Dimethylformamid

Dimethylformamid
Strukturní vzorec
Model molekuly
Obecné
Systematický název	N,N-dimethylmethanamid
Funkční vzorec	CHON(CH3)2
Sumární vzorec	C3H7NO
Vzhled	bezbarvá kapalina[1]
Identifikace
Registrační číslo CAS	68-12-2
EC-no (EINECS/ELINCS/NLP)	200-679-5
PubChem	6228
ChEBI	17741
SMILES	CN(C)C=O
InChI	1S/C3H7NO/c1-4(2)3-5/h3H,1-2H3
Číslo RTECS	LQ2100000
Vlastnosti
Molární hmotnost	73,094 g/mol
Teplota tání	−60 °C (213 K)[1]
Teplota varu	153 °C (426 K)[1]
Hustota	0,94454 g/cm3[1]
Viskozita	0,92 mPa.s (20 °C)
Index lomu	1,4305 (20 °C)
Disociační konstanta pKa	−0,3 (konjugovaná kyselina)
Rozpustnost ve vodě	mísitelný[1]
Rozpustnost v polárních rozpouštědlech	rozpustný v acetonu a ethanolu[1]
Rozpustnost v nepolárních rozpouštědlech	rozpustný v benzenu a diethyletheru[1]
Tlak páry	0,49 kPa[1]
Povrchové napětí	36,42 mN/m[1]
Struktura
Dipólový moment	3,86 D
Termodynamické vlastnosti
Standardní slučovací entalpie ΔHf°	−239,4±1,2 kJ/mol
Standardní molární spalná entalpie ΔH°sp	−1941,6±1,2 kJ/mol
Měrné teplo	146,05& J/(K.mol)
Bezpečnost
GHS07 GHS08 [1]
H-věty	H312 H319 H332 H360D[1]
P-věty	P203 P261 P264+265 P271 P280 P302+352 P304+340 P305+351+338 P317 P318 P321 P337+317 P362+364 P405 P501[1]
Teplota vzplanutí	58 °C (331 K)[1]
Teplota vznícení	440 °C (713 K)[1]
Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa). Některá data mohou pocházet z datové položky.

Dimethylformamid (zkráceně DMF) je organická sloučenina se vzorcem (CH₃)₂NC(O)H. Jedná se o bezbarvou kapalinu mísitelnou s vodou, používanou jako rozpouštědlo. Čistý dimethylformamid je bez zápachu, ale znečištěné vzorky zapáchají v důsledku přítomnosti příměsí dimethylaminu. Látka je strukturou podobná formamidu, ve kterém jsou dva amidové vodíky nahrazeny methylovými skupinami. Dimethylformamid je polární aprotické rozpouštědlo s vysokou teplotou varu, vhodné pro reakce s polárními mechanismy, jako jsou například S_N2 reakce.

Struktura a fyzikální vlastnosti

Podobně jako většina jiných amidů se u DMF vazby C-N a C-O chovají částečně jako dvojné. V infračervené spektroskopii se objevuje absorpce způsobená prodlužováním vazeb C=O na 1675 cm⁻¹, zatímco u ketonu by byla blízko 1700 cm⁻¹.^[2]

Ve spektru protonové nukleární magnetické rezonance se za pokojové teploty objevují dva methylové signály, což naznačuje znemožnění rotace kolem vazby (O)C-N.^[2] Při teplotách okolo 100 °C je v 500MHz NMR spektru DMF pouze jeden signál methylových skupin.^[3]

DMF je mísitelný s vodou.^[4] Jeho tlak páry při 20 °C činí 0,35 kPa.^[5] Konstanta Henryho zákona má hodnotu 7.47 × 10⁻³ Pa m³ mol⁻¹.^[6] Rozdělovací koeficient log P_OW je −0,85.^[7]

Reakce

DMF může být obzvláště za vyšších teplot, hydrolyzován silnými kyselinami a zásadami; za přítomnosti hydroxidu sodného se mění na mravenčanový anion a dimethylamin. DMF se za teplot blízko své teploty varu dekarbonyluje na dimethylamin; destilace se tak provádí za sníženého tlaku a nižších teplot.^[8]

Dimethylformamid má využití v organické syntéze ve Vilsmeierových–Haackových reakcích, používaných k formylování aromatických sloučenin.^[9][10] Na začátku se DMF přeměňuje na chloriminiový ion, [(CH₃)₂N=CH(Cl)]⁺, označovaný jako Vilsmeierovo činidlo,^[11] který následně reaguje s areny.

Organolithná a Grignardova činidla vytváří reakcemi s DMF a následnou hydrolýzou aldehydy; tento proces se nazývá Bouveaultova syntéza aldehydů.^[12]

Dimethylformamid tvoří 1:1 adukty s Lewisovými kyselinami, jako jsou jod a fenol. Patří mezi tvrdé Lewisovy zásady a jeho parametry v ECW modelu jsou E_B= 2,19 a C_B= 1,31.^[13]

Výroba

DMF poprvé připravil francouzský chemik Albert Verley v roce 1893 destilací směsi dimethylaminhydrochloridu a mravenčanu draselného.^[14]

Dimethylformamid lze také získat reakcí methylformiátu s dimethylamin em nebo dimethylaminu s oxidem uhelnatým.^[15]

Další možností, i když nevýhodnou, je příprava ze superkritického oxidu uhličitého pomocí rutheniových katalyzátorů.^[16]

Použití

Dimethylformamid má hlavní využití jako málo se odpařující rozpouštědlo. Používá se při výrobě plastů a akrylátových vláken. Také slouží jako rozpouštědlo v syntéze peptidů v rámci výroby léčiv, ve výrobě pesticidů a lepidel.^[4]

• DMF je reaktantem v Bouveaultově syntéze aldehydů^[17][18][19] a Vilsmeierových–Haackových reakcích.^[9][10].
• DMF je častým rozpouštědlem v Heckových reakcích.^[20]
• DMF se také využívá jako katalyzátor přípravy acylhalogenidů, převážně acylchloridů, z karboxylových kyselin s využitím oxalyl- nebo thionylchloridu. Při katalýze dochází k vratné tvorbě imidoylchloridu:^[21][22]

• DMF proniká skrz většinu plastů; z tohoto důvodu je vhodný pro syntézu peptidů v pevné fázi a jako přísada do odstraňovačů barev.
• DMF se jako rozpouštědlo používá k odstraňování alkenů, napříkladbuta-1,3-dienu, extrakční destilací.
• Používá se také při výrobě barev; v průběhu reakce se spotřebovává.
• Čistý acetylen nelze stlačit a skladovat bez nebezpečí výbuchu. Průmyslový acetylen se bezpečně stlačuje za přítomnosti dimethylformamidu, který vytváří koncentrovaný roztok.

Jako reaktant má dimethylformamid řadu laboratorních využití.

• DMF účině odstraňuje a suspenduje uhlíkové nanotrubice a dá se použít při jejich zkoumání blízkou infračervenou spektroskopií.^[23]
• DMF může sloužit jako standard v protonové NMR pro kvantitativní určení neznámé sloučeniny.
• V organokovové chemii se používá jako zdroj karbonylových ligandů.
• DMF-d₇ za přítomnosti katalytického množství KOt-Bu a působení mikrovlnného záření deuteruje polyaromatické uhlovodíky.

Bezpečnost

Reakce, při kterých se používá hydrid sodný v DMF, jsou nebezpečné;^[24] i za teploty 26 °C dochází k exotermnímu rozkladu. V laboratořích lze jakémukoliv přílišnému nárůstu teploty zamezit v ledové lázni; na průmyslové úrovni se ale odehrálo několik nehod.^[25]

Vystavení parám dimethylformamidu snižuje toleranci k alkoholu a způsobuje podráždění kůže.^[26]

Toxicita

Akutní LD50 (při ústním podání u krys a myší) je 2,2–7,55 g/kg.^[4][27]

Odkazy

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématu dimethylformamid na Wikimedia Commons

Reference

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Dimethylformamide na anglické Wikipedii.