N,N-Диметилформамид

Не следует путать с Диметилфумаратом (ДМФ).

Не следует путать с Диметилфталатом (ДМФ).

N,N-Диметилформамид (Диметилформамид, ДМФА, DMF) — органическое соединение с формулой (CH₃)₂NC(O)H. Бесцветная довольно вязкая жидкость со слабым специфическим «рыбным» запахом из-за наличия продукта разложения — диметиламина. В чистом виде запаха практически не имеет.

N,N-​Диметилформамид
Общие
Систематическое наименование	N,N-​Диметилформамид
Сокращения	DMF, ДМФА
Традиционные названия	Диметилформамид
Хим. формула	C3H7NO
Рац. формула	(CH3)2NC(O)H
Физические свойства
Состояние	прозрачная жидкость
Молярная масса	73.09 г/моль
Плотность	0,9445 г/см³
Динамическая вязкость	0,92 мПа·с (20 °C)
Энергия ионизации	9,12 ± 0,01 эВ и 9,13 эВ[1]
Термические свойства
Температура
• плавления	-61 °C
• кипения	153 °C
• вспышки	59 °C
Пределы взрываемости	2,2 ± 0,1 об.%
Мол. теплоёмк.	148,37 Дж/(моль·К)
Энтальпия
• образования	192 кДж/моль
Удельная теплота испарения	42,3 Дж/кг
Давление пара	3 ± 1 мм рт.ст.
Химические свойства
Растворимость
• в воде	∞
• в спирте	∞
Оптические свойства
Показатель преломления	1,43
Структура
Дипольный момент	3,82 Д
Классификация
Рег. номер CAS	68-12-2
PubChem	6228
Рег. номер EINECS	200-679-5
SMILES	CN(C)C=O
InChI	InChI=1S/C3H7NO/c1-4(2)3-5/h3H,1-2H3 ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N
RTECS	LQ2100000
ChEBI	17741
Номер ООН	2265
ChemSpider	5993
Безопасность
ЛД50	4,2 мг/кг (мыши, перорально)
NFPA 704	2 2 0
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Структура и свойства

Благодаря наличию двух резонансных форм в диметилформамиде порядок связи С=O уменьшен, а С-N увеличен. Так в инфракрасном спектре наблюдается понижение частоты карбонильной группы (1675 см⁻¹) по сравнению с таковой для свободной. Также благодаря частично двойному характеру связи азот-углерод, при комнатной температуре заторможено вращение вокруг неё в шкале времени ПМР. При этом наблюдается два сигнала (синглеты) метильной группы интенсивностью 3 протона δ 2.97 и 2.88, вместо одного синглета 6 протонов.

Две резонансные формы ДМФА

ДМФА смешивается с большинством органических растворителей за исключением углеводородов. Часто используемый растворитель для проведения химических реакций и очистки веществ перекристаллизацией благодаря высокой растворяющей способности как для органических соединений, так и для некоторых неорганических солей. ДМФА является полярным апротонным растворителем с высокой точкой кипения. Он способствует прохождению реакций с полярным механизмом, таких как S_N2 реакций. Неустойчив к действию сильных кислот и оснований, что приводит к гидролизу, особенно при высоких температурах. Диэлектрическая проницаемость равна 36,71.

Получение

• по реакции между диметиламином и угарным газом в метаноле (100—150 °C, 2,5-20 МПа) в присутствии метилата натрия или карбонилов металлов:

${\displaystyle {\mathsf {CH_{3}OH+CO+(CH_{3})_{2}NH{\xrightarrow {t}}(CH_{3})_{2}NC(O)H+CH_{3}OH}}}$

• реакцией метилформиата с диметиламином (80-120 °C и 0,1-0,4 МПа):

${\displaystyle {\mathsf {HCOOCH_{3}+(CH_{3})_{2}NH{\xrightarrow {t}}(CH_{3})_{2}NC(O)H+CH_{3}OH}}}$

• реакцией муравьиной кислоты с диметиламином:

${\displaystyle {\mathsf {HCOOH+HN(CH_{3})_{2}{\xrightarrow {40^{o}C}}HCOOH*HN(CH_{3})_{2}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {HCOOH*HN(CH_{3})_{2}{\xrightarrow {120^{o}C}}(CH_{3})_{2}NC(O)H+H_{2}O}}}$

Очистка

Диметилформамид-сырец, содержащий незначительные количества влаги, диметиламина, формиата диметиламмония и монометилформамида, очищают вакуумной ректификацией. Примеси воды и муравьиной кислоты удаляются также перемешиванием или встряхиванием с гидроксидом калия и последующей перегонкой над BaO или CaO.

Применение

• как растворитель при производстве полиакрилонитрильного волокна (нитрона), и других полимеров
• для растворения красителей при крашении кожи, бумаги, древесины, вискозы и др.
• для абсорбции HCl, SO₂ и других кислотных газов
• наряду с ацетонитрилом, является часто употребляемым растворителем в спектроскопии ЭПР
• как растворитель при реставрации художественных произведений изобразительного искусства, как выполненных в технике темперной, так и масляной живописи.
• для получения альдегидов по Вильсмаеру:

Реакция Вильсмаера

и Буво:

• для проведения спектроскопических исследований в ближней инфракрасной области
• в кислотно-основном титровании слабых кислот в неводных средах (в качестве среды)
• в составе ИПП-8 для оказания первой помощи при поражении капельножидкими отравляющими веществами

Безопасность

Реакция с использованием гидрида натрия в ДМФА отчасти опасна. Сообщалось об экзотермическом разложении выше 26 °C. В лабораторных условиях данная проблема решается использованием бань со льдом. В опытных производствах сообщалось о нескольких инцидентах при использовании данных реагентов.

Токсичность

Обладает довольно сильным раздражающим действием на слизистые оболочки и кожные покровы. Проникая в организм, проявляет резорбтивное действие: повреждает печень и почки. Центральную нервную систему угнетает слабо. Отравления возможны в результате приёма вещества внутрь и его всасывания с поверхности кожи. Примерная смертельная доза 10 г. ДМФА раздражает кожу и слизистые оболочки, проникает через неповреждённую кожу, проявляет общетоксическое и эмбриотоксическое воздействие на организм.

При острой и хронической интоксикации повреждаются ЦНС, сердечно-сосудистая система, печень, почки, происходят изменения крови^[2]

Предполагается, что ДМФА является канцерогеном, также ему приписывают появление врождённых патологий. Для проведения многих реакций он может быть заменён диметилсульфоксидом. Раздражает слизистые оболочки глаз. ПДК в воздухе рабочей зоны N,N-диметилформамида — 10 мг/м³.

Примечания

1. David R. Lide, Jr. Basic laboratory and industrial chemicals (англ.): A CRC quick reference handbook — CRC Press, 1993. — ISBN 978-0-8493-4498-5
2. Одошашвили, Д. Г. К вопросу о гигиенической оценке загрязнения диметилформамидом атмосферного воздуха // Предельно допустимые концентрации атмосферных загрязнений : ежегодник / Ред.: Рязанов В. А. — М. : Государственное издательство медицинской литературы, 1963. — Вып. 7. — С. 52–65. — 127 с. — 2000 экз.

Литература

• Якушкин, М. И. Справочник нефтехимика / М. И. Якушкин, В. И. Котов. — Л., 1978. — Т. 2. — С. 295—297.
• Гордон, А. Спутник химика / А. Гордон, Р. Форд. — М. : Мир, 1976. — 544 с.
• Новый справочник химика и технолога : Радиоактивные вещества. Вредные вещества. Гигиенические нормативы / Гл. ред. А. В. Москвин. — СПб. : АНО НПО «Профессионал», 2004. — 1142 с.