硫酸二甲酯

剧毒有机化合物

硫酸二甲酯

硫酸二甲酯（Dimethyl sulfate）是一种有机化合物，又叫二甲基硫酸酯、DMS，[1]化学式为(CH₃O)₂SO₂，[0]本身为无色油状液体，微溶于水，无臭至淡淡洋葱状气味，摩尔质量为126.13 g/mol，沸点188 ℃，闪点为83 ℃，熔点很低为-23 ℃，其密度大于水为1.333 g/cm³，[0]在25 ℃时其蒸汽压为65 Pa。[1]硫酸二甲酯是一种可燃液体，具有腐蚀性，遇水会分解放热，生成甲醇和硫酸，[0]其常作为一种甲基化试剂，可以使酚、胺和硫醇更容易发生甲基化，[3]同时也可以使基因发生甲基化以及基因突变，[4][5]其在化工生产、农药、医药等方面均有应用。[6][7][8][9]早在19世纪便制得了硫酸二甲酯，但当时纯度不够，[10]后被瑞典化学家约翰·彼得·克拉森（Johan Peter Clason）合成制得。[11]

硫酸二甲酯zhǐ（Dimethyl sulfate）是一种有机化合物，又叫二甲基硫酸酯、DMS，[2]化学式为(CH₃O)₂SO₂，[1]本身为无色油状液体，微溶于水，无臭至淡淡洋葱状气味，摩尔质量为126.13 g/mol，沸点188 ℃，闪点为83 ℃，熔点很低为-23 ℃，其密度大于水为1.333 g/cm³，[1]在25 ℃时其蒸汽压为65 Pa。[2]硫酸二甲酯是一种可燃液体，具有腐蚀性，遇水会分解放热，生成甲醇和硫酸，[1]其常作为一种甲基化试剂，可以使酚、胺和硫醇更容易发生甲基化，[4]同时也可以使基因发生甲基化以及基因突变，[5][6]其在化工生产、农药、医药等方面均有应用。[7][8][9][10]

发现历史

早在19世纪便制得了硫酸二甲酯，但当时纯度不够，[11]后被瑞典化学家约翰·彼得·克拉森（Johan Peter Clason）合成制得。[12]

物理性质

硫酸二甲酯为无色油状液体，微溶于水，无臭至淡淡洋葱状气味，摩尔质量为126.13 g/mol，沸点188 ℃，闪点为83 ℃，熔点很低为-23 ℃，其密度大于水为1.333 g/cm³。[1]

化学性质

硫酸二甲酯是一种可燃液体，具有腐蚀性，[1]遇水分解，放热生成硫酸。[13]

并且它是一种有效的甲基化剂，硫酸二甲酯可以使酚、胺和硫醇更容易发生甲基化。[4]

酚的甲基化[4]

胺的甲基化[4]

硫醇的甲基化[4]

毒性

水基类、乳液类、膏霜类、嗜喱类和粉类化妆品中硫酸二甲酯和硫酸二乙酯的检出限均为1.5 mg/kg，定量限均为5.0 mg/kg，蜡基类化妆品中硫酸二甲酯和硫酸二乙酯的检出限均为3.0 mg/kg，定量限均为10.0 mg/kg，油状化妆品中硫酸二甲酯和硫酸二乙酯的检出限均为5.0 mg/kg，定量限均为16.0 mg/kg。[14]

硫酸二甲酯是美国国家职业安全与健康研究所（NIOSH）致癌物条例定义的潜在职业致癌物。研究表明硫酸二甲酯在浓度为13 ppm情况下会导致猴子在20分钟后出现严重症状，浓度75 ppm会导致豚鼠在20小时后出现中毒情况。对人体皮肤最大暴露值为5 mg/m³。[15]

车间空气中最高容许浓度0.5 mg/m³。[16]中国在1999年便将硫酸二甲酯列为2A类致癌物。[17]

工作场所中硫酸二甲酯的检测

工作场所空气中硫酸二甲酯的检测方法是基于高效液相进行的，首先对空气中的硫酸二甲酯使用硅胶吸附, 然后使用丙酮进行溶解提取后，在碱性条件下加入对硝基苯酚，恒温加热后生成对硝基茴香醚, 经液相分析后即可检测。 [18]

化妆品中含量检测

硫酸二甲酯先经色谱纯级得溶剂溶解提取，用气相色谱-质谱法测定，选择离子监测（SIM）模式扫描，在设定的仪器条件下，分别测定标准液和试样溶液，试样溶液和标准液的选择离子色谱峰在相同保留时间处（士0.5%）出现，且两种溶液的特征离子的相对离子丰度基本一致，则可判定试样为硫酸二甲酯，随后以硫酸二甲酯的标准溶液浓度为横坐标，试样定量离子的峰面积为纵坐标，建立标准曲线，以试样中待测化合物的峰面积与标准曲线比较定量。[14]

DNA甲基化

硫酸二甲酯可以使DNA发生甲基化，研究表明DNA甲基化水平的高低可以影响丛枝病的发生，所以可以结合PCR技术利用硫酸二甲酯对泡桐患病幼苗DNA进行甲基化处理，使其DNA发生不同程度的甲基化，最终结果表明在适宜浓度硫酸二甲酯处理下，可以将患病植株转变成为健康植株。[5]

制作柔顺剂

阳离子型柔顺剂对衣物处理的效果更好，故工业上可以使用硬脂酸、二乙烯三胺及硫酸二甲酯三种物质制得阳离子型柔顺剂，第一步需要对硬脂酸进行加热处理，待其融化完全后向反应容器中加入二乙烯三胺并通入氮气，制得初级产物咪唑啉，将咪唑啉转移至烧瓶中，使用丙醇作为溶剂，加热搅拌后加入硫酸二甲酯，待反应完成后即得阳离子型柔顺剂。[7]

化工生产

对苯二甲基二甲醚是一种重要的化工中间体，可用来生产耐高温树脂，在工业上可以利用环己烷wán作为反应溶剂，向其中按比例加入硫酸二甲酯和对二苄醇，经过氧化铝的催化作用，二者可以发生反应，其反应产物经过滤和乙酸乙酯洗脱后，即可制得对苯二甲基二甲醚。[8]

O,S-二烷基黄原酸酯在工业中是合成烯烃的重要中间体，并且其本身也是很好的润滑油添加剂，在工业上可以使用乙醇、二硫化碳和硫酸二甲酯合成，使用少量碘甲烷作为催化剂，冷凝回流反应后使用二硫化碳萃取下层反应液，经洗涤干燥后过滤浓缩即得产物。[19]

农药领域

藜芦醚是制备杀菌剂烯酰xiān吗啉的一个重要中间体，其可以通过邻苯二酚和硫酸二甲酯作为原料进行制备，主要是通过硫酸二甲酯的甲基化作用，在碱性溶剂条件下向邻苯二酚中加入硫酸二甲酯，使二者发生反应进行，该反应分为两步，第一步在低温条件下加入硫酸二甲酯，第二步升温使二者发生甲基化反应得到最终产物。[9]

间甲苯甲醚同样作为一种合成农药的合成中间体，可以通过硫酸二甲酯的烷基化作用，以间甲酚和硫酸二甲酯为原料在碱性条件下合成间甲苯甲醚，需要注意的是反应需要冰水浴加热，在氢氧化钠溶液中先加入间甲酚，搅拌5分钟后再加入硫酸二甲酯。[20]

医药领域

2,3,4-三甲氧基苯甲酸是用来生产抗血压类药物的重要中间体结构，但首先要将原料2,3,4-三羟基苯甲酸使用硫酸二甲酯进行甲基化，该甲基化环境需要弱碱性环境，故硫酸二甲酯和氢氧化钠比例为1：1，又因为该反应为放热反应，所以硫酸二甲酯要缓慢分次加入，并且该反应在甲基化的同时也会生成酯化的副产物，故需要通过碱和酸处理后才得到甲基化产物。[10]

水苏碱是中药益母草的重要活性成分，在心血管疾病和呼吸道等方面均有很好的活性，但水苏碱很难提取，并且从益母草中提取率很低，所以可以使用化学合成方法合成，即使用L-脯氨酸和硫酸二甲酯作为原料，在碱性溶剂条件下二者反应生成水苏碱。[21]

染料领域

白柠檬酸是植物特有得活性成分，属于香豆素类衍生物，具有荧光和特殊香味，所以在食品、染料等领域均有很好得应用，但仅依靠从天然植物中获取白柠檬酸是远远不够的，所以可以利用间苯三酚和丙炔酸乙酯等化合物作为反应原料，经缩合成环、甲基化两步反应制得白柠檬素，其中甲基化主要是通过使用硫酸二甲酯对其第二步产物进行甲基化，从而得到最终产物。[22]

催化剂

沥青在铺设过程中常需要加入一些表面活性剂以降低其张力，而温拌剂便是表面活性剂的一种，主要是通过两步进行合成，首先将一定量的棕榈酸和甲苯加入反应容器中，加热容器至120 ℃，并向容器内缓慢滴加N,N-二甲基-1,3-二氨基丙烷，恒温反应5小时后可制得棕榈酸酰胺丙基二甲基胺。[23]

棕榈酸酰胺丙基二甲基胺经石油醚结晶纯化后，使用异丙醇作为溶剂，置于四口烧瓶中，向瓶中缓慢滴加硫酸二甲酯，并加热搅拌，得到最终产物季胺盐类表面活性类温拌剂。[23]

健康危害

硫酸二甲酯（DMS）不仅具有很强的毒性，并且其还有很强的腐蚀能力和刺激性，其可以通过多种途径进入人体，若眼部接触，会导致眼部烧伤并伴有水肿、睁眼困难等症状，一般可致角膜溃疡。[24]其误吸主要是通过呼吸道和皮肤导致得，在吸入后常伴随炎症的发生，会引起患者眼结膜及呼吸道黏膜损伤，在患者24小时内还会出现胸闷、胸痛、心悸、头昏等不适症状。[25]若出现误食则会导致口腔和咽喉烧伤，并且咽喉常伴有有灼烧感，引发胃痉挛以及呕吐、惊厥等症状，严重可引起休克等。[2]

毒理作用

硫酸二甲酯是一种高活性化学物质，可以通过干扰核酸功能来增加基因突变率，也可以将烷基自由基引入生物活性分子中，从而阻止其正常功能，在所有静脉注射研究中，肺和大脑的核酸烷基化程度远高于肝脏和肾脏，并且它也很容易通过粘膜、肠道和皮肤吸收，它在哺乳动物组织中迅速代谢，当静脉注射到大鼠体内时，3分钟后血浆中检测不到。硫酸二甲酯的水解以及随后细胞和组织成分分子（包括DNA）的甲基化可能是其局部效应、全身毒性作用和可能的致癌性的原因。在眼睛上，硫酸二甲酯产生类似于甲醇的毒性作用，其毒性很可能部分是分子溶解的甲醇部分的直接结果，也是烷基化反应的结果。人体中的最终代谢产物是硫酸盐和二氧化碳，它们分别由肾脏排泄和由肺部释放。[26]

当硫酸二甲酯浓度达到0.92 mg/m³时，人体在长期接触的情况下，其外周血淋巴细胞突变可能性将大大增加，同时通过大鼠动物实验表明，随着硫酸二甲酯的浓度增大，大鼠骨髓细胞突变概率也会相应增加，且这种突变是对细胞的直接突变，会更容易引起癌症的触发。[6]

预防措施

眼部接触：在将患者运送到医疗机构之前或期间，应先使用大量的水冲洗眼睛 15 分钟。[27]

皮肤接触：首先脱掉接触硫酸二甲酯的衣物以避免不慎再次接触到化学品，然后不断用水冲洗患者的接触部位，并在转运前用肥皂和水进行后续处理。[27]

吸入过多：将患者转移到空地，注意人员是否密集，若出现呼吸不畅得情况，则应对患者提供氧气，或进行插管处理。[27]

误食：立即给患者120毫升至240毫升的牛奶或水，这里要注意成人不超过240 毫升，儿童不超过120 毫升，并且期间不能进行催吐处理。[27]

消防安全

若发生火灾，应使用干粉灭火器或者沙土掩埋灭火，发生泄漏不能让该化学品进入环境，保持通风，首先将泄漏液收集在可密闭的容器中，对剩余残液使用干燥砂土或惰性吸收剂吸收，并转移到安全场所。[2]

存储

应放置在阴凉干燥得区域，密封保存，与可食用产品分开存放，且存放区域不应有排水管和下水道。

。[2]

参考资料 27

  1. https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Dimethyl-sulfate#datasheet=LCSS.
  2. https://icsc.brici.ac.cn/card.asp?text01=0148&hid1=icsc_id&botton01=%E6%9F%A5%E8%AF%A2
  3. https://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0229.html#print
  4. https://web.archive.org/web/20090302181328/http://www2.dupont.com/Dimethyl_Sulfate/en_US/uses_apps/methylation.html
  5. 参考 5
  6. 参考 6
  7. 参考 7
  8. 参考 8
  9. 参考 9
  10. 参考 10
  11. 参考 11
  12. 参考 12
  13. 参考 13
  14. http://c.gb688.cn/bzgk/gb/showGb?type=online&hcno=87B2215CB4794493C75B8A13E10E9188
  15. https://www.cdc.gov/niosh/idlh/77781.html
  16. 参考 16
  17. http://scjg.sx.gov.cn/art/2018/10/8/art_1484741_21679211.html
  18. 参考 18
  19. 参考 19
  20. 参考 20
  21. 参考 21
  22. 参考 22
  23. 参考 23
  24. 参考 24
  25. 参考 25
  26. https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Dimethyl-sulfate
  27. https://www.kansashealthsystem.com/-/media/Files/PDF/Poisons/Dimethyl20sulfate.pdf
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