Dimetyloformamid (DMF) N,N-Dimetyloformamid

N,N-dimetyloformamid (DMF)

Inne nazwy: Dimetyloformamid, DMF, N,N-dimetylo-metanamid, N-formylodimetyloamina
Wzór chemiczny: C₃ H₇ NO
Wzór strukturalny: HCON(CH₃)₂
Masa molowa: 73.09 g/mol
Numer CAS: 68-12-2
Wygląd: Bezbarwna ciecz

N,N-dimetyloformamid (DMF) jest silnie polarnym, aprotycznym rozpuszczalnikiem organicznym należącym do klasy pochodnych formamidu. Jego struktura cząsteczkowa składa się z grupy formylowej połączonej z atomem azotu niosącym dwa podstawniki metylowe. Mezomeria w obrębie grupy amidowej nadaje wiązaniu węgiel–azot częściowo podwójny charakter i przyczynia się do wysokiej polaryczności cząsteczki. DMF jest szeroko stosowany w chemii laboratoryjnej i przemysłowej, ponieważ rozpuszcza liczne substancje organiczne i nieorganiczne oraz pozostaje cieczą w szerokim zakresie temperatur.

Właściwości chemiczne i fizyczne

DMF jest bezbarwną cieczą w warunkach otoczenia. Doświadczalne dane termodynamiczne wskazują normalną temperaturę wrzenia około 426 K, co odpowiada około 153 °C. Temperatura topnienia wynosi około −61 °C, co zapewnia stosunkowo szeroki zakres temperatur istnienia w stanie ciekłym, korzystny przy jego użyciu jako rozpuszczalnika reakcyjnego i procesowego.

Gęstość DMF wynosi w przybliżeniu 0.94–0.95 g/cm³ w pobliżu temperatury pokojowej. Jest mieszalny z wodą oraz z wieloma powszechnymi rozpuszczalnikami organicznymi, w tym alkoholami, eterami, ketonami i rozpuszczalnikami aromatycznymi. Wysoka stała dielektryczna i silna zdolność solwatowania jonów przyczyniają się do jego skuteczności w reakcjach obejmujących polarne lub jonowe intermediaty.

DMF zalicza się do polarnych rozpuszczalników aprotycznych. W przeciwieństwie do rozpuszczalników proticznych nie zawiera wiązania O–H ani N–H zdolnego do pełnienia roli klasycznego donora wiązania wodorowego. Jednocześnie atom tlenu grupy karbonylowej jest silnym akceptorem wiązań wodorowych i miejscem zasadowym w sensie Lewisa. Takie właściwości pozwalają DMF efektywnie solwatować kationy, pozostawiając aniony względnie reaktywne, co może istotnie wpływać na szybkości i mechanizmy reakcji.

Zastosowania

DMF jest powszechnie stosowany jako rozpuszczalnik reakcyjny w syntezie organicznej. Jego polaryczność i wysoka temperatura wrzenia czynią go szczególnie użytecznym w reakcjach podstawienia nukleofilowego, reakcjach sprzęgania, kondensacjach oraz przemianach z udziałem odczynników jonowych lub polarnych intermediatów. Jest często stosowany tam, gdzie mniej polarne rozpuszczalniki nie zapewniają wystarczającej rozpuszczalności substratów lub odczynników.

Oprócz roli rozpuszczalnika DMF może bezpośrednio uczestniczyć w reakcjach chemicznych. Literatura naukowa opisuje jego użycie jako źródła fragmentów formylowych, dimetyloaminowych, karbonylowych i pokrewnych. Jedną z najbardziej znanych ról syntetycznych jest reakcja z reagentami chlorującymi lub aktywującymi prowadząca do powstawania pośrednich związków typu Vilsmeiera, stosowanych do formylowania i innych przemian elektrofilowych.

DMF jest również stosowany w chemii organometalicznej i katalizie. Atom tlenu grupy karbonylowej może koordynować do centrów metalicznych, a rozpuszczalnik może wpływać na strukturę, trwałość i reaktywność kompleksów metali. Właściwości te są istotne w reakcjach katalitycznych z udziałem palladu i innych metali przejściowych.

W chemii polimerów i materiałów DMF jest często stosowany jako rozpuszczalnik do przetwórstwa i odlewania, ponieważ rozpuszcza liczne polimery i materiały funkcjonalne. Wykorzystywany jest do przygotowywania roztworów polimerowych, membran, powłok, włókien elektroprzędzonych i materiałów kompozytowych, a także w badaniach obejmujących charakterystykę polimerów i procesy w roztworach.

DMF był również szeroko stosowany w syntezie peptydów ze względu na zdolność rozpuszczania chronionych pochodnych aminokwasów, reagentów sprzęgających i rosnących łańcuchów peptydowych. Współcześnie coraz częściej ocenia się rozpuszczalniki alternatywne z uwagi na obawy toksykologiczne i środowiskowe związane z szerokim użyciem DMF.

Postępowanie i bezpieczeństwo

DMF wymaga ostrożnego obchodzenia się, ponieważ może wchłaniać się przez skórę i być wdychany w postaci par. Badania toksykologiczne identyfikują wątrobę jako ważny narząd docelowy po znacznym lub powtarzającym się narażeniu. Badania doświadczalne wykazały również toksyczność rozrodczą i rozwojową, co doprowadziło do ograniczeń narażenia zawodowego oraz zwiększonego zainteresowania zastępowaniem DMF bezpieczniejszymi rozpuszczalnikami tam, gdzie jest to technicznie możliwe.

Należy zatem stosować odpowiednią wentylację i właściwe środki ochrony indywidualnej, ze szczególnym naciskiem na zapobieganie kontaktowi ze skórą. Jego stosunkowo wysoka temperatura wrzenia nie eliminuje ryzyka inhalacyjnego, zwłaszcza podczas procesów prowadzonych w podwyższonej temperaturze lub przy dużych, odsłoniętych powierzchniach cieczy.

Źródła literaturowe

Heravi, M. M.; Ghavidel, M.; Mohammadkhani, L. Beyond a solvent: triple roles of dimethylformamide in organic chemistry. RSC Advances, 2018, 8, 27832–27862. DOI: 10.1039/C8RA04985H.

Ding, S.; Jiao, N. N,N-Dimethylformamide: A Multipurpose Building Block. Angewandte Chemie International Edition, 2012, 51, 9226–9237. DOI: 10.1002/anie.201200859.

Muzny, C. D. et al. NIST Chemistry WebBook, SRD 69: N,N-Dimethylformamide. National Institute of Standards and Technology. CAS 68-12-2.

Scognamiglio, A.; Magli, E.; Caliendo, G.; Perissutti, E.; Santagada, V.; Severino, B. Once Upon a Time Without DMF: Greener Paths in Peptide and Organic Synthesis. Molecules, 2026, 31, 536. DOI: 10.3390/molecules31030536.

Informacje dotyczące bezpieczeństwa:

Hasło ostrzegawcze: Danger

Zwroty zagrożenia:

• H226: Łatwopalna ciecz i pary.

• H312: Działa szkodliwie w kontakcie ze skórą.

• H319: Działa drażniąco na oczy.

• H332: Działa szkodliwie w następstwie wdychania.

• H360D: May damage the unborn child.

Zwroty ostrożnościowe:

• P201: Przed użyciem zapoznać się ze specjalnymi środkami ostrożności.

• P210: Przechowywać z dala od źródeł ciepła, gorących powierzchni, źródeł iskrzenia, otwartego ognia i innych źródeł zapłonu. Nie palić.

• P280: Stosować rękawice ochronne/odzież ochronną/ochronę oczu/ochronę twarzy.

• P304+P340: W PRZYPADKU DOSTANIA SIĘ DO DRÓG ODDECHOWYCH: Wyprowadzić lub wynieść poszkodowanego na świeże powietrze i zapewnić mu warunki do swobodnego oddychania.

• P308+P313: W przypadku narażenia lub styczności: Zasięgnąć porady/zgłosić się pod opiekę lekarza.

Zagrożenia dla zdrowia:

• Narażenie ostre: Wdychanie lub kontakt ze skórą może powodować podrażnienie, ból głowy, zawroty głowy, nudności i wymioty.

• Narażenie przewlekłe: Długotrwałe narażenie może prowadzić do uszkodzenia wątroby i nerek.

• Toksyczność rozrodcza: Potencjalne ryzyko dla nienarodzonego dziecka; może powodować wady rozwojowe.

Środki pierwszej pomocy:

• Wdychanie: Przenieś poszkodowanego na świeże powietrze i zapewnij odpoczynek w pozycji wygodnej do oddychania. Jeśli objawy utrzymują się, zasięgnij pomocy medycznej.

• Kontakt ze skórą: Natychmiast usuń skażoną odzież. Dokładnie umyj skórę wodą z mydłem. W przypadku wystąpienia podrażnienia zasięgnij porady lekarza.

• Kontakt z oczami: Ostrożnie płucz wodą przez kilka minut. Usuń soczewki kontaktowe, jeżeli są i można je łatwo usunąć. Kontynuuj płukanie i zasięgnij pomocy medycznej.

• Połknięcie: Wypłucz usta. Nie wywołuj wymiotów. Natychmiast zasięgnij pomocy medycznej.

Postępowanie w przypadku pożaru:

• Odpowiednie środki gaśnicze: Zraszanie wodą, piana odporna na alkohol, proszek gaśniczy lub dwutlenek węgla.

• Szczególne zagrożenia: Pary mogą tworzyć z powietrzem mieszaniny wybuchowe. Pojemniki mogą eksplodować podczas ogrzewania.

• Wyposażenie ochronne: Strażacy powinni używać izolujących aparatów oddechowych oraz pełnego wyposażenia ochronnego.

Magazynowanie:

• Przechowuj w chłodnym, suchym i dobrze wentylowanym miejscu, z dala od źródeł ciepła, otwartego ognia oraz materiałów niezgodnych, takich jak mocne kwasy i środki utleniające.

• Pojemnik trzymaj szczelnie zamknięty i uziemiony, aby zapobiec wyładowaniom elektrostatycznym.

*Uwaga: Podane informacje opierają się na danych ogólnych. Zawsze odwołuj się do Karty charakterystyki (SDS) dostarczonej przez dostawcę w celu uzyskania szczegółowych i dokładnych informacji.*