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Dimetilformamida

La dimetilformamida es un compuesto orgánico con la fórmula química H C O N (CH 3 ) 2 . Su estructura es HC(=O)−N( −CH 3 ) 2 . Comúnmente abreviado como DMF (aunque esta inicialización se usa a veces para dimetilfurano o dimetilfumarato ), este líquido incoloro es miscible con agua y la mayoría de los líquidos orgánicos. El DMF es un disolvente común para reacciones químicas . La dimetilformamida es inodora, pero las muestras de calidad técnica o degradadas suelen tener un olor a pescado debido a la impureza de la dimetilamina . Las impurezas de la degradación de la dimetilamina se pueden eliminar rociando muestras con un gas inerte como argón o sonicando las muestras a presión reducida. Como su nombre indica, está estructuralmente relacionada con la formamida , al tener dos grupos metilo en lugar de los dos hidrógenos. El DMF es un disolvente aprótico polar ( hidrófilo ) con un alto punto de ebullición . Facilita reacciones que siguen mecanismos polares, como las reacciones S N 2 .

Estructura y propiedades

Como ocurre con la mayoría de las amidas , la evidencia espectroscópica indica un carácter parcial de doble enlace para los enlaces C-N y C-O. Por lo tanto, el espectro infrarrojo muestra una frecuencia de estiramiento de C=O de sólo 1675 cm -1 , mientras que una cetona absorbería cerca de 1700 cm -1 . [6]

La DMF es un ejemplo clásico de molécula fluxional . [7]

El espectro de 1 H NMR a temperatura ambiente muestra dos señales de metilo, indicativas de una rotación obstaculizada alrededor del enlace (O) C-N. [6] A temperaturas cercanas a los 100 °C, el espectro de RMN de 500 MHz de este compuesto muestra solo una señal para los grupos metilo.

El DMF es miscible con agua. [8] La presión de vapor a 20 °C es de 3,5 hPa. [9] Se puede deducir una constante de la ley de Henry de 7,47 × 10 −5 hPa·m 3 /mol a partir de una constante de equilibrio determinada experimentalmente a 25 °C. [10] El coeficiente de partición log  P OW se mide en −0,85. [11] Dado que la densidad del DMF (0,95 g·cm −3 a 20 °C [8] ) es similar a la del agua, no se espera una flotación o estratificación significativa en aguas superficiales en caso de pérdidas accidentales.

Izquierda: dos estructuras de resonancia de DMF. Derecha: ilustración que destaca la deslocalización.

Reacciones

La DMF se hidroliza con ácidos y bases fuertes, especialmente a temperaturas elevadas. Con hidróxido de sodio , la DMF se convierte en formiato y dimetilamina. La DMF sufre descarbonilación cerca de su punto de ebullición para dar dimetilamina. Por tanto, la destilación se realiza a presión reducida y a temperaturas más bajas. [12]

En uno de sus principales usos en síntesis orgánica , la DMF es un reactivo de la reacción de Vilsmeier-Haack , que se utiliza para formilar compuestos aromáticos. [13] [14] El proceso implica la conversión inicial de DMF en un ion cloroiminio, [(CH 3 ) 2 N=CH(Cl)] + , conocido como reactivo de Vilsmeier , [15] que ataca a los arenos.

Los compuestos de organolitio y los reactivos de Grignard reaccionan con la DMF para dar aldehídos después de la hidrólisis en una reacción llamada síntesis de aldehídos de Bouveault . [dieciséis]

La dimetilformamida forma aductos 1:1 con una variedad de ácidos de Lewis como el ácido blando I 2 y el ácido duro fenol . Se clasifica como una base de Lewis dura y sus parámetros base del modelo ECW son E B = 2,19 y C B = 1,31. [17] Su fuerza donante relativa hacia una serie de ácidos, frente a otras bases de Lewis, se puede ilustrar mediante gráficos CB . [18] [19]

Producción

El DMF fue preparado por primera vez en 1893 por el químico francés Albert Verley (8 de enero de 1867 – 27 de noviembre de 1959), destilando una mezcla de clorhidrato de dimetilamina y formiato de potasio. [20]

La DMF se prepara combinando formiato de metilo y dimetilamina o mediante reacción de dimetilamina con monóxido de carbono . [21]

Aunque actualmente no es práctico, el DMF se puede preparar a partir de dióxido de carbono supercrítico utilizando catalizadores a base de rutenio . [22]

Aplicaciones

El uso principal del DMF es como disolvente con baja tasa de evaporación. El DMF se utiliza en la producción de fibras acrílicas y plásticos . También se utiliza como disolvente en el acoplamiento de péptidos para productos farmacéuticos, en el desarrollo y producción de pesticidas y en la fabricación de adhesivos , cueros sintéticos , fibras, películas y revestimientos de superficies. [8]

Como reactivo común y barato, el DMF tiene muchos usos en un laboratorio de investigación.

Seguridad

La exposición al vapor de dimetilformamida ha mostrado una tolerancia reducida al alcohol e irritación de la piel en algunos casos. [30]

El 20 de junio de 2018, la Agencia Danesa de Protección Ambiental publicó un artículo sobre el uso de DMF en blandos . La densidad del compuesto del juguete hizo que todos los squishies fueran retirados del mercado danés. Se recomendó que todos los squishies se desecharan como basura doméstica. [31]

Toxicidad

La DL50 aguda (oral, ratas y ratones) es de 2,2 a 7,55 g/kg. [8] Se han examinado los peligros del DMF. [32]

Referencias

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  2. ^ Nomenclatura de química orgánica: recomendaciones y nombres preferidos de la IUPAC 2013 (Libro azul) . Cambridge: Real Sociedad de Química . 2014. págs. 841, 844. doi :10.1039/9781849733069-FP001. ISBN 978-0-85404-182-4. El nombre tradicional 'formamida' se conserva para HCO-NH 2 y es el nombre preferido de la IUPAC. Se permite la sustitución en el grupo –NH2 .
  3. ^ "Banco de datos de sustancias peligrosas (HSDB) - N, N-DIMETILFORMAMIDA".
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