Hızlı Arama
N,N-Dimetilüre, 1,3-Dimetilüre olarak da bilinir, üre'den türetilen ve azot atomlarına iki metil grubunun bağlandığı organik bir bileşiktir.
Üre türevleri sınıfına ait olup, özellikle ilaç ve tarım kimyası endüstrilerinde organik sentezlerde ara madde olarak sıklıkla kullanılır.
CAS Numarası: 544-88-7
Eş anlamlılar:
1,3-Dimetilüre,N,N-Dimetilüre,Dimetilüre,1,3-Dimetilkarbamid, Üreidodimetan,N,N-Dimetilkarbamid
giriiş
1.1 Arka Plan ve Önem
N,N-Dimetilüre (1,3-Dimetilüre), her iki azot atomunun da metillendiği bir üre türevidir.
Üre, uzun zamandan beri organik kimya ve biyokimyada temel bir molekül olarak kabul edilmektedir.
Azot pozisyonlarına metil gruplarının eklenmesi, molekülün hem kimyasal hem de fiziksel özelliklerini değiştirerek, sentetik bir ara madde olarak kullanışlılığını artırır.
Bu bileşik, heterosiklik bileşikler, herbisitler ve diğer biyolojik olarak aktif moleküller için bir yapı taşı görevi görme yeteneği nedeniyle, özellikle ilaçlar ve tarım kimyasallarında organik sentezde önemlidir.
Nispeten düşük toksisitesi, yüksek çözünürlüğü ve ılımlı koşullar altında tepkimeye girebilmesi nedeniyle değerlidir.
Tarihsel Gelişim
İkame edilmiş ürelerin kökeni, 19. yüzyılda Friedrich Wöhler'in üreyi sentezlemesiyle başlar. Wöhler, inorganik öncüllerden organik moleküllerin sentezlenebileceğini göstererek vitalizm teorisini çürütmüştür.
O zamandan beri, N,N-Dimetilüre gibi çok sayıda türev, çeşitli kimyasal özellikleri ve uygulamaları nedeniyle araştırıldı.
Zamanla N,N-Dimetilüre, organik sentezde bir reaktif ve ara madde olarak öne çıktı ve üreye göre daha iyi çözünürlük ve azaltılmış hidrojen bağı gibi daha elverişli fiziksel özellikler sağlayarak çeşitli kimyasal reaksiyonlarda kullanımını kolaylaştırdı.
Kimyasal Aileye Genel Bakış
N,N-Dimetilüre, azot atomlarında çeşitli ikamelerle üre fonksiyonel grubunun (-NH-CO-NH-) varlığıyla karakterize edilen geniş üre türevleri ailesine aittir.
Bu türevler, ilaç, boya, reçine ve polimerlerin sentezlenmesinde ara ürün olarak yaygın olarak kullanılmaktadır.
Ürenin metilasyonu onun reaktifliğini değiştirir ve bu da N,N-Dimetilürenin bazı uygulamalar için daha uygun olmasını sağlar.
Kimyasal ve Fiziksel Özellikler
Moleküler Yapı ve Formül
N,N-Dimetilüre'nin moleküler formülü C3H8N2O olup, molekül ağırlığı 88.11 g/mol'dür.
Molekül, her biri bir metil grubuyla ikame edilmiş iki azot atomuyla çevrili merkezi bir karbonil grubuna sahiptir.
Bu simetrik ikame, üreye kıyasla moleküller arası hidrojen bağlarını azaltır, bu da erime noktası ve çözünürlük gibi fiziksel özellikleri etkiler.
Fiziksel Özellikler
Görünüm: Beyaz kristal katı
Erime Noktası: Yaklaşık 78–81 °C
Kaynama Noktası: Kaynamadan önce ayrışır, genellikle damıtılmaz
Yoğunluk: 20 °C'de yaklaşık 1,05 g/cm³
Çözünürlük: Su, etanol, metanol ve diğer polar çözücülerde yüksek oranda çözünür; hekzan gibi polar olmayan çözücülerde pratik olarak çözünmez
Spektroskopik Özellikler
Kızılötesi (IR) Spektroskopisi: Karbonil (C=O) grubu için karakteristik absorpsiyon bantlarını yaklaşık 1670 cm⁻¹ seviyesinde göstermektedir. NH gerilme titreşimleri, ikame nedeniyle yok veya zayıftır, metil gruplarının yaklaşık 2900 cm⁻¹ seviyesinde CH gerilme titreşimleri ile yer değiştirmiştir.
Nükleer Manyetik Rezonans (NMR):
¹H NMR: Azota bağlı metil grupları için tekli tepeler sunar, tipik olarak 2,8–3,2 ppm civarında görünür.
¹³C NMR: Karbonil karbonu için 160–165 ppm civarında, metil karbonu için ise 30 ppm civarında sinyaller göstermektedir.
Kütle Spektrometrisi (MS): Moleküler iyon zirvesi (M⁺) m/z = 88'de, moleküler ağırlığı doğrular.
Sentez ve Üretim Yöntemleri
Endüstriyel Sentez Yolları
N,N-Dimetilüre, esas olarak metil iyodür, dimetil sülfat veya formaldehit ile formik asidin birleştirilmesiyle üre metilasyonu yoluyla sentezlenir (Eschweiler-Clarke tipi metilasyon).
İşlem, verimi en üst düzeye çıkarmak ve yan ürünleri en aza indirmek için genellikle kontrollü sıcaklık ve basınç altında gerçekleştirilir.
Laboratuvar Sentez Yöntemleri
Laboratuvarda, üreyi formaldehit ve formik asitle reaksiyona sokarak, aminleri seçici olarak metilleyen Eschweiler-Clarke reaksiyonuna benzer bir işlemle N,N-Dimetilüre hazırlanabilir.
Alternatif olarak, bazik koşullar altında metil iyodür veya dimetil sülfat kullanılarak ürenin doğrudan metilasyonu gerçekleştirilir.
Bir diğer sentetik yol ise metil izosiyanatın metilamin ile yoğunlaştırılmasıdır ancak metil izosiyanatın toksisitesi nedeniyle bu daha az yaygındır.
Tepkime Mekanizmaları
Metilasyon, üre azotunun, metilleme maddesi tarafından sağlanan elektrofilik metil gruplarına nükleofilik saldırısı yoluyla ilerler.
Bazın varlığı, ara türlerin deprotonasyonunu sağlayarak azotun nükleofilik kalmasını sağlar.
Reaksiyon, koşullara bağlı olarak mono-, di- veya trimetillenmiş üre türleri üretebilir.
Verim ve Arıtma
Tipik verimler, reaksiyon koşullarına ve saflaştırma adımlarına bağlı olarak %70 ile %95 arasında değişmektedir.
Ürün su veya metanol gibi polar çözücülerden yeniden kristalleştirilerek saflaştırılır.
Safsızlıklar arasında metillenmemiş üre ve kısmen metillenmiş türevler bulunur ve bunlar fraksiyonel kristalizasyon veya kromatografi ile uzaklaştırılabilir.
Kimyasal Reaktivite ve Uygulamaları
Reaktivite Profili
N,N-Dimetilüre tipik üre kimyası gösterir ancak metil ikameleri nedeniyle değişen reaktiviteye sahiptir.
Karbonil karbonu elektrofilik kalır ve bu da aminler ve alkollerle asilasyon ve yoğunlaşma gibi reaksiyonlara olanak sağlar.
Metil grupları hidrojen bağlarını azaltarak çözünürlüğü artırır ve bazen reaksiyon hızlarını değiştirir.
Nispeten kararlıdır ancak asidik veya bazik kataliz altında reaktiftir.
Organik Sentezde Ara Ürün Olarak Kullanın
Tıbbi kimyada önemli iskeleler olan imidazoller ve triazinler gibi heterosiklik bileşiklerin öncüsü olarak görev yapar.
Ayrıca pestisit ve herbisitlerin sentezinde de rol oynar.
İlaç ve Tarım Kimyasallarında Uygulamalar
İlaç uygulamaları arasında antidiyabetik ajanlar olan sülfonilüreler gibi ilaçların sentezinde ara madde olarak kullanımı da yer alır.
Tarımsal kimyasallarda herbisit ve fungisitlerin üretiminde kullanılır.
Katalizör Sistemlerindeki Rolü
N,N-Dimetilüre, katalizör formülasyonlarında ligand veya stabilizatör olarak görev yaparak organik reaksiyonlarda katalizör aktivitesini veya seçiciliğini artırabilir.
Analitik Yöntemler
Kromatografik Teknikler
Gaz Kromatografisi (GC):
Nispeten düşük uçuculuğu ve termal kararlılığı nedeniyle N,N-Dimetilüre doğrudan GC ile daha az sıklıkla analiz edilir.
Ancak uçuculuğu artırmak ve eser miktardaki safsızlıkları veya bozunma ürünlerini tespit etmek için türevlendirme teknikleri kullanılabilir.
Türevlerin yapısal doğrulamasında kütle spektrometrisi (GC-MS) ile birlikte GC kullanımı faydalıdır.
Yüksek Performanslı Sıvı Kromatografisi (HPLC):
HPLC, kompleks karışımlarda N,N-Dimetilürenin kantitatif analizi için tercih edilen yöntemdir. Ters fazlı kolonlar ve 200-220 nm civarındaki dalga boylarında UV detektörü kullanılarak N,N-Dimetilüre doğru bir şekilde ayrılabilir ve kantifize edilebilir. Sulu tamponlar ve organik çözücülerle (örneğin asetonitril) gradyan elüsyonu, çözünürlüğü optimize eder.
Spektroskopik Teknikler
Ultraviyole-Görünür (UV-Vis) Spektroskopisi:
N,N-Dimetilüre geniş bir konjugasyona sahip olmasa da karbonil grubu düşük UV aralığında (~190–210 nm) emilim yapar ve bu da UV tespitinin öncelikle saflık değerlendirmesi veya reaksiyon ilerlemesinin izlenmesi için kullanılmasına olanak tanır.
Kızılötesi (IR) Spektroskopisi:
IR spektroskopisi, ~1670 cm⁻¹'de karbonil gerilmesi ve N–C gerilme modları gibi karakteristik tepe noktalarının izlenmesi yoluyla tanımlama için değerlidir. Fourier dönüşümlü kızılötesi (FTIR) cihazları hızlı nitel analiz sağlar ve fonksiyonel grup değişikliklerini tespit edebilir.
Nükleer Manyetik Rezonans (NMR) Spektroskopisi:
¹H ve ¹³C NMR yapısal açıklama ve saflık değerlendirmesi için vazgeçilmez araçlardır.
Metil protonların (~2,9 ppm) ve karbonil karbonların (~160 ppm) kimyasal kaymaları, ikame modellerini doğrulamaktadır. İki boyutlu NMR (COSY, HSQC), atama işlemine daha fazla yardımcı olmaktadır.
Miktar Tayini ve Saflık Testi
Kantitatif analiz, kromatografik ve spektroskopik verileri birleştirir. Titrimetrik yöntemler nadiren kullanılır.
Bunun yerine, kantifikasyon için HPLC ve yapısal doğrulama için NMR veya IR kombinasyonunun kullanılması ürün tutarlılığını sağlar.
Endüstriyel ve farmasötik standartlarda saflık genellikle %98'in üzerindedir.
Endüstriyel Önem ve Pazar
Üretim Ölçeği ve Ekonomisi
N,N-Dimetilüre dünya çapında tonlarca ölçekte üretilmekte olup, öncelikli olarak ilaç ve tarım kimyası endüstrilerine hizmet vermektedir.
Üretim tesisleri, verimi en üst düzeye çıkarmak ve atıkları en aza indirmek için sürekli akışlı reaktörlerden yararlanır.
Üretimi etkileyen ekonomik faktörler arasında üre ve metilatlayıcılar gibi hammaddelerin maliyeti, enerji tüketimi ve çevresel uyumluluk maliyetleri yer almaktadır. Yeşil kimya alanındaki gelişmeler, tehlikeli yan ürünleri azaltmayı ve atom ekonomisini iyileştirmeyi amaçlamaktadır.
Pazar Talebi ve Trendleri
N,N-Dimetilüreye yönelik pazar talebi, farmasötik ve tarımsal kimyasal büyümeyle yakından ilişkilidir.
Biyoaktif moleküller için sentetik bir ara madde olarak rolü, istikrarlı bir talebi garantiliyor.
Asya-Pasifik'teki gelişmekte olan pazarlarda, kimyasal üretim sektörlerinin genişlemesi nedeniyle tüketimde artış görülüyor.
Trendler arasında daha sürdürülebilir sentetik yolların geliştirilmesi ve yeni ilaç adaylarına dahil edilmesi yer alıyor.
Çevre dostu süreçlere yönelik baskı, gelecekteki piyasa dinamiklerini etkileyebilir.
Düzenleyici Durum
N,N-Dimetilüre, AB'de REACH ve ABD'de TSCA dahil olmak üzere yargı yetkisine bağlı olarak çeşitli kimyasal güvenlik yasaları kapsamında düzenlenmektedir.
Yüksek riskli kimyasal olarak sınıflandırılmasa da üreticilerin iş güvenliği standartlarına, atık yönetimi protokollerine ve nakliye yönetmeliklerine uyması gerekiyor.
Son Araştırma ve Gelişmeler
Yeni Sentez Yaklaşımları
Son zamanlarda yapılan araştırmalar, geleneksel metil iyodür veya dimetil sülfat yollarının yerini almayı amaçlayan, daha az toksik metil donörleri ve daha yeşil çözücüler kullanan katalitik metilasyon yöntemlerini araştırıyor.
Biyokatalitik yaklaşımlar ve mikrodalga destekli sentez, daha yüksek verimlilik ve daha düşük çevresel etki açısından umut verici sonuçlar göstermiştir.
Yeni Uygulamalar
Ortaya çıkan uygulamalar şunlardır:
Malzeme özelliklerini değiştirmek için polimer çapraz bağlayıcılarda bileşen olarak kullanılır.
Potansiyel antimikrobiyal veya antikanser aktivitesine sahip yeni heterosikllerin öncüsü.
Asimetrik sentez için ileri katalizör formülasyonlarında stabilizatör olarak rolü.
Araştırma Zorlukları ve Gelecekteki Yönler
Mevcut zorluklar, yan ürünleri azaltmak için metilasyon seçiciliğini artırmaya, sürdürülebilir üretim yöntemlerini iyileştirmeye ve bileşiğin malzeme bilimindeki kullanımını genişletmeye odaklanmaktadır. Araştırma ayrıca, özel biyolojik aktivitelere sahip N,N-Dimetilüre türevleri geliştirmeyi de hedeflemektedir.
Çözüm
N,N-Dimetilüre, organik sentez, ilaç ve tarım kimyasallarında geniş uygulama alanlarına sahip çok yönlü ve değerli bir üre türevidir.
Benzersiz kimyasal ve fiziksel özellikleri, reaktiviteyi ve çözünürlüğü etkileyen azot atomlarındaki metil ikamelerinden kaynaklanmaktadır.
Bileşiğin yerleşik endüstriyel üretimi ve analitik yöntemleri, sürekli kullanımı ve inovasyonu için sağlam bir temel oluşturmaktadır.
Daha yeşil sentez yolları ve yeni uygulamalar üzerine devam eden araştırmalar, bu maddenin hem endüstriyel hem de akademik kimyadaki öneminin artmasına işaret ediyor.
N,N-DİMETİLÜRE HAKKINDA GÜVENLİK BİLGİLERİ
İlk yardım önlemleri:
İlk yardım önlemlerinin açıklaması:
Genel tavsiye:
Bir doktora danışın.
Bu güvenlik bilgi formunu görevli doktora gösterin.
Tehlikeli bölgeden uzaklaşın:
Solunması halinde:
Solunması halinde kişiyi temiz havaya çıkarın.
Nefes almıyorsa suni teneffüs yapın.
Bir doktora danışın.
Cilt ile temas halinde:
Kirlenmiş giysilerinizi ve ayakkabılarınızı hemen çıkarın.
Bol su ve sabunla yıkayınız.
Bir doktora danışın.
Gözle temas halinde:
En az 15 dakika boyunca bol su ile iyice yıkayın ve bir doktora danışın.
Hastaneye nakil sırasında gözlerinizi yıkamaya devam edin.
Yutulması halinde:
Kusturmaya çalışmayın.
Bilinci yerinde olmayan bir kişiye asla ağızdan bir şey vermeyin.
Ağzınızı su ile çalkalayın.
Bir doktora danışın.
Yangınla mücadele tedbirleri:
Söndürme ortamı:
Uygun söndürme ortamı:
Su spreyi, alkole dayanıklı köpük, kuru kimyasal veya karbondioksit kullanın.
Madde veya karışımdan kaynaklanan özel tehlikeler
Karbon oksitler, Azot oksitler (NOx), Hidrojen klorür gazı
İtfaiyecilere tavsiyeler:
Gerektiğinde yangınla mücadele için bağımsız solunum cihazı kullanın.
Kazara salınıma karşı önlemler:
Kişisel önlemler, koruyucu ekipman ve acil durum prosedürleri
Kişisel koruyucu ekipmanlarınızı kullanın.
Buhar, sis veya gazını solumaktan kaçınınız.
Personeli güvenli alanlara tahliye edin.
Çevresel önlemler:
Güvenliyse daha fazla sızıntı veya dökülmeyi önleyin.
Ürünün giderlere kaçmasına izin vermeyiniz.
Çevreye deşarj edilmesinden kaçınılmalıdır.
Muhafaza ve temizleme yöntemleri ve malzemeleri:
İnert emici bir madde ile emdirin ve tehlikeli atık olarak bertaraf edin.
Uygun, kapalı kaplarda imha edilmek üzere saklayınız.
Taşıma ve depolama:
Güvenli kullanım için önlemler:
Buhar veya sisin solunmasından kaçınınız.
Herhangi bir uyumsuzluk dahil olmak üzere güvenli depolama koşulları:
Kabı sıkıca kapalı olarak kuru ve iyi havalandırılan bir yerde saklayınız.
Açılan kaplar dikkatlice tekrar kapatılmalı ve sızıntıyı önlemek için dik tutulmalıdır.
Depolama sınıfı (TRGS 510): 8A: Yanıcı, aşındırıcı tehlikeli maddeler
Maruziyet kontrolleri/kişisel koruma:
Kontrol parametreleri:
İşyeri kontrol parametrelerine sahip bileşenler
Mesleki maruziyet sınır değerlerine sahip hiçbir madde içermez.
Pozlama kontrolleri:
Uygun mühendislik kontrolleri:
İyi endüstriyel hijyen ve güvenlik uygulamalarına uygun şekilde kullanın.
Molalardan önce ve iş günü sonunda ellerinizi yıkayın.
Kişisel koruyucu ekipman:
Göz/yüz koruması:
Sıkı oturan güvenlik gözlüğü.
Yüz siperi (en az 8 inç).
NIOSH (ABD) veya EN 166(AB) gibi uygun hükümet standartlarına göre test edilmiş ve onaylanmış göz koruma ekipmanlarını kullanın.
Cilt koruması:
Eldivenle tutun.
Eldivenler kullanılmadan önce kontrol edilmelidir.
Uygun eldiven kullanın
Bu ürünün ciltle temas etmesini önlemek için eldivenin dış yüzeyine dokunmadan çıkarma tekniğini kullanın.
Kirlenmiş eldivenleri kullanımdan sonra yürürlükteki yasalara ve iyi laboratuvar uygulamalarına uygun şekilde atın.
Ellerinizi yıkayın ve kurulayın.
Tam iletişim:
Malzeme: Nitril kauçuk
Minimum katman kalınlığı: 0,11 mm
Mola süresi: 480 dk
Test edilen malzeme: Dermatril (KCL 740 / Aldrich Z677272, Beden M)
Sıçrama teması
Malzeme: Nitril kauçuk
Minimum katman kalınlığı: 0,11 mm
Mola süresi: 480 dk
Test edilen malzeme: Dermatril (KCL 740 / Aldrich Z677272, Beden M)
Herhangi bir özel kullanım senaryosuna onay verildiği şeklinde yorumlanmamalıdır.
Vücut Koruması:
Kimyasallara karşı koruyucu tam tulum, Koruyucu donanımın türü, belirli iş yerindeki tehlikeli maddenin konsantrasyonuna ve miktarına göre seçilmelidir.
Solunum koruması:
Risk değerlendirmesi hava temizleyici solunum cihazlarının uygun olduğunu gösteriyorsa, mühendislik kontrollerine yedek olarak çok amaçlı kombinasyon (US) veya ABEK (EN 14387) tipi solunum cihazı kartuşlu tam yüz solunum cihazı kullanın.
Eğer solunum cihazı tek koruma aracınızsa, tam yüz hava beslemeli bir solunum cihazı kullanın.
NIOSH (ABD) veya CEN (AB) gibi uygun hükümet standartlarına göre test edilmiş ve onaylanmış solunum cihazlarını ve bileşenlerini kullanın.
Çevresel maruziyetin kontrolü
Güvenliyse daha fazla sızıntı veya dökülmeyi önleyin.
Ürünün giderlere kaçmasına izin vermeyiniz.
Çevreye deşarj edilmesinden kaçınılmalıdır.
Kararlılık ve tepkime:
Kimyasal kararlılık:
Tavsiye edilen depolama koşullarında kararlıdır.
Uyumsuz malzemeler:
Güçlü oksitleyici maddeler:
Tehlikeli ayrışma ürünleri:
Yangın şartlarında tehlikeli ayrışma ürünleri oluşur.
Karbon oksitler, Azot oksitler (NOx), Hidrojen klorür gazı.
Bertaraf hususları:
Atık arıtma yöntemleri:
Ürün:
Fazla ve geri dönüştürülemeyen atıklarınızı lisanslı bir bertaraf şirketine sunun.
Bu materyali bertaraf etmek için lisanslı bir profesyonel atık bertaraf hizmetiyle iletişime geçin.
Kirlenmiş ambalaj:
Kullanılmayan ürün olarak atın
