El DMF es uno de los disolventes más utilizados en la síntesis orgánica y también se conoce como disolvente universal. Hoy voy a compartir con ustedes un caso de reacción. El uso combinado de m-CPBA y DMF también es potencialmente peligroso. El m-CPBA, también conocido como ácido m-cloroperoxibenzoico, es un tipo de oxidante orgánico muy utilizado en química orgánica. En términos relativos, es relativamente seguro. Sin embargo, el campo de la química está lleno de incógnitas. Un accidente descrito en la bibliografía que compartimos hoy está relacionado con el uso combinado de m-CPBA y DMF, y está directamente relacionado con las siguientes transformaciones químicas.
Los sintetizadores de Fujisawa Pharmaceutical Company, en Japón, utilizaron m-CPBA para oxidar el azufre a sulfóxido utilizando DMF como disolvente a escala piloto. Los sintetizadores mezclaron primero 6,3 l de DMF y 11,0 kg de m-CPBA, y agitaron ambos durante 2 horas. Se forma materia insoluble en el sistema, que se filtra para obtener una solución clara, y la solución clara se añade a la solución de reacción orgánica. Cuando se lleva a cabo el proceso de goteo durante 1 hora, la solución de DMF de m-CPBA se eleva repentinamente y se libera gas. A continuación, se produce una explosión repentina. El autor de este artículo (Org. Proc. Res. Dev.) describe brevemente el proceso de reacción en la siguiente figura.
El personal sintético buscó inmediatamente la causa del accidente y la explosión. Especularon que probablemente se debió a una sustancia insoluble, y que dicha sustancia insoluble era precisamente m-CBPO. Esta sustancia insoluble podría ser una impureza de la materia prima m-CPBA o podría generarse gradualmente en el sistema de reacción. El autor de este artículo llevó a cabo una serie de experimentos de verificación. El autor descubrió que el contenido de m-CBPO en la materia prima m-CPBA es solo del 0,2 %. Además, los experimentos DTA e IST confirmaron que el m-CPBA se funde a 89 grados y es estable a menos de 97 grados. A continuación, el autor realizó un estudio DTA sobre la solución DMF de m-CPBA, y los resultados mostraron que la temperatura de descomposición de m-CPBA era de 83 grados. Los experimentos anteriores muestran que el DMF puede afectar en gran medida al punto crítico de temperatura de descomposición del m-CPBA. Por lo tanto, el autor cree que el disolvente DMF desempeñó un papel importante en este accidente.
El autor descubrió entonces que, a medida que aumentaba la temperatura, el contenido de m-CBPO aumentaba significativamente, y la investigación con DTA mostró que, cuando la temperatura supera los 125 grados, se puede prever una explosión muy grave.
A continuación, el autor llevó a cabo un estudio ARC de la solución de m-CPBA DMF, un estudio de concentración y un estudio de estabilidad mixta de m-CPBA y m-CPBO. La conclusión final es que la solución de DMF de m-CPBA tarda 185 minutos en subir lentamente de 26 grados a 70 grados, y luego sube rápidamente a 200 grados en pocos minutos o similar. Además, cuanto más concentrada es la solución de DMF de m-CPBA, más rápido se calienta. El experimento mixto de m-CPBA y m-CPBO muestra que la temperatura aumenta lentamente al principio, pero después de solo 95 minutos se produce un aumento brusco de la temperatura.
En resumen, el autor de este artículo describe el proceso general de la explosión. En primer lugar, la formación de m-CPBO provoca un aumento de la temperatura y, a continuación, la formación de una gran cantidad de m-CPBO provoca una explosión a altas temperaturas. Al final, el autor utilizó diclorometano DCM como disolvente para resolver con éxito este problema. Los experimentos DTA muestran que, al utilizar diclorometano como disolvente, no se produce exotermia con el paso del tiempo.
Experimenta con decenas de miles, ¡la seguridad es lo primero! El DMSO y el DMF son disolventes polares fuertes que, aunque tienen buena solubilidad para los compuestos orgánicos, también son un arma de doble filo.