ثنائي ميثيل فورماميد

ثنائي ميثيل فورماميد ₍ DMF ) هو مركب عضوي صيغته الكيميائية H₂C₂O₅N (CH₃ ) ₂ _. بنيته هي HC(=O)−N( −CH₃ ₎ ₂ _. يُختصر عادةً إلى DMF (مع أن هذا الاختصار يُستخدم أحيانًا لثنائي ميثيل فوران أو ثنائي ميثيل فومارات )، وهو سائل عديم اللون يمتزج بالماء ومعظم السوائل العضوية. يُعد DMF مذيبًا شائعًا في التفاعلات الكيميائية . ثنائي ميثيل فورماميد عديم الرائحة، لكن العينات ذات الجودة التقنية أو المتدهورة غالبًا ما تنبعث منها رائحة كريهة تشبه رائحة السمك بسبب شوائب ثنائي ميثيل أمين . يمكن إزالة شوائب تدهور ثنائي ميثيل أمين عن طريق تمرير غاز خامل مثل الأرجون في العينات أو عن طريق معالجتها بالموجات فوق الصوتية تحت ضغط منخفض. كما يشير اسمه، فهو مرتبط بنيويًا بالفورماميد ، حيث يحتوي على مجموعتي ميثيل بدلًا من ذرتي الهيدروجين. DMF مذيب قطبي ( محب للماء ) لا بروتوني ذو درجة غليان عالية . فهو يسهل التفاعلات التي تتبع آليات قطبية، مثل تفاعلات S _N 2 .

كما هو الحال بالنسبة لمعظم الأميدات ، تشير الأدلة الطيفية إلى وجود رابطة ثنائية جزئية في روابط C−N و C−O. وبالتالي، يُظهر طيف الأشعة تحت الحمراء تردد تمدد C=O عند 1675  سم ⁻¹ فقط ، بينما يمتص الكيتون بالقرب من 1700  سم ⁻¹ . ^{[ 6 ]}

يُعد DMF مثالاً كلاسيكياً على الجزيء المتغير . ^{[ 7 ]}

يُظهر طيف الرنين النووي المغناطيسي للبروتون ^عند درجة حرارة الغرفة إشارتين لمجموعتي الميثيل، مما يدل على وجود إعاقة دورانية حول الرابطة (O)C−N. ^{[ 6 ]} عند درجات حرارة تقارب 100  درجة مئوية،  يُظهر طيف الرنين النووي المغناطيسي بتردد 500 ميجاهرتز لهذا المركب إشارة واحدة فقط لمجموعات الميثيل.

يمتزج ثنائي ميثيل فورماميد (DMF) بالماء. ^{[ 8 ]} يبلغ ضغط بخاره عند 20  درجة مئوية 3.5  هكتوباسكال. ^{[ 9 ]} يمكن استنتاج ثابت قانون هنري، وقيمته 7.47 × 10⁻⁵ ^{هكتوباسكال} ·م³ ^/  مول، من ثابت التوازن المحدد تجريبيًا عند 25 درجة مئوية. ^{[ 10 ]} تم قياس معامل التوزيع log P OW، وقيمته -0.85. [ 11 ] نظرًا _لأن ^{كثافة ثنائي ميثيل فورماميد} (0.95 جم·سم³ ^عند 20 درجة مئوية ^{[ 8 ]} ) مشابهة لكثافة الماء، فمن غير المتوقع حدوث طفو أو تدرج ملحوظ في المياه السطحية في حالة الفقد العرضي.   

يتحلل ثنائي ميثيل فورماميد (DMF) بواسطة الأحماض والقواعد القوية، وخاصة عند درجات الحرارة المرتفعة. مع هيدروكسيد الصوديوم ، يتحول DMF إلى فورمات وثنائي ميثيل أمين. يخضع DMF لعملية نزع الكربون بالقرب من درجة غليانه ليعطي ثنائي ميثيل أمين وأول أكسيد الكربون. لذلك، تُجرى عملية التقطير تحت ضغط منخفض عند درجات حرارة منخفضة. ^{[ 12 ]}

في أحد استخداماته الرئيسية في التخليق العضوي ، يُعدّ ثنائي ميثيل فورماميد (DMF) كاشفًا في تفاعل فيلسمير-هاك ، الذي يُستخدم لفورميلة المركبات العطرية. ^{[ 13 ] [ 14 ]} تتضمن العملية تحويلًا أوليًا لـ DMF إلى أيون كلوروإيمينيوم، [(CH3 ₎ 2N ₌ CH(Cl)] ⁺ ، المعروف بكاشف فيلسمير ، ^{[ 15 ]} والذي يهاجم الأرينات.

تتفاعل مركبات الليثيوم العضوية وكواشف غرينيارد مع ثنائي ميثيل فورماميد لإنتاج الألدهيدات بعد التحلل المائي في تفاعل يسمى تخليق ألدهيد بوفو . ^{[ 16 ]}

يشكّل ثنائي ميثيل فورماميد نواتج إضافة بنسبة 1:1 مع مجموعة متنوعة من أحماض لويس، مثل حمض اليود (I₂ ₎ الضعيف، وحمض الفينول القوي . يُصنّف ثنائي ميثيل فورماميد كقاعدة لويس قوية ، ومعاملات نموذج ECW الخاصة به هي _EB = 2.19 وCB ₌ 1.31. ^{[ 17 ]} يمكن توضيح قوة مانح الإلكترونات النسبية له تجاه سلسلة من الأحماض، مقارنةً بقواعد لويس الأخرى، باستخدام مخططات CB . ^{[ 18 ] [ 19 ]}

تم الحصول على DMF لأول مرة في عام 1893 من قبل الكيميائي الفرنسي ألبرت فيرلي (1867-1959)، عن طريق تقطير خليط من هيدروكلوريد ثنائي ميثيل أمين وفورمات البوتاسيوم . ^{[ 20 ]}

يتم تصنيعه الآن صناعياً عن طريق دمج فورمات الميثيل وثنائي ميثيل أمين أو عن طريق تفاعل ثنائي ميثيل أمين مع أول أكسيد الكربون . ^{[ 21 ]}

على الرغم من أنه غير عملي حاليًا، إلا أنه يمكن تحضير ثنائي ميثيل فورماميد من ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج باستخدام محفزات أساسها الروثينيوم . ^{[ 22 ]}

يُستخدم ثنائي ميثيل فورماميد (DMF ) بشكل أساسي كمذيب ذي معدل تبخر منخفض. ويُستخدم في إنتاج ألياف الأكريليك والبلاستيك . كما يُستخدم كمذيب في اقتران الببتيدات للمستحضرات الصيدلانية، وفي تطوير وإنتاج المبيدات الحشرية ، وفي صناعة المواد اللاصقة ، والجلود الصناعية ، والألياف، والأغشية، والطلاءات السطحية. ^{[ 8 ]}

• يستخدم ككاشف في تخليق ألدهيد بوفو ^{[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]} وفي تفاعل فيلسمير-هاك [ ^{13 ] [ 14 ] وهي} طريقة أخرى مفيدة لتكوين الألدهيدات .
• وهو مذيب شائع في تفاعل هيك . ^{[ 26 ]}
• يُعدّ هذا المركب عاملًا حفازًا شائع الاستخدام في تخليق هاليدات الأسيل ، ولا سيما تخليق كلوريدات الأسيل من الأحماض الكربوكسيلية باستخدام كلوريد الأوكساليل أو الثيونيل . وتتضمن آلية التحفيز تكوينًا عكسيًا لكلوريد الإيميدويل (المعروف أيضًا باسم "كاشف فيلسمير"): ^{[ 27 ] [ 28 ]}

• يخترق ثنائي ميثيل فورماميد معظم أنواع البلاستيك ويجعلها تنتفخ. وبسبب هذه الخاصية، يُعد ثنائي ميثيل فورماميد مناسبًا لتخليق الببتيدات في الطور الصلب وكمكون في مزيلات الطلاء .
• يستخدم ثنائي ميثيل فورماميد كمذيب لاستخلاص الأوليفينات مثل 1،3-بوتادين عن طريق التقطير الاستخلاصي .
• يُستخدم كمادة خام مهمة في صناعة الأصباغ المذيبة، ويُستهلك أثناء التفاعل.
• لا يمكن ضغط غاز الأسيتيلين النقي وتخزينه دون خطر الانفجار. يُضغط الأسيتيلين الصناعي بأمان في وجود ثنائي ميثيل فورماميد، الذي يُشكّل محلولاً آمناً ومركزاً. كما تُملأ العبوة بمادة أغاماسان ، مما يجعلها آمنة للنقل والاستخدام.

باعتباره كاشفًا رخيصًا وشائعًا، فإن لـ DMF استخدامات عديدة في مختبرات الأبحاث.

• يُعد ثنائي ميثيل فورماميد (DMF) فعالاً في فصل وتعليق أنابيب الكربون النانوية ، وتوصي به المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) لاستخدامه في التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء القريبة لهذه الأنابيب. ^{[ 29 ]}
• يمكن استخدام DMF كمعيار في مطيافية الرنين النووي المغناطيسي للبروتون مما يسمح بالتحديد الكمي لمركب غير معروف.
• في عملية تركيب المركبات العضوية المعدنية، يتم استخدامه كمصدر لروابط أول أكسيد الكربون .
• يُعدّ ثنائي ميثيل فورماميد (DMF) مذيبًا شائع الاستخدام في الغزل الكهربائي .
• يستخدم ثنائي ميثيل فورماميد (DMF) بشكل شائع في التخليق الحراري المائي للأطر المعدنية العضوية .
• DMF- _d7 في وجود كمية حفزية من بوتوكسيد البوتاسيوم الثالثي تحت التسخين بالميكروويف هو كاشف لـ deuteration الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات.

وقد أظهر التعرض لبخار ثنائي ميثيل فورماميد انخفاضاً في تحمل الكحول وتهيجاً للجلد في بعض الحالات. ^{[ 30 ]}

في 20 يونيو 2018، نشرت وكالة حماية البيئة الدنماركية مقالاً حول استخدام ثنائي ميثيل فورماميد (DMF) في صناعة الألعاب الإسفنجية . وقد أدت كثافة هذا المركب في اللعبة إلى سحب جميع الألعاب الإسفنجية من السوق الدنماركية، ونُصِح بالتخلص منها مع النفايات المنزلية. ^{[ 31 ]}

الجرعة المميتة الحادة ( LD50 ) (عن طريق الفم، في الجرذان والفئران) تتراوح بين 2.2 و7.55 غ/كغ. ^{[ 8 ]} وقد تم فحص مخاطر ثنائي ميثيل فورماميد. ^{[ 32 ]}

• بطاقة السلامة الكيميائية الدولية 0457
• دليل الجيب للمخاطر الكيميائية الصادر عن المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (NIOSH). "#0226" . المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (NIOSH).
• وثيقة التقييم الكيميائي الدولي الموجز رقم 31: ثنائي ميثيل فورماميد N,N