Dimetyloformamid

Dimetyloformamid, DMF, DMFA, N,N-dimetyloformamid – organiczny związek chemiczny z grupy amidów. Stosowany jako polarny rozpuszczalnik aprotyczny. Miesza się w dowolnym stosunku z wodą oraz wieloma rozpuszczalnikami organicznymi. Czysty związek jest pozbawiony zapachu, jednakże produkt techniczny wykazuje rybny zapach z uwagi na obecność dimetyloaminy. Cząsteczka DMF ma charakter polarny i hydrofilowy. Dzięki temu ułatwia ona zachodzenie reakcji o polarnym mechanizmie, takich jak substytucja nukleofilowa S_N2^[6]. Ze względu na duży moment dipolowy (3,8 D^[5]) ma wysoką temperaturę wrzenia, 153 °C. Jest otrzymywany w reakcji mrówczanu metylu z dimetyloaminą^[7].

Dimetyloformamid

Nazewnictwo Nomenklatura systematyczna (IUPAC) N,N-dimetyloformamid Inne nazwy i oznaczenia skróty: DMFA, DMF
Ogólne informacje
Wzór sumaryczny	C3H7NO
Inne wzory	HC(=O)N(CH 3) 2, (CH 3) 2NCHO, Me 2NCHO
Masa molowa	73,09 g/mol
Wygląd	przezroczysta, bezbarwna ciecz[1]
Identyfikacja
Numer CAS	68-12-2, 33513-42-7
PubChem	6228
DrugBank	DB01844
SMILES O=CN(C)C
InChI InChI=1S/C3H7NO/c1-4(2)3-5/h3H,1-2H3 InChIKey ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N
Właściwości Gęstość 0,9505 g/cm³[1]; ciecz Rozpuszczalność w wodzie bez ograniczeń[1] w innych rozpuszczalnikach etanol: bez ograniczeń[1] Temperatura topnienia −61 °C[2] Temperatura wrzenia 153 °C[2][1] Punkt krytyczny 374 °C[3]; 4,48 MPa[3] Zasadowość (pKb) pKBH+ = −1,1[4]
Budowa Moment dipolowy 3,8 D[5]
Niebezpieczeństwa Globalnie zharmonizowany system klasyfikacji i oznakowania chemikaliów Na podstawie podanego źródła[2] Niebezpieczeństwo Zwroty H H226, H312+H332, H319, H360D Zwroty P P201, P210, P302+P352, P305+P351+P338, P308+P313[2] Temperatura zapłonu 58 °C[2] Temperatura samozapłonu 440 °C[2] Numer RTECS LQ2100000
Podobne związki
Podobne związki	formamid, dimetyloacetamid
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)

Struktura i właściwości

Z powodu występowania mezomerii (możliwe jest narysowanie dwóch hipotetycznych struktur rezonansowych) rząd wiązania w grupie karbonylowej jest nieco mniejszy niż dwa natomiast rząd wiązania pomiędzy azotem a węglem wynosi więcej niż jeden. Zostało to potwierdzone poprzez pomiary spektroskopowe w zakresie podczerwieni – drgania rozciągające w grupie C=O wynoszą około 1675 cm^−1[8], podczas gdy dla typowej grupy karbonylowej częstość wynosi nieco ponad 1700 cm^−1[9]. Ponadto z powodu częściowo podwójnego charakteru wiązania C–N rotacja wokół niego jest częściowo zablokowana co usztywnia całą cząsteczkę zmniejszając jej swobodę konformacyjną. Z tego powodu w temperaturze pokojowej obie grupy metylowe nie są równocenne chemicznie w spektroskopii protonowego rezonansu magnetycznego, dając dwa singlety zawierające trzy protony o przesunięciu chemicznym wynoszącym odpowiednio 2,97 oraz 2,88 δ^[8] zamiast jednego singletu o integracji 6.

Struktury rezonansowe dla DMF oraz ich hybryda

DMF w warunkach wysokiego ciśnienia i niskiej temperatury krystalizuje w grupie przestrzennej P-1, posiadając dwie cząsteczki w niezależnej części komórki elementarnej (Z′=2)^[10]. Duża stabilność struktury związana jest z charakterystycznym układem wiązań CH···O, tworzących układy cykliczne oraz dużą liczbą stopni swobody dla struktur o więcej o Z′ > 1.^[10]

Zastosowania

Głównym zastosowaniem dimetyloformamidu jest wykorzystanie w roli rozpuszczalnika o niskiej prężności pary, przykładowo stanowi on dobre środowisko do reakcji sprzęgania peptydów. W reakcjach takich jak reakcja Vilsmeiera-Haacka oraz reakcja Bouvealta DMF jest jednym z reagentów, potrzebnym do uformowania się grupy aldehydowej.

Ponadto związek ten jest wykorzystywany do produkcji włókien akrylowych, tworzyw sztucznych, klejów, syntetycznej skóry, włókien oraz związków do pokrywania powierzchni^[11].

Ponieważ DMF silnie oddziałuje z cząsteczkami polimerów powodując puchnięcie materiałów polimerowych jest on często stosowany jako dodatek do rozpuszczalników usuwających lakiery.

Dimetyloformamid z uwagi na zdolność do rozpuszczania i zawieszania nanorurek jest wykorzystywany jako nośnik w pomiarach spektroskopowych tych struktur^[12].

Produkcja

DMF może być otrzymywany zarówno poprzez katalityczne sprzęganie dimetyloaminy z tlenkiem węgla w środowisku metanolu, jak i poprzez reakcję mrówczanu metylu z dimetyloaminą. Na skalę laboratoryjną może on zostać także uzyskany przez reakcję dimetyloaminy z kwasem mrówkowym.

Środki ostrożności i toksyczność

Reakcje podczas których wykorzystywany jest wodorek sodu mogą być niebezpieczne gdy wykonywane są w środowisku DMF – w temperaturze powyżej 26 °C może zajść egzotermiczny rozkład dimetyloformamidu. Reakcje takie są łatwe do kontrolowania w skali laboratoryjnej jednak w przypadku dużych instalacji przemysłowych odnotowano kilka wypadków.

Uważa się, że DMF może mieć własności karcynogenne i teratogenne u ludzi. Dlatego też w wielu sektorach przemysłowych kobiety nie mogą pracować z tym związkiem. W przypadku wielu reakcji chemicznych może on zostać zastąpiony przez dimetylosulfotlenek.