テトラメチル尿素

テトラメチル尿素の概要

テトラメチル尿素は、特に有機化合物を溶解するための非プロトン性の極性溶媒として利用されています。その用途は非常に広範で、芳香族化合物やグリニャール試薬などに用いられます。唯一にして特殊な溶媒特性を持ち、他の多くの物質と混ざりやすい性質から、特に化学合成の現場で重宝されています。

毒性と安全対策

テトラメチル尿素は中程度の急性毒性を示しますが、いくつかの動物モデルにおいては胎児毒性や催奇性の可能性も示されています。このため、取り扱う際には適切な安全予防策を講じる必要があります。特に実験室での使用においては、適切な保護具の着用が求められます。

製造方法

テトラメチル尿素の合成は1963年、Arthur Lüttringhausによって詳細に記述されました。最も一般的な合成プロセスでは、炭酸ジフェニルを原料として、高圧条件下でジメチルアミンと反応させることにより、約74%の収率で生成することができます。また、ジメチルカルバモイルクロリドと無水炭酸ナトリウムの反応により、96.5%の収率で生成されることも知られています。

加えて、ジメチルカルバモイルクロリドは過剰なジメチルアミンと反応することでもテトラメチル尿素を生成します。このとき生成物に不純物や強い臭気が生じる場合がありますが、酸化カルシウムを添加し、その後に分留を行うことで精製可能です。

さらに、50%水酸化ナトリウム水溶液を用いたジメチルアミンとホスゲンの反応でも、約95%の収率でテトラメチル尿素を得ることができます。ただし、この反応は発熱性であるため、慎重に取り扱う必要があります。

特性

テトラメチル尿素は無色で透明な液体で、軽い芳香族臭を持っています。驚くべきことに、170度を超えても液体の状態を保つため、尿素の特性とは異なる特性を示しています。多くの有機溶媒と混合することで、その溶媒特性はさらに強化されます。

用途

この化合物は、酢酸などの酸やピリジンなどの塩基と混ざりやすく、ε-カプトラクタムや安息香酸などの有機物の溶媒としての役割も果たします。また、硝酸銀やヨウ化ナトリウムなどの一部無機塩を溶解することも可能です。発がん性が疑われるヘキサメチルリン酸トリアミド(HMPT)の代替品として利用されることもあります。

特にポリ(m-フェニレンイソフタルアミド)や芳香族二酸塩化物を用いた重合反応の溶媒としても適しており、テトラメチル尿素を用いることで高品質のポリマーを得ることができます。たとえば、テトラメチル尿素中での4-アミノ安息香酸クロライド塩酸塩の重合によって生成されるポリ(p-ベンズアミド)は、直接繊維に紡ぐことができる等方性粘性溶液を生成します。

テトラメチル尿素とLiClの混合物を使用することで、最大14%のポリマー濃度まで得られる安定した等方溶液を形成することが可能です。また、セルロースエステルの溶解や、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニルなどの他のポリマーの膨張処理にも利用されます。テトラメチル尿素は、強力なヒンダード非求核グアニジン塩基から容易に得られる上、アルキル化されていない縮合アミジン塩基と比較しても扱いやすい特性があります。

最後に、Koenigs-Knorr反応の変更においても、テトラメチル尿素は重要な役割を果たしています。この過程により、高い収率のグルコシル化生成物が得られることが可能です。従来よりも単純化された方法で高品質の生成物を得ることができるため、これによりさまざまな新しい合成経路が開発されています。

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