Sulfato de dimetilo
Sulfato de dimetilo (DMS) es un compuesto químico de fórmula (CH3O)2SO2. Como diéster de metanol y ácido sulfúrico, su fórmula a menudo se escribe como (CH3)2SO4 o Me2SO4, donde CH3 o Me es metilo. Me2SO4 se utiliza principalmente como agente metilante en síntesis orgánica.
Me2SO4 es un líquido aceitoso incoloro con un ligero olor a cebolla (aunque olerlo representaría una exposición significativa). Como todos los agentes alquilantes fuertes, el Me2SO4 es extremadamente tóxico. Su uso como reactivo de laboratorio ha sido reemplazado hasta cierto punto por el triflato de metilo, CF3SO3CH3, el éster metílico del ácido trifluorometanosulfónico. .
Historia
El sulfato de dimetilo se descubrió a principios del siglo XIX en forma impura. Posteriormente, J. P. Claesson estudió exhaustivamente su preparación.
Se investigó como candidato para un posible uso en la guerra química en la Primera Guerra Mundial en una mezcla del 75% al 25% con clorosulfonato de metilo (CH3ClO3S) llamado "C-stoff" en Alemania, o con ácido clorosulfónico llamado "Rationite" en Francia.
Producción
El sulfato de dimetilo se puede sintetizar en el laboratorio mediante varios métodos, siendo el más simple la esterificación del ácido sulfúrico con metanol:
- 2 CH3OH + H2Así que...4 →3)2Así que...4 + 2 H2O
A temperaturas más altas, el sulfato de dimetilo se descompone.
La reacción del nitrito de metilo y el clorosulfonato de metilo también da como resultado sulfato de dimetilo:
- CH3ONO + (CH3)OSO2Cl → (CH)3)2Así que...4 + NOCl
El sulfato de dimetilo se produce comercialmente desde la década de 1920. Un proceso común es la reacción continua de dimetil éter con trióxido de azufre.
- (CH)3)2O + SO3 →3)2Así que...4
Reacciones y usos
El sulfato de dimetilo es un reactivo para la metilación de fenoles, aminas y tioles. Un grupo metilo se transfiere más rápidamente que el segundo. Se supone que la transferencia de metilo se produce mediante una reacción SN2. En comparación con otros agentes metilantes, la industria prefiere el sulfato de dimetilo debido a su bajo costo y alta reactividad.
Metilación en oxígeno
Comúnmente se emplea Me2SO4 para metilar fenoles. Algunos alcoholes simples también están adecuadamente metilados, como lo ilustra la conversión de terc-butanol en t-butilmetiléter:
- 2 (CH)3)3COH + (CH)3O)2Así que...2 → 2 (CH)3)3COCH3 + H2Así que...4
Las sales de alcóxido se metilan rápidamente para formar éteres metílicos:
- RO−Na+ + (CH)3O)2Así que...2 → ROCH3 + Na(CH)3)SO4
La metilación de los azúcares se llama metilación de Haworth. La metilación de cetonas se llama reacción de Lavergne.
Metilación en nitrógeno amina
ElMe2SO4 se utiliza para preparar tanto sales de amonio cuaternario como aminas terciarias:
- C6H5CH=NC4H9 + (CH)3O)2Así que...2 → C6H5CH=N+(CH)3)C4H9 + CH3OSO−3
Los compuestos grasos de amonio cuaternizados se utilizan como tensioactivos o suavizantes de telas. La metilación para crear una amina terciaria se ilustra como:
- CH3(C)6H4)NH2 + (CH)3O)2Así que...2 (en NaHCO)3 aq) → CH3(C)6H4N3)2 + Na(CH)3)SO4
Metilación en azufre
De manera similar a la metilación de alcoholes, las sales de tiolato se metilan fácilmente a tioéteres metílicos mediante Me2SO4:
- RS−Na+ + (CH)3O)2Así que...2 → RSCH3 + Na(CH)3)SO4
Un ejemplo es:
- p- CH3C6H4Así que...2Na + (CH)3O)2Así que...2 → p- CH3C6H4Así que...2CH3 + Na(CH)3)SO4
Este método se ha utilizado para preparar tioésteres a partir de ácidos tiocarboxílicos:
- RC(O)SH + (CH)3O)2Así que...2 → RC(O)S(CH3) + HOSO3CH3
Reacciones con ácidos nucleicos
El sulfato de dimetilo (DMS) se utiliza para determinar la estructura secundaria del ARN. A pH neutro, DMS metila residuos de adenina y citosina no apareados en sus caras canónicas de Watson-Crick, pero no puede metilar nucleótidos con pares de bases. Utilizando el método conocido como DMS-MaPseq, el ARN se incuba con DMS para metilar bases desapareadas. Luego, el ARN se transcribe de forma inversa; la transcriptasa inversa frecuentemente agrega una base de ADN incorrecta cuando encuentra una base de ARN metilada. Estas mutaciones se pueden detectar mediante secuenciación y se infiere que el ARN es monocatenario en bases con tasas de mutación superiores a las anteriores.
El sulfato de dimetilo puede efectuar la escisión específica de bases del ADN atacando los anillos de imidazol presentes en la guanina. El sulfato de dimetilo también metila la adenina en porciones monocatenarias del ADN (por ejemplo, aquellas con proteínas como la ARN polimerasa que derriten y vuelven a hibridar progresivamente el ADN). Al volver a hibridarse, estos grupos metilo interfieren con el emparejamiento de bases de adenina-guanina. Luego se puede usar la nucleasa S1 para cortar el ADN en regiones monocatenarias (en cualquier lugar con adenina metilada). Esta es una técnica importante para analizar las interacciones proteína-ADN.
Alternativas
Aunque el sulfato de dimetilo es muy eficaz y asequible, su toxicidad ha fomentado el uso de otros reactivos metilantes. El yoduro de metilo es un reactivo utilizado para la O-metilación, como el sulfato de dimetilo, pero es menos peligroso y más caro. El carbonato de dimetilo, que es menos reactivo, tiene una toxicidad mucho menor en comparación con el sulfato de dimetilo y el yoduro de metilo. Se puede utilizar alta presión para acelerar la metilación mediante carbonato de dimetilo. En general, la toxicidad de los agentes metilantes se correlaciona con su eficacia como reactivos de transferencia de metilo.
Seguridad
El sulfato de dimetilo es cancerígeno y mutagénico, altamente venenoso, corrosivo y peligroso para el medio ambiente. Se absorbe a través de la piel, las membranas mucosas y el tracto gastrointestinal y puede causar una reacción retardada fatal en el tracto respiratorio. También es común una reacción ocular. No hay olor fuerte ni irritación inmediata que adviertan de una concentración letal en el aire. La LD50 (aguda, oral) es de 205 mg/kg (rata) y 140 mg/kg (ratón), y la CL50 (aguda) es de 45 ppm por 4 horas (rata). La presión de vapor de 65 Pa es lo suficientemente grande como para producir una concentración letal en el aire por evaporación a 20 °C. La toxicidad retardada permite que se produzcan exposiciones potencialmente mortales antes de que se desarrolle cualquier síntoma de advertencia. Los síntomas pueden retrasarse entre 6 y 24 horas. Se pueden utilizar soluciones concentradas de bases (amoníaco, álcalis) para hidrolizar derrames y residuos menores en equipos contaminados, pero la reacción puede volverse violenta con cantidades mayores de sulfato de dimetilo (ver ICSC). Aunque el compuesto se hidroliza, no se puede suponer que el tratamiento con agua lo descontamine.
Una hipótesis sobre la aparentemente misteriosa "dama tóxica" El incidente es que la persona en el centro del incidente había acumulado cristales de dimetilsulfona en su sangre, que fueron convertidos por un mecanismo desconocido en vapor de sulfato de dimetilo que envenenó al personal médico que lo atendió.