硫酸二甲(Dimethyl sulfate)是一种有机化合物,又叫二甲基硫酸酯、dms化学式为(CH₃O)₂SO₂,本身为无色油状液体,微溶于水,无臭至淡淡洋葱状气味,摩尔质量为126.13 g/摩尔沸点188 ℃,闪点为83 ℃,熔点很低为-23 ℃,其密度大于水为1.333 g/cm³,在25 ℃时其蒸汽压为65 Pa。硫酸二甲酯是一种可燃液体,具有腐蚀性,遇水会分解放热,生成甲醇和硫酸,其常作为一种甲基化试剂,可以使酚、胺和硫醇更容易发生甲基化,同时也可以使基因发生甲基化以及突变,其在化工生产、农药、医药等方面均有应用。

发现历史

早在19世纪便制得了硫酸二甲酯,但当时纯度不够,后被瑞典化学家约翰·彼得·克拉森(Johan Peter Clason)合成制得。

理化性质

物理性质

硫酸二甲酯为无色油状液体,微溶于水,无臭至淡淡洋葱状气味,摩尔质量为126.13 g/摩尔沸点188 ℃,闪点为83 ℃,熔点很低为-23 ℃,其密度大于水为1.333 g/cm³。

化学性质

硫酸二甲酯是一种可燃液体,具有腐蚀性,遇水分解,放热生成硫酸。

并且它是一种有效的甲基化剂,硫酸二甲酯可以使酚、胺和硫醇更容易发生甲基化。

酚的甲基化

胺的甲基化

硫醇的甲基化

毒性

水基类、乳液类、膏霜类、嗜喱类和粉类化妆品中硫酸二甲酯和硫酸二乙酯的检出限均为1.5 mg/kg,定量限均为5.0 mg/kg,蜡基类化妆品中硫酸二甲酯和硫酸二乙酯的检出限均为3.0 mg/kg,定量限均为10.0 mg/kg,油状化妆品中硫酸二甲酯和硫酸二乙酯的检出限均为5.0 mg/kg,定量限均为16.0 mg/kg。

硫酸二甲酯是美国国家职业安全与健康研究所(NIOSH)致癌物条例定义的潜在职业致癌物。研究表明硫酸二甲酯在浓度为13 ppm情况下会导致猴子在20分钟后出现严重症状,浓度75 ppm会导致豚鼠在20小时后出现中毒情况。对人体皮肤最大暴露值为5 mg/立方米

车间空气中最高容许浓度0.5 mg/m³。中国在1999年便将硫酸二甲酯列为2A类致癌物。

检测方法

工作场所中硫酸二甲酯的检测

工作场所空气中硫酸二甲酯的检测方法是基于高效液相进行的,首先对空气中的硫酸二甲酯使用硅胶吸附, 然后使用丙酮进行溶解提取后,在碱性条件下加入对硝基酚,恒温加热后生成对硝基茴香醚, 经液相分析后即可检测。

化妆品中含量检测

硫酸二甲酯先经色谱纯级得溶剂溶解提取,用气相色谱-质谱法测定,选择离子监测(SIM)模式扫描,在设定的仪器条件下,分别测定标准液和试样溶液,试样溶液和标准液的选择离子色谱峰在相同保留时间处(士0.5%)出现,且两种溶液的特征离子的相对离子丰度基本一致,则可判定试样为硫酸二甲酯,随后以硫酸二甲酯的标准溶液浓度为横坐标,试样定量离子的峰面积为纵坐标,建立标准曲线,以试样中待测化合物的峰面积与标准曲线比较定量。

应用

基因作用

DNA甲基化

硫酸二甲酯可以使DNA发生甲基化,研究表明DNA甲基化水平的高低可以影响丛枝病的发生,所以可以结合PCR技术利用硫酸二甲酯对泡桐患病幼苗DNA进行甲基化处理,使其DNA发生不同程度的甲基化,最终结果表明在适宜浓度硫酸二甲酯处理下,可以将患病植株转变成为健康植株。

制作柔顺剂

阳离子型柔顺剂对衣物处理的效果更好,故工业上可以使用硬脂酸二乙烯三胺及硫酸二甲酯三种物质制得阳离子型柔顺剂,第一步需要对硬脂酸进行加热处理,待其融化完全后向反应容器中加入二乙烯三胺并通入氮气,制得初级产物咪唑啉,将咪唑啉转移至烧瓶中,使用丙醇作为溶剂,加热搅拌后加入硫酸二甲酯,待反应完成后即得阳离子型柔顺剂。

化工生产

对苯二甲基二甲醚是一种重要的化工中间体,可用来生产耐高温没药树,在工业上可以利用环己作为反应溶剂,向其中按比例加入硫酸二甲酯和对二苯甲醇,经过氧化铝催化作用,二者可以发生反应,其反应产物经过滤和乙酸乙酯洗脱后,即可制得对苯二甲基二甲醚。

O,S-二烷基黄原酸酯在工业中是合成烯烃的重要中间体,并且其本身也是很好的润滑油添加剂,在工业上可以使用乙醇二硫化碳和硫酸二甲酯合成,使用少量碘甲烷作为催化剂,冷凝回流反应后使用二硫化碳萃取下层反应液,经洗涤干燥后过滤浓缩即得产物。

农药领域

藜芦醚是制备杀菌剂吗啉的一个重要中间体,其可以通过苯二酚和硫酸二甲酯作为原料进行制备,主要是通过硫酸二甲酯的甲基化作用,在碱性溶剂条件下向邻苯二酚中加入硫酸二甲酯,使二者发生反应进行,该反应分为两步,第一步在低温条件下加入硫酸二甲酯,第二步升温使二者发生甲基化反应得到最终产物。

间甲苯甲醚同样作为一种合成农药的合成中间体,可以通过硫酸二甲酯的烷基化作用,以间甲酚和硫酸二甲酯为原料在碱性条件下合成间甲苯甲醚,需要注意的是反应需要冰水浴加热,在氢氧化钠中先加入间甲酚,搅拌5分钟后再加入硫酸二甲酯。

医药领域

2,3,4-三甲氧基苯甲酸是用来生产抗血压类药物的重要中间体结构,但首先要将原料2,3,4-三羟基苯甲酸使用硫酸二甲酯进行甲基化,该甲基化环境需要弱碱性环境,故硫酸二甲酯和氢氧化钠比例为1:1,又因为该反应为放热反应,所以硫酸二甲酯要缓慢分次加入,并且该反应在甲基化的同时也会生成酯化的副产物,故需要通过碱和酸处理后才得到甲基化产物。

水苏碱是中药益母草的重要活性成分,在心血管疾病和呼吸道等方面均有很好的活性,但水苏碱很难提取,并且从益母草中提取率很低,所以可以使用化学合成方法合成,即使用L-L-脯氨酸和硫酸二甲酯作为原料,在碱性溶剂条件下二者反应生成水苏碱。

染料领域

柠檬酸是植物特有得活性成分,属于香豆素类衍生物,具有荧光和特殊香味,所以在食品、染料等领域均有很好得应用,但仅依靠从天然植物中获取白柠檬酸是远远不够的,所以可以利用间苯三酚丙炔酸乙酯等化合物作为反应原料,经缩合成环、甲基化两步反应制得白柠檬素,其中甲基化主要是通过使用硫酸二甲酯对其第二步产物进行甲基化,从而得到最终产物。

催化剂

沥青在铺设过程中常需要加入一些表面活性剂以降低其张力,而温拌剂便是表面活性剂的一种,主要是通过两步进行合成,首先将一定量的软脂酸甲苯加入反应容器中,加热容器至120 ℃,并向容器内缓慢滴加N,N-二甲基1,3-二氨基丙烷,恒温反应5小时后可制得棕榈酸酰胺丙基二甲胺

棕榈酸酰胺丙基二甲基胺经石油醚结晶纯化后,使用2-丙醇作为溶剂,置于四口烧瓶中,向瓶中缓慢滴加硫酸二甲酯,并加热搅拌,得到最终产物季胺盐类表面活性类温拌剂。

安全事宜

健康危害

硫酸二甲酯(dms)不仅具有很强的毒性,并且其还有很强的腐蚀能力和刺激性,其可以通过多种途径进入人体,若眼部接触,会导致眼部烧伤并伴有水肿、睁眼困难等症状,一般可致角膜溃疡。其误吸主要是通过呼吸道和皮肤导致得,在吸入后常伴随炎症的发生,会引起患者眼结膜及呼吸道黏膜损伤,在患者24小时内还会出现胸闷胸痛心悸病、头昏等不适症状。若出现误食则会导致口腔和咽喉烧伤,并且咽喉常伴有有灼烧感,引发胃痉挛以及呕吐、惊厥等症状,严重可引起休克等。

毒理作用

硫酸二甲酯是一种高活性化学物质,可以通过干扰核酸功能来增加突变率,也可以将烷基自由基引入生物活性分子中,从而阻止其正常功能,在所有静脉注射研究中,肺和大脑的核酸烷基化程度远高于肝脏和肾脏,并且它也很容易通过粘膜、肠道和皮肤吸收,它在哺乳动物组织中迅速代谢,当静脉注射到大鼠体内时,3分钟后血浆中检测不到。硫酸二甲酯的水解以及随后细胞和组织成分分子(包括脱氧核糖核酸)的甲基化可能是其局部效应、全身毒性作用和可能的致癌性的原因。在眼睛上,硫酸二甲酯产生类似于甲醇的毒性作用,其毒性很可能部分是分子溶解的甲醇部分的直接结果,也是烷基化反应的结果。人体中的最终代谢产物是硫酸盐二氧化碳,它们分别由肾脏排泄和由肺部释放。

当硫酸二甲酯浓度达到0.92 mg/立方米时,人体在长期接触的情况下,其外周血淋巴细胞突变可能性将大大增加,同时通过大鼠动物实验表明,随着硫酸二甲酯的浓度增大,大鼠骨髓细胞突变概率也会相应增加,且这种突变是对细胞的直接突变,会更容易引起癌症的触发。

预防措施

眼部接触:在将患者运送到医疗机构之前或期间,应先使用大量的水冲洗眼睛 15 分钟。

皮肤接触:首先脱掉接触硫酸二甲酯的衣物以避免不慎再次接触到化学品,然后不断用水冲洗患者的接触部位,并在转运前用肥皂和水进行后续处理。

吸入过多:将患者转移到空地,注意人员是否密集,若出现呼吸不畅得情况,则应对患者提供氧气,或进行插管处理。

误食:立即给患者120毫升至240毫升的牛奶或水,这里要注意成人不超过240 毫升,儿童不超过120 毫升,并且期间不能进行催吐处理。

消防安全

若发生火灾,应使用干粉灭火器或者沙土掩埋灭火,发生泄漏不能让该化学品进入环境,保持通风,首先将泄漏液收集在可密闭的容器中,对剩余残液使用干燥砂土或惰性吸收剂吸收,并转移到安全场所。

存储

应放置在阴凉干燥得区域,密封保存,与可食用产品分开存放,且存放区域不应有排水管和下水道。

参考资料

..2022-12-22

..2022-12-22

..2022-12-22

..2022-12-22

..2022-12-22

..2022-12-22

..2022-12-22

..2022-12-22

..2022-12-22