Диметилсульфат

Для получения диметилсульфата используются различные методы. Простейший — этерификация серной кислоты с метанолом:

${\displaystyle {{\ce {2 CH3OH + H2SO4 -> (CH3)2SO4 + 2 H2O}}}}$.

Другой возможный способ включает в себя дистилляцию метилсерной кислоты в вакууме (перегонка 60 % олеума с метанолом):

${\displaystyle {{\ce {2 CH3HSO4 -> H2SO4 + (CH3)2SO4}}}}$.

Метилнитрит и метилхлорсульфонат также образуют диметисульфат:

${\displaystyle {{\ce {CH3ONO + CH3OSO2Cl -> (CH3)2SO4 + NOCl}}}}$.

В США ${\displaystyle {{\ce {Me2SO4}}}}$ производится коммерчески с 20-х годов XX века в непрерывном процессе реакции диметилового эфира и триоксида серы:

${\displaystyle {{\ce {(CH3)2O + SO3 -> (CH3)2SO4}}}}$.

Ещё один способ получения диметилсульфата — реакция хлорсульфоновой кислоты с метанолом^[2]:

${\displaystyle {{\ce {2 CH3OH + HOSO2Cl -> (CH3)2SO4 + HCl + H2O}}}}$.

Представляет собой бесцветную маслянистую жидкость, малорастворимую в воде. Чистый диметилсульфат не имеет запаха. Примеси могут придавать ему слабый запах чеснока.

Может быть перегнан при 140—150 °C и давлении примерно 15 мм рт. ст.

Растворим в метаноле, этаноле, этиловом эфире, дихлорметане, ацетоне, хлороформе, нитробензоле, также реакции иногда ведут в воде. Со взрывом реагирует с аммиаком и аминами. Реакции растворов аминов даёт соответственно вещества с большим содержанием метильных групп при азоте, третичные амины дают четвертичные соли. При этом первая метильная группа уходит значительно быстрее второй. Он также алкилирует фенолы и тиолы. Считается, что реакции идут по S_N2 механизму.

Несмотря на высокую эффективность диметилсульфата для алкилирования, из-за токсичности и высокой стоимости его часто заменяют. Так при О-алкилировании используют иодметан. Диметилкарбонат менее токсичен чем иные реагенты, поэтому может успешно быть заменить их при N-алкилировании. В целом токсичность алкилирующих агентов прямо коррелирует с их способностью к алкилированию.

Широко применяется в органическом синтезе для метилирования различных веществ: фенолов, аминов, некоторых гетероциклических соединений пуринового ряда, таких как мочевая кислота и других. Так же применяется для получения нитрометана:

${\displaystyle {{\ce {2 NaNO2 + (CH3)2SO4 -> 2CH3NO2 + Na2SO4}}}}$.

С-Н кислоты метилируются диметилсульфатом в апротонных растворителях.

Чаще всего диметилсульфат используется для метилирования фенолов. Некоторые простые спирты также могут быть метилированы, как, например, трет-бутанол в трет-бутилметиловый эфир.

${\displaystyle {{\ce {2(CH3)3COH + (CH3)2SO4 -> 2 (CH3)3COCH3 + H2SO4}}}}$.

Алкоголяты легко метилируются, например^[3]:

${\displaystyle {{\ce {RO- Na+ + (CH3)2SO4 -> ROCH3 + Na(CH3)SO4}}}}$.

Метилирование сахаров диметилсульфатом называется метилированием по Хаворту^[4][5].

Диметилсульфат используется как для получения четвертичных солей так и третичных аминов.

${\displaystyle {{\ce {C6H5CH=NC4H9 + (CH3)2SO4 -> C6H5CH=N^{+}(CH3)C4H9 + CH3OSO3^{-}}}}}$.

Кватернизованные аммониевые соли жирных кислот используют как поверхностно-активных веществ (ПАВ) так и в качестве смягчителя тканей^[3]:

${\displaystyle {\ce {CH3(C6H4)NH2+(CH3)2SO4->[{\ce {NaHCO_{3}+H_{2}O}}]CH3(C6H4)N(CH3)2+Na(CH3)SO4}}}$.

Так же как и метилирование спиртов, алкилируются тиоляты, но с большей скоростью^[3]:

${\displaystyle {{\ce {RS^-Na^+ + (CH3)2SO4 -> RSCH3 + Na(CH3)SO4}}}}$,

например^[6]:

${\displaystyle {{\ce {p-CH3C6H4SO2Na + (CH3)2SO4 -> p-CH3C6H4SO2CH3 + Na(CH3)SO4}}}}$.

Этот метод был использован для получения тиоэфиров:

${\displaystyle {{\ce {RC(O)SH + (CH3)2SO4 -> RC(O)S(CH3) + HOSO3CH3}}}}$.

Диметилсульфат может вызвать специфические расщепление гуанина в ДНК путём разрушения имидазольного гетероцикла^[7]. Этот процесс может быть использован для определения последовательности азотистых оснований в ДНК и других применениях.

Диметилсульфат используется для картирования одноцепочечных фрагментов ДНК. Метод основан на различии скорости метилирования фрагментов цитозина в составе одно- и двуцепочечных нуклеиновых кислот^[8].

Высокотоксичное вещество с кожно-резорбтивным воздействием, ЛД₅₀ 140 мг/кг (мыши, перорально).

Пары диметилсульфата оказывают сильное раздражающее и прижигающее воздействие на слизистые оболочки дыхательных путей и глаз (воспалительные явления, отёки, поражения дыхательных путей, конъюнктивит)^[9].

Оказывает также общее токсическое действие, особенно на ЦНС. Жидкий диметилсульфат при попадании на кожу вызывает ожоги и долго незаживающие язвы, в высоких концентрациях омертвение (некроз). Токсичность обусловлена продуктами гидролиза, которые включают метанол и серную кислоту.

Скрытый период при лёгких отравлениях составляет до 15 часов, при отравлениях средней тяжести — до 5 часов, при тяжёлых — до 2—3 часов^[9].

Особенно опасно поражение глаз (возможна потеря зрения). В тяжёлых случаях отравления наблюдается кома, паралич и смерть в течение 3—4 дней^[9].

Является сильным канцерогеном, проявляет мутагенные эффекты. Канцерогенный и мутагенный эффекты обусловлены метилированием ДНК.