Dimetil sulfoksida

Sintesis dan produksi

Senyawa ini pertama kali disintesis pada tahun 1866 oleh ilmuwan Rusia Alexander Zaytsev, yang melaporkan temuannya pada tahun 1867.  Dimetil sulfoksida dihasilkan dari dimetil sulfida, produk sampingan dari kraft pulp. Senyawa ini diproduksi secara industri melalui oksidasi dimetil sulfida dengan oksigen atau nitrogen dioksida.

Keasaman

Gugus metil dari DMSO hanyalah asam lemah, dengan pKₐ=35. Untuk alasan ini, kebasaan pada banyak senyawa organik basa lemah telah diperiksa dalam pelarut ini.
Deprotonasi DMSO memerlukan basa kuat seperti litium diisopropilamida dan natrium hidrida. Stabilisasi karbanion yang dihasilkan disediakan oleh gugus S(O)R. Turunan natrium dari DMSO yang terbentuk dengan cara ini disebut sebagai "dimsyl natrium". Senyawa ini adalah basa, misalnya, untuk deprotonasi keton untuk membentuk natrium enolat, garam fosfonium untuk membentuk pereaksi Wittig, serta garam formamidinium untuk membentuk diaminokarbena. Senyawa ini juga merupakan nukleofil kuat.

Oksidan

Dalam sintesis organik, DMSO digunakan sebagai oksidan lunak, sebagaimana diilustrasikan dalam oksidasi Pfitzner–Moffatt dan oksidasi Swern.

Ligan

Terkait dengan kemampuannya untuk melarutkan banyak garam, DMSO adalah ligan yang umum digunakan dalam kimia koordinasi. Sebagai ilustrasi adalah kompleks diklorotetrakis(dimetil sulfoksida)rutenium(II) (RuCl₂(dmso)₄). Dalam kompleks ini, tiga ligan DMSO terikat dengan rutenium melalui sulfur. DMSO keempat terikat melalui oksigen. Secara umum, modus terikat-pada-oksigen lebih umum terjadi.

Pelarut

DMSO adalah suatu pelarut polar aprotik dan kurang toksik dibandingkan anggota lain dari kelas ini, seperti dimetilformamida dan HMPA. DMSO sering digunakan sebagai pelarut untuk reaksi kimia yang melibatkan garam, terutama reaksi Finkelstein dan substitusi nukleofilik lainnya. Hal ini juga banyak digunakan sebagai ekstraktan dalam biokimia dan biologi sel. Karena DMSO hanyalah asam lemah, ia mentolerir basa yang relatif kuat dan dengan demikian telah banyak digunakan dalam studi karbanion. Serangkaian nilai pKa non-berair (keasaman C-H, O-H, S-H dan N-H) bagi ribuan senyawa organik telah ditentukan dalam larutan DMSO.
Karena titik didihnya yang tinggi, 189 °C (372 °F), DMSO menguap perlahan-lahan pada tekanan atmosfer normal. Sampel yang dilarutkan dalam DMSO tidak dapat dengan mudah diperoleh kembali dibandingkan dengan pelarut lainnya, karena sangat sulit untuk menghapus semua jejak DMSO dengan penguapan berputar konvensional. Salah satu teknik untuk memperoleh kembali sampel adalah menghilangkan pelarut organik dengan cara penguapan diikuti dengan penambahan air (untuk melarutkan DMSO) dan liofilisasi untuk menghilangkan baik DMSO dan air. Reaksi yang dilakukan dalam DMSO sering diencerkan dengan air untuk mengendapkan atau memisahkan fasa-produk. Titik beku DMSO yang relatif tinggi, 18,5 °C (65,3 °F), berarti bahwa pada, atau tepat di bawah, suhu kamar merupakan padatan, yang dapat membatasi kegunaannya dalam beberapa proses kimia (misalnya kristalisasi dengan pendinginan).
Dalam bentuk terdeuterasi (DMSO-d₆), ia merupakan pelarut yang berguna dalam spektroskopi NMR, kembali karena kemampuannya untuk melarutkan berbagai analit, kesederhanaan spektrumnya sendiri, dan kesesuaian untuk studi spektroskopi NMR suhu tinggi. Kekurangan penggunaan DMSO-d₆ adalah viskositasnya yang tinggi, yang memperluas sinyal, serta higroskopisitasnya, yang mengarah pada resonansi H₂O yang luar biasa dalam spektrum ¹H NMR. Senyawa ini terkadang dicampur dengan CDCl₃ atau CD₂Cl₂] karena viskositas dan titik lelehnya yang lebih rendah.
DMSO menemukan peningkatan pemanfaatannya dalam proses manufaktur untuk memproduksi perangkat mikroelektronik. Senyawa ini banyak digunakan untuk mengupas photoresist dalam layar 'panel datar' TFT-LCD dan aplikasi kemasan canggih (seperti kemasan tingkat-wafer/pola tonjolan solder). Hal ini juga digunakan dalam biopreservasi terutama stem cell banking. DMSO merupakan pengupas cat yang efektif, karena lebih aman daripada yang lain seperti nitrometana dan diklorometana.
Karena kemampuannya untuk melarutkan berbagai jenis senyawa, DMSO berperan dalam manajemen sampel dan operasi high-throughput screening dalam desain obat.

Biologi

DMSO digunakan dalam Reaksi berantai polimerase (PCR) untuk menghambat struktur sekunder dalam templat DNA atau primer DNA. Senyawa ini ditambahkan ke campuran PCR sebelum bereaksi, di mana ia mengganggu dengan saling melengkapi diri pada DNA, sehingga meminimalkan reaksi yang mengganggu.
DMSO dalam reaksi PCR berlaku untuk plasmid superkoil (untuk relaksasi sebelum amplifikasi) atau templat DNA dengan kandungan GC yang tinggi (untuk menurunkan termostabilitas). Misalnya, konsentrasi akhir 10% untuk DMSO dalam campuran PCR dengan Phusion menurunkan suhu penempelan primer (yaitu suhu leleh primer) sebesar 5,5–6,0 °C (9,9–10,8 °F).
Senyawa ini juga dikenal sebagai penangkal siklus sel reversibel pada fase G1 sel limfoid manusia.
DMSO juga dapat digunakan sebagai krioprotektan, ditambahkan ke media sel untuk mengurangi pembentukan es dan dengan demikian mencegah kematian sel selama proses pembekuan. Sekitar 10% dapat digunakan dengan metode pembekuan lambat, dan sel-sel dapat dibekukan pada −80 °C (−112 °F) atau disimpan dalam nitrogen cair secara aman.
DMSO telah digunakan sebagai pelarut untuk membantu penyerapan flavonol glikosida Icariin ke dalam cacing nematoda C. elegans.
Dalam kultur sel, DMSO digunakan untuk menginduksi diferensiasi sel karsinoma embrionik P19 menjadi kardiomiosit dan sel-sel otot rangka.

Toksisitas

DMSO adalah pelarut non-toksik dengan median dosis letal lebih tinggi dari etanol (DMSO: LD₅₀ Oral-Tikus-14,500 mg/kg, Etanol: LD₅₀ Oral-Tikus-7,060 mg/kg ).
Uji klinis awal dengan DMSO dihentikan karena pertanyaan tentang keselamatannya, terutama kemampuannya untuk membahayakan mata. Efek samping yang paling sering dilaporkan termasuk sakit kepala dan terbakar serta gatal jika mengalami kontak dengan kulit. Reaksi alergi yang kuat telah dilaporkan. DMSO dapat menyebabkan kontaminan, racun, dan obat-obatan akan diserap melalui kulit, yang dapat menyebabkan efek tak terduga. DMSO dianggap meningkatkan efek pengencer darah, steroid, obat jantung, obat penenang, dan obat-obatan lainnya. Dalam beberapa kasus hal ini dapat merusak atau berbahaya. It is a developmental neurotoxin.
Karena DMSO dengan mudah menembus kulit, zat yang terlarut dalam DMSO dapat cepat diserap. Pemilihan sarung tangan merupakan hal penting ketika bekerja dengan DMSO. Karet butil, fluoroelastomer, neoprena, atau sarung tangan latex tebal (15 mil) direkomendasikan. Sarung tangan nitril, yang sangat umum digunakan di laboratorium kimia, dapat melindungi dari kontak yang singkat namun telah diketahui terdegradasi sangat cepat dengan paparan DMSO.
Pada 9 September 1965 Wall Street Journal melaporkan bahwa produsen kimia memperingatkan bahwa kematian seorang wanita Irlandia setelah menjalani perawatan DMSO untuk pergelangan tangan terkilir mungkin disebabkan oleh perawatannya, meskipun tidak ada otopsi yang dilakukan, juga tidak hubungan sebab akibat yang ditetapkan. Penelitian klinis menggunakan DMSO dihentikan dan tidak dimulai kembali sampai National Academy of Sciences (NAS) mempublikasikan penemuannya dalam mendukung DMSO pada tahun 1972.  Pada tahun 1978, FDA Amerika Serikat menyetujui penggunaan DMSO untuk mengobati interstitial cystitis. Pada tahun 1980, Kongres Amerika Serikat mengadakan dengar pendapat tentang klaim bahwa FDA lambat dalam menyetujui DMSO untuk keperluan medis lainnya. Pada tahun 2007, FDA Amerika Serikat mengabulkan penetapan "jalur cepat" pada studi klinis penggunaan DMSO dalam mengurangi pembengkakan jaringan otak akibat cedera otak. Paparan DMSO untuk mengembangkan otak tikus dapat menghasilkan degenerasi otak. Neurotoksisitas ini dapat dideteksi pada dosis serendah 0,3 mL/kg, tingkat yang melampaui batas pada anak-anak yang terkena DMSO saat transplantasi sumsum tulang.
DMSO yang dibuang ke selokan juga dapat menyebabkan masalah bau dalam limbah kota: bakteri air limbah mengubah DMSO di bawah kondisi hipoksik (anoksik) menjadi dimetil sulfida (DMS) yang memiliki bau yang tidak menyenangkan yang kuat, mirip dengan kubis busuk. Namun, DMSO yang murni secara kimia tidak berbau karena kurangnya ikatan C-S-C (sulfida) dan C-S-H (merkaptan). Deodorisasi DMSO dicapai dengan menghilangkan kotoran berbau yang dikandungnya.

Ledakan

Dimetil sulfoksida dapat menghasilkan reaksi ledakan bila terkena asil klorida; pada suhu rendah, reaksi ini menghasilkan oksidan bagi oksidasi Swern.
DMSO dapat terurai pada suhu didih 189 °C pada tekanan normal, kemungkinan mengakibatkan ledakan. Dekomposisinya dikatalisis oleh asam dan basa dan karena itu dapat relevan pada suhu yang lebih rendah. Sebuah reaksi ledakan yang kuat juga terjadi dalam kombinasi dengan senyawa halogen, logam nitrida, logam perklorat, natrium hidrida, asam periodat dan agen pengfluorinasi.