N,N-Диметилформамид

N,N-Диметилформамид
Общие
Систематическое наименование	N,N-Диметилформамид
Сокращения	ДМФА
Традиционные названия	(CH3)2NC(O)H
Эмпирическая формула	C3H7NO
Физические свойства
Состояние (ст. усл.)	вязкая прозрачная жидость
Молярная масса	73.09 г/моль
Плотность	0,9445 г/см³
Динамическая вязкость (ст. усл.)	0,795 Па·с (при 20 °C)
Термические свойства
Температура плавления	-61 °C
Температура кипения	153 °C
Температура вспышки	59 °C
Молярная теплоёмкость (ст. усл.)	148,37 Дж/(моль·К)
Энтальпия образования (ст. усл.)	192 кДж/моль
Удельная теплота испарения	42,3 Дж/кг
Химические свойства
Растворимость в воде	∞
Растворимость в в спирте	∞
Структура
Дипольный момент	3,82 Д
Классификация
Рег. номер CAS	68-12-2
Безопасность
ЛД50	4,2 (мыши) мг/кг

N,N-Диметилформамид (Диметилформамид, сокр. ДМФА) — 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 практически без запаха.

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 раствориетелей за исключением углеводородов. Часто используемый растворитель для проведения химических реакций и очистки веществ перекристаллизацией, благодаря высокой растворяющей способности как для органических соединений так и частично для 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 CH₃ONa или карбонилов металлов
• реакцией метилформиата с диметиламином (80-120 °C и 0,1-0,4 МПа)
• реакцией муравьиной кислоты с диметиламином

HCOOH + HN(CH₃)₂ →(40 °C) HCOOH*HN(CH₃)₂ →(120 °C) (CH₃)₂NC(O)H + H₂O

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

ДМФА применяется

• 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:

и Буво:

• для проведения спектроскопических исследований в ближней инфракрасной области

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

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 N,N-диметилформамида — 10 мг/м³.

Литература

• Якушкин М. И., Котов В. И. Справочник нефтехимика / Под ред. С. К. Огородникова. — Л., 1978. — Т. 2. — С. 295—297.
• Гордон А., Форд Р. Спутник химика / Пер. с англ. Розенберга Е. Л., Коппель С. И.. — М.: Мир, 1976. — 544 с.