二甲胺
二甲胺(Dimethylamine、N-methyl等)又称N-甲基甲胺、氨基二甲烷,它是氨分子中两个氢原子被两个甲基取代,是一种仲胺。其分子式为C2H7N或(CH3)2NH,摩尔质量45.08g/摩尔,在常温下为气体,蒸气压下以液体形式存在,低浓度时有鱼腥味,高浓度时有氨味,易溶于水,溶于乙醇、乙醚。二甲胺中的氮在化学反应中能够对外提供孤对电子,所以二甲胺有碱性,能与无机酸生成盐,可发生烷基化、酰基化反应,也能与亚硝酸反应。
二甲胺在医药领域中可用于生产抗组胺药(苯海拉明)、抗生素(二甲胺四环素)等药物。在工业领域,二甲胺既可以作为化工原料,也可以作为助剂。作为原料,它可以用于生产染料、电镀添加剂、洗洁精、汽油稳定剂、浮选剂、抗氧化剂等,作橡胶助剂可用于促进硫化、稳定胶乳等。在农业领域,二甲胺被用作植物杀菌剂、除草剂、杀虫剂及酸性气体吸收剂等。二甲胺主要通过甲醇与氨在高温、加压下反应得到甲胺、二甲胺与三甲胺的混合物,再经精馏所得。
二甲胺易燃,可与空气混合能形成爆炸性混合物。此外,它还有毒,对眼、皮肤、粘膜有较强的刺激作用,高浓度吸入可损伤肺部。眼内溅入40%二甲胺水溶液可引起眼灼伤、畏光、流泪、眼睑红肿等症状。中毒需对症处理,并及时就医。
理化性质
物理性质
二甲胺为无色液体或气体,常温下为气体,低浓度时有鱼腥味,高浓度时有氨味,易溶于水,溶于乙醇、乙醚。它的分子式为C2H7N或(CH3)2NH,摩尔质量45.08g/摩尔,相对密度为0.68,相对蒸汽密度为1.6,熔点92.2℃,沸点7.0℃,临界温度为164.5℃,临界压力为5.31MPa,脂水分配系数(logP)为-0.38。25℃时,二甲胺的蒸气压为203kPa,pKb为3.27。
二甲胺在空气中的爆炸极限是2.8%~14.4%(体积),闪点为-20°C(闭口杯),其自燃温度为400℃。
化学性质
碱性与成盐
由路易斯酸碱理论知,二甲胺中的氮在化学反应中能够对外提供孤对电子,故二甲胺有碱性。从诱导效应看,二甲胺比甲胺多了一个供电子的甲基,所以碱性比甲胺强。由于三甲胺存在三个甲基,体积较大、容易阻碍氮原子上的孤对电子与质子结合,故其碱性最弱。
二甲胺有碱性,能与无机酸生成易溶于水的盐类。例如,二甲胺与盐酸反应生成二甲胺半胱胺:
烷基化反应
二甲胺与烷基化试剂(如卤代烷或醇)作用时,二甲胺中氮上的氢原子可以被烷基取代,发生烷基化反应。该反应属于亲核取代历程,二甲胺为亲核试剂。例如,二甲胺与溴甲烷反应:
酰基化反应
二甲胺与酰基化试剂(如酰氯或酸酐)反应,使氮上的氢原子被酰基取代生成酰胺。该反应属于亲核取代反应历程,二甲胺为亲核试剂。例如,二甲胺与乙酰氯反应:
与亚硝酸反应
二甲胺中的氮上存在氢,所以能与亚硝酸反应,生成不溶于稀酸的N-亚硝基二甲胺(黄色油珠)。将N-亚硝基二甲胺与稀盐酸和氯化亚锡处理时,又生成原来的二甲胺。这一性质可以用来分离和提纯二甲胺。
应用
医药
二甲胺在医药领域中主要用作药物合成的中间体,它可用于生产抗组胺药(苯海拉明)、抗生素(二甲胺四环素)等药物。其中,二甲胺四环素为化学半合成四环素类抗生素,仅在C-7位上增加一个二甲氨基,它对四环素类、苄青霉素类及其它半合成青霉素耐药的金葡菌、化脓性链球菌、粪肠球菌和大肠杆菌等仍有效。
工业
二甲胺为重要化工原料,可用作染料、电镀添加剂、洗洁精、汽油稳定剂、浮选剂、抗氧化剂等的原料。在橡胶工业中,二甲胺可用作橡胶硫化促进剂的原料,有助于降低硫化温度、改善硫化胶的物理机械性能等。例如,40%二甲胺水溶液与二硫化碳和15%液碱缩合得二甲基二硫代氨基甲酸钠(一种硫化促进剂)。
二甲胺还能作为胶乳稳定剂,主要用于天然和合成胶乳调节pH值,中和酸性物质,防止胶乳的酸性凝聚,并能杀灭细菌以防止细菌对胶粒表面蛋白质的破坏。二甲胺就是丁腈胶乳常用的有效稳定剂。皮革用生石灰脱毛时,可用二甲胺硫酸盐作促进剂。此外,二甲胺也能用于镁和锌的测定、氯化苦和空气中CS2的检测等。
农业
二甲胺在农业领域中用作植物杀菌剂、除草剂、杀虫剂及酸性气体吸收剂,可生产二甲基甲酰胺(DMF)和生产绿麦隆、福美双、灭草隆等农药产品。其中DMF是由二甲胺与一氧化碳在甲醇钠甲醇催化剂存在的状态下,加压直接合成,它是一种很强的有机溶剂,能用于聚丙烯抽丝和丁二烯抽提,也可用作农药、医药和染料的中间体。
制备方式
工业上由甲醇与氨在高温、加压下得到甲胺、二甲胺与三甲胺的混合物,再经精馏得二甲胺。
二甲胺也可由氯乙烷与氨作用制得,反应式为:
毒性
中毒来源
二甲胺存在于多种食物和植物中,如蔬菜、蜜饯、腌咸菜、鱼和鱼制品等,它还是动物粪便中的挥发性物质。在橡胶制品中,二甲胺是含有二甲氨基的硫化促进剂分解后的产物。此外,在生产染料、电镀添加剂、洗涤剂、汽油稳定剂、浮选剂和抗氧化剂等化学物质时,二甲胺可能会通过多种废物流排放到环境中。
中毒途径
二甲胺属中等毒类,对眼、皮肤、粘膜有较强的刺激作用,高浓度吸入可损伤肺部。液态甲胺类(包括一甲胺、二甲胺和三甲胺)化合物有强刺激及腐蚀作用,可引起眼及皮肤化学性灼伤。气态二甲胺可经呼吸道吸入,溶液可经皮肤吸收,盐类可因误服发生中毒。
毒理数据
大鼠经口的半数致死量(LD50)为698mg/kg,吸入二甲胺蒸气2小时的半数死亡的浓度(LC50)为70mg/m3。
中毒表现
眼内溅入40%二甲胺水溶液可引起眼灼伤、畏光、流泪、眼睑红肿、结膜充血、角膜水肿及浅层溃疡,症状可持续1~2周。长期接触低浓度甲胺类化合物,可感到眼、鼻、咽喉干燥和不适。
急救
吸入二甲胺时,需迅速撤离现场至空气新鲜处,保持呼吸道通畅。保持安静,休息,半直立体位,并及时给予医疗护理。如呼吸困难,应给予输氧,必要时进行人工呼吸。如呼吸、心跳停止,应立即进行心肺复苏术并及时就医。密切接触者即使无症状,亦应观察24~48h。
皮肤接触二甲胺,应立即脱去被污染的衣物,用大量流动清水彻底冲洗至少15min。冻伤时用大量清水冲洗,不要脱去衣服并及时就医。眼睛接触,立即分开眼睑,用流动清水或生理盐水彻底冲洗5~10min并及时就医。
安全事宜
GHS分类
H220(65.96%):危险易燃气体
H224(47.15%):危险甲类液体
H280(28.14%):含压气体加热时,存在爆炸的风险
H302(46.98%):吞咽有害
H314(46.98%):严重腐蚀或刺激皮肤,并损伤眼睛
H315(66.5%):引起皮肤刺激
H318(88.47%):严重损伤眼睛
H332(99.39%):吸入有害
H335(100%):可能引起呼吸道刺激
H411(13.11%):对水生生物有害,影响持久
H412(28.58%):对水生生物有害,影响持久
应对措施
防护
生产设备应密闭,防止跑、冒、漏,车间通风良好,工作人员工作时应穿工作服,以防止皮肤反复或长时间与液体接触。戴防护眼镜,以防止眼的接触。必要时戴防毒面具。工作服如被弄湿,立即脱去,以避免燃烧危险。如使用二甲胺液体,应备置安全信号指示器和洗眼剂。
消防
二甲胺易燃,可与空气混合能形成爆炸性混合物。燃烧时,二甲胺分解生成含氮氧化物有毒烟雾,对大气具有较大的污染。消防人员须佩戴空气呼吸器、穿全身防火防毒服,站在上风向灭火。切断气源,如对周围环境无危险,让火自行燃烧完全。尽可能将容器从火场移至空旷处。喷雾状水保持容器冷却,但避免该物质与水接触。喷水保持火场冷却,直至灭火结束。可用抗溶性泡沫、干粉、二氧化碳灭火剂及雾状水灭火。
贮存
液体二甲胺用玻璃瓶或铁桶盛装,气体二甲胺用耐压钢瓶盛装,防止机械性损坏。最好使用露天或附建的仓库,在户外存放。气体的室内仓库须是阴凉、通风良好的地方,远离容易起火地点。密封保存,与氧化剂隔开。水溶液的室内仓库须是标准的甲类液体专用仓库,并保证不与汞接触。要避光,避免与爆炸物或氧化物接触。
运输
运输时,气体的容器上须标有“易燃气体”标记,并不得载有乘客;水溶液的容器上须标有“易燃液体”标记。运输时容器严防倒放。
参考资料
Dimethylamine .pubchem.2024-06-04
二甲胺.国际化学品安全卡.2024-06-04