Dimethylformamid

Sicherheitshinweise

GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP), ggf. erweitert

Gefahr

H- und P-Sätze

Flüssigkeit und Dampf entzündbar.
Gesundheitsschädlich bei Hautkontakt oder Einatmen.
Verursacht schwere Augenreizung.
Kann das Kind im Mutterleib schädigen.

Vor Gebrauch besondere Anweisungen einholen.
Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen und anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen.
Bei Berührung mit der Haut: Mit viel Wasser / … waschen. (Die vom Gesetzgeber offen gelassene Einfügung ist vom Inverkehrbringer zu ergänzen
Bei Kontakt mit den Augen: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen.
Bei Exposition oder falls betroffen: Ärztlichen Rat Einholen / ärztliche Hilfe hinzuziehen.

Zulassungsverfahren REACH

besonders besorgniserregend: fortpflanzungsgefährdend (CMR)

MAK

DFG: 5 ml/m³ bzw. 15 mg/m³
Schweiz: 5 ml/m³ bzw. 15 mg/m³

Dimethylformamid (DMF), genauer N,N-Dimethylformamid, ist ein Amid der Ameisensäure. DMF wird als polares, aprotisches, organisches Lösungsmittel eingesetzt.

Die Verwendung als Lösungsmittel für Polyacrylnitril, das dessen Verwendung als Kunstfaser ermöglichte (Orlon, Dralon u.a.), wurde 1941 von Herbert Rein bei IG Farben und 1944 unabhängig bei DuPont in den USA entdeckt.

Strukturformel

Allgemeines
Name	Dimethylformamid
Andere Namen	N,N-Dimethylmethanamid N,N-Dimethylformamid Ameisensäuredimethylamid DMF
Summenformel	C₃H₇NO
Kurzbeschreibung	farblose bis gelbliche Flüssigkeit mit schwach aminartigem Geruch
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer	68-12-2
EG-Nummer	200-679-5
ECHA-InfoCard	100.000.617
PubChem	6228
ChemSpider	5993
DrugBank	DB01844
Eigenschaften
Molare Masse	73,10 g/mol
Aggregatzustand	flüssig
Dichte	0,95 g/cm³ (20 °C)
Schmelzpunkt	−61 °C
Siedepunkt	153 °C
Dampfdruck	3,77 hPa (20 °C) 6,75 hPa (30 °C) 12,8 hPa (40 °C) 22,9 hPa (50 °C)
Löslichkeit	mischbar mit Wasser und vielen organischen Lösungsmitteln
Dipolmoment	3,82(8) D (1,3 · 10⁻²⁹ C · m)
Brechungsindex	1,4305 (20 °C)
Thermodynamische Eigenschaften
ΔH_f⁰	−239,3 kJ/mol

Herstellung

Die großtechnische Herstellung von DMF erfolgt auf zwei verschiedenen Wegen, nach einem einstufigen und einem zweistufigen Prozess. Bei der einstufigen Synthese wird Dimethylamin mit Kohlenmonoxid bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck direkt zu DMF umgesetzt. Die Reaktion wird in der Flüssigphase mit Hilfe eines Katalysators (Natriumethanolat) durchgeführt:

$\mathrm {(CH_{3})_{2}NH+CO\longrightarrow (CH_{3})_{2}N{-}CHO}$

Bei der zweistufigen Synthese wird die Umsetzung von Dimethylamin mit Ameisensäuremethylester durchgeführt, es entsteht Methanol als Kuppelprodukt:

$\mathrm {(CH_{3})_{2}NH+HCOOCH_{3}\longrightarrow (CH_{3})_{2}N{-}CHO+CH_{3}OH}$

Beide Synthesen verlaufen mit hohen Ausbeuten ohne die Bildung nennenswerter Nebenprodukte. Die Produktaufarbeitung erfolgt in beiden Fällen durch mehrstufige Destillation.

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

DMF ist eine farblose bis gelbliche, schwerflüchtige Flüssigkeit, die sich mit Wasser und vielen organischen Lösungsmitteln mischt. Bei Normaldruck siedet die Verbindung bei 153 °C. Die Dampfdruckfunktion ergibt sich nach Antoine entsprechend log₁₀(P) = A−(B/(T+C)) (P in bar, T in K) mit A = 3,93068, B = 1337,716 und C = −82,648 im Temperaturbereich von 303 K bis 363 K. Wichtige thermodynamische Größen werden in der folgenden Tabelle gegeben:

Zusammenstellung der wichtigsten thermodynamischen Eigenschaften
Eigenschaft	Typ	Wert [Einheit]	Bemerkungen
Standardbildungsenthalpie	Δ_fH⁰_liquid	−239,4 kJ/mol	als Flüssigkeit
Verbrennungsenthalpie	Δ_cH⁰_liquid	−1941,6 kJ/mol	als Flüssigkeit
Wärmekapazität	c_p	148,16 J·mol⁻¹·K⁻¹ (25 °C) 2,03 J·g⁻¹·K⁻¹ (25 °C)	als Flüssigkeit
Kritische Temperatur	T_c	649,6 K
Kritische Dichte	ρ_c	3,82 mol/l
Verdampfungsenthalpie	Δ_VH⁰ Δ_VH	46,7 kJ/mol 39,409 kJ/mol	am Siedepunkt
Schmelzenthalpie	Δ_FH	8,95 kJ/mol

Die Temperaturabhängigkeit der Verdampfungsenthalpie lässt sich entsprechend der vereinfachten Watsongleichung Δ_VH=A·(1−T_r)ⁿ (Δ_VH in kJ/mol, T_r =(T/T_c) reduzierte Temperatur) mit A = 59,3545 kJ/mol, n = 0,381 und T_c = 647,0 K im Temperaturbereich zwischen 213 K und 647 K beschreiben.

Die Verbindung bildet azeotrop siedende Gemische mit n-Heptan bei 97 °C bei einem Gehalt von 5 Ma% bzw. mit Ethylbenzol bei 134 °C mit einem Gehalt von 15 Ma%. Keine Azeotrope werden mit Wasser, Methanol, Ethanol, Benzol, Toluol, und Acetonitril gebildet.

Chemische Eigenschaften

Das Amid zersetzt sich unter Licht und Hitzeeinwirkung zu Dimethylamin und Kohlenstoffmonoxid. Lösungen in Wasser sind hydrolysebeständig. Zusätze von Säuren oder Basen katalysieren den Zerfall in Ameisensäure und Dimethylamin. Als Lösungsmittel ist die Verbindung gegenüber einer Reihe von Stoffen nicht inert. Mit Stoffen wie Natriumhydrid, Natriumtetrahydroborat, Lithiumazid, Natrium, Thionylchlorid und Triethylaluminium treten heftige Reaktionen ein. Es reagiert auch mit halogenierten Kohlenwasserstoffen, wie Tetrachlorkohlenstoff.

Sicherheitstechnische Kenngrößen

Dimethylformamid bildet entzündliche Dampf-Luft-Gemische. Die Verbindung hat einen Flammpunkt von 58 °C. Der Explosionsbereich liegt zwischen 2,2 Vol.‑% (70 g/m³) als untere Explosionsgrenze (UEG) und 16 Vol.‑% (500 g/m³) als obere Explosionsgrenze (OEG). Hier ergibt sich ein oberer Explosionspunkt von 51 °C. Der maximale Explosionsdruck beträgt 7,2 bar. Die Grenzspaltweite wurde mit 1,02 mm bestimmt. Es resultiert damit eine Zuordnung in die Explosionsgruppe IIA. Die Zündtemperatur beträgt 440 °C. Der Stoff fällt somit in die Temperaturklasse T2.

Verwendung

DMF dient als Lösungsmittel für eine Vielzahl fester, flüssiger oder gasförmiger Stoffe, für Polymere, wie beispielsweise Polyacrylnitril, PVC, Polyamide, Polyurethane, Epoxidharze, Ethin sowie für Cellulose und deren Derivate.
DMF dient als Katalysator bei der Herstellung von Säurechloriden aus Carbonsäuren und Oxalylchlorid.
DMF wird im Labor, da polar aprotisch, bei Reaktionen mit polaren Übergangszuständen gerne als Lösemittel verwendet. Bei nukleophilen Substitutionen können gegenüber z.B. Methanol drastische Geschwindigkeitserhöhungen verzeichnet werden.
DMF dient in der chemischen Technik als Extraktionsmittel zur Abtrennung von Benzol, Ethin, 1,3-Butadien.
DMF ist ein Zusatzstoff zu Kerosin, es dient als Katalysator für dessen Verbrennung
DMF ist ein Zwischenprodukt in der Synthese von Acetalen, Aldehyden, Carbonsäureestern und Nitrilen
Aus DMF und Phosphoroxychlorid lässt sich das Vilsmeier-Haack-Reagenz herstellen, das zur Formylierung von Aromaten und zur Chlorierung von Carbonsäuren dient.
DMF wird als Reagenz zur Synthese von Aldehyden mittels Bouveault-Aldehyd-Synthese verwendet.
DMF-d₇ wird als Lösungsmittel in der NMR-Spektroskopie verwendet.

Deuteriertes Dimethylformamid (DMF-d₇)

Sicherheitshinweise

Sowohl nach akuter, als auch nach chronischer Einwirkung, kann es zu einer Leberzellschädigung kommen. Histologisch zeigen sich dann mikrovesikuläre Fetteinlagerungen (Fettleber) und Veränderungen des Lebergewebes ohne ausgeprägte Entzündungen.

DMF ist in Anlage 6 zu Nummer 30 des Anhangs XVII der REACH-Verordnung (EG) Nr. 1907/2006 als fortpflanzungsgefährdend der Kategorie 2 gelistet.

Basierend auf einem Artikel in:

Wikipedia.de