O dimetilsulfóxido ou dimetil sulfóxidoDenominación Común Internacional, DCI ou INN Chemspider - dimethyl sufoxide (DMSO) é un composto organosulfurado coa fórmula química (CH3)2. Este líquido incoloro é o sulfóxido máis amplamente usado comercialmente. e un importante solvente aprótico polar que disolve tanto compostos polares coma non polares e é miscible nunha ampla gama de solventes orgánicos e en auga. Ten un punto de ebulición relativamente alto. Ten a rara propiedade de que moitos individuos perciben un gusto a allo na boca cando o DMSO toma contacto coa súa pel.
En canto á súa estrutura química, a molécula ten unha simetría Cs idealizada. Ten unha xeometría molecular piramidal trigonal consistente con outros compostos S(IV) de coordinación 3, cun par electrónico non enlazado sobre o átomo de xofre aproximadamente tetraédrico.
Síntese e produción O DMSO foi sintetiado por primeira vez en 1866 polo científico ruso Alexander Zaytsev, que informou do seu descubrimento en 1867. O DMSO prodúcese industrialmente a partir de sulfuro de dimetilo (dimetil sulfuro), un subproduto do proceso Kraft, por oxidación con oxíxeno ou dióxido de nitróxeno.
Reaccións
Reaccións con electrófilos
O centro de xofre no DMSO é nucleófilo fronte a electrófilos suaves e o oxíxeno é nucleófilo fronte a electrófilos fortes. Co ioduro de metilo forma ioduro de trimetilsulfoxonio, [(CH3)3SO]I:
(CH3)2SO + CH3I → [(CH3)3SO]I
Este sal pode ser desprotonado con hidruro de sodio para formar o iluro de xofre:
[(CH3)3SO]I + NaH → (CH3)2S(CH2)O + NaI + H2
Acidez
Os grupos metilo do DMSO teñen unha acidez débil, cun . Por esta razón, neste solvente examínanse as basicidades de moitos compostos orgánicos debilmente ácidos.
A desprotonación do DMSO require bases fortes como a diisopropilamida de litio e o hidruro de sodio. A estabilización do carbanión resultante proporciónaa o grupo S(O)R. O derivado de sodio do DMSO formado desta maneira denomínase dimsilsodio. É unha base para, por exemplo, a desprotonación de cetonas para formar enolatos de sodio, sales de fosfonio para formar o reactivo de Wittig e sales de formamidinio para formar diaminocarbenos. Tamén é un potente nucleófilo.
Oxidante
En síntese orgánica, o DMSO utilízase como oxidante. Forma a base de varias reaccións de oxidación baseadas no sulfonio selectivas incluíndo a oxidación de Pfitzner–Moffatt, a oxidación de Corey–Kim e a oxidación de Swern. A oxidación de Kornblum é conceptualmente similar. Todas elas implican a formación dunha especie sulfonio intermediaria (R2S+X, onde X é un heteroátomo)
Ligando e base de Lewis
Relacionado coa súa capacidade de disolver moitos sales, o DMSO é un ligando común en química de coordinación. É ilustrativo o complexo diclorotetraquis(dimetil sulfóxido)rutenio(II) (RuCl2(dmso)4). Neste complexo, tres ligandos DMSO está unidos ao rutenio por medio dun xofre. O cuarto DMSO está ligado por medio de oxíxeno. En xeral, o modo ligado a oxíxeno é máis común.
En solucións de tetracloruro de carbono o DMSO funciona como unha base de Lewis cunha variedade de ácidos de Lewis como I2, fenols, cloruro de trimetiltina, metaloporfirinas, e o dímero Rh2Cl2(CO)4. As propiedades de doante discútense no modelo ECW. A forza relativa de doante do DMSO cara a series de ácidos fronte a outras bases de Lewis, pode ilustrarse por gráficos C-B. Os gráficos ou plots mostrados neste artigo utilizaron parámetros máis vellos. Parámetros E&C mellorados indícanse no modelo ECW.
Aplicacións
Solvente
esquerda|miniatura|upright|Para a destilación de DMSO cómpre un baleiro parcial para acadar un punto de ebulición máis baixo. O DMSO é un solvente aprótico apolar e é menos tóxico que outros membros desta clase, como a dimetilformamida, dimetilacetamida, N-metil-2-pirrolidona e hexametilfosforamida (HMPA). O DMSO utilízase frecuentemente como solvente para reaccións químicas nas que interveñen sales, principalmente nas reaccións de Finkelstein e outras substitucións nucleofílicas. Tamén é amplamente usado como extractante en bioquímica e bioloxía celular. Comol o DMSO só ten unha feble acidez, tolera bases relativamente fortes e por iso utilízase moito no estudo de carbanións. En solución de DMSO determináronse todo un conxunto de valores de pKa non acuosos (acideces C-H, O-H, S-H e N-H) para miles de compostos orgánicos.
Debido ao seu alto punto de ebulición, de 189 °C, o DMSO evapora lentamente á presión atmosférica normal. As mostras disoltas en DMSO non se poden recuperar doadamente en comparación con outros solventes, xa que é moi difícil eliminar toda traza de DMSO por evaporación rotacional convencional. Unha técnica para recuperar completamente mostras é retirar o solvente orgánico por evaporación seguida da adición de auga (para disolver o DMSO) e usar a criodesecación para eliminar tanto o DMSO coma a auga. As reaccións realizadas en solucións de DMSO adoitan ser diluídas con auga para precipitar ou separar por fases os produtos. O punto de conxelación relativamente alto do DMSO (18,5 °C) significa que á, ou xusto por debaixo da, temperatura dunha habitación é sólido, o cal pode limitar a súa utilidade nalgúns procesos químicos (por exemplo, a cristalización cando se arrefría).
Na súa forma deuterada (DMSO-d6), é un útil solvente para espectroscopia RMN, de novo debido á súa capacidade de disolver un amplo rango de analitos, á simplicidade do seu espectro e á súa adecuación para estudos de espectroscopia RMN de alta temperatura. As desvantaxes do uso de DMSO-d6 son a súa alta viscosidade, que alarga os sinais, e a súa higroscopia, que orixina unha enorme resonancia de H2O no espectro 1H-NMR. A miúdo mestúrase con CDCl3 ou CD2Cl2 buscando menores viscosidade e punto de fusión.
O DMSO utilízase para disolver compoñentes de tests en programas de cribado in vitro para o descubrimento e deseño de fármacos, como os de cribado de alta resolución. Isto débese a que pode disolver tanto compostos polares coma apolares, pode usarse para manter as solucións stock de compostos de tests (importante cando se traballa cunha gran biblioteca química), é rapidamente miscible con auga e medios de cultivo de células e ten un alto punto de ebulición (isto mellora a exactitude da concentración dos compostos do test ao reducir a evaporación á temperatura dunha habitación). Unha limitación co DMSO é que pode afectar o crecemento e viabilidade de liñas celulares, de modo que con baixas concentracións de DMSO ás veces estimula o crecemento celular e con concentracións altas de DMSO ás veces inhibe ou mata as células.
O DMSO utilízase tamén como vehículo en estudos in vivo de compostos de test. Por exemplo ten sido empregado como cosolvente para axudar á absorción do flavonol glicósido Icariin no verme nematodo Caenorhabditis elegans. Igual que co seu uso en estudos in vitro, o DMSO ten algunhas limitacións en modelos animais. Pode haber efectos pleiotrópicos e, se os grupos de control do DMSO son se planean coidadosamente, entón os efectos do solvente poden ser falsamente atribuídos ao fármaco en estudo. Por exemplo, incluso a moi baixa dose de DMSO este ten un poderoso efecto protector contra a lesión hepática inducida polo paracetamol (acetaminofén) en ratos.
Ademais do xa dito, o DMSO está aumentando o seu uso en procesos de fabricación para producir aparellos microelectrónicos. Utilízase moito para raspar resinas fotosensibles (photoresist) en pantallas de 'panel plano' TFT-LCD e aplicacións de encapsulado de compoñentes electrónicos avanzado (como o encapsulado a nivel de oblea electrónica / estampado de solder bumps). O DMSO é tamén un efectivo decapante, e é máis seguro que moitos dos outros como o nitrometano e o diclorometano.
Bioloxía
O DMSO utilízase na reacción en cadea da polimerase (PCR) para inhibir estruturas secundarias no molde de ADN ou os cebadores de ADN. Engádese á mestura da PCR antes de reaccionar, onde interfire coa autocomplementariedade do ADN, minimizando as reaccións de interferencia.
O DMSO na PCR é aplicable a plásmidos superenrolados (para relaxalos antes da amplificación) ou moldes de ADN con alto contido GC (para diminuír a termoestabilidade). Por exemplo, o 10% de concentración final de DMSO na mestura da PCR con Phusion diminúe a temperatura de annealing dos cebadores (é dicir a temperatura de "fusión" dos cebadores) en 5,5–6,0 °C.
É un composto que causa a detención de forma reversible o ciclo celular na fase G1 de células linfoides humanas.
O DMSO pode tamén usarse como crioprotector, engadido a medios celulares para reducir a formación de xeo e así impide a morte celular durante o proceso de conxelación. Aproximadamente ao 10% pode usarse cun método de conxelación lenta e as células poden ser conxeladas a −80 ªC ou almacenados con seguridade en nitróxeno líquido.
En cultivos celulares o DMSO utilízase para inducir a diferenciación de células de carcinoma P19 embrionarias en cardiomiocitos e célula muscular esquelética.
Medicina
O uso do DMSO en medicina data de 1963, cando un equipo da Escola Médica da Univerdidade de Saúde & Ciencia, encabezada por Stanley Jacob, descubriu que este composto podía penetrar a pel e outras membranas sen danalas e podía transportar outros compostos a un sistema biolóxico. En medicina, o DMSO úsase predominantemente como un analxésico tópico, un vehículo para a aplicación tópica de fármacos, como anti-inflamatorio e antioxidante. Como o DMSO incrementa a velocidade de absoción dalgúns compostos a través dos tecidos biolóxicos, como a pel, é usado nalgúns sistemas de entrega de fármacos transdérmica. Os seus efectos poden ser potenciados coa adición de EDTA. É frecuentemente composto con medicamentos antifúnxicos, o que permite que estes penetren non só na pel senón tamén nas uñas das dedas e dedos.
O DMSO foi examinado para o tratamento de numerosas condicións e trastornos, pero a FDA dos Estados Unidos aprobou o seu uso soamente para o alivio sintomático de pacientes de cistite intersticial. Un estudo de 1978 concluíu que o DMSO supuxo un alivio significativo para a maioría dos 213 pacientes de trastornos inflamatorios xenitourinarios que foron estudados. Os autores recomendaron o DMSO para condicións inflamatorias xenitourinarias non causadas por infeccións ou tumores nas cales os síntomas eras graves ou os pacientes non respondían á terapia convencional.
En radioloxía intervencionista, o DMSO é utilizado como solvente do alcohol EVOH (ethylene vinyl alcohol) no axente embólico líquido Onyx, que se usa en embolización, a oclusión terapéutica de vasos sanguíneos.
En criobioloxía o DMSO foi utilizado como crioprotector e é un importante constituínte de mesturas de vitrificación crioprotectoras usadas para conservar órganos, tecidos e suspensións de células. Sen el ata o 90% das células conxeladas quedarían inactivas. É especialmente importante na conxelación e almacenamento a longo prazo de células nais embrionarias e células nais hematopoéticas, que adoitan conxelarse nunha mestura de 10% de DMSO, un medio de conxelación e un 30% de soro fetal bovino. Na conxelación crioxénica de liñas celulares heteroploides (MDCK, Vero, etc.) úsase unha mestura de 10% DMSO con 90% de EMEM (70% de EMEM + 30% de soro fetal bovino + mestura de antibióticos). Como parte dun transplante de medula ósea autólogo o DMSO é re-infundido xunto coas células nais hematopoéticas do propio paciente.
O DMSO é metabolizado por desproporcionación a sulfuro de dimetilo e dimetil sulfona. É excretado polos riles e pulmóns. Un posible efecto lateral do DMSO é a elevación de sulfuro de dimetilo no sangue, que pode causar un síntoma de halitose orixinado polo sangue.
Medicina alternativa