал химического образования . 54 : 612–613. дои : 10.1021/ed054p612 . На графиках, показанных в этой статье, использовались более старые параметры. Улучшенные параметры E&C перечислены в модели ECW .
- ^ Верли, А. (1893). «Sur la préparation des amides en général» [О получении амидов вообще]. Бюллетень Химического общества Парижа . 3-я серия (на французском языке). 9 : 690–692. На стр. 692, Верли утверждает, что ДМФ получают по методике, аналогичной методике получения диметилацетамида (см. стр. 691), которая заключается в перегонке гидрохлорида диметиламина и формиата калия .
- ^ Вайссермель, К.; Арпе, Х.-Ж. (2003). Промышленная органическая химия: важное сырье и промежуточные продукты . Вайли-ВЧ. стр. 45–46. ISBN 3-527-30578-5 .
- ^ Уолтер Лейтнер; Филип Дж. Джессоп (1999). Химический синтез с использованием сверхкритических флюидов . Вайли-ВЧ. стр. 408–. ISBN 978-3-527-29605-7 . Проверено 27 июня 2011 г.
- ^ Буво, Луи (1904). «Способы образования и получения насыщенных альдегидов жирного ряда» [Методы получения насыщенных альдегидов алифатического ряда]. Бюллетень Парижского химического общества . 3-я серия (на французском языке). 31 : 1306–1322.
- ^ Буво, Луи (1904). «Новый общий синтетический метод получения альдегидов» . Бюллетень Парижского химического общества . 3-я серия (на французском языке). 31 : 1322–1327.
- ^ Ли, Цзе Джек (2014). «Синтез альдегидов Буво» . Реакции имени: сборник подробных механизмов и синтетических приложений (5-е изд.). Springer Science & Business Media . стр. 72–73. ISBN 978-3-319-03979-4 .
- ^ Острайх, Мартин, изд. (2009). Реакция Мизороки-Хека . Джон Уайли и сыновья . ISBN 9780470716069 .
- ^ Клейден, Дж. (2001). Органическая химия . Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. стр. 276–296 . ISBN 0-19-850346-6 .
- ^ Анселл, М.Ф. в «Химии ацилгалогенидов»; С. Патай, редактор; Джон Уайли и сыновья: Лондон, 1972; стр. 35–68.
- ^ Хэддон, Р.; Иткис, М. (март 2008 г.). «3. Спектроскопия ближнего инфракрасного диапазона (БИК)» (pdf) . В Фреймане, С.; Хукер, С.; Миглер; К.; Арепалли, С. (ред.). Публикация 960-19. Проблемы измерения в одностенных углеродных нанотрубках . НИСТ. п. 20 . Проверено 28 июня 2012 г.
- ^ Лайл, Вашингтон; Спенс, ТВ; МакКиннели, WM; Дакерс, К. (1979). «Диметилформамид и непереносимость алкоголя» . Британский журнал промышленной медицины . 36 (1): 63–66. дои : 10.1136/oem.36.1.63 . ПМЦ 1008494 . ПМИД 444443 .
- ^ Магнус Лёфстедт. «Игрушки из пенопласта выделяют опасные химикаты (по-английски — Squishies, выделяющие опасные химикаты)» . Архивировано из оригинала 3 сентября 2021 г. Проверено 13 июня 2019 г.
- ^ Редлих, К.; Беккет, штат Вашингтон; Спарер, Дж.; Барвик, КВ; Рили, Калифорния; Миллер, Х.; Сигал, СЛ; Шалат, СЛ; Каллен, MR (1988). «Заболевание печени, связанное с профессиональным воздействием растворителя диметилформамида». Анналы внутренней медицины . 108 (5): 680–686. дои : 10.7326/0003-4819-108-5-680 . ПМИД 3358569 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Международная карта химической безопасности 0457
- Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. «#0226» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
- Краткий международный документ химической оценки 31: N,N-диметилформамид