N,N-DIMÉTHYLFORMAMIDE (DMF)

Le N,N-diméthylformamide (DMF) est un composé organique de formule chimique HCON(CH3)2.
Sa structure est HC(=O)−N(−CH3)2.
Couramment abrégé en N,N-diméthylformamide (DMF) (bien que cet acronyme soit parfois utilisé pour le diméthylfurane ou le fumarate de diméthyle), ce liquide incolore est miscible à l'eau et à la plupart des solvants organiques.
Le N,N-diméthylformamide (DMF) est un solvant couramment utilisé en chimie.

CAS : 68-12-2
Formule formule brute : C3H7NO
Masse molaire : 73,09
EINECS : 200-679-5

Synonymes : Impureté 48 du gadobutrol ; C12727000 N,N-diméthylformamide ; N,N-diméthylformamide dans le méthanol ; N,N-diméthylformamide dans l’eau ; Tampon HCl/KCl pH 2,2 1000 ml ; DMF (diméthylformamide)

Le N,N-diméthylformamide (DMF) est inodore, mais les échantillons de qualité technique ou dégradés présentent souvent une odeur de poisson due à la présence d’impuretés de diméthylamine. 
Les impuretés issues de la dégradation du N,N-diméthylformamide (DMF) peuvent être éliminées par barbotage d'un gaz inerte tel que l'argon ou par sonication des échantillons sous pression réduite.
Comme son nom l'indique, le N,N-diméthylformamide (DMF) est structurellement apparenté au formamide, possédant deux groupes méthyle à la place des deux atomes d'hydrogène.
Le N,N-diméthylformamide (DMF) est un solvant polaire (hydrophile) aprotique à point d'ébullition élevé.
Le N,N-diméthylformamide (DMF) favorise les réactions suivant un mécanisme polaire, telles que les réactions SN2.
Le N,N-diméthylformamide (DMF) est un liquide inflammable et incolore, dégageant une odeur désagréable de poisson, semblable à celle des amines, à des concentrations relativement faibles.
Seuil de perception olfactive : 0,47100 ppm. Masse moléculaire : 73,11. Densité (H₂O:1) = 0,95 ; Point d'ébullition = 153 °C ; Point de fusion/congélation = 261 °C ; Pression de vapeur = 3 mmHg à 20 °C ; Point d'éclair = 58 °C ; Température d'auto-inflammation = 444,5 °C. Limites d'explosivité : LIE = 2,2 % ; LSE = 15,2 % à 100 °C. Identification des dangers (selon le système de classification NFPA-704 M) : Santé 2, Inflammabilité 2, Réactivité 0.

Soluble dans l'eau. Exposition potentielle : Tumeur, mutagène ; Effets sur la reproduction ; Données humaines ; Hormone, Irritant primaire.
Le N,N-diméthylformamide (DMF) est utilisé comme solvant pour les liquides et les gaz, et comme additif pour l'essence. Le N,N-diméthylformamide (DMF) possède d'excellentes propriétés de solvant pour une large gamme de composés organiques.
Grâce à ses propriétés physiques, ce composé chimique est utilisé lorsqu'un solvant à évaporation lente est requis.
Le N,N-diméthylformamide (DMF) est notamment utilisé dans la fabrication de fibres polyacryliques, de butadiène, d'acétylène purifié, de produits pharmaceutiques, de colorants, de produits pétroliers et d'autres produits chimiques organiques.
Le N,N-diméthylformamide (DMF) appartient à la famille des formamides, c'est-à-dire qu'il s'agit d'un formamide dont les hydrogènes aminés sont remplacés par des groupes méthyle.
Le N,N-diméthylformamide (DMF) agit comme solvant polaire aprotique, agent hépatotoxique et géroprotecteur.
Le N,N-diméthylformamide (DMF) est un composé organique volatil et un formamide.
Le N,N-diméthylformamide (DMF) est fonctionnellement apparenté aux formamides.

Propriétés chimiques du N,N-diméthylformamide (DMF)
Point de fusion : -61 °C (littérature)
α : 0,94°
Point d’ébullition : 153 °C (littérature)
Densité : 0,944 g/mL (littérature)
Densité de vapeur : 2,5 (par rapport à l’air)
Pression de vapeur : 2,7 mmHg (à 20 °C)
Indice de réfraction : n₂O/D = 1,430 (littérature)
Point d’ébullition : 136 °F
Température de stockage : Conserver entre +5 °C et +30 °C.
Solubilité dans l'eau : miscible
Aspect : liquide
pKa : -0,44 ± 0,70 (prédit)
Couleur : APHA : ≤ 15
Odeur : légère odeur d'ammoniaque détectable à 100 ppm
Aspect : liquide incolore
Polarité relative : 0,386
pH : 7 (200 g/l, H₂O, 20 °C)
Limite d'explosivité : 2,2-16 % (V)
Seuil olfactif : 1,8 ppm
Solubilité dans l'eau : soluble
Conductivité thermique : 0,184 W/(m·K) à 25 °C
Capacité thermique massique : Cp(liquide) : 2,06 J/(g·K) à 25 °C
λ_max : 270 nm, A_max : 1,00
λ_max : 275 nm 0,30
λ : 295 nm Amax : 0,10
λ : 310 nm Amax : 0,05
λ : 340-400 nm Amax : 0,01
Sensibilité : Hygroscopique
Merck : 14,3243
BRN : 605365
Constante de la loi de Henry : 1,3 × 10² mol/(m³Pa) à 25 °C, Burkholder et al. (2019)
Limites d'exposition : ACGIH : VLE-VMO 5 ppm (15 mg/m³)
OSHA : VLE-VMO 10 ppm (30 mg/m³)
NIOSH : VLE-VMO 10 ppm
Constante diélectrique : 36,71
InChI : 1S/C3H7NO/c1-4(2)3-5/h3H,1-2H3
Clé InChI : ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N
LogP : -1,010
Tension superficielle : 35,20 mN/m à 298,15 K
Tension superficielle : 37,1 mN/m à 20 °C
Référence CAS : 68-12-2
Référence chimique NIST : Formamide N,N-diméthyl-(68-12-2)
CIRC : 2A (Vol. 47, 71, 115) 2018
Système d’enregistrement des substances de l’EPA : N,N-diméthylformamide (68-12-2)

Propriétés chimiques
Le N,N-diméthylformamide (DMF) est un liquide incolore ou légèrement jaune, dont le point d'ébullition est de 153 °C et la pression de vapeur de 380 Pa à 20 °C.
Le N,N-diméthylformamide (DMF) est très soluble dans l'eau et soluble dans les alcools, l'acétone et le benzène.
Le N,N-diméthylformamide (DMF) est utilisé comme solvant, catalyseur et absorbant de gaz.
Il réagit violemment avec l'acide sulfurique concentré et l'acide nitrique fumant, et peut même exploser.
Le N,N-diméthylformamide (DMF) pur est inodore, mais le diméthylformamide de qualité industrielle ou modifié a une odeur de poisson car il contient des impuretés de diméthylamine.
Le N,N-diméthylformamide (DMF) est instable (surtout à haute température) en présence d'une base forte comme l'hydroxyde de sodium ou d'un acide fort comme l'acide chlorhydrique ou l'acide sulfurique ; il s'hydrolyse alors en acide formique et en diméthylamine.

Utilisations
Le N,N-diméthylformamide (DMF) est un liquide transparent largement utilisé dans l'industrie comme solvant, additif ou intermédiaire grâce à sa grande miscibilité avec l'eau et la plupart des solvants organiques courants.
Les solutions de N,N-diméthylformamide (DMF) servent au traitement des fibres polymères, des films et des revêtements de surface ; facilitent le filage des fibres acryliques ; permettent la production d'émaux pour fils métalliques et sont utilisées comme milieu de cristallisation dans l'industrie pharmaceutique.
Le N,N-diméthylformamide (DMF) peut également être utilisé pour la formylation avec des réactifs alkyllithium ou de Grignard.
Le N,N-diméthylformamide (DMF) est utilisé comme réactif dans la synthèse des aldéhydes de Bouveault et dans la réaction de Vilsmeier-Haack.
Le N,N-diméthylformamide (DMF) agit comme catalyseur dans la synthèse des chlorures d'acyle. Le N,N-diméthylformamide (DMF) est utilisé pour la séparation et le raffinage du pétrole brut et des oléfines gazeuses.
Le N,N-diméthylformamide (DMF), associé au chlorure de méthylène, sert de décapant pour les vernis et les laques.

Le N,N-diméthylformamide (DMF) est également utilisé dans la fabrication d'adhésifs, de fibres et de films.
Ses principales applications sont son utilisation comme solvant et comme agent d'extraction, notamment pour les sels et les composés de masse moléculaire élevée.
Ce rôle s'explique par la combinaison intéressante de ses propriétés physico-chimiques : faible masse moléculaire, constante diélectrique élevée, propriétés de donneur d'électrons et capacité à former des complexes.
L'utilisation du N,N-diméthylformamide (DMF) comme réactif en synthèse organique est relativement mineure, du moins sur le plan commercial. Le N,N-diméthylformamide (DMF) a été utilisé comme solvant pour la synthèse du conjugué cytotoxique AN-152 de l'hormone de libération de la lutéinostimuline (LH-RH), un agent chimiothérapeutique, et du fluorophore C625 [4-(N,N-diphénylamino)-4′-(6-O-hémiglutarate)hexylsulfinyl stilbène].

Le N,N-diméthylformamide (DMF) peut être employé comme solvant pour diverses réactions de réduction organique.
Son principal usage est celui de solvant à faible évaporation.
Le N,N-diméthylformamide (DMF) est utilisé dans la production de fibres acryliques et de matières plastiques. Le N,N-diméthylformamide (DMF) est également utilisé comme solvant dans le couplage peptidique pour les produits pharmaceutiques, dans le développement et la production de pesticides, ainsi que dans la fabrication d'adhésifs, de cuirs synthétiques, de fibres, de films et de revêtements de surface.

Le N,N-diméthylformamide (DMF) est utilisé comme réactif dans la synthèse des aldéhydes de Bouveault et dans la réaction de Vilsmeier-Haack, une autre méthode utile de formation d'aldéhydes.
Le N,N-diméthylformamide (DMF) est un solvant courant dans la réaction de Heck.
Le N,N-diméthylformamide (DMF) est un catalyseur couramment utilisé dans la synthèse des halogénures d'acyle, en particulier la synthèse des chlorures d'acyle à partir d'acides carboxyliques en utilisant le chlorure d'oxalyle ou de thionyle.
Le N,N-diméthylformamide (DMF) pénètre la plupart des plastiques et les fait gonfler. Grâce à cette propriété, le N,N-diméthylformamide (DMF) convient à la synthèse peptidique en phase solide et entre dans la composition de décapants pour peinture.
Le N,N-diméthylformamide (DMF) est utilisé comme solvant pour la récupération d'oléfines telles que le 1,3-butadiène par distillation extractive.

Le N,N-diméthylformamide (DMF) est utilisé comme matière première importante dans la fabrication de colorants solvants.
Le N,N-diméthylformamide (DMF) est consommé lors de la réaction.
L'acétylène pur ne peut être comprimé et stocké sans risque d'explosion.
L'acétylène industriel est comprimé en toute sécurité en présence de diméthylformamide, ce qui forme une solution concentrée et sûre.
Le boîtier est également rempli d'agamassan, ce qui rend le N,N-diméthylformamide (DMF) sûr à transporter et à utiliser.
Réactif courant et peu coûteux, le N,N-diméthylformamide (DMF) trouve de nombreuses applications en laboratoire de recherche.

Le N,N-diméthylformamide (DMF) est efficace pour la séparation et la mise en suspension des nanotubes de carbone et est recommandé par le NIST pour leur utilisation en spectroscopie proche infrarouge.
Le N,N-diméthylformamide (DMF) peut être utilisé comme étalon en spectroscopie RMN du proton, permettant ainsi le dosage d'un composé inconnu.
Dans la synthèse de composés organométalliques, il est utilisé comme source de ligands de monoxyde de carbone.
Le N,N-diméthylformamide (DMF) est un solvant couramment utilisé en électrofilage.
Le N,N-diméthylformamide (DMF) est fréquemment utilisé dans la synthèse solvothermale de réseaux métallo-organiques.
Le N,N-diméthylformamide (DMF)-d7, en présence d'une quantité catalytique de tert-butylate de potassium et sous chauffage micro-ondes, est un réactif pour la deutération des hydrocarbures aromatiques polycycliques.

Préparation
Deux procédés sont utilisés industriellement pour la production de diméthylformamide. 
Dans le procédé direct (ou en une étape), la diméthylamine et le monoxyde de carbone réagissent à 100 °C et 200 psia en présence de méthylate de sodium comme catalyseur pour former du diméthylformamide (DMF).
Le catalyseur homogène est séparé du N,N-diméthylformamide (DMF) brut, qui est ensuite raffiné pour obtenir le produit final.
Dans le procédé indirect, le N,N-diméthylformamide (DMF) est isolé, puis mis à réagir avec la diméthylamine pour former du DMF.
Pour obtenir du formiate de méthyle, deux méthodes peuvent être utilisées : la déshydrogénation du méthanol et l’estérification de l’acide formique.
Le procédé en deux étapes pour la synthèse du N,N-diméthylformamide (DMF) diffère de la synthèse directe car le formiate de méthyle est préparé séparément et introduit sous forme de produit d’une pureté d’environ 96 % (qualité commerciale). 
Des quantités équimolaires de formiate de méthyle et de N,N-diméthylformamide (DMF) sont mises en réaction en continu à une température de 60 à 100 °C et une pression de 0,1 à 0,3 MPa.
Le produit obtenu est un mélange de N,N-diméthylformamide (DMF) et de méthanol.
La purification s'effectue par distillation et est analogue à celle décrite pour la synthèse directe.
Cependant, aucune séparation des sels n'est nécessaire, car aucun catalyseur n'est utilisé.

Compte tenu du caractère corrosif des réactifs et du produit, l'acier inoxydable doit être utilisé pour la construction des installations de production.

Structure et propriétés
Comme pour la plupart des amides, les données spectroscopiques indiquent un caractère de double liaison partielle pour les liaisons C−N et C−O.
Ainsi, le spectre infrarouge présente une fréquence d'élongation C=O à seulement 1675 cm⁻¹, alors qu'une cétone absorberait aux alentours de 1700 cm⁻¹. Le DMF est un exemple classique de molécule fluxionnelle.
Le spectre RMN ¹H à température ambiante présente deux signaux méthyle, indiquant une rotation entravée autour de la liaison (O)C−N.
Aux alentours de 100 °C, le spectre RMN à 500 MHz de ce composé ne présente qu'un seul signal pour les groupes méthyle.
Le N,N-diméthylformamide (DMF) est miscible à l'eau.
Sa pression de vapeur à 20 °C est de 3,5 hPa.
Une constante de Henry de 7,47 × 10⁻⁵ hPa·m³/mol peut être déduite d'une constante d'équilibre déterminée expérimentalement à 25 °C.
Le coefficient de partage log POW est de −0,85. Étant donné que la densité du N,N-diméthylformamide (DMF) (0,95 g·cm⁻³ à 20 °C) est similaire à celle de l'eau, on ne s'attend pas à une flottation ou une stratification significative dans les eaux de surface en cas de fuite accidentelle.

Réactions
Le N,N-diméthylformamide (DMF) est hydrolysé par les acides et les bases forts, notamment à haute température.
En présence d'hydroxyde de sodium, le N,N-diméthylformamide (DMF) se transforme en formiate et en diméthylamine.
Le N,N-diméthylformamide (DMF) subit une décarbonylation au voisinage de son point d'ébullition pour donner de la diméthylamine et du monoxyde de carbone.
La distillation est donc effectuée sous pression réduite et à basse température.
L'une de ses principales applications en synthèse organique est la réaction de Vilsmeier-Haack, utilisée pour la formylation des composés aromatiques. 
Le procédé implique la conversion initiale du N,N-diméthylformamide (DMF) en un ion chloroiminium, [(CH₃)₂N=CH(Cl)]⁺, connu sous le nom de réactif de Vilsmeier, qui attaque les arènes.
Les composés organolithiens et les réactifs de Grignard réagissent avec le DMF pour donner des aldéhydes après hydrolyse, selon une réaction appelée synthèse des aldéhydes de Bouveault.
Le N,N-diméthylformamide (DMF) forme des adduits 1:1 avec divers acides de Lewis, tels que l'acide mou I₂ et l'acide dur phénol.
Le N,N-diméthylformamide (DMF) est classé comme une base de Lewis dure et ses paramètres de base du modèle ECW sont EB = 2,19 et CB = 1,31.
La force donneuse relative du N,N-diméthylformamide (DMF) vis-à-vis d'une série d'acides, comparée à celle d'autres bases de Lewis, peut être illustrée par des diagrammes de C-B.