Диметилсульфоксид (дмсо): целительный растворитель. Инструкция по применению Диметилсульфоксид: показания и дозировка Побочные продукты при производстве бумаги дмсо

Диметилсульфоксид (ДМСО) - химическое вещество с формулой - (CH 3) 2 SO. Бесцветная жидкость, важный биполярный апротонный растворитель. Диметилсульфоксид (ДМСО) — особенно удобный растворитель для электролитов, так как имеет высокую диэлектрическую постоянную. ДМСО — необычайно универсальный растворитель для органических и неорганических соединений; он достаточно устойчив к процессам окисления и восстановления, вследствие чего область рабочих потенциалов в этом растворителе довольно широка.

Структурная формула

Является органическим химическим соединением с химической формулой (CH 3) 2 SO.

Органические сульфоскиды имеют пирамидальное строение с атомом серы в вершине.

Если в сульфоскидах RR’SO радикалы R и R’ различны, то они олжны существовать в виде двух оптически активных форм. На основании структурных исследований и данных по межатомным расстояниям можно сделать вывод о двойной связи S=O в сульфоскидах. Обычно эта связь описывается тремя каноническими структурами I-III с преобладанием структуры II:

Двойная связь в молекуле обусловлена σ- и π-взаимодействием сера-кислород. Последнее реализуется благодаря перекрыванию заполненных р-орбиталей атома кислорода и соответствующих пустых dπ-орбиталей серы. Результаты рентгеноспектральных исследований и квантомеханические расчеты свидетельствуют о том, что в алифатических сульфооксидах эффективный заряд на атоме серы положительный и находится в интервале от +0,5 до +0,7. Таким образом, молекула ДСМО высокополярна. Отрицательный полюс диполя находится на атоме кислорода. Жидкий ДСМО обладает упорядоченной структурой, которая разрушается в интервале температур 40-60 градусов Цельсия, что вытекает из температурной зависимости показателя рефракции, плотности, вязкости и др. характеристик. В этом отношении ДМСО напоминает воду, которая показывает отчетливые изменения в структуре жидкости при температуре 37 градусов. Различные методы показывают, что в жидком ДМСО имеются агрегаты цепочного строения, обусловленные кислородными связями:

В некоторых инертных растворителях, таких как тетрахлорид углерода, ДМСО димеризован опять же благодаря кислородным связям:

ДМСО — протофильный растворитель, и потому его ассоциаты легко разрушаются при доьавлении веществ, являющихся донорами протонов. Так, при смешивании ДМСО с водой выделяется большое количество теплоты и при определенных условиях на короткое время смесь становится вязкой. Эти эффекты связаны с разрушением цепочечной структуры IV и образованием V, включающей водородные и кислородные связи с молекулами воды:

Благодаря наличию основных свойств ДМСО с сильными минеральными кислотами образует соли, строение которых можно выразить схемами:

В водных растворах соляной кислоты ДМСО образует соответствующие соли, которые при дальнейшем взаимодействии с кислотой выделяют свободных хлор и приводят к образованию тиоэфира и воды:

Аналогичная картина наблюдается и при взаимодествии с другими галоидоводородными кислотами. Таким образом, добавления к ДМСО в больших количествах галоидоводородных кислот следует избегать.

Взаимодействие ДМСО с сильными основаниями приводит к образованию метилчульфинилкарбанионав соответствии с уравнением:

Этот карбион принимает участие во многих реакциях органического синтеза.

При перегонке при атмосферном давлении диметилсульфоксид в заметной степени диспорционирует с образованием тиоэфира и сульфона:

Поэтому дистилляцию ДМСО проводят при пониженном давлении, что позволяет снизить температуру кипения. Чистый ДМСО имеет слабый специфический запах. Однако небольшие примеси диметилсульфида резко его усиливают.

Харктеристики

ДМСО — очень полярная, ассоциированная жидкость, которая сильно сольватирует многие неорганические ионы. Находится в жидком состоянии в области температур от 18 до 189 °С. В целом в нем очень хорошо растворяются иодиды, бромиды, хлориды, перхлораты и нитраты. Фториды, сульфаты и карбонаты не растворяются. Как это обычно бывает в неводных растворах, из солей щелочных металлов лучше всего растворяются соли лития, а хуже — соли калия.

Чистый растворитель не обладает запахоми, пo-видимому, не токсичен. Однако он очень быстро проникает в кожу. Более того, он может внести с собой растворенные вещества, которые в других условиях не могли бы проникнуть в организм. Следова­тельно, растворы ДМСО могут оказаться очень опасными. Растворитель имеет весьма высокую температуру кипения и низкое давление паров при комнатной температуре. Вязкость несколько выше, чем у других широко применяемых растворителей. Его оптические свойства несколько уступают свойствам диметил-формамида и сильно — ацетонитрила. Его можно использовать в области спектра от 350 до 2200 нм.

Получение

ДМСО впервые был получен в 1986 году Зайцевым А.М. путем окисления диметисульфида с помощью азотной кислоты. В настоящее время в качестве окислителя также используется пироксид водорода Н 2 О 2 .

ДМСО является побочным продуктом целюлозно-бумажной промышленности. Годовое производство ДМСО измеряется десятками тысяч тонн.

В лабораторных условиях для мягкого и селективного окисления диметилсульфида может быть использован перйодат калия в системе органический растворитель - вода. Лабораторные способы получения ДМСО не имеют практической значимости. Это обусловлено неудобствами работы с диметилсульфидом, а также низкой коммерческой стоимостью готового растворителя.

Применение

Как полярный апротонный растворитель (реакционная среда) в химической промышленности и лабораторном органическом синтезе, в том числе для реакций нуклеофильного замещения по SN2 механизму. Диметилсульфоксид хорошо растворяет ацетилен, SO2, полиакрилонитрил. Также, ДМСО используют как растворитель в различных реакциях окисления, в синтезе биоцидных препаратов, пестицидов, инсектицидов;

В фармацевтической промышленности как реагент для синтеза некоторых препаратов, а также как растворитель для проведения реакций;

Входит в состав гидравлических жидкостей и антифризов;

В молекулярной электронике для обработки печатных плат;

Дейтерированный ДМСО широко используется в ЯМР спектроскопии -высокого разрешения как растворитель;

В медицине и косметике — входит в состав препаратов наружного применения.

ДМСО обладает очень хорошей проницаемостью через биологические мембраны. Будучи нанесенным на кожу, ДМСО быстро появляется в кровеносных сосудах и разносится по организму. Сразу в нескольких лабораториях было обнаружено, что ДСМО обладает противовоспалительным и антимикробным действием. Он эффективен в качестве болеутоляющего средства при острых травматических заболеваниях, особенно мускульно-скелетной системы, при острой невралгии, определенных урологических нарушениях. ДМСО применяется в качестве местного анальгетика для ослабления или устранения болевых ощущений, в частности при радикулитах. ДМСО оказался хорошим средством для консервации крови и тканей.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Волгоградский государственный университет»

Институт приоритетных технологий

Кафедра «Биоинженерия и биоинформатика»

Реферат на тему «Диметилсульфоксид»

Выполнила:

студентка группы БиБ-121

Казачута Г.В.

Проверил:

старший преподаватель

Коваленко А.В.

Волгоград 2014 г.

диметилсульфоксид синтез применение вещество

Общие сведения

Химические свойства

Физические свойства

Применение

Влияние на человека

Способы очистки

Безопасность

Список литературы

Приложения

Общие сведения

Диметилсульфоксид (ДМСО) -- химическое вещество с формулой -- (CH 3) 2 SO. Вязкая бесцветная жидкость, c характерным запахом. При смешивании с водой сильно нагревается. Реагирует с иодистым метилом, образуя ион сульфоксония, способный к взаимодействию с гидридом натрия. Нашел широкое применение в различных областях химии, а также в качестве лекарственного средства. ДМСО является важным биполярным апротонным растворителем. Он менее токсичен, чем другие представители этой группы, такие как диметилформамид, диметилацетамид, N-метил-2-пирролидон, ГМФТА. Благодаря своей сильной растворяющей способности, ДМСО часто используется как растворитель в химических реакциях с участием неорганических солей, в частности в реакциях нуклеофильного замещения. Кислотные свойства ДМСО выражены слабо, поэтому он стал важным растворителем в химии карбоанионов. В ДМСО были измерены значения неводных pKa для сотен органических соединений.

Химические свойства

§ Бесцветная жидкость с специфическим неприятным запахом лука.

§ Легко смешивается с большинством органических растворителей и с водой.

§ Плотность - 1,1 г/см 3 .

В протонных растворителях реагенты анионного типа маскируются, то есть они принимают на себя протоны от молекул растворителя. В апротонном диметилсульфоксиде анионы оказываются "истинными" нуклеофильными реагентами, и потому реакции с ними протекают с большими скоростями. Например, дейтерирование оптически активного 2-метил-3-фенилпропионитрила посредством DOCH3 в диметилсульфоксиде протекает в 109 раз быстрее, чем в метаноле.

Установлено, что очень многие реакции, катализируемые основаниями, идут в диметилсульфоксиде также существенно быстрее, чем в протонных растворителях. Это заключение справедливо как для реакций с разрывом связей С-H, так и с разрывом связей С-С. Например, скорость декарбоксилирования 6-нитробензизоксазола-3-карбоксилата в присутствии тетраметилгуанидина при переходе от протонных растворителей к апротонным повышается на несколько порядков. Если скорость в воде принять за 1, то в метаноле она равна 34, а в ДМСО составляет 1,4 " 106.

Диметилсульфоксид способен существенно влиять на имин-енаминное таутомерное равновесие, в частности:

В ряду растворителей: тетрахлорметан, пиридин, диметилсульфоксид - значительно увеличивается относительное содержание енаминной формы II.

Известно, что растворители оказывают весьма существенное влияние на различные конформационные и вращательные равновесия. Установлено, что конформер (ротамер) с бЧльшим дипольным моментом преобладает в среде с более высокой диэлектрической проницаемостью. Поскольку диметилсульфоксид обладает относительно высокой диэлектрической проницаемостью, то при его использовании возможно существенно влиять на смещение данных равновесий.

Как реагент диметилсульфоксид в комбинации с ангидридами карбоновых кислот в мягких условиях эффективно окисляет самые разнообразные первичные и вторичные спирты до карбонильных соединений. Он же служит в качестве исходного реагента для синтеза различных сульфониевых соединений.

Физические свойства

§ Температура плавления - 18.5 °C.

§ Температура кипения - 189 °C.

§ Температура самовоспламенения - 572 C.

§ Нормализованный параметр полярности (E N T) - 0,444.

Легко переохлаждается. Разложение при 150 С медленное (в присутствии хлорангидридов карбоновых кислот реакция может сопровождатся взрывом).

Окисляет тиолы в дисульфиды, некоторые сульфиды - в сульфоксиды. В присутствии катализаторов (например сильных кислот и их пиридиниевых солей, кислорода, галогенов) окисляет первичные спирты и их тозилаты, первичные алкилбромиды и иодиды в альдегиды. Вторичные спирты окисляет до кетонов, кетоны и кетенимиды - до альфа-гидроксикарбоновых кислот и их амидов соответственно, оксираны в присутствии эфирата трифторида бора - в альфа-гидроксикетоны. С метилиодидом образует триметилсульфоксонийиодид, с гидридами натрия или калия - соли метилсульфинилкарбаниона. В р-циях с 1,3-диенами служит мягким диенофилом. Окисляется до диметилсульфона под действием концентрированной азотной кислоты при нагревании, хлора в воде, перекиси водорода и других сильных окислителей.

Сольватирует гидроксосоединения, СН-кислоты, органические и неорганические катионы, благодаря чему сильно повышает скорость многих реакций. Хорошо растворяет многие органические и неорганические соединения.

Применение

Применение в биологии

ДМСО используется в ПЦР для ингибирования спаривания исходных молекул ДНК. Он добавляется к ПЦР смеси перед началом реакции, где он взаимодействует с комплементарными участками ДНК, препятствуя их спариванию и уменьшая количество побочных процессов.

Также ДМСО используется как криопротектор. Он добавляется в клеточную среду для предотвращения повреждения клеток при их заморозке. Примерно 10 % ДМСО может быть использован для безопасного охлаждения клеток, а также для хранения их при температуре жидкого азота.

Применение в качестве растворителя

ДМСО является важным биполярным апротонным растворителем. Он менее токсичен, чем другие представители этой группы, такие как диметилформамид, диметилацетамид, N-метил-2-пирролидон, ГМФТА. Благодаря своей сильной растворяющей способности, ДМСО часто используется как растворитель в химических реакциях с участием неорганических солей, в частности в реакциях нуклеофильного замещения. Кислотные свойства ДМСО выражены слабо, поэтому он стал важным растворителем в химии карбоанионов. В ДМСО были измерены значения неводных pKa для сотен органических соединений.

Из-за высокой температуры кипения ДМСО крайне медленно испаряется при нормальном атмосферном давлении. Это делает его очень удобным растворителем для проведения реакций при нагревании. В то же время довольно высокая температура плавления ограничивает его применение в области низких температур. После проведения реакции в растворе ДМСО, реакционные смеси чаще всего разбавляют водой для осаждения органических веществ.

Дейтерированная форма ДМСО, известная также как ДМСО-d6, является удобным растворителем для ЯМР-спектроскопии, благодаря высокой растворяющей способности для широкого круга веществ, простоте своего собственного спектра, а также своей стабильности в области высоких температур. Недостатком ДМСО-d6 как растворителя для ЯМР спектроскопии является его высокая вязкость, которая уширяет сигналы в спектре, и высокая температура кипения, которая создает трудности для обратного выделения вещества после анализа. Часто ДМСО-d6 смешивают с CDCl 3 или CD 2 Cl 2 для снижения вязкости и температуры плавления.

ДМСО находит все больше способов применения в производстве микроэлектроники.

ДМСО как средство для устранения пятен краски является более эффективным и безопасным, чем бензин илидихлорметан.

Наряду с нитрометаном ДМСО также является средством, удаляющим «супер-клей» (затвердевший, но ещё свежий) имонтажную пену.

Применение в медицине

В качестве лекарственного средства очищенный диметилсульфоксид применяется в виде водных растворов (10-50 %), как местное противовоспалительное и обезболивающее средство, а также в составе мазей -- для увеличения трансдермального переноса действующих веществ, поскольку за несколько секунд проникает через кожу и переносит другие вещества. Торговое название препарата -- «Димексид».

Влияние на человека

Психиатрия

Растворы ДМСО обладают седативным эффектом, транквилизирующей активностью. Лечение психозов (внутримышечные введения 50% раствора ДМСО) оказывает седативное действие на эту категорию больных.

Неврология

Лечение инсультов и травм головного и спинного мозга, из-за способности нормализовать центральную и системную гемодинамику. Обладает выраженным противоотечным эффектом в отношении ткани мозга. Используют для этих целей внутривенное введение 10-40% растворов. Для лечения радикулитов и ишиаса используют компрессы из 50% ДМСО, которые ставят на 20-30 минут от 6 до 12 раз.

Лечение невритов тройничного нерва (тригеминитов) длительное, от 1 до 6 месяцев.

ДМСО обладает противовирусным действием. Применяется для лечения опоясывающего лишая как самостоятельный препарат, так и совместно с противовирусными соединениями. Для лечения опоясывающего лишая в 50% растворе ДМСО растворяют мефенаминовую кислоту, индометацин, нимесулид или другие НПВС. Апплицируется 50% раствор лекарственной смеси на болевые точки.

Офтальмология

Не действует повреждающе на орган зрения. Рекомендован для лечения хронического блефарита и конъюктивита в виде глазных капель 75-66% концентрации. Другие авторы рекомендуют для внутриконъюктивального применения не использовать раствор ДМСО более высокой концентрации, чем 50%, т.к. последние, не повреждая конъюктивы, часто вызывают субъективное ощущение жжения.

Оториноларингология

Лечение острого ринита: закапывание в обе ноздри по 2 капли 30% раствора ДМСО на несколько (двое) суток сокращает длительность острого ринита. В такой концентрации не вызывает побочных явлений. Высокоэффективен при лечении гнойных отитов, гнойных гайморитов у детей путем промывания полостей 30-50% раствором ДМСО. Используют как самостоятельное лекарственное средство при лечении гнойных гайморитов.

Пульмонология

Препарат оказался эффективным при лечении больных хроническими воспалительными заболеваниями легких, таких как хронический бронхит, хронические пневмонии.

При лечении больных с хроническими воспалительными заболеваниями легких хороший эффект получали от внутривенного введения 50-100 мл 10-20% раствора ДМСО. Используют 20-30% растворы препарата с добавлением протеолитических ферментов и антибиотиков и для проведения так называемых «заливок» у этой же категории больных. Такой же концентрации растворы применяли и для санации плевральной полости. При введении ДМСО с антибиотиками в ограниченные полости лечебную смесь оставляют в полости на 1,5-2 часа, пережимая дренажную трубку.

Повторное введение ДМСО в плевральную полость приводит к облитерации последней. Применяется для лечения эндобронхитов. На 1/3 снижает и замедляет развитие лучевого и лекарственного пневмонита.

Гастроэнтерология

Димексид обладает противоязвенной активностью, т.к. тормозит секреторную функцию желудка, уменьшает секрецию желудочного сока. Повышает внешнесекреторную функцию печени на 50%, усиливает желчеотделение.

Ревматизм

ДМСО широко применяют для лечения ревматических артритов. Лечение подагры. Лечение бурситов, артритов, тендовагинитов. Препарат модифицирует метаболизм соединительной ткани, в частности коллагена. Уменьшает деструктивные изменения в суставах. Оказывает базисное действие на течение хронического артрита. Применим в косметологии. Лечение рубцов приводит к рассасыванию их.

Нефрология

Лечение амилоидоза. Растворяет фибриллы амилоида. Пациентам не протяжении 3-5 лет назначается прием внутрь 3-5% раствора ДМСО на воде по 30 мл 3 раза в сутки на фоне приема препаратов мяты.

Пероральный путь введения в виде 3-5% раствора применяется для предупреждения образования камней мочевыделительных путей. Препарат быстро адсорбируется через слизистую желудочно-кишечного тракта.

Урология

Димексид нашел применение при лечении интерстициальных циститов. Препарат инстиллируют через катетер в мочевой пузырь по 50 мл 50% раствора на 15 минут. Частота инстилляций - 1 раз в две или четыре недели. Эффект от однократного введения наблюдался в течение 2-12 месяцев. В течение этого времени больные оказывались свободными от симптомов заболевания. Полагают, что для лечения циститов должны использоваться препараты димексида высокой концентрации, близкой к 100%. По наблюдениям других исследователей при лечении больных хроническим циститом оказывается эффективной инстилляция в мочевой пузырь и 10% растворов препарата. Достаточное число инстилляций - не более 20.

Гинекология

ДМСО не обладает эмбриотоксическими и тератогенными свойствами. Применяется для лечения псевдоэрозий, цервицитов (тампоны, ванночки с 10% раствором), острых и хронических заболеваний матки и придатков.

Хирургия

Используется как самостоятельное лекарственное средство при лечении ушибов, растяжений, кровоизлияний, отеков, гнойных ран, хронического остеомиелита, рожистого воспаления, флебитов и тромбофлебитов путем смазывания ДМСО + антибиотики на всю область поражения на 20-30 мин.

Эффективен в виде компрессов с 30% раствором для лечения и профилактики контрактуры суставов, заболеваний поперечно полосатых мышц и соединительной такни. Препарат эффективен при лечении трофических язв нижних конечностей. На язвенную поверхность апплицируют в виде повязки, состоящей из 4-6 слоев марли, обильно смоченной 70% раствором препарата. Первые 3 дня повязку меняют ежедневно, по мере очищения раны - через день. При полной смене рану обрабатывают перекисью водорода. В то же время препарат оказался не эффективным при лечении ожогов кожи.

Для обработки гнойных полостей рекомендуется использовать 30% раствор ДМСО, промывая им полость до получения чистой промывной жидкости. После этой процедуры в полость вводят 30% раствор препарата с антибиотиком и оставляют его на несколько часов.

Димексид - эффективное средство профилактики и коррекции септических осложнений. Особенно эффективно лечение сепсиса путем внутривенного введения растворенных в ДМСО антибиотиков.

Препарат высокоэффективен при лечении гнойных ран. Для промывания гнойных затеков и полостей используют 4-5% раствор препарата, после чего полость дренируют. Уменьшает количество гнойного отделяемого из ран. Стимулирует образование и разрастание грануляций. Для обработка раневой поверхности используют 30 или 50% раствор, содержащий антибиотики, к которым чувствительна микрофлора раны. Эпителизация наступает через 8 суток. Уменьшается болезненность, отек раны. Применение в виде повязок ДМСО на раны снижает болезненность и предупреждает развитие гнойных осложнений. Для промывания гнойных полостей используют 40% раствор ДМСО, после чего полость дренируют. ДМСО улучшает трофику тканей за счет ликвидации сосудистого спазма.

Применяют при лечении открытых переломов, остеомиелитов, контрактур, растяжений сухожилий, болей в связи с растяжением связок.

ДМСО потенцирует действие препаратов, используемых для лечения эндартериита, спазмов сосудов, например при болезни Рейно, проводник таких вазоактивных веществ, как никотиновая кислота, ангиотрофин.

Диметилсульфоксид - весьма малотоксичное вещество. Величина среднелетальной дозы ЛД50 для различных видов животных при приеме с пищей лежит в пределах от 2 до 12 г ДМСО на 1 кг живого веса. Это позволило широко исследовать его фармакологические свойства. Импульсом к их изучению послужило открытие легкой проницаемости ДМСО в кору деревьев и быстрое распределение по всей сосудистой системе. После этого начались интенсивные исследования на животных. Сразу же было установлено, что ДМСО обладает очень хорошей проницаемостью через биологические мембраны. Будучи нанесенным на кожу, ДМСО быстро появляется в кровеносных сосудах и разносится по организму. Сразу в нескольких лабораториях было обнаружено, что ДМСО обладает противовоспалительным и антимикробным действием. Он эффективен в качестве болеутоляющего средства при острых травматических заболеваниях, особенно мускульно-скелетной системы, при острой невралгии, определенных урологических нарушениях. ДМСО применяется в качестве местного анальгетика для ослабления или устранения болевых ощущений, в частности при радикулитах. Однако способность ДМСО легко проникать через кожу таит в себе опасность для организма, так как он может увлекать с собой токсические вещества. Этим же путем в организм могут попадать примеси, находящиеся в ДМСО. Диметилсульфоксид оказался хорошим средством для консервации крови и тканей. Например, кровь может храниться в ДМСО при температуре - 85?С и даже при 4?С срок ее пригодности не менее 21 суток. В ДМСО хорошо сохраняются кожа, используемая для трансплантации, сперматозоиды человека, костный мозг и различные живые клетки. Имеются многочисленные работы, свидетельствующие о радиопротекторных (защитных от радиации) свойствах диметилсульфоксида. Он испытан на мышах и крысах, бактериях, энзимах и различных живых клетках. Это соединение быстро распространяется по телу подопытных крыс и потому оказывает протекторное действие при облучении всего тела. За рубежом диметилсульфоксид используется как мочегонное средство, а также в качестве успокаивающего и придающего силу другим лекарствам, применяемым в медицинской практике. В отечественной фармакологии это лекарство выпускают под названием димексид (dimexidum). Оно противопоказано при стенокардии, атеросклерозе, инфаркте миокарда, инсульте, при тяжелых заболеваниях печени и почек, а также при беременности.

Синтез

Диметилсульфоксид (CH3)2SO (и другие диалкилсульфоксиды) впервые был получен в 1866 году А.М. Зайцевым, учеником А.М. Бутлерова, путем окисления диметилсульфида (CH3)2S с помощью азотной кислоты. В настоящее время в качестве окислителя для этой цели чаще берут пероксид водорода H2O2 . Диметилсульфоксид является первым членом гомологического ряда сульфоксидов R2SO. При их дальнейшем окислении получаются сульфоны R2SO2 .

Химики долго не проявляли к диметилсульфоксиду интереса, и он почти 100 лет находился практически в забвении. В 1958 году была обнаружена уникальная способность ДМСО растворять очень многие неорганические и органические соединения. Как растворитель ДМСО превосходит даже воду, и его иногда называли сверхрастворителем. В 1960 году было налажено промышленное производство ДМСО, что сделало это соединение доступным для широких кругов химиков, и число публикаций, связанных с его применением в органической и неорганической химии, стало резко расти. В начале 60-х годов появились обнадеживающие сообщения по использованию ДМСО в фармакологии и медицине. Поэтому примерно с 1964 года (почти через 100 лет после открытия) поток публикаций начал интенсивно возрастать.

Органические сульфоксиды имеют пирамидальное строение с атомом серы в вершине:

Если в сульфоксидах RR"SO радикалы R и R" различны, то они должны существовать в виде двух оптически активных форм. На основании структурных исследований и данных по межатомным расстояниям можно сделать вывод о двойной связи S=O в сульфоксидах. Обычно эта связь описывается тремя каноническими структурами I-III с преобладанием структуры II:

Двойная связь в молекуле обусловлена s- и p-взаимодействием сера-кислород. Последнее реализуется благодаря перекрыванию заполненных р-орбиталей атома кислорода и соответствующих пустых dp-орбиталей серы. Результаты рентгеноспектральных исследований и квантовохимические расчеты свидетельствуют о том, что в алифатических сульфоксидах эффективный заряд на атоме серы положительный и находится в интервале от + 0,5 до + 0,7. Таким образом, молекула ДМСО высокополярна. Отрицательный полюс диполя находится на атоме кислорода. Жидкий диметилсульфоксид (tпл = 18,5?С, tкип = 189?С) обладает упорядоченной структурой, которая разрушается в интервале температур 40-60?С, что вытекает из температурной зависимости показателя рефракции, плотности, вязкости и других характеристик. В этом отношении ДМСО напоминает воду, которая показывает отчетливые изменения в структуре жидкости при 37?С. Различные методы показывают, что в жидком диметилсульфоксиде имеются агрегаты цепочечного строения, обусловленные кислородными связями:

В некоторых инертных растворителях, таких, как тетрахлорид углерода, ДМСО димеризован опять же благодаря кислородным связям

ДМСО - протофильный растворитель, и потому его ассоциаты легко разрушаются при добавлении веществ, являющихся донорами протонов. Так, при смешивании ДМСО с водой выделяется большое количество теплоты и при определенных условиях на короткое время смесь становится вязкой. Эти эффекты связаны с разрушением цепочечной структуры IV и образованием структуры V, включающей водородные и кислородные связи с молекулами воды:

Благодаря наличию основных свойств ДМСО с сильными минеральными кислотами образует соли, строение которых можно выразить схемами

В водных растворах соляной кислоты ДМСО образует соответствующие соли, которые при дальнейшем взаимодействии с кислотой выделяют свободный хлор и приводят к образованию тиоэфира и воды:

(CH3)2SO + HCl [(CH3)2SOH]Cl

(CH3)2S + Cl2 +H2O

Аналогичная картина наблюдается и при взаимодействии с другими галоидоводородными кислотами. Таким образом, добавления к ДМСО в больших количествах галоидоводородных кислот следует избегать.

Взаимодействие ДМСО с сильными основаниями приводит к образованию метилсульфинилкарбаниона в соответствии с уравнением

СН3SOCH3 + B- = CH3SOC + HB

Этот карбанион принимает участие во многих реакциях органического синтеза.

При перегонке при атмосферном давлении диметилсульфоксид в заметной степени диспропорционирует с образованием тиоэфира и сульфона

2(CH3)2SO = (CH3)2S + (CH3)2SO2

Поэтому дистилляцию ДМСО проводят при пониженном давлении, что позволяет снизить температуру кипения. Чистый ДМСО имеет слабый специфический запах. Однако небольшие примеси диметилсульфида резко его усиливают.

Способы очистки

Помимо примеси воды в диметилсульфоксиде могут содержаться также диметилсульфид и сульфоны. От этих примесей избавляются, выдерживая ДМСО в течение 12 часов над оксидом бария, гидроксидом натрия, дриеритом или свежей активированной окисью алюминия. После этого вещество перегоняют под уменьшенным давлением (~2--4 мм. рт. ст., температура кипения приблизительно 50°C) над гранулами едкого натра или оксида бария. Для хранения очищенного ДМСО используют молекулярное сито 4A.

Безопасность

Так как ДМСО (диметилсульфоксид (CH3)2SO) имеет достаточно активные свойства и может быть компонентом хим. оружия, то к охране техперсонала надо подходить с особым вниманием. Во всех случаях должны использоваться соответствующие средства защиты. Нельзя хранить в одном помещении с токсическими веществами.

ДМСО (диметилсульфоксид (CH3)2SO) очень быстро всасывается даже в неповрежденную кожу и несет с собой иные вещества, если он будет контактировать с растворами токсичных веществ, то это может способствовать отравлению (трансдермально). Может приводить к раздражению кожи, особенно, если используется неразбавленный ДМСО.

Список литературы

1. Кукушкин Ю. Н. Диметилсульфоксид -- важнейший апротонный растворитель // Соросовский образовательный журнал, 1997, 9, С. 54-59.

2. "Химическая энциклопедия" т.2 М.: Советская энциклопедия, 1990 стр. 64

3. Левенец В.Н., Трещинский А.И., Нерода В.И. К применению диметилсульфоксида в хирургии. // Клин. Хирургия. - 1976. - №3. - С.67-73

4. Несмеянов А. Н. Начала органической химии. М.1969. Т1, С. 211.

5. Гордон А., Форд Р. Спутник химика.//Перевод на русский язык Розенберга Е. Л., Коппель С. И. Москва: Мир, 1976. -- 544 с.

6. Л. Гаммет. Основы физической органической химии: скорости, равновесияи механизмы реакций Москв а «Книга по Требованию» С. 400.

7. Тоуб, Мартин. Механизмы неорганических реакций/ М. Тоуб, Дж. Берджесс; пер. с англ. Д. О. Чаркина, Г. М. Курамшиной С. 376.

8. А.Н. Обоймакова, И.О. Куракина. Государственная фармакопея СССР. XI издание. Выпуск 1. С. 376.

Приложение 1

Таблица 1. Технический эффект - повышение производительности процесса получения диметилсульфида. 12 пр.

Таблица 2. Характеристика диметилсульфида.

Приложение 2

Таблица 3. Технический результат: предотвращается коррозия аппаратуры, не образуется побочный продукт - диметилсульфон, увеличение производительности по диметилсульфоксиду, который находит свое применение в качестве растворителя, комплексообразователя, экстрагента и лекарственного препарата. 2 з.п. ф-лы

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Химические и физические свойства никеля и методы его применения в промышленности и технике. Свойства тетракарбонила никеля, методы синтеза этого вещества в лаборатории. Технологические процессы, которые базируются на использовании карбонила никеля.

курсовая работа , добавлен 27.11.2010


Исследование природы радона, его соединений, влияние на человека: общие сведения, история открытия, физические и химические свойства; получение, нахождение в природе. Применение радонозащитных покрытий различных материалов; радоновая проблема в экологии.

реферат , добавлен 10.05.2011


Основные физико-химические свойства меди, общие сведения о методе получения, основные области применения. Основные физико-химические свойства железа и низкоуглеродистой стали, общие сведения о методе получения, основные области применения.

контрольная работа , добавлен 26.01.2007


Понятие количественного и качественного состава в аналитической химии. Влияние количества вещества на род анализа. Химические, физические, физико-химические, биологические методы определения его состава. Методы и основные этапы химического анализа.

презентация , добавлен 01.09.2016


Проведение анализа вещества для установление качественного или количественного его состава. Химические, физические и физико-химические методы разделения и определения структурных составляющих гетерогенных систем. Статистическая обработка результатов.

реферат , добавлен 19.10.2015


Формула соединения, его названия, химические и физические свойства. Методы получения этилбензоата методом синтеза. Применение в парфюмерной промышленности, в качестве реагента в основном органическом синтезе. Расчет и экспериментальное получение вещества.

практическая работа , добавлен 04.06.2013


Ацетилен: история открытия, физические характеристики, структурная формула. Характеристика класса органических соединений. Характерные химические реакции и области применения вещества. Воздействие ацетилена на человеческий организм и окружающую среду.

контрольная работа , добавлен 15.07.2014


Понятие и номенклатура фенолов, их основные физические и химические свойства, характерные реакции. Способы получения фенолов и сферы их практического применения. Токсические свойства фенола и характер его негативного воздействия на организм человека.

курсовая работа , добавлен 16.03.2011


Общая характеристика фосфорной кислоты и фосфатов. Строение их молекул, физико-химические свойства и способы получения. Возможности и области практического применения. Методика синтеза фосфата висмута. Изучение полученного вещества, качественные реакции.

курсовая работа , добавлен 14.05.2014


Практическое значение аналитической химии. Химические, физико-химические и физические методы анализа. Подготовка неизвестного вещества к химическому анализу. Задачи качественного анализа. Этапы систематического анализа. Обнаружение катионов и анионов.

Впервые был синтезирован в 1866 году российским химиком Александром Зайцевым путем окисления диметилсульфида азотной кислотой . В течение нескольких последующих десятилетий исследования свойств этого соединения не имело систематического характера. Интерес к диметилсульфоксиду сильно возрос после того, как в 1958 году было открыта его уникальная растворяющая способность. В 1960 году было начато промышленное производство диметилсульфоксида. После этого кол-во публикаций, посвященных изучению свойств ДМСО резко увеличилось.

Получение

Основным способом получения ДМСО является окисление диметилсульфида . В промышленности этот процесс проводят с использованием азотной кислоты . ДМСО является побочным продуктом целюлозно-бумажной промышленности . Годовое производство ДМСО измеряется десятками тысяч тонн.

В лабораторных условиях для мягкого и селективного окисления диметилсульфида может быть использован перйодат калия в системе органический растворитель - вода . Однако лабораторные способы получения ДМСО не имеют практической значимости. Это обусловлено неудобствами работы с диметилсульфидом, а также низкой коммерческой стоимостью готового растворителя.

Физические и химические свойства

ДМСО - вязкая бесцветная жидкость, c характерным запахом . При смешивании с водой сильно нагревается. Реагирует с иодистым метилом, образуя ион сульфоксония, способный к взаимодействию с гидридом натрия.

Применение

Применение в качестве растворителя

ДМСО является важным биполярным апротонным растворителем. Он менее токсичен, чем другие представители этой группы, такие как диметилформамид , диметилацетамид , N-метил-2-пирролидон, ГМФТА. Благодаря своей сильной растворяющей способности, ДМСО часто используется как растворитель в химических реакциях с участием неорганических солей, в частности в реакциях нуклеофильного замещения. Кислотные свойства ДМСО выражены слабо, поэтому он стал важным растворителем в химии карбоанионов. В ДМСО были измерены значения неводных pKa для сотен органических соединений .

Из-за высокой температуры кипения ДМСО крайне медленно испаряется при нормальном атмосферном давлении. Это делает его очень удобным растворителем для проведения реакций при нагревании. В то же время довольно высокая температура плавления ограничивает его применение в области низких температур. После проведения реакции в растворе ДМСО, реакционные смеси чаще всего разбавляют водой для осаждения органических веществ.

Дейтерированная форма ДМСО, известная также как ДМСО-d6, является удобным растворителем для ЯМР-спектроскопии, благодаря высокой растворяющей способности для широкого круга веществ, простоте своего собственного спектра, а также своей стабильности в области высоких температур. Недостатком ДМСО-d6 как растворителя для ЯМР спектроскопии является его высокая вязкость, которая уширяет сигналы в спектре, и высокая температура кипения, которая создает трудности для обратного выделения вещества после анализа. Часто ДМСО-d6 смешивают с CDCl 3 или CD 2 Cl 2 для снижения вязкости и температуры плавления.

ДМСО находит все больше способов применения в производстве микроэлектроники .

ДМСО как средство для устранения пятен краски является более эффективным и безопасным, чем бензин или дихлорметан .

Применение в биологии

Также ДМСО используется как криопротектор . Он добавляется в клеточную среду для предотвращения повреждения клеток при их заморозке . Примерно 10 % ДМСО может быть использован для безопасного охлаждения клеток, а также для хранения их при температуре жидкого азота .

Применение в медицине

В качестве лекарственного средства очищенный диметилсульфоксид применяется в виде водных растворов (10-50 %), как местное противовоспалительное и обезболивающее средство, а также в составе мазей - для увеличения трансдермального переноса действующих веществ, поскольку за несколько секунд проникает через кожу и переносит другие вещества. Торговое название препарата - «Димексид ».

Применение в военном деле

Из-за способности резко усиливать трансдермальный перенос диметилсульфоксид рассматривался как компонент химического оружия . Ставилась цель путём смешивания ОВ (особенно обладающих выраженным кожно-резорбтивным действием) и диметилсульфоксида добиться высокой скорости проникновения ОВ в организм. Так, одна капля вещества , смешанного с диметилсульфоксидом (то есть, меньшая доза), вызывает гибель подопытного животного вдвое быстрее, чем такая же капля чистого ОВ. (В детективе Дика Френсиса «Предварительный заезд» описывается рецептура ядовитого состава, проникающего через кожу, одним из компонентов которого является диметилсульфоксид.)

Очистка

Помимо примеси воды в диметилсульфоксиде могут содержаться также диметилсульфид и сульфоны . От этих примесей избавляются, выдерживая ДМСО в течение 12 часов над оксидом бария , гидроксидом натрия , дриеритом или свежей активированной окисью алюминия . После этого вещество перегоняют под уменьшенным давлением (~2-4 мм. рт. ст., температура кипения приблизительно 50

Описание препарата и инструкция к нему не являются рекомендацией к самостоятельному применению. Перед использованием проинструктироваться у врача.

Инструкция по применению

Диметилсульфоксид или Димексид – противовоспалительное лекарственное средство для местного наружного применения. Препарат в виде бесцветной жидкости со специфическим резким запахом или прозрачные кристаллы. Применяется Димексид при болях в мышцах или суставах местно.

Диметилсульфоксид имеет свойство хорошо проникать через кожу и является отличным проводником лекарственных препаратов через кожу или слизистые оболочки. Обладает выраженными противовоспалительными, антисептическими, обезболивающими и фибринолитическими действиями. Препарат стимулирует активность антибиотиков в отношении слабо чувствительных или резистентных штаммов бактерий.

Диметилсульфоксид очень быстро адсорбируется кожей и проникает в кровь уже через 5 минут. Максимально препарат концентрируется в крови через 4-6 часов и сохраняется на неизменном уровне до трех суток. Димексид покидает организм с отходами жизнедеятельности человека в неизменном виде или трансформируясь в диметилсульфон.

Показания

Димексид местно назначаютпри следующих заболеваниях органов движения:

• артропатии;
• ушибы;
• растяжения связок;
• воспалительные отёки;
• травматические инфильтраты;
• гнойные раны;
• узловая эритема;
• острые и хронические остеомиелиты;
• стрептодермия;
• рожистые воспаления;
• акне;
• фолликулиты и тромбофлебиты;

Способ применения

Перед применением средство необходимо разводить с водой 1:1. Наружно применяют в виде орошений, аппликаций, компрессов, которые накладывают на проблемные участки таким образом, чтобы они захватывали небольшую часть здоровых тканей.

Для компресса пропитывают раствором марлевые отрезы и прикладывают на полчаса один раз в день. Сверху ткань покрывают пленкой и укутывают шерстяной тканью. Курс – две недели.

Концентрация препарата подбирается в зависимости от заболевания:

• трофические язвы, рожистые воспаления- 30-50%;
• экзема, стрептодермия – 40-90%;
• глубокие ожоги – 20-30%;
• гнойничковые заболевания – 40%;
• кожно-пластическая хирургия – 20-30%;

Побочные действия

переносится препарат обычно хорошо. В некоторых случаях возможно возникновение зуда, эритемы, бессонницы, головокружения, дерматитов, адинамии, диареи, тошноты, рвоты и бронхоспазмов

Противопоказания.

Димексид противопоказан при:

• ярковыраженной сердечно-сосудистой недостаточности;
• атеросклерозе;
• дисфункциях почек и печени;
• инсульте;
• при беременности;
• коматозных состояниях;
• стенокардии;
• в период грудного вскармливания;
• глаукоме и катаракте.

Использовать препарат необходимо осторожно детям до 9 лет и пожилым людям.

Взаимодействие с другими медикаментозными средствами.

Диметилсульфоксид является средством, которое усиливает действие алкоголя и инсулина, а также бутадиона, ацетилсалициловой кислоты, хинидина, препаратов дигиталиса, антибиотиков, нитроглицерина. Кроме усиления специфической активности средство может увеличивать токсичность некоторых препаратов.

Димексид разрешено использовать в сочетании с НПВП для лечения остеоартроза и артрита. Для лечения стрептодермии, фурункулеза, акне, рожистого воспаления, фоликулита и других кожных заболеваний Димексид сочетают с антимикробными средствами (линимент синтомицина). При тромбофлефитах использую комбинацию Диметилсульфоксида с гепарином.

Впервые был синтезирован в 1866 г. российским химиком Александром Зайцевым путем окисления диметилсульфида азотной кислотой. В течение нескольких последующих десятилетий исследования свойств этого соединения не имело систематического характера. Интерес к диметилсульфоксиду сильно возрос после того, как в 1958 году было открыта его уникальная растворяющая способность. В 1960 было начато промышленное производство диметилсульфоксида. После этого кол-во публикаций, посвященных изучению свойств ДМСО резко увеличилось.

Получение

Основным способом получения ДМСО является окисление диметилсульфида . В промышленности этот процесс проводят с использованием азотной кислоты. ДМСО является побочным продуктом целюлозно-бумажной промышленности. Годовое производство ДМСО измеряется десятками тысяч тонн.

В лабораторных условиях для мягкого и селективного окисления диметилсульфида может быть использован перйодат калия в системе органический растворитель - вода. Лабораторные способы получения ДМСО не имеют практической значимости. Это обусловлено неудобствами работы с диметилсульфидом, а также низкой коммерческой стоимостью готового растворителя.

Физические и химические свойства

ДМСО - вязкая бесцветная жидкость, почти без запаха . При смешивании с водой сильно нагревается. Реагирует с иодистым метилом, образуя ион сульфоксония, способный к взаимодействию с гидридом натрия.

Применение

Применение в качестве растворителя

ДМСО является важным биполярным апротонным растворителем. Он менее токсичен, чем другие представители этой группы, такие как диметилформамид , диметилацетамид , N-метил-2-пирролидон, ГМФТА. Благодаря своей сильной растворяющей способности, ДМСО часто используется как растворитель в химических реакциях с участием неорганических солей, в частности в реакциях нуклеофильного замещения. Кислотные свойства ДМСО выражены слабо, поэтому он стал важным растворителем в химии карбоанионов. В ДМСО были измерены значения неводных pKa для сотен органических соедиений .

Из-за высокой температуры кипения ДМСО крайне медленно испаряется при нормальном атмосферном давлении. Это делает его очень удобным растворителем для проведения реакций при нагревании. В то же время довольно высокая температура плавления ограничивает его применение в области низких температур. После проведения реакции в растворе ДМСО, реакционные смеси чаще всего разбавляют водой для осаждения органических веществ.

Дейтерированная форма ДМСО, известная также как ДМСО-d6, является удобным растворителем для ЯМР-спектроскопии, благодаря высокой растворяющей способности для широкого круга веществ, простоте своего собственного спектра, а также своей стабильности в области высоких температур. Недостатком ДМСО-d6 как растворителя для ЯМР спектроскопии является его высокая вязкость, которая уширяет сигналы в спектре, и высокая температура кипения, которая создает трудности для обратного выделения вещества после анализа. Часто ДМСО-d6 смешивают с CDCl3 или CD2Cl2 для снижения вязкости и температуры плавления.

ДМСО находит все больше способов применения в производстве микроэлектроники .

ДМСО как средство для устранения пятен краски является более эффективным и безопасным, чем бензин или дихлорметан .

ДМСО также является единственным средством, удаляющим Супер-клей

Применение в биологии

Также ДМСО используется как криопротектор . Он добавляется в клеточную среду для предотвращения повреждения клеток при их заморозке . Примерно 10 % ДМСО может быть использован для безопасного охлаждения клеток, а также для хранения их при температуре жидкого азота .

Применение в медицине

В качестве лекарственного средства очищенный диметилсульфоксид применяется в виде водных растворов (10-50%), как местное противовоспалительное и обезболивающее средство, а также в составе мазей - для увеличения трансдермального переноса действующих веществ, поскольку за несколько секунд проникает через кожу и переносит другие вещества. Торговое название препарата - «Димексид ».

Безопасность

Диметилсульфоксид легко проникает через неповреждённую кожу, поэтому растворы токсичных веществ в ДМСО могут привести к отравлению при попадании на кожу (трансдермально). Может раздражать кожу, особенно при действии неразбавленного ДМСО