Применение диметилсульфата

Диметилсульфат（DMS）CAS 77-78-1 Применение

Диметилсульфат - универсальный метилирующий агент, широко используемый в органическом синтезе в различных отраслях промышленности, включая пестициды, красители, фармацевтику и ароматику. В основном он используется для получения метиловых эфиров, метиловых эфиров и метиламинов, а также служит сырьем для таких соединений, как диметилсульфоксид, кофеин, кодеин, амидопирин, триметоприм, ванилин и пестицид метамидофос. Кроме того, он служит растворителем для ароматических углеводородов и алкилирующим агентом.

Применение в качестве метилирующего реагента и растворителя

Диметилсульфат служит метилирующим реагентом и растворителем при производстве лекарств, пестицидов, красителей и ароматизаторов.

Применение в производстве красителей и метилировании

Диметилсульфат используется в производстве красителей и выступает в качестве метилирующего агента для аминов и спиртов.

---

Диметилсульфат - применение

Диметилсульфат в основном используется для метилирования фенолов, аминов и тиолов, как правило, по механизму SN2. Хотя эти реакции алкилирования эффективны, а диметилсульфат экономически выгоден, его высокая токсичность ограничивает его применение. Сравнительно:

• Йодистый метил менее токсичен, но более дорог и лучше подходит для O-метилирования.
• Диметилкарбонат менее токсичен и может быть использован для N-метилирования.

При выборе метилирующего агента необходимо соблюдать баланс между токсичностью и эффективностью реакции.

Диметилсульфат также служит реагентом для определения компонентов каменноугольной смолы, заменителем метила в органическом синтезе и растворителем ароматических углеводородов.

---

Специфические реакции метилирования

О-метилирование

О-метилирование фенолов - распространенная область применения, которая также может применяться к простым спиртам. Например:

2(CH3)3COH+(CH3O)2SO2→2(CH3)3COCH3+H2SO42(CH_3)_3COH + (CH_3O)_2SO_2 \rightarrow 2(CH_3)_3COCH_3 + H_2SO_42(CH3​)3​COH+(CH3​O)2​SO2​→2(CH3​)3​COCH3​+H2​SO4​

Аналогичным образом можно метилировать алкоксиды:

RO-Na++(CH3O)2SO2→ROCH3+Na(CH3)SO4RO^- Na^+ + (CH_3O)_2SO_2 \rightarrow ROCH_3 + Na(CH_3)SO_4RO-Na++(CH3​O)2​SO2​→ROCH3​+Na(CH3​)SO4​

О-метилирование углеводов с помощью диметилсульфата лежит в основе метода Хаворта для определения циклических структур сахаров, обычно проводимого в щелочных растворах. Альтернативный метод включает йодистый метил с оксидом серебра.

N-метилирование

Диметилсульфат метилирует амины, получая четвертичные аммониевые соли или третичные амины. Например:

C6H5CH=NC4C9+(CH3O)2SO2→C6H5CH=N+(CH3)C4C9+CH3OSO3-C_6H_5CH=NC_4C_9 + (CH_3O)_2SO_2 \rightarrow C_6H_5CH=N^+(CH_3)C_4C_9 + CH_3OSO_3^-C6​H5​CH=NC4​C9​+(CH3​O)2​SO2​→C6​H5​CH=N+(CH3​)C4​C9​+CH3​OSO3-​

Алифатические соли четвертичного аммония, полученные в результате этой реакции, могут выступать в качестве поверхностно-активных веществ или смягчителей тканей. В реакции с третичными аминами:

p-CH3(C6H4)NH2+(CH3O)2SO2→p-CH3(C6H4)N(CH3)2+Na(CH3)SO4p-CH_3(C_6H_4)NH_2 + (CH_3O)_2SO_2 \rightarrow p-CH_3(C_6H_4)N(CH_3)_2 + Na(CH_3)SO_4p-CH3​(C6​H4​)NH2​+(CH3​O)2​SO2​→p-CH3​(C6​H4​)N(CH3​)2​+Na(CH3​)SO4​

S-метилирование

Диметилсульфат также может метилировать тиолаты, где сера метилируется:

RS-Na++(CH3O)2SO2→RSCH3+Na(CH3)SO4RS^- Na^+ + (CH_3O)_2SO_2 \rightarrow RSCH_3 + Na(CH_3)SO_4RS-Na++(CH3​O)2​SO2​→RSCH3​+Na(CH3​)SO4​

Например, с тиоэфирами:

RC(O)SH+(CH3O)2SO2→RC(O)S(CH3)+HOSO3CH3RC(O)SH + (CH_3O)_2SO_2 \rightarrow RC(O)S(CH_3) + HOSO_3CH_3RC(O)SH+(CH3​O)2​SO2​→RC(O)S(CH3​)+HOSO3​CH3​

---

Дополнительные приложения

Диметилсульфат метилирует положение N7 гуанина в ДНК, ослабляя гликозидную связь с рибозой. В щелочных условиях обработка пиперидином приводит к расщеплению фосфодиэфирных связей, фрагментируя ДНК. Этот метод используется для определения последовательностей оснований и избирательного разрыва нитей ДНК.

В кислых условиях диметилсульфат метилирует как N7 гуанина, так и N3 аденина в ДНК, вызывая селективную реакцию в отношении пуриновых оснований.

---

Метод производства диметилсульфата

Диметилсульфат синтезируют различными способами, но в промышленном производстве в основном используется реакция диметилового эфира и триоксида серы:

1. Метанол дегидрируется для получения диметилового эфира.
2. Триоксид серы газ образуется из нагретой 25% дымящейся серной кислоты и поглощается при распылении диметилсульфата.
3. Затем диметилсульфат, содержащий триоксид серы. реагирует с диметиловым эфиром в башне синтеза с образованием диметилсульфата. Чистота продукта составляет ≥98%, расход сырья следующий:
   • Метанол: 550 кг/т
   • Оплавленная серная кислота (25%): 3000 кг/т

Процесс включает в себя:

1. Добавление дымящейся серной кислоты в испарительный бак и нагрев.
2. Получение триоксида серы, который затем поступает в этерификационный резервуар.
3. Превращение метанола в диметиловый эфир и промывка серной кислотой для удаления влаги.
4. Наконец, триоксид серы реагирует с диметиловым эфиром в этерификационном резервуаре, в результате чего получается сырой диметилсульфат, который затем очищается.

Альтернативный метод

В альтернативном методе метанол реагирует с серной кислотой с образованием метилгидросульфата, который затем продолжает реагировать с метанолом с образованием диметилового эфира. Этот эфир взаимодействует с триоксидом серы, образуя диметилсульфат.