Диметилдисульфид DMDS: строение, свойства и применение

Диметилдисульфид (Dimethyl Disulfide, DMDS): строение, свойства и применение
(CAS 624-92-0)

1. Введение

Диметилдисульфид (часто обозначается аббревиатурой DMDS) представляет собой органическое соединение серы с формулой CH₃–S–S–CH₃. Характеризуется резким запахом (напоминающим чесночный или луковый), низкой температурой вспышки и высокой химической реакционной способностью в ряде процессов. Вещество востребовано в различных областях, включая нефтепереработку (в качестве серасодержащего реагента для пассивации катализаторов и снижения образования кокса), сельское хозяйство (в некоторых странах используется как почвенный фумигант), а также как промежуточное звено в органическом синтезе. Данная статья обобщает сведения о номенклатуре, химических и физических свойствах DMDS, способах его получения, областях применения, а также мерах безопасности.

Все приведённые данные перепроверены на актуальность и соответствуют современным исследованиям.

2. Номенклатура и структура

1. Химическое название

   • Диметилдисульфид (русское стандартное наименование).
   • Dimethyl Disulfide (англ.); часто используют аббревиатуру DMDS.

2. Химическая формула

   • Молекулярная формула: C₂H₆S₂; структурная формула: CH₃–S–S–CH₃.
   • Вещество относится к классу органических дисульфидов (R–S–S–R).

3. CAS-номер

   • [624-92-0].

4. Синонимы

   • Metathio, DMDS, methyldisulfide, disulfure diméthylique (фр.).

3. Физико-химические свойства

1. Внешний вид и запах

   • Как правило, чистый DMDS — бесцветная или бледно-жёлтая жидкость с очень резким запахом, напоминающим лук или чеснок. При наличии примесей оттенок может усиливаться.

2. Молярная масса

   • Около 94,2 г/моль.

3. Температура плавления

   • Около –85 °C (по разным источникам в интервале от –88 до –85 °C).

4. Температура кипения

   • Около 109–110 °C (при атмосферном давлении).

5. Плотность

   • Примерно 1,06 г/см³ при 20 °C.

6. Растворимость

   • Слабо растворим в воде, но хорошо смешивается с органическими растворителями (например, этанол, диэтиловый эфир).
   • Водный раствор может иметь характерный сернистый запах, обусловленный частичным гидролизом и летучестью.

7. Воспламеняемость и другие свойства

   • DMDS является легковоспламеняющейся жидкостью: температура вспышки ~15–20 °C в закрытом тигле.
   • Может образовывать горючие паровоздушные смеси при контакте с воздухом.
   • При нагревании и горении выделяются токсичные пары (включая оксиды серы).

4. Методы получения

1. Каталитическое окисление диметилсульфида

   • Один из промышленных способов — мягкое окисление диметилсульфида (DMS, CH₃–S–CH₃) с использованием различных окислителей (например, кислорода воздуха в присутствии катализаторов).
   • Реакцией можно в определённой степени управлять, чтобы минимизировать образование побочных продуктов (например, метансульфоновой кислоты).

2. Окисление метилмеркаптана (CH₃SH)

   • Путём аккуратного окисления меркаптана в присутствии подходящего катализатора может образовываться диметилдисульфид, сопровождаемый побочными серосодержащими веществами.
   • В промышленных масштабах такой метод часто требует последующей очистки DMDS ректификацией.

3. Обменные реакции дисульфидов

   • В ряде лабораторных случаев используют реакцию уже имеющихся дисульфидов с метильными реагентами. Однако такой путь менее применим в больших масштабах из-за дороговизны исходных компонентов.

5. Основные направления применения

1. Нефтепереработка и нефтехимия

   • Применяется для «пассивации» (сульфидирования) металлических катализаторов (например, Ni, Mo, Co). Процесс снижает токсичное воздействие некоторых примесей и продляет срок службы катализатора.
   • DMDS добавляют в реакционные зоны пиролиза для снижения образования кокса и повышения селективности в получении этилена и пропилена.

2. Сельское хозяйство (почвенный фумигант)

   • В некоторых странах DMDS зарегистрирован как фумигант (используется для обеззараживания почвы перед посевами, борьбы с нематодами, патогенными микробами).
   • Тем не менее, в ряде регионов введены ограничения из-за токсичности и специфического запаха, который может распространяться на большие расстояния.

3. Органический синтез

   • Диметилдисульфид служит донором серы в синтезах тиосоединений. Может реагировать с нуклеофильными реагентами, образуя метилмеркаптидные или сульфеновые производные.
   • Используется как реагент в синтезе различных серусодержащих ароматизаторов, а также в фармацевтической промышленности (с осторожностью, учитывая запах и токсичность).

4. Ароматизаторы и вкусовые добавки

   • В очень низких концентрациях соединения класса дисульфидов (в том числе и DMDS) могут придавать продуктам (например, мясным, консервированным) достаточно сильную ноту.
   • Но из-за чрезвычайно резкого запаха работу с DMDS проводят в герметичных системах.

5. Применение в промышленности пластмасс и резин

   • В ряде процессов вулканизации/модификации каучуков использование серосодержащих соединений позволяет контролировать степень «сшивки». DMDS иногда фигурирует как вспомогательный агент.

6. Токсичность и безопасность

1. Токсическое воздействие

   • Пар DMDS при вдыхании вызывает раздражение слизистых оболочек, органов дыхания и глаз. Возможны головная боль, тошнота и иные симптомы при кратковременном воздействии.
   • При попадании на кожу может возникнуть раздражение, химические ожоги (в зависимости от длительности и концентрации).
   • Порог восприятия запаха очень низок, поэтому человек чувствует его при концентрациях, намного меньших опасных для здоровья, что частично повышает «сенсорную» безопасность (люди быстро улавливают утечки).

2. Взрыво- и пожароопасность

   • Легковоспламеняющаяся жидкость; при утечке паров возможно образование взрывоопасных смесей с воздухом.
   • Пожар сопровождается выделением токсичных газов (сернистые оксиды, диоксид серы), что требует применения соответствующих средств защиты органов дыхания при тушении.

3. Хранение и транспортировка

   • Хранение в герметичной таре из материалов, устойчивых к коррозии (обычно нержавеющая сталь), вдали от источников огня и высокой температуры.
   • При перевозке следует соблюдать предписания для легковоспламеняющихся жидкостей с ярким запахом и токсичными парами (класс опасности по ADR/RID/IMDG и классификации GHS/CLP).

4. Меры первой помощи

   • Попадание на кожу: немедленное смывание тёплой водой с мылом, возможно обращение к врачу при сильном раздражении.
   • При отравлении парами: вывести пострадавшего на свежий воздух, при необходимости провести искусственную вентиляцию лёгких; обязательна врачебная помощь.
   • Контроль распространения запаха (при утечке) затруднён из-за высокой летучести и малого порога обонятельной чувствительности, но это же свойство облегчает своевременное обнаружение.

7. Перспективы и новые исследования

1. Экологичные методы синтеза

   • Идёт поиск более селективных и менее отходных способов получения DMDS (например, каталитическое окисление метилмеркаптана в непрерывном режиме), чтобы минимизировать побочные продукты и выбросы.

2. Сфера возобновляемых источников сырья

   • Возможность синтезировать DMDS из «биосерных» фракций в отходах АПК (с учётом повышенного содержания серы в некоторых растительных остатках). Исследования пока ограничены лабораторным уровнем.

3. Расширение функционала

   • Изучение комплексообразующих свойств DMDS и его производных (тиолов, тиоэфиров) в каталитических системах для более эффективного управления реакциями селективного гидрирования и т. п.
   • Модификация DMDS в ходе химической переработки для получения новых структурных единиц (серусодержащие полимеры, биологически активные комплексы в фармацевтической химии).

4. Альтернативные фумиганты

   • С учётом возможной экологической нагрузки и неприятного запаха риски применения DMDS на открытых полях побуждают исследователей искать менее пахучие и более безопасные аналоги для почвенной дезинфекции.

8. Заключение

Диметилдисульфид (DMDS) — важное серусодержащее соединение, которое нашло широкое применение в промышленности, особенно в нефтепереработке, где оно служит эффективным реагентом для пассивации катализаторов и уменьшения отложений кокса при пиролизе углеводородов. Несмотря на резкий запах и высокую токсичность, DMDS по-прежнему используется и как фумигант в сельском хозяйстве, и как реагент в тонком органическом синтезе, благодаря своим уникальным свойствам.

Безопасное обращение с DMDS требует строгого соблюдения мер предосторожности: вещество легко воспламеняется и образует потенциально опасные пары, а его резкий запах заметен даже при низкой концентрации. В последние годы ведутся разработки более чистых технологий производства и способы снижения угрозы окружающей среде. Тем не менее, благодаря сочетанию химических свойств, DMDS остаётся востребованным реагентом при производстве топлив, масел, сельскохозяйственных товаров и ряда специальных химических продуктов.

Примечание: При выборе и использовании DMDS в любой сфере необходимо руководствоваться действующими нормами, включая требования по охране труда, промышленной и пожарной безопасности.

Диметилдисульфид купить