Диметил сулфоксид (DMSO) е органосулфурно соединение со формулата (CH3)2. Оваа безбојна течност е сулфоксид кој најмногу се користи комерцијално. Тоа е важен поларен апротичен растворувач кој ги раствора и поларните и неполарни соединенија и се меша со широк опсег на органски растворувачи, како и вода. Има релативно висока точка на вриење. DMSO има необично својство дека многу поединци доживуваат вкус како лук во устата откако DMSO ќе дојде во контакт со нивната кожа.
Во однос на хемиската структура, молекулата има идеализирана Cs симетрија. Има тригонална пирамидална молекуларна геометрија конзистентна со други трикоординатни S(IV) соединенија, со слободен електронски пар на приближно тетраедралниот атом на сулфур.
Синтеза и производство Диметил сулфоксидот првпат бил синтетизиран во 1866 година од страна на рускиот научник Александар Зајцев, кој ги пријавил своите наоди во 1867 година. Диметил сулфоксид се произведува индустриски од диметил сулфид, нуспроизвод на процесот Крафт, со оксидација со кислород или азот диоксид.
Реакции
Реакции со електрофили Центарот на сулфур во DMSO е нуклеофилен кон меките електрофили, а кислородот е нуклеофилен кон тврдите електрофили. Со метил јодид формира триметилсулфоксониум јодид, [(CH3)3SO]I:
(CH3)2SO + CH3I → [(CH3)3SO]I
Оваа сол може да се депротонира со натриум хидрид за да се формира сулфур илид:
[(CH3)3SO]I + NaH → (CH3)2S(CH2)O + NaI + H2
Киселост Метил групите на DMSO се само слабо кисели, со . Поради оваа причина, базноста на многу слабо базни органски соединенија се испитани во овој растворувач.
Депротонацијата на DMSO бара силни бази како литиум диизопропиламид и натриум хидрид. Стабилизацијата на резултантниот карбанјон е обезбедена од групата S(O)R. Натриумовиот дериват на DMSO формиран на овој начин се нарекува димсил натриум. Тоа е база, на пр., за депротонација на кетоните за да се формираат натриум енолати, соли на фосфониум за да се формираат реагенси на Витиг и соли на формамидиниум за да се формираат диаминокарбени. Тоа е исто така моќен нуклеофил.
Оксидант Во органската синтеза, DMSO се користи како благ оксиданс. Тој ја формира основата на неколку селективни реакции на оксидација базирани на сулфониум, вклучувајќи ја оксидацијата на Пфицнер-Мофат, оксидацијата на Кори-Ким и Сверновата оксидација. Оксидацијата Корнблум е концептуално слична. Сите тие вклучуваат формирање на среден вид сулфониум (R2S+X каде X е хетероатом).
Лиганд и Луисова база Поврзано со неговата способност да раствори многу соли, DMSO е вообичаен лиганд во координативната хемија Илустративен е комплексот дихлоротетракис(диметилсулфоксид)рутениум(II) (RuCl2(dmso)4). Во овој комплекс, три DMSO лиганди се поврзани со рутениум преку сулфур. Четвртиот DMSO е поврзан преку кислород. Општо земено, режимот на врзување со кислород е почест.
Во растворите на јаглерод тетрахлорид, DMSO функционира како Луисова база со разновидни Луисови киселини како што се I2, феноли, триметилкалај хлорид, металопорфирини и димерот Rh2Cl2(CO)4. Својствата на донорот се дискутирани во моделот ECW. Релативната јачина на донорот на DMSO кон серија киселини, наспроти другите Луисови бази, може да се илустрира со C-B графици. The plots shown in this paper used older parameters. Improved E&C parameters are listed in ECW model.
Употреба
Растворувач
DMSO е поларен апротичен растворувач и е помалку токсичен од другите членови од оваа класа, како што се диметилформамид, диметилацетамид, N-метил-2-пиролидон и хексаметилфосфорамид (HMPA). DMSO често се користи како растворувач за хемиски реакции кои вклучуваат соли, особено Финкелштајн реакции и други нуклеофилни замени. Исто така, широко се користи како екстракт во биохемијата и клеточната биологија. Бидејќи DMSO е само слабо кисел, тој толерира релативно силни бази и како таков е широко користен во проучувањето на карбанјони. Збир на неводени вредности на pKa (C-H, O-H, S-H и N-H киселост) за илјадници органски соединенија се утврдени во растворот на DMSO.
Поради високата точка на вриење, 189 °C (372 °F), DMSO полека испарува при нормален атмосферски притисок. Примероците растворени во DMSO не можат лесно да се обноват во споредба со другите растворувачи, бидејќи е многу тешко да се отстранат сите траги од DMSO со конвенционално ротирачко испарување. Една техника за целосно враќање на примероците е отстранување на органскиот растворувач со испарување проследено со додавање вода (за растворање на DMSO) и криодесикација за отстранување и на DMSO и на водата. Реакциите спроведени во DMSO често се разредуваат со вода за да се таложат или да се одделат фази производи. Релативно високата точка на замрзнување на DMSO, 18,5 °C (65,3 °F), значи дека на собна температура или веднаш под, тој е цврста супстанца, што може да ја ограничи неговата корист во некои хемиски процеси (на пр., кристализација со ладење).
Во својата деутерирана форма (DMSO-d6), тој е корисен растворувач за NMR спектроскопија, повторно поради неговата способност да раствори широк опсег на аналити, едноставноста на сопствениот спектар и неговата соодветност за високотемпературни NMR спектроскопски студии. Недостатоци на употребата на DMSO-d6 се неговиот висок вискозитет, кој ги проширува сигналите и неговата хигроскопност, што доведува до огромна резонанца H2O во спектарот 1H-NMR. Често се меша со CDCl3 или CD2Cl2 за помал вискозитет и точки на топење.
DMSO исто така се користи за растворање на тест соединенија во ин витро програмите за скрининг за откривање лекови и дизајн на лекови вклучувајќи програми за скрининг со висок пропус. Тоа е затоа што може да ги раствори и поларните и неполарни соединенија, може да се користи за одржување на залихите раствори на тест соединенија (важно кога се работи со голема хемиска библиотека), лесно се меша со вода и медиум за клеточна култура и има висока точка на вриење (ова ја подобрува точноста на концентрациите на тест соединението со намалување на испарувањето на собна температура). Едно ограничување со DMSO е тоа што може да влијае на растот и одржливоста на клеточната линија, при што ниските концентрации на DMSO понекогаш го стимулираат растот на клетките, а високите концентрации на DMSO понекогаш ги инхибираат или убиваат клетките.
DMSO се користи и како средство за in vivo студии на тест соединенија. На пример, тој е употребен како ко-растворувач за да помогне во апсорпцијата на флавонол гликозидот Икариин во нематодниот црв Caenorhabditis elegans. Како и со неговата употреба во ин витро студии, DMSO има некои ограничувања во животинските модели. Може да се појават плеиотропни ефекти и доколку контролните групи на DMSO не се внимателно планирани, тогаш ефектите на растворувачите лажно може да се припишат на потенцијалниот лек. На пример, дури и многу мала доза на DMSO има моќен заштитен ефект против повреда на црниот дроб предизвикана од парацетамол (ацетаминофен) кај глувци.
Покрај горенаведеното, DMSO наоѓа зголемена употреба во производствените процеси за производство на микроелектронски уреди. Широко се користи за соголување на фотоотпорност во TFT-LCD „рамни панели“ дисплеи и напредни апликации за пакување (како што се пакување на ниво на обланда / шаблони на испакнатини за лемење). DMSO е исто така ефикасен симнувач на бои, кој е побезбеден од многу други, како што се нитрометан и дихлорометан.
Биологија DMSO се користи во полимеразна верижна реакција (PCR) за да ги инхибира секундарните структури во шаблонот на ДНК или во ДНК прајмерите. Се додава во мешавината на PCR пред да се реагира, каде што се меша со самокомплементарноста на ДНК, минимизирајќи ги интерферентните реакции.
DMSO во PCR е применлив за супернамотани плазмиди (за релаксација пред засилување) или шаблони за ДНК со висока содржина на GC (за намалување на термостабилноста). На пример, 10 % конечна концентрација на DMSO во мешавината на PCR со Phusion ја намалува температурата на анилирање на прајмерот (т.е. температурата на топење на прајмерот) за 5,5 - 6,0 °C (9,9 - 10,8 °F)
Тој е добро познат како реверзибилен одводник на клеточниот циклус во фазата G1 на човечките лимфоидни клетки.
DMSO, исто така, може да се користи како криопротектор, додаден во клеточните медиуми за да се намали формирањето на мраз и со тоа да се спречи смртта на клетките за време на процесот на замрзнување. Приближно 10 % може да се користи со метод на бавно замрзнување, а клетките може да се замрзнат на -80 °C (-112 °F) или безбедно да се складираат во течен азот.
Во клеточната култура, DMSO се користи за да предизвика диференцијација на клетките на ембрионскиот карцином P19 во кардиомиоцити и клетки на скелетните мускули.
Лек Употребата на DMSO во медицината датира од околу 1963 година, кога тим на Медицинскиот факултет на Универзитетот за здравје и наука во Орегон, предводен од Стенли Џејкоб, откри дека може да навлезе во кожата и другите мембрани без да ги оштети и може да носи други соединенија во биолошкиот систем. Во медицината, DMSO претежно се користи како локален аналгетик, средство за локална примена на фармацевтски препарати, како антиинфламатор и антиоксиданс. Бидејќи DMSO ја зголемува стапката на апсорпција на некои соединенија преку биолошките ткива, вклучително и кожата, тој се користи во некои системи за трансдермална испорака на лекови. Неговиот ефект може да се засили со додавање на EDTA. Често се комбинира со противгабични лекови, овозможувајќи им да навлезат не само во кожата, туку и во ноктите на нозете и рацете.
DMSO е испитуван за третман на бројни состојби и заболувања, но Управата за храна и лекови на САД (FDA) ја одобрила неговата употреба само за симптоматско олеснување на пациентите со интерстицијален циститис. Студија од 1978 година заклучи дека DMSO донесе значително олеснување кај повеќето од 213 пациенти со воспалителни генитоуринарни нарушувања кои беа проучувани. Авторите препорачаа DMSO за генитоуринарно воспалителни состојби кои не се предизвикани од инфекција или тумор во кои симптомите беа тешки или пациентите не реагираа на конвенционалната терапија.
Во интервентната радиологија, DMSO се користи како растворувач за етилен винил алкохол во течниот емболичен агенс Onyx, кој се користи за емболизација, терапевтска оклузија на крвните садови.
Во криобиологијата DMSO се користи како криопротектор и сè уште е важна состојка на криопротекторните смеси за витрификација што се користат за зачувување на органи, ткива и клеточни суспензии. Без него, до 90m% од замрзнатите клетки ќе станат неактивни. Тоа е особено важно за замрзнување и долгорочно складирање на ембрионски матични клетки и хематопоетски матични клетки, кои често се замрзнуваат во мешавина од 10 % DMSO, медиум за замрзнување и 30% фетален говедски серум. При криогенско замрзнување на хетероплоидни клеточни линии (MDCK, VERO, итн.) се користи мешавина од 10 % DMSO со 90 % EMEM (70% EMEM + 30% фетален говедски серум + мешавина на антибиотици). Како дел од автологна трансплантација на коскена срцевина, DMSO повторно се инфузира заедно со сопствените хематопоетски матични клетки на пациентот.
DMSO се метаболизира со диспропорција на диметил сулфид и диметил сулфон. Тоа е предмет на ренална и белодробна екскреција. Затоа, можен несакан ефект на DMSO е покачен диметил сулфид во крвта, што може да предизвика симптом на халитоза што се пренесува преку крв.
Алтернативна Медицина DMSO се продава како алтернативен лек. Неговата популарност како алтернативен лек е наведено дека произлегува од документарниот филм „60 минути“ во 1980 година во кој се прикажува еден ран поборник. Сепак, DMSO е состојка во некои производи наведени од FDA на САД како лажни лекови за рак и FDA имаше тековна битка со дистрибутерите. Еден таков дистрибутер е Милдред Милер, кој го промовираше DMSO за различни нарушувања и последователно беше осуден за измама на Medicare.