O DMF é um dos solventes mais usados em síntese orgânica e também é conhecido como solvente universal. Hoje compartilharei com vocês um caso de reação. O uso combinado de m-CPBA e DMF também é potencialmente perigoso. O m-CPBA, também conhecido como ácido m-cloroperoxibenzóico, é um tipo de oxidante orgânico muito usado em química orgânica. Em termos relativos, ele é relativamente seguro. No entanto, o campo da química é repleto de incógnitas. Um acidente relatado na literatura compartilhada hoje está relacionado ao uso misto de m-CPBA e DMF, e está diretamente relacionado às seguintes transformações químicas.
Sintetizadores da Fujisawa Pharmaceutical Company no Japão usaram o m-CPBA para oxidar o enxofre em sulfóxido usando DMF como solvente em escala piloto. Os sintetizadores primeiro misturaram 6,3 litros de DMF e 11,0 kg de m-CPBA e agitaram os dois por 2 horas. Em seguida, filtrou-se para obter uma solução límpida, e a solução límpida foi adicionada à solução de reação orgânica. Quando o processo de gotejamento é realizado por 1 hora, a solução DMF de m-CPBA aumenta repentinamente e o gás é liberado. E, de repente, explodiu. O autor deste artigo (Org. Proc. Res. Dev.) descreve resumidamente o processo de reação conforme a figura a seguir.
A equipe sintética imediatamente procurou a causa do acidente e da explosão. Eles especularam que provavelmente o acidente foi causado por matéria insolúvel, e a matéria insolúvel era exatamente o m-CBPO. Essa matéria insolúvel pode ser uma impureza da própria matéria-prima m-CPBA ou pode ser gerada gradualmente no sistema de reação. O autor deste artigo conduziu uma série de experimentos de verificação. O autor descobriu que o conteúdo de m-CBPO na matéria-prima m-CPBA é de apenas 0,2%. Além disso, os experimentos de DTA e IST confirmaram que o m-CPBA derrete a 89 graus e é estável a menos de 97 graus. O autor então realizou um estudo de DTA na solução DMF de m-CPBA, e os resultados mostraram que a temperatura de decomposição do m-CPBA era de 83 graus. Os experimentos acima mostram que o DMF pode afetar amplamente o ponto crítico da temperatura de decomposição do m-CPBA. Portanto, o autor acredita que o solvente DMF desempenhou um papel importante nesse acidente.
O autor descobriu então que, à medida que a temperatura aumentava, o conteúdo de m-CBPO aumentava significativamente, e a pesquisa de DTA mostrou que, quando a temperatura atinge mais de 125 graus, pode-se prever uma explosão muito séria.
Em seguida, o autor realizou um estudo de ARC da solução DMF de m-CPBA, um estudo de concentração e um estudo de estabilidade mista de m-CPBA e m-CPBO. A conclusão final é que são necessários 185 minutos para que a solução DMF de m-CPBA aumente lentamente de 26 graus para 70 graus e, em seguida, aumente rapidamente para 200 graus em alguns minutos ou algo semelhante. Além disso, a solução DMF de m-CPBA mais concentrada se aquece mais rapidamente. O experimento misto de m-CPBA e m-CPBO mostra que a temperatura aumenta lentamente no início, mas depois de apenas 95 minutos, haverá um aumento acentuado da temperatura.
Em resumo, o autor deste artigo apresenta o processo geral da explosão. Primeiro, a formação de m-CPBO leva a um aumento na temperatura e, em seguida, a formação de uma grande quantidade de m-CPBO causa uma explosão em altas temperaturas. No final, o autor usou diclorometano DCM como solvente para resolver esse problema com sucesso. Os experimentos de DTA mostram que, usando o diclorometano como solvente, não há exotermia ao longo do tempo.
Faça experimentos com dezenas de milhares de pessoas, primeiro a segurança! DMSO e DMF são solventes fortemente polares, embora tenham boa solubilidade para orgânicos, eles também são uma faca de dois gumes!