Кіріспе

Еріткіш ретінде қолданылатын органокүкірттік химиялық қосылыс. Диметил сульфоксиді (DMSO) – (CH3)2 формуласына ие органокүкірттік қосылыс. Бұл түссіз сұйықтық коммерциялық түрде ең көп қолданылатын сульфоксид болып табылады. Ол полярлы және полярсыз қосылыстарды ерітетін, сондай-ақ көптеген органикалық еріткіштермен және сумен жақсы араласатын маңызды полярлы aпротонды еріткіш. Оның қайнау температурасы салыстырмалы түрде жоғары. DMSO теріге сіңгеннен кейін ауызда сарымсақ дәмі қалдыратын қосылыстарға айналады. Химиялық құрылымы тұрғысынан, молекула идеалды Cs симметриясына ие. Онда үш координаталы S(IV) қосылыстарына тән, шамамен тетраэдрлі күкірт атомындағы байланыссыз электрон жұбымен сәйкес келетін тригональды пирамидалық молекулалық геометрия бар.

Синтез және өндіріс

Диметил сульфоксидті алғаш рет 1866 жылы орыс ғалымы Александр Зайцев синтездеді және 1867 жылы өз зерттеулерінің нәтижелерін жариялады. Өнеркәсіптік еріткіш ретінде оның кеңінен қолданылуы Степан химиялық компаниясында Тор Смедслундтың ықпалымен басталды. Диметил сульфоксид диметил сульфидінен, яғни Крафт процесінің қосалқы өнімінен, оттегі немесе азот диоксиді арқылы тотықтыру жолымен өнеркәсіптік түрде өндіріледі.

Қышқылдық

ДМСО метил топтары тек әлсіз қышқылдыққа ие, сондықтан бұл еріткіште көптеген әлсіз базалық органикалық қосылыстардың базалық қасиеттері зерттелді. ДМСО-ны депротондысу үшін литий диизопропиламиді және натрий гидриді сияқты күшті негіздер қажет. Пайда болған карбанионды тұрақтандыруды S(O)R тобы қамтамасыз етеді. Осылайша түзілген ДМСО-ның натрий туындысы димсил натрий деп аталады. Ол кетондарды депротондысу арқылы натрий энолаттарын, фосфоний тұздарын Виттиг реагенттерін және формамидиний тұздарын диаминокарбендерге айналдыру үшін негіз ретінде қолданылады. Сонымен қатар ол күшті нуклеофил болып табылады.

Окистендіргіш

Органикалық синтезде DMSO жеңіл тотықтырғыш ретінде қолданылады. Ол бірнеше таңдамалы сульфонийге негізделген тотығу реакцияларының негізін құрайды, соның ішінде Пфицнер-Моффат тотығуы, Кори-Ким тотығуы және Сверн тотығуы. Корнблум тотығуы тұжырымдамалық тұрғыдан ұқсас. Бұлардың барлығы аралық сульфоний түзілімдерінің (R2S+X, мұнда X – гетероатом) қалыптасуын қамтиды.

Лиганд және Льюис негіздері

Көптеген тұздарды еріту қабілетіне байланысты DMSO координациялық химияда жиі қолданылатын лиганд болып табылады. Мысалы, дихлортетракис(диметилсульфоксид)рутений(II) (RuCl2(dmso)4) кешенін қарастыруға болады. Бұл кешенде үш DMSO лиганды күкірт арқылы рутениймен байланысқан, ал төртінші DMSO оттегі арқылы байланысқан. Әдетте, оттегі арқылы байланысқан түрі жиі кездеседі. Көміртек тетрахлорид ерітінділерінде DMSO, I2, фенолдар, триметилтин хлориді, металлопорфириндер және Rh2Cl2(CO)4 димері сияқты әртүрлі Льюис қышқылдарымен Льюис негізі ретінде әрекет етеді. Оның донорлық қасиеттері ECW моделінде талқыланады. DMSO-ның басқа Льюис негіздерімен салыстырғанда, бірнеше қышқылдарға қатысты донорлық күші C-B диаграммалары арқылы көрсетілуі мүмкін.

Еріткіш

DMSO полярлы апротонды еріткіш болып табылады және диметилформамид, диметилацетамид, N-метил-2-пирролидон және гексаметилфосфорамид (HMPA) сияқты осы кластың басқа мүшелеріне қарағанда аз улы. DMSO көбінесе тұздарды қамтитын химиялық реакциялар үшін еріткіш ретінде қолданылады, әсіресе Финкельштейн реакциялары және басқа да нуклеофильді орынбасулар. Ол сондай-ақ биохимия және жасуша биологиясында экстрагент ретінде кеңінен қолданылады. DMSO нашар қышқылдыққа ие болғандықтан, салыстырмалы түрде күшті негіздерге төзімді, сондықтан карбаниондарды зерттеуде кеңінен қолданылады. DMSO ерітіндісінде мыңдаған органикалық қосылыстар үшін сусыз pKa мәндерінің жиынтығы (C-H, O-H, S-H және N-H қышқылдығы) анықталды. 189 °C (372 °F) жоғары қайнау температурасының арқасында DMSO қалыпты атмосфералық қысымда баяу буланады. DMSO-да еріген үлгілерді басқа еріткіштермен салыстырғанда қалпына келтіру қиын, себебі DMSO-ның барлық іздерін дәстүрлі роторлық булану арқылы жою өте қиын. Үлгілерді толық қалпына келтірудің бір әдісі - органикалық еріткішті булану арқылы алып тастау, содан кейін су қосу (DMSO-ны еріту үшін) және DMSO мен суды алып тастау үшін криодесикация. DMSO-да жүргізілетін реакциялар көбінесе өнімдерді тұндыру немесе фазалық бөлу үшін сумен сұйылтылады. DMSO-ның салыстырмалы түрде жоғары қату нүктесі 18,5 °C (65 °F) құрайды, бұл оны бөлме температурасында немесе одан төмен температурада қатты күйде сақтайды, бұл кейбір химиялық процестерде оның қолданылуын шектейді (мысалы, салқындату арқылы кристалдау). Оның деутерленген түрі (DMSO-d6) NMR спектроскопиясы үшін пайдалы еріткіш болып табылады, себебі оның көптеген заттарды еріту қабілеті, өзінің спектрінің қарапайымдылығы және жоғары температуралы NMR спектроскопиялық зерттеулерге сәйкестігі бар. DMSO-d6 қолданудың кемшіліктері - оның жоғары тұтқырлығы, бұл сигналдарды кеңейтеді, және гигроскопиялық қасиеттері, бұл 1H NMR спектрінде H2O резонансына әкеледі. Оны көбінесе төмен тұтқырлық пен балқу нүктесі үшін CDCl3 немесе CD2Cl2-мен арастырады. DMSO in vitro дәрі-дәрмектерді іздеу және дәрі-дәрмектерді жобалау скрининг бағдарламаларында, соның ішінде жоғары өнімділік скрининг бағдарламаларында сынақ қосылыстарын еріту үшін қолданылады. In vitro зерттеулердегідей, DMSO жануарлар моделінде де кейбір шектеулерге ие. Мысалы, DMSO-ның тіпті өте аз дозасы егешқұйрықтарда парацетамол (ацетаминофен) тудырған бауыр зақымдануына қарсы күшті қорғаныс әсерін көрсетеді. DMSO микроэлектрондық құрылғыларды өндіру процестерінде кеңінен қолданылады. Ол TFT LCD "жазық панельдік" дисплейлерде фоторезистті жою үшін және озық қаптама қолданбаларында (мысалы, пластина деңгейіндегі қаптама / дәнекерлеудің өрнектерін орнату) кеңінен қолданылады. DMSO тиімді бояу сызып тастағыш, ол нитрометан және дихлорметан сияқты көптеген басқаларына қарағанда қауіпсіз.

Биология

DMSO полимераза тізбектік реакциясында (ПТР) ДНК үлгісіндегі немесе ДНК праймерлеріндегі екіншілік құрылымдарды тежеу үшін қолданылады. Ол реакция жасамас бұрын ПТР қоспасына қосылады, онда ол ДНК-ның өзіне толықтығына кедергі келтіріп, бөгде реакцияларды азайтады. ПТР-да DMSO суперспиральді плазмидтерді (көбейту алдында босаңсыту үшін) немесе жоғары GC-мазмұны бар ДНК үлгілерін (термотұрақтылығын төмендету үшін) пайдалануға болады. Мысалы, ПТР қоспасындағы 10% DMSO концентрациясы Phusion қолданғанда праймердің жану температурасын (яғни, праймердің балқу температурасын) төмендетеді. DMSO сондай-ақ қайтымды жасуша цикл тоқтатушы ретінде белгілі, ол адам лимфоидты жасушаларының G1 фазасында әрекет етеді. DMSO криопротектор ретінде де қолданылуы мүмкін, ол жасуша ортасына мұздың түзілуін азайту үшін қосылады, соның салдарынан мұздату процесінде жасушалардың өлімін қорғайды. Шамамен 10% концентрацияда баяу мұздату әдісімен қолданылуы мүмкін, ал жасушаларды сұйық азотта қауіпсіз түрде мұздатуға немесе сақтауға болады. Жасуша мәдениетінде DMSO P19 эмбрионалды карцинома жасушаларының кардиомиоциттерге және қаңқа бұлшық еттеріне дифференциациясын туындатады.

Медицина

ДМСО-ны медицинада қолдану 1963 жылға дейін барып жетеді, сол кезде Орегон денсаулық және ғылым университетінің медициналық мектебінің, Стэнли Джейкоб басқаратын тобы, оның теріге және басқа да мембраналарға зақым келтірмей еніп, басқа да қосылыстарды биологиялық жүйеге жеткізе алатынын анықтады. Медицинада ДМСО көбінесе жергілікті анальгетик ретінде, фармацевтикалық препараттарды жергілікті түрде қолдану үшін, қабынуға қарсы және антиоксидант ретінде қолданылады. ДМСО кейбір қосылыстардың биологиялық тіндер, соның ішінде тері арқылы сіңу жылдамдығын арттыратындықтан, ол кейбір трансдермалды дәрілік заттарды жеткізу жүйелерінде қолданылады. ЭДТА қосылуы оның тиімділігін арттыруы мүмкін. Ол көбінесе зеңге қарсы препараттармен бірге қолданылады, бұл олардың теріге ғана емес, сонымен қатар аяқ және қолатырлардың тырнақтарына да енуіне мүмкіндік береді. ДМСО көптеген жағдайлар мен ауруларды емдеу үшін зерттелді, бірақ АҚШ-тың Тамақ және дәрі-дәрмек басқармасы (FDA) оны интерстициалды циститпен ауыратын науқастардың симптомдарын жеңілдету үшін ғана мақұлдады. 1978 жылғы зерттеуде ДМСО зерттелген 213 науқастың денсаулығына, генитоуринарлық қабынулары бар көпшілігіне айтарлықтай жеңілдік әкелгені анықталды. Авторлар инфекция немесе ісік тудырмаған, симптомдары ауыр немесе пациенттерде дәстүрлі емге жауап бермейтін генитоуринарлық қабыну жағдайларына ДМСО қолдануды ұсынды. Интервенциялық радиологияда ДМСО Onyx сұйық эмболизаторының құрамындағы этилен винил спирті үшін еріткіш ретінде қолданылады, ол қан тамырларын емболизациялау үшін, яғни терапиялық түрде жабылу үшін қолданылады. Криобиологияда ДМСО криопротектор ретінде қолданылған және әлі де ағзаларды, тіндерді және жасуша суспензияларын сақтау үшін қолданылатын криопротекторлық шынылану қоспаларының маңызды құрамы болып табылады. Ол болмаса, тоңдырылған жасушалардың 90%-ға дейін белсенділігін жояды. Ол эмбриондық және гематопоэтикалық шешек жасушаларын тоңдыру және ұзақ мерзімді сақтау үшін өте маңызды, олар көбінесе 10% ДМСО, тоңдыру ортасы және 30% сиыр ұрығының сарысуының қоспасында тоңдырылады. Гетероплоидты жасуша желілерін (MDCK, VERO және т.б.) криогендік тоңдыруда 10% ДМСО және 90% EMEM қоспасы (70% EMEM + 30% сиыр ұрығының сарысуы + антибиотиктер қоспасы) қолданылады. Автологтық сүйек миын трансплантациялау кезінде ДМСО пациенттің гематопоэтикалық шешек жасушаларымен бірге қайта құйылады. ДМСО диметил сульфиді мен диметил сульфонына диспропорциялық метаболизм арқылы метаболизмге ұшырайды. Ол бүйрек және өкпе арқылы шығарылады. Сондықтан ДМСО-ның ықтимал жанама әсері – қандағы диметил сульфидтің деңгейінің жоғарылауы, бұл қан арқылы таралатын ауыз иісіне себеп болуы мүмкін.

Альтернативтік медицина

DMSO альтернативті медицина ретінде сатылады. Оның альтернативті емдік құрал ретіндегі танымалдылығы 1980 жылы 60 минуттық деректі фильмде оның ерте жақтаушысы көрсетілгеннен кейін пайда болды деп айтылады. Алайда, DMSO АҚШ-тың FDA тізіміндегі кейбір өнімдерде жалған қатерлі ісікке қарсы ем ретінде көрсетілген, және FDA дистрибьюторлармен үнемі күресіп келеді. DMSO-ның қандай да бір әсері бар деген болжамды қолдайтын жеткілікті дәлелдер жоқ, және көптеген дереккөздер оның сынақтар кезіндегі қосымша әсерлерінің тарихы оны диеталық қосымша ретінде қолданғанда сақтық танытуды қажет етеді деген пікірде бірігеді, оны әдеттегі ескертумен белсенді түрде сатады.

Ветеринариялық медицина

DMSO ветеринарияда жылқыларға линмент ретінде, жеке немесе басқа ингредиенттермен бірге жиі қолданылады. Екінші жағдайда, көбінесе DMSO-ның негізгі функциясы – еріткіш ретінде қызмет ету, басқа ингредиенттерді тері арқылы өткізуге көмектесу. Сондай-ақ, жылқыларда DMSO тамырға енгізіледі, қайтадан жеке немесе басқа дәрілермен бірге. Ол жылқыларда бас сүйегі ішіндегі қысымның артуы және/немесе мидың ісінуін емдеу үшін жеке қолданылады.

Дәмділігі

ДМСО терімен жанасқан кезде сезілетін сарымсақ дәмi үштiк нерв ганглияларындағы TRPA1 рецепторларының иіс сезбейтін жағдайдағы белсенділігінен туындауы мүмкiн. Диметил және диаллил дисульфидтері (сарымсаққа ұқсас иісі бар), моно және три сульфидтер (әдетте жағымсыз иісі бар) және осыған ұқсас иіс шығаратын күкірт қосылыстарынан өзгеше, таза химиялық ДМСО иіссіз болады.

Уыттылық

DMSO - улы емес еріткіш, оның орташа өлтіру дозасы этанолдан жоғары (DMSO: LD50, ауызға, егеуқұйрыққа, 14 500 мг/кг; этанол: LD50, ауызға, егеуқұйрыққа, 7,060 мг/кг). DMSO-мен клиникалық сынақтар оның қауіпсіздігіне, әсіресе көзге зиян келтіру мүмкіндігіне қатысты сұрақтар туындағандықтан тоқтатылды. Ең көп кездесетін жанама әсерлерге бас ауруы, терімен тікелей жанасқанда күйдіру және қышыну сезімі жатады. Ауыр аллергиялық реакциялар туралы хабарламалар келіп түскен. DMSO зиянды заттарды, уларды және дәрі-дәрмектерді тері арқылы сіңіруі мүмкін, бұл күтпеген салдарларға әкелуі ықтимал. DMSO қанды жібітетін, стероидтар, жүрек ауруларына арналған дәрілер, тыныштандыратын және басқа да дәрі-дәрмектердің әсерін күшейтеді деп саналады. Кейбір жағдайларда бұл зиянды немесе қауіпті болуы мүмкін. Австралияда ол 4-ші (S4) санаттағы дәрі ретінде тіркелген, ал бір компания өнімдеріне сақтаушы ретінде қосып, сотталды. DMSO теріге оңай сіңетіндіктен, оның құрамында еріген заттар тез сіңіріледі. DMSO-мен жұмыс істегенде қолғапты дұрыс таңдау маңызды. Бутил резеңкесінен, фторэластомерден, неопреннен немесе қалың (15 мил / 0,4 мм) латекс қолғаптар ұсынылады. Химиялық зертханаларда кеңінен қолданылатын нитрилдік қолғаптар қысқа мерзімді тікелей жанасудан қорғай алады, бірақ DMSO-ға ұзақ уақыт әсер еткенде тез тозуы мүмкін. 1965 жылдың 9 қыркүйегінде The Wall Street Journal газеті химиялық зат өндірушісінің ескертпесін жариялады, онда білтегі ауруына байланысты DMSO емделген ирландиялық әйелдің қайтысы еммен байланысты болуы мүмкін екені айтылды, бірақ мәйіт саралау жүргізілмеді және себеп-салдар байланысы анықталған жоқ. DMSO қолданылатын клиникалық зерттеулер тоқтатылды және Ұлттық ғылым академиясы (NAS) 1972 жылы DMSO-ны қолдау туралы қорытынды жариялағанға дейін қайта басталған жоқ. 1978 жылы АҚШ-тың FDA интерстициалды циститті емдеу үшін DMSO-ны мақұлдады. 1980 жылы АҚШ Конгресі FDA-ның DMSO-ны басқа медициналық мақсаттар үшін бекітуде кешігуі туралы айыптаулар бойынша тыңдаулар өткізді. 2007 жылы АҚШ-тың FDA ми травмасынан кейін ми тінінің ісінуін азайту үшін DMSO-ны клиникалық зерттеулерде "жеделдетілген режимде" қарауға рұқсат берді. Кәрізге құйылған DMSO коммуналдық ағынды суларда иіс проблемаларын тудыруы мүмкін: кәріз суы бактериялары DMSO-ны гипоксиялық (анаэробтық) жағдайларда диметил сульфидіне (ДМС) айналдырады, ол шіріген капуста сияқты жағымсыз иіс шығарады. Дегенмен, химиялық таза DMSO-да күкірт-көміртекті (сульфид) және күкірт-сутек (меркаптан) байланыстары болмағандықтан иісі жоқ. DMSO-ны иістен тазарту оның құрамындағы иіс шығаратын қоспаларды жою арқылы жүзеге асырылады.

Жарылыс қаупі

Диметил сульфоксид ацилхлоридтермен қарымдасқанда жарылғыш реакция тудыруы мүмкін; төмен температурада бұл реакция Сверн тотығуы үшін тотықтырғыш затты құрайды. DMSO қалыпты қысымда 189 °C қайнау температурасында ыдырайды, бұл жарылысқа алып келуі мүмкін. Бұл ыдырау қышқылдар мен сілтелердің әсерінен катализделеді, сондықтан тіпті төмен температурада да маңызды болуы мүмкін. Галогенді қосылыстар, металл нитридтері, металл перхлораттары, натрий гидриді, периодты қышқылы және фторлағыш заттармен де күшті, тіпті жарылғыш реакциялар жүреді.