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二甲基亞砜(Dimethylsulfoxide，DMSO)是一種含硫化合物的透明液體，它被廣泛應用于醫藥、石油、化工、冶金、電子、涂料和高分子材料等領域，近年來在電子工業和碳纖維領域應用增多，因此應用和發展的前景十分廣闊。由于它對化學反應具有特殊溶媒效應及對許多物質的溶解特性，故一直被稱為“萬能溶劑”。在20℃相對濕度65%時能吸收超過自身重量70%的水分，于140℃溫度以下化學性能穩定。
二甲基亞砜能將溶解的藥物通過皮膚涂抹滲入體內，且對身體無害，可代替口服或注射，故又得名“萬能藥”。由于二甲基亞砜在Ames法等實驗中未發現致突變性，因此被作為一種無遺傳毒性的有機溶劑而廣泛加以使用。但是近年來研究表明，二甲基亞砜存在嚴重的毒性作用，與蛋白質疏水集團發生作用，導致蛋白質變性，具有血管毒性和肝腎毒性等。
二甲基亞砜在常溫下無色無臭、高沸點、高吸濕性，微苦味，能溶解烷烴以外的各種極性有機氣體、液體或聚合物，屬于非質子極性溶劑。二甲基亞砜是一種即溶于水又溶于有機溶劑的極為重要的非質子極性溶劑，在細胞生物學研究中是一種良好的滲透增強劑。還有報道稱二甲基亞砜能夠導致胞外鈉鉀鈣濃度的升高，以及二甲基亞砜在諸如離子轉運載體和離子泵等方面有很多作用。
2二甲基亞砜的生物轉化二甲基亞砜的代謝產物二甲基砜(Dimethylsulfone，二甲基亞砜2)及二甲基硫醚(Dimethylsulfide，DMS)存在于尿液和糞便中。DMS具有大蒜味或者牡蠣味，主要經腎臟排泄，由尿中排出，無腎臟蓄積。二甲基亞砜的代謝產物二甲基亞砜少量存在于人類的尿液中;DMS亦自然存在于植物，大氣，湖泊和海洋中。這兩種代謝產物(二甲基亞砜，DMS)都容易從人體排出。
1.甲硫醇與二甲基亞砜合成生產二甲基二硫
甲硫醇在與二甲基亞砜、催化劑條件下并在相應溫度、壓力狀態反應生成二甲基二硫。其化學反應機理如下：2CH3SH+(CH3)2SO=(CH3)2S+(CH3)2S2+H2O將甲硫醇、二甲基亞砜以2：0.95的摩爾比通入反應器，在氧化鋁催化劑存在下進行合成反應，反應溫度250℃，反應壓力0.3MPa，反應產物為二甲基二硫、二甲基硫醚、水，反應產物經冷凝、冷卻后，靜置分離，分離得到粗品二甲基二硫，再經精餾得到合格的二甲基二硫成品。
2.二甲基亞砜制備二甲基砜
在溫度為60℃和壓力為0.5MPa下，以臭氧(15％體積比，其余為氧氣)為氧化劑，將二甲基亞砜、臭氧和溶劑丙酮按照1∶1∶1的摩爾比下進行反應。反應2小時的結果如下：二甲基亞砜轉化率為74％；臭氧有效利用率為76％；二甲基砜選擇性為99％。
二甲基亞砜作為一種優良的溶劑廣泛用于石油、化工、醫藥、電子、合成纖維、塑料、印染等行業,特別是隨著醫藥行業中氟哌酸、氟嗪酸等喹諾酮類新型抗菌素藥物及中間體氟氯苯胺等生產的發展,對DM-SO的需求量在逐年增長。
(1)醫藥行業
二甲基亞砜作為反應溶劑在醫藥及醫藥中間體的合成中應用很廣。如3,4-二氯硝基苯與氟化鉀在二甲基亞砜中反應制得氟氯苯胺,該中間體是合成第三代喹諾酮類抗菌藥-諾氟沙星(氟哌酸)、環丙氟哌酸的重要原料。二甲基亞砜也用于2,3,4,-三氟硝基苯的合成,該中間體可用于合成第三代喹諾酮類抗菌藥———氧氟沙星(氟嗪酸)、氟羅沙星(多氟哌酸)、鹽酸洛美沙星、鹽酸蘆氟沙星的合成。
另外二甲基亞砜在合成左旋咪唑羥酸肌醇酯、磷酸左旋咪唑、黃連素、蔗糖脂肪酸多酯和中藥萃取生產中都已得到應用。二甲基亞砜本身具有消炎、止痛,促進血液循環和傷口愈合作用,并有利尿、鎮靜作用,能增加藥物吸收和提高療效。目前我國生產的骨友靈、腳氣藥、膚氫松軟膏等外用藥及各大醫院的外用制劑中已廣泛使用。
目前我國二甲基亞砜在醫藥行業主要用于醫藥中間體氟氯苯胺、2,3,4,-三氟硝基苯的合成,另外藥物合成、中藥萃取以及外用藥劑及藥膏也消耗一定量二甲基亞砜。氟哌酸、環丙氟哌酸和氟嗪酸等是新一代含氟喹諾酮類合成抗菌藥,具有廣譜、高效、毒副作用小、價格較便宜等特點,近幾年來,國內生產發展非常迅速,因此對溶劑二甲基亞砜的需求量也在不斷增長。
在氟嗪酸、多氟哌酸及中間體—2,3,4,-三氟硝基苯的合成中也消耗二甲基亞砜溶劑;合成黃連素、左旋咪唑、甲苯咪唑等藥物約需消耗二甲基亞砜。目前醫藥行業對二甲基亞砜的總需求量約3500噸左右。預計今后醫藥行業對二甲基亞砜的需求將會穩步增長,2005年需求將達到4500噸左右。
在1000mL四頸燒瓶中加入一定量的二甲基硫醚和丙酮,裝上溫度計和攪拌器,用恒壓滴液漏斗以合適的速度滴入雙氧水,在攪拌和四頸燒瓶用釜夾套中的水冷卻下,控制一定的反應溫度和時間,進行反應。當雙氧水滴加完畢,繼續攪拌直至反應溫度降到10°C以下時停止攪拌。
將得到的反應液移入1000mL單口燒瓶中進行簡單蒸餾(用毛細管代替沸石來防止暴沸現象),用冷凍的鹽水冷凝回流,將35～40°C的餾分(為二甲基硫醚)收集起來回到原反應容器中氧化,收集55～60°C的餾分(為回收丙酮)循環使用,將98～102°C的水餾分蒸出,得出粘稠的油狀透明液體。將此液體冷卻后,在真空狀態下進行減壓蒸餾,收集100～105°C/0.084MPa的餾分,為粗品二甲基亞砜,最后加入一定量的氧化鈣進行減壓抽濾,制得二甲基亞砜。
高純色譜級二甲基亞砜的提純方法，步驟如下：
(1)將原料二甲基亞砜(含量約為99.5％)打入攪拌罐內加入活性氧化鋁吸附劑的重量約10％，電動攪拌器，攪拌約2h，在罐內二甲基亞砜與活性氧化鋁吸附劑充分接觸，使其中有機雜質被吸附，檢測吸附出液質量接近合格后，即流出液各項指標接近色譜級的技術指標要求，其具體技術指標要求見表1，靜置，進入下步操作；
(2)將上述靜止后的二甲基亞砜打入蒸餾釜，釜內加入約2％的氫化鈣，減壓蒸餾，蒸餾壓力12mmHg柱，蒸餾溫度約76℃(蒸餾溫度不高于90℃)，棄去前餾分；
(3)檢驗合格后收取成品于充有氮氣并裝4A分子篩的儲罐中。
[1]劉瑞琪, 崔光富, 郭慶合, & 賀志安. (2012). 二甲基亞砜抗菌作用研究進展. 新鄉醫學院學報, 29(11), 878-880.
[2] 江中發, 張海, 姚永祥, 劉家發, & 史廷明. (2016). 二甲基亞砜的毒性作用進展. 公共衛生與預防醫學, 27(3), 66-68.
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