二甲基亚砜：性质、应用与安全须知

二甲基亚砜-DMSO

一、引言

二、二甲基亚砜的性质

（一）物理性质

（二）化学性质

1. 热稳定性 ：DMSO 在沸点下长时间加热会分解出微量甲醛，在酸性条件下分解会加剧，而在碱性状态下可以抑制分解。因此，DMSO 的精制通常采用真空精馏，并控制 pH 值在 8 左右，或加入草酸钠作为稳定剂。
2. 氧化反应 ：DMSO 可被氧化成二甲基砜，反应式为 (CH3)2SO + [O] → (CH3)2SO2。
3. 还原反应 ：DMSO 可被还原成硫醚，反应式为 (CH3)2SO + 2[H] → (CH3)2S + H2O。
4. 卤化反应 ：DMSO 与卤素反应生成卤代物，如 (CH3)2SO + Cl2 → CH3SOCH2Cl。
5. 其他反应 ：DMSO 还可与亚硫酰氯、盐酸、硫醇等发生反应，生成不同的产物。

（三）溶剂特性

1. 亲核取代反应 ：DMSO 作为卤代烷及磺酸酯亲核离解溶剂，能生成加成物，反应速率比一般非质子溶剂快 105 倍，在烷基化反应中占有重要地位。
2. 消除反应 ：苄醇及脂肪族叔醇在 DMSO 中生成烯；磺酸酯及卤代烷在 DMSO 中加热生成烯。
3. 亲电性取代反应 ：在 DMSO 中一些饱和碳原子上的亲电取代反应能快速进行。
4. 双键重排 ：在 DMSO 中经叔丁醇钾催化可产生双键重排，反应能在低温下均相进行。
5. 其他反应 ：DMSO 作为反应溶剂在许多化学反应中具有加速效果，如三乙胺与碘乙烷的季胺化、高级脂肪酸与甘油的酯交换等。

三、二甲基亚砜的制备方法

（一）二甲基硫醚的合成

1. 硫化氢法 ：以硫化氢和甲醇为原料，以 γ-Al2O3 为催化剂反应合成二甲基硫醚，反应式为 2CH3OH + H2S → CH3SCH3 + H2O2。
2. 二硫化碳法 ：以二硫化碳和甲醇为原料，采用 γ-Al2O3 催化剂，反应合成二甲基硫醚，反应式为 4CH3OH + CS2 → 2CH3SCH3 + CO2 + 2H2O。
3. 硫化钠法 ：以硫化钠和硫酸二甲酯为原料合成二甲基硫醚，反应式为 (CH3)2SO4 + Na2S → CH3SCH3 + Na(CH3)2SO4。
4. 从造纸的黑液回收二甲基硫醚 ：美国 Gaylord 公司采用这种方法生产二甲基亚砜。

（二）二甲基硫醚氧化

四、二甲基亚砜的基本用途

（一）化学合成

1. 反应溶剂 ：DMSO 在有机合成中作为溶剂，有助于提高反应速率和产率。例如，氯化铬、氯化锰等过渡金属卤化物以及氯化钾、氯化钠等常见卤化物在 DMSO 中具有一定的溶解度，这使得它们在有机电化学领域得以应用。
2. 催化剂和试剂 ：在某些化学反应中，DMSO 本身可以作为催化剂或反应试剂。
3. 聚合反应 ：DMSO 在丙烯腈聚合反应中用作加工溶剂和抽丝溶剂，以及在聚氨酯合成和抽丝过程中也发挥重要作用。此外，DMSO 还用于聚酰胺、聚酰亚胺和聚砜树脂的合成溶剂，以及作为芳烃、丁二烯的抽提溶剂和合成氯氟苯胺的溶剂。

（二）研究和实验室应用

1. 细胞培养 ：DMSO 用于细胞培养和保存，特别是在冷冻保存过程中。
2. 分析化学 ：在色谱分析中，DMSO 作为样品溶剂或流动相成分。

（三）农业领域

1. 作为反应溶剂 ：DMSO 适用于高温和低温反应，提高农药合成中的反应转化率和收率，如合成除草剂和杀虫剂。
2. 在合成有机氟化合物中的应用 ：DMSO 加速和催化氟化反应，提高含氟农药中间体的合成效率。
3. 作为农药的渗透剂和增效剂 ：DMSO 的渗透性能提高农药的效果，如防治果树腐烂和杀灭食心虫。
4. 在其他有机合成反应中的应用 ：DMSO 在亲核取代反应、亲电取代反应等中加快反应速度，对农药合成具有重要意义。
5. 在农药领域的其他用途 ：如使用 DMSO 水溶液喷洒大豆以增产，以及提高甲醛的熏蒸杀菌力，从而拓宽 DMSO 在农药领域的应用。

（四）医学领域

1. 冷冻保护剂 ：DMSO 作为冷冻保护剂在细胞生物学和生物医学研究中发挥着重要作用，用于保护细胞和其他生物样品免受低温损伤，如外周血造血干细胞和未成熟小鼠睾丸生精细胞的冻存。
2. 抑菌和抗炎 ：DMSO 具有一定抑菌和杀菌作用，对多种致病菌有效，并具有抗炎作用，可减轻炎症反应和组织损伤，如治疗酵母多糖引起的全身炎症、大鼠膀胱炎和出血性膀胱炎。
3. 镇痛 ：DMSO 具有镇痛作用，可用于缓解疼痛和不适感，如治疗带状疱疹后遗神经痛。
4. 抗肿瘤 ：DMSO 作为细胞分化诱导剂，可用于治疗各种肿瘤，如抑制人肺腺癌 A549 细胞生长、诱导人肝癌 HepG2 细胞向正常细胞分化、促进 ALA-PDT 对 A431 细胞杀伤和小鼠皮肤鳞癌的抑制效应。
5. 中枢神经系统疾病 ：DMSO 可用于治疗头部、脊髓损伤、脑卒中、记忆功能障碍等相关疾病，如减缓阿尔茨海默病患者的功能衰退、改善缺血性脑卒中动物模型的疗效、促进大鼠外周神经再生和修复脊髓损伤。
6. 皮肤病学 ：DMSO 可促进伤口愈合，治疗各种皮肤疾病，如促进糖尿病小鼠难愈创面的愈合、提高氟斑牙牙本质的粘接强度。
7. 核辐射防护作用 ：DMSO 具有核辐射防护作用，可减轻放射性物质对人体细胞的损伤，如保护骨髓型急性放射病和肠型急性放射病的损伤、预防辐射诱导的口腔黏膜炎和对雄性小鼠生殖系统的放射损伤。
8. 糖尿病 ：DMSO 可用于诱导骨髓间充质干细胞分化为胰岛细胞，为糖尿病的治疗提供新的思路。
9. 口腔医学 ：DMSO 可提高氟斑牙牙本质的粘接强度，并可能成为预防放射性口腔黏膜炎的潜在治疗选择。

（五）工业应用

1. 在石油加工中的应用 ：DMSO 在芳烃抽提中作为萃取溶剂，具有对芳烃的选择性高、常温下对芳烃的无限制混溶、萃取温度低且不与烷烃、烯烃、水反应、无腐蚀、无毒等优点。此外，DMSO 对烷烃不溶，因此用于食品蜡、食用白油的精制和治癌物的检测中；对乙炔易溶，每升 DMSO 能溶解 33 升乙炔，而丙酮只能溶解 25 升乙炔，且 DMSO 沸点高，回收、再生容易，因此用于石油气乙炔回收和溶解乙炔生产中；对有机硫化物、芳烃、炔烃易溶，常用于润滑油、柴油精制中。
2. 在合成纤维中的应用 ：DMSO 在腈纶纺丝中应用，使丙烯腈在 DMSO 中聚合，不用分离，直接在水浴中喷丝，得到膨松、柔软、容易染色的人造羊毛。其优点是工艺简化、溶解度高、溶剂沸点高、无毒、容易回收、产品性能好、成本低。此外，在用聚丙腈生产碳纤维中也在应用，国外在涤纶树脂生产中用于对苯二甲酸酯的精制，以及在氯纶生产中，用 DMSO 纺丝、丙烯腈共聚中都有使用。
3. 在染料中的应用 ：DMSO 可提高染料的生产效率和质量，如吉林染料厂在仁丹士林兰生产中使用 DMSO 后，使用生产能力、收率大幅度提高，四川染料厂仍在使用。据报道在印染中加入 DMSO 使染色均匀消除色差。
4. 在涂料中的应用 ：DMSO 作为溶剂、助溶剂、防冻剂，在水乳漆中使用较多。由于 DMSO 对各种树脂溶解性好，因而在某些漆中作为增溶剂。更重要的用途是作去漆剂，DMSO 中加入碱或硝酸，可以除掉包括环氧树脂在内的各种漆膜。
5. 在防冻剂中的应用 ：纯 DMSO 的冰点是 18.45℃，含水 40% 的 DMSO 在 - 60℃ 不冻，而且 DMSO 与水、雪混合时放热。这种性质使 DMSO 可作为汽车防冻液、刹车油、液压液组分。乙二醇防冻液在超过 - 40℃ 低温时已不适用，而且比 DMSO 沸点低，有毒，易生产气阻。DMSO 防冻液在北部严寒地区用于除冰剂，涂料、各种乳胶的防冻剂，汽油、航煤的防冰剂，骨髓、血液、低温保存的防冻剂等。
6. 在气体分离中的应用 ：在石油加工、化工尾气回收、气体分离中利用 DMSO 对芳烃、炔烃、硫化物、二氧化氮、二氧化硫的易溶物性，作为气体分离溶剂。
7. 在合成树脂中的应用 ：DMSO 作为聚砜树脂的聚合反应溶剂，对许多天然树脂、合成树脂具有溶解性，对尼龙、涤纶、聚氯乙烯树脂在中热可以溶解。DMSO 用于人造革加工，还可用作聚氨酯反应釜清洗剂，丙烯腈共聚反应溶剂。
8. 在焦化副产中的应用 ：在蒽醌生产中，用于蒽精制。在蒽油中加入 DMSO 萃取精蒽，一次萃取含量可达到 98% 以上，用不着水反萃取回收 DMSO，工艺简单。在萘精制中国外也有应用，在焦炉气分离中用于回收有机硫化物。
9. 在电子工业中应用 ：DMSO 用于法拉级、超大容量电容器 —— 液体双电层电容器的电解质，普通电容器仅为微法拉容量，而这种电容器可达到 1 - 100 法拉。在电子元件、集成线路清洗中大量使用 DMSO，它具有对有机物、无机物、聚合物一次清除的功能，而且无毒、无味，容易回收。还可用于光电材料、液晶显示器、半导体器件等的制造。

（六）其他领域

1. 化妆品和个人护理 ：DMSO 因其渗透性，被用于某些护肤品和护发产品中。
2. 食品工业 ：虽然直接用于食品中的情况不多，但 DMSO 可以作为某些食品加工助剂。

五、二甲基亚砜的安全措施

（一）毒性

1. 急性毒性 ：DMSO 的急性毒性较低，大鼠经口 LD50 为 18.9 g/kg，经皮 LD50 为 16 g/kg。
2. 亚急性毒性 ：亚急性毒性研究中，高剂量 DMSO 可能导致动物出现体重减轻、血液学变化和轻微的肝脏、肾脏损伤。
3. 慢性毒性 ：长期接触 DMSO 可能导致动物出现眼睛损伤、肝脏和肾脏功能异常。
4. 代谢产物毒性 ：DMSO 在体内主要代谢为 DMSO2 和 DMS，这些代谢产物通常被认为是无毒的，并且能够通过尿液排出体外。
5. 皮肤暴露 ：DMSO 对皮肤具有渗透性，可能导致皮肤刺激、瘙痒、烧灼感等不良反应。
6. 吸入毒性 ：吸入 DMSO 蒸气可能导致呼吸道刺激，长期吸入可能对肺部造成损害。
7. 遗传毒性 ：遗传毒性研究中，DMSO 未显示出明显的致突变性。
8. 生殖发育毒性 ：在动物研究中，DMSO 对生殖系统的影响有限，但高剂量可能对胚胎发育产生不利影响。

（二）防护措施

1. 避免吸入 DMSO 蒸气 ：特别是在高浓度环境中，应使用适当的呼吸防护装备。
2. 减少皮肤接触 ：必要时穿戴防护手套和衣物。
3. 对于职业暴露者 ：应定期进行健康检查。
4. 孕妇和哺乳期妇女 ：应避免接触 DMSO，以防止潜在的生殖发育毒性。
5. 在使用 DMSO 时 ：应采取适当的工程控制和个人防护措施，以减少暴露风险。

六、结论

 

名称	货号	规格
Acrodisc DMSO 25mm NYLON .2um gam 50pk	4433-Cytiva(GELife)	EA
DMSO Assay Reagent	700001-1mL	1ml
Dimethyl Sulfoxide (DMSO)	sc-202581B	4L
DMSO, Cell Grade (70 mL)	7726/70ML	70mL