Dimethylsulfoxid

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Wechseln zu: Navigation, Suche
Strukturformel
Strukturformel von Dimethylsulfoxid
Allgemeines
Name Dimethylsulfoxid
Andere Namen
  • DMSO
  • Methylsulfoxid
  • Methylsulfinylmethan
  • Sulfinyldimethan
  • Dimethylis sulfoxidum
Summenformel C2H6OS
CAS-Nummer 67-68-5
PubChem 679
Kurzbeschreibung

farb- und geruchlose Flüssigkeit[1]

Eigenschaften
Molare Masse 78,13 g·mol−1
Aggregatzustand

flüssig

Dichte

1,10 g·cm−3 (20 °C)[1]

Schmelzpunkt

18 °C[1]

Siedepunkt

189 °C[1]

Dampfdruck

2,2 hPa (40 °C)[1]

Löslichkeit

mischbar mit Wasser, Alkoholen, Aceton, Chloroform und Benzol, nicht aber mit Alkanen[2]

Dipolmoment

3,96(4) D[3] (1,3 · 10−29 C · m)

Brechungsindex

1,4793 (20 °C)[4]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [1]
keine GHS-Piktogramme
H- und P-Sätze H: keine H-Sätze
P: keine P-Sätze
Toxikologische Daten

14500 mg·kg−1 (LD50Ratteoral)[5]

Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0

−204,2 kJ/mol[6]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C
Vorlage:Infobox Chemikalie/Summenformelsuche vorhanden

Dimethylsulfoxid (Abkürzung: DMSO) ist ein organisches Lösungsmittel und zählt zur Verbindungsklasse der Sulfoxide.

Darstellung und Gewinnung[Bearbeiten]

Technisch wird Dimethylsulfoxid aus Dimethylsulfid z. B. durch katalytische Oxidation mit Distickstofftetroxid in Anwesenheit von Sauerstoff hergestellt.[7] Im Labor kann der Thioether Dimethylsulfid mit stöchiometrischen Mengen Wasserstoffperoxid oder verdünnter Salpetersäure oxidiert werden. Das Dimethylsulfoxid kann allerdings weiter zu Dimethylsulfon oxidiert werden[7]:

Oxidation von Dimethylsulfoxid zu Dimethylsulfon

DMSO fällt daneben als Nebenprodukt bei der Zellstoffherstellung an.[7]

Eigenschaften[Bearbeiten]

Physikalische Eigenschaften[Bearbeiten]

Dimethylsulfoxid ist eine farb- und geruchlose, hygroskopische Flüssigkeit. Nach längerer Lagerung weist es häufig einen fauligen Geruch (nach Dimethylsulfid) auf. Mit einem Schmelzpunkt bei 18 °C kann die Substanz nur wenig unterhalb der Raumtemperatur erstarren.[8] Die Schmelzenthalpie beträgt 14,37 kJ·mol−1.[9] Bei Normaldruck siedet die Verbindung bei 189 °C.[10] Die Dampfdruckfunktion ergibt sich nach Antoine entsprechend log10(P) = A−(B/(T+C)) (P in bar, T in K) mit A = 4,49107, B = 1807,002 und C = −60,995 im Temperaturbereich von 325,5 bis 442,1 K.[11] bzw. mit A = 5,23039, B = 2239.161 und C = −29.215 im Temperaturbereich von 293 bis 323 K.[12] Es ist in jedem Verhältnis mit Wasser mischbar, weiterhin mit vielen organischen Lösemitteln wie Alkoholen, Carbonsäureestern, Ketonen, und chlorierten Kohlenwasserstoffen. Es gehört der Gruppe nukleophiler, aprotischer, dipolarer Lösemittel an (wie zum Beispiel Dimethylformamid).

Chemische Eigenschaften[Bearbeiten]

Die Verbindung beginnt sich am Normaldrucksiedepunkt bei 189 °C thermisch zu zersetzen, was heftig bis explosionsartig erfolgen kann.[13] Die Zersetzung wird durch Säuren oder Basen katalysiert, so dass diese schon bei wesentlich niedrigeren Temperaturen relevant werden kann.[13] Eine heftige bis explosionsartige Zersetzung erfolgt auch in Gegenwart von Halogenverbindungen, Metallnitraten, Metallperchloraten, Natriumhydrid, Periodsäure und von Fluorierungsmitteln.[13][7]

Dimethylsulfoxid kann mit Natriumhydrid[14] oder Natriumamid[15] unter Bildung eines Methylsulfinylcarbanions (Dimsylanion) deprotoniert werden, welches als sehr starkes nucleophiles Reagenz in der organischen Synthese verwendet wird. Die Reaktionsgemische können sich oberhalb von 70 °C explosionsartig zersetzten. Es besteht auch beim Isolieren des festen Natriumsalzes Explosionsgefahr.[13]

Sicherheitstechnische Kenngrößen[Bearbeiten]

Dimethylsulfoxid bildet oberhalb des Flammpunktes bei 88 °C entzündbare Dampf-Luft-Gemische.[16] Die untere Explosionsgrenze liegt bei 1,8 Vol% (58 g/m3). Eine obere Explosionsgrenze (OEG) kann wegen der thermischen Zersetzung der Substanz nicht bestimmt werden.[16] Die Zündtemperatur beträgt 270 °C.[16] Der Stoff fällt somit in die Temperaturklasse T3. Die elektrische Leitfähigkeit ist mit 2·10−7 S·m−1 eher gering.[17]

Pharmakologie[Bearbeiten]

Dimethylsulfoxid hat antiphlogistische und analgetische Eigenschaften.[7] Es findet daher therapeutische Verwendung als perkutanes Arzneimittel zur Behandlung lokaler Schmerzzustände (beispielsweise bei Sportverletzungen oder rheumatischen Beschwerden). Da DMSO bei Bluterguss zum schnellen Abschwellen beiträgt und somit in Kampfsportarten bzw. Mannschaftssportarten mit Körperkontakt zur schnellen Regeneration besonders geeignet ist, wird es in diesem Sportarten besonders verwendet.[18] Brasilianische Erfahrungen zeigen, dass DMSO-Gel und therapeutischer Ultraschall gegenüber allen anderen Behandlungsformen (bzw. keiner Behandlung) die signifikant besten Ergebnisse im Hinblick auf das Abschwellen stumpfer Verletzungen aufweisen.[19]

Seine besondere Fähigkeit ist das leichte Eindringen in Haut und andere Zellmembranen. Es dient daher als Trägersubstanz bei auf der Haut angewendeten Arzneimitteln (Salben, Gele, Pflaster, Tinkturen) zur Einschleusung der eigentlichen Wirkstoffe wie Heparin oder Analgetika als sogenannter Transportvermittler (auch Penetrationsverstärker, Schleppersubstanzen genannt), d. h. in DMSO gelöste Substanzen werden leicht vom Organismus durch die Haut aufgenommen. Das gilt auch für Gifte, die sonst keine oder schwach wirksame Kontaktgifte darstellen, wie Cyanide. Daher müssen Lösungen von als toxisch geltenden Verbindungen sofort, wenn diese auf die Haut gelangen, mit geeigneten Mitteln (z. B. Wasser) abgespült werden.

Weiterhin findet es Verwendung bei versehentlicher subkutaner oder perivaskulärer Applikation beispielsweise von Zytostatika. In diesem Fall wird eine topische Applikation von DMSO 99 % im Bereich des Paravasates und darüber hinaus dreimal täglich über eine Dauer von mindestens 14 Tagen empfohlen.

DMSO wirkt bei dermaler Applikation

  • antiinflammatorisch (entzündungshemmend),
  • abschwellend,
  • vasodilatatorisch (gefäßerweiternd),
  • und es bindet Radikale.

DMSO wurde als 50-prozentige Salbe auch erfolgreich bei der Behandlung des komplexen regionalen Schmerzsyndroms eingesetzt.[20]

Toxizität[Bearbeiten]

Konzentriertes DMSO besitzt zytotoxische Wirkung, es ist ein Zellgift.[21] Nur in geringen Konzentrationen von <10 % ist es offensichtlich unbedenklich.[22] Länger anhaltende Einwirkung höherer Konzentrationen von DMSO auf Haut oder Atemwege und ein Verschlucken von DMSO ziehen Leber- und Nierenschäden nach sich. Auch Nervenschäden sind möglich, z. B. Krämpfe, Zittern, Lähmungen.

Verwendung[Bearbeiten]

DMSO ist ein weitverbreitetes Lösungsmittel in Labor und Technik. So wird es in Spinnlösungen von Polyacrylnitril, als Abbeizmittel, als Lösungsmittel bei der Aromatenextraktion und als Reaktionsmedium bei organischen Synthesen verwendet. Weiterhin wird DMSO in der Zellkulturtechnik bei der Kryokonservierung von Zellen als Gefrierschutzmittel eingesetzt.

In der organischen Synthesechemie dient es in der Swern-Oxidation und der Parikh-Doering-Oxidation als Oxidationsmittel. In der Pharmazie dient es als Bestandteil von Salben (s. Eigenschaften).

Deuteriertes Dimethylsulfoxid (DMSO-d6)

Vollständig deuteriertes DMSO (DMSO-d6) – in dem alle sechs Wasserstoffatome durch Deuterium ausgetauscht sind – wird als Lösungsmittel in der NMR-Spektroskopie benutzt.

In der Zellkultur findet es Verwendung in Einfriermedien bei der Kryokonservierung von eukaryotischen Zellen.[23] Als Gefrierschutzmittel verhindert es während des Einfrierprozesses die Bildung von Eiskristallen; diese können Zellorganellen zerstören und so zum Absterben der Zellen führen. DMSO hemmt die Kristallbildung etwas besser als Glycerin, welches ebenfalls zu diesem Zweck eingesetzt wird, ist dafür aber auch wesentlich toxischer.

Literatur[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b c d e f g Eintrag zu CAS-Nr. 67-68-5 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 10. Januar 2008 (JavaScript erforderlich).
  2. Beyer-Walter, Lehrbuch der Organischen Chemie, 23. Auflage, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1998, ISBN 3-7776-0808-4.
  3. David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet Version: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Dipole Moments, S. 9-55.
  4. David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet Version: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Physical Constants of Organic Compounds, S. 3-210.
  5. Eintrag zu Dimethyl sulfoxide in der ChemIDplus-Datenbank der United States National Library of Medicine (NLM).
  6. David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet Version: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Standard Thermodynamic Properties of Chemical Substances, S. 5-22.
  7. a b c d e Dimethylsulfoxid. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 14. Juni 2014.
  8. Douglas, T.B.: Heats of Formation of Liquid Methyl Sulfoxide and Crystalline Methyl Sulfone at 18 deg. in J. Am. Chem. Soc. 68 (1946) 1072–1076, doi:10.1021/ja01210a046.
  9. Clever, H.L.; Westrum, E.F., Jr.: Dimethylsulfoxide and dimethylsulfone. Heat capacities, enthalpies of fusion, and thermodynamic properties in J. Phys. Chem. 74 (1970) 1309-1317, doi:10.1021/j100701a027.
  10. Kaczmarek, B.; Radecki, A.: Vapor-Liquid Equilibria in Binary Systems Containing Ethanol with Tetramethyldisiloxane and Dimethyl Sulfoxide in J. Chem. Eng. Data 34 (1989) 195–197, doi:10.1021/je00056a014.
  11. Jakli, G.; van Hook, W.A.: The Vapor Pressures of Dimethyl Sulfoxide and Hexadeuterodimethyl Sulfoxide from about 313 to 453 K in J. Chem. Thermodyn. 4 (1972) 857-864, doi:10.1016/0021-9614(72)90007-9.
  12. Douglas, T.B.: Vapor Pressure of Methyl Sulfoxide from 20 to 50°. Calculation of the Heat of Vaporization in J. Am. Chem. Soc. 70 (1948) 2001-2002, doi:10.1021/ja01186a005.
  13. a b c d Roth/Weller: Gefährliche Chemische Reaktionen, ecomed Sicherheit, Verlagsgruppe Hüthig Jehle Rehm, Landsberg/Lech, 31. Ergänzungslieferung 8/2000.
  14. Iwai, I.; Ide, J.: 2,3-Diphenyl-1,3-Butadiene. In: Organic Syntheses, 1970, 50, S. 62, doi:10.15227/orgsyn.050.0062; Coll. Vol. 6 (1988), S. 531 (PDF).
  15. Kaiser, E. M; Beard, R. D; Hauser, C. R : Preparation and reactions of the mono- and dialkali salts of dimethyl sulfone, dimethyl sulfoxide, and related compounds in J. Organomet. Chem. 59 (1973) 53. doi:10.1016/S0022-328X(00)95020-4.
  16. a b c E. Brandes, W. Möller: Sicherheitstechnische Kenngrößen - Band 1: Brennbare Flüssigkeiten und Gase, Wirtschaftsverlag NW – Verlag für neue Wissenschaft GmbH, Bremerhaven 2003.
  17. Technische Regel für Betriebssicherheit - TRBS 2153, BG RCI Merkblatt T033 Vermeidung von Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladungen, Stand April 2009, Jedermann-Verlag Heidelberg.
  18. Arnd Krüger: DMSO. Leistungssport 43(2013), 3, 28
  19. Silveira, PCL; Victor, EG; Schefer, D. et al. (2010). Effects of therapeutic pulsed ultrasound and DMSO phonophoresisis on parameters of oxidative stress in traumatized muscle. Ultrasound in Med & Biology 36(1), 44-50
  20. Zuurmond, W.W.A. et al. (1996): Treatment of acute reflex sympathetic dystrophy with DMSO 50% in a fatty cream. In: Acta Anaesthesiologica Scandinavica. Bd. 40, S. 364–367. doi:10.1111/j.1399-6576.1996.tb04446.x.
  21. Sexton, T.J (1979): Cytotoxicity of DMSO as related to components of a turkey semen extender. In: Poultry Science. Bd. 58, S. 1024-1030.
  22. Georges, D.A. et.al. (2002): Evaluation of the Cytotoxicity Effect of Dimethyl Sulfoxide (DMSO) on Caco2/TC7 Colon Tumor Cell Cultures. In: Biological & Pharmaceutical Bulletin. Bd. 25, S. 1600–1603 (PMID 12499647).
  23. Encyclopedia Britannica (online). In: Cryopreservation (Zugriff am 14. Mai 2009).