ジメチルスルホキシド

DMSO中の硫黄中心は軟らかい求電子剤に対して求核性があり、酸素は硬い求電子剤に対して求核性がある。ヨウ化メチルと反応してトリメチルスルホニウムヨウ化物、[ (CH ₃ ) ₃ SO] ⁺ I ⁻を生成する。

(CH ₃ ) ₂ SO + CH ₃ I → [ (CH ₃ ) ₃ SO]I

この塩は水素化ナトリウムで脱プロトン化することで硫黄イリドを生成する。

[ (CH ₃ ) ₃ SO]I + NaH → (CH ₃ ) ₂ S(CH ₂ )O + NaI + H ₂

DMSOのメチル基は弱酸性であり、pKa ₌ 35である。このため、多くの弱塩基性有機化合物の塩基性はこの溶媒中で調べられてきた。^{[ 9 ]}

DMSOの脱プロトン化には、ジイソプロピルアミドリチウムや水素化ナトリウムなどの強塩基が必要です。生成したカルバニオンの安定化はS(O)R基によって行われます。このようにして生成されたDMSOのナトリウム誘導体は、ジムシルナトリウムと呼ばれます。これは、例えば、ケトンの脱プロトン化によるナトリウムエノラートの生成、ホスホニウム塩の脱プロトン化によるウィッティヒ試薬の生成、ホルムアミジニウム塩の脱プロトン化によるジアミノカルベンの生成などの塩基です。ジムシルアニオンは強力な求核剤です。^{[ 10 ]}

有機合成では、DMSOは穏やかな酸化剤として使用されます。^{[ 11 ]}これは、Pfitzner–Moffatt酸化、Corey–Kim酸化、 Swern酸化など、いくつかの選択的スルホニウムベースの酸化反応の基礎を形成します。^{[ 12 ]} Kornblum酸化は概念的に類似しています。これらの方法はすべて_、中間体スルホニウム種（R2S ⁺ OX、ここでXは酸素に結合したヘテロ原子）の形成を伴います。^{[ 13 ]}

多くの塩を溶解する能力に関連して、DMSOは配位化学において一般的な配位子である。例として、ジクロロテトラキス(ジメチルスルホキシド)ルテニウム(II)錯体( RuCl ₂ (dmso) ₄ )が挙げられる。この錯体では、3つのDMSO配位子が硫黄を介してルテニウムに結合している。4番目のDMSOは酸素を介して結合している。一般的に、酸素結合モードの方が一般的である。^{[ 14 ]}

_四塩化炭素溶液中では、DMSOはI₂、フェノール、トリメチルスズクロリド、メタロポルフィリン、二量体Rh₂Cl₂(CO)₄などのさまざまなルイス酸に対してルイス塩基として機能します_。ドナー特性はECWモデルで議論さ_れています。一連の酸に対するDMSOの相対的なドナー強度と他のルイス塩基_との比較は、 CBプロットで示すことができます。^{[ 15 ] [ 16 ]}

DMSO は極性非プロトン性溶媒であり、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドン、ヘキサメチルリン酸トリアミド(HMPA)など、このクラスの他のメンバーよりも毒性が低い。DMSOは、塩を含む化学反応、特にフィンケルシュタイン反応やその他の求核置換反応の溶媒として頻繁に使用される。また、生化学や細胞生物学では抽出剤としても広く使用されている。DMSO は弱酸性であるため、比較的強い塩基にも耐性があり、そのためカルバニオンの研究に広く使用されている。数千の有機化合物の非水p Ka_値(CH、OH、SH、NH 酸性度)のセットがDMSO 溶液で決定されている。^{[ 17 ] [ 9 ]}

DMSOは沸点が189 ℃（372 °F）と高いため、通常の気圧下ではゆっくりと蒸発します。DMSOに溶解したサンプルは、他の溶媒に比べて回収が容易ではありません。従来のロータリーエバポレーターでは、DMSOの痕跡を完全に除去することが非常に困難です。サンプルを完全に回収する手法の一つは、有機溶媒を蒸発除去した後、水を加えて（DMSOを溶解するため）、凍結乾燥してDMSOと水の両方を除去することです。DMSO中で行われる反応は、生成物を沈殿または相分離させるために、しばしば水で希釈されます。DMSOの凝固点が18.5 ℃（65.3 °F）と比較的高いため、室温またはそれよりわずかに低い温度では固体です。    

重水素化DMSO （DMSO -d6 ）は、幅広い分析対象物を溶解できること、スペクトルが単純であること、高温NMR分光法に適していることから、NMR分光法に有用な溶媒です。DMSO -d6_の欠点は、粘度が高く信号が広がることと、吸湿性が高く、1H-NMRスペクトルでH2Oの共鳴が圧倒的に強くなることです。粘度_と^融点_を下げるために、_CDCl3またはCD2Cl2と_混合することができます。

DMSOは、試験管内および生体内における薬物試験の溶媒として使用される。

DMSOは、in vitro創薬^{[ 18 ] [ 19 ]}および創薬設計^{[ 20 ]}スクリーニングプログラム（ハイスループットスクリーニングプログラムを含む）において、試験化合物を溶解するために使用されます。^{[ 19 ] [ 20 ]}これは、極性化合物と非極性化合物の両方を溶解できること、^{[ 18 ] [ 20 ]}試験化合物のストック溶液の維持に使用できること（大規模な化学ライブラリーを扱う場合に重要）、^{[ 19 ]}水や細胞培養培地と容易に混和すること、および沸点が高いこと（これにより、室温での蒸発が減少するため、試験化合物の濃度の精度が向上します）によるものです。^{[ 18 ]} DMSOの1つの制限は、細胞株の増殖と生存率に影響を与える可能性があることです。DMSO濃度が低いと細胞増殖が促進される場合があり、DMSO濃度が高いと細胞を阻害または死滅させる場合があります。^{[ 18 ]}

DMSOは、試験化合物の生体内研究における溶媒として使用されます。たとえば、線虫Caenorhabditis elegansにおけるフラボノール配糖体イカリインの吸収を助けるための共溶媒として使用されています。^{[ 21 ]}試験管内研究での使用と同様に、DMSOには動物モデルにおけるいくつかの制限があります。^{[ 22 ] [ 23 ]}多面的効果が発生する可能性があり、DMSO対照群を慎重に計画しないと、溶媒効果が誤って候補薬に起因するとされる可能性があります。^{[ 22 ]}例えば、非常に低用量のDMSOでも、マウスにおけるパラセタモール（アセトアミノフェン）誘発性肝障害に対して強力な保護効果があります。^{[ 23 ]}

DMSOは、マイクロエレクトロニクスデバイスを製造する製造プロセスで一部使用されています。^{[ 24 ]} TFT-LCD「フラットパネル」ディスプレイのフォトレジスト除去や、高度なパッケージング用途（ウェハレベルパッケージング/はんだバンプパターニングなど）に広く使用されています。

DMSOはセルロース繊維の膨潤剤としても優れており^{[ 25 ]}、木材や繊維関連の品質管理に関する一部の実験室分析では溶媒として使用されることもある。

DMSOは、ポリメラーゼ連鎖反応（PCR）において、DNAテンプレートまたはDNAプライマーの二次構造を阻害するために使用されます。反応前にPCRミックスに添加され、DNAの自己相補性を阻害し、干渉反応を最小限に抑えます。^{[ 26 ]}

PCRにおけるDMSOは、超らせん状プラスミド（増幅前に緩和するため）やGC含量の高いDNAテンプレート（熱安定性を低下させるため）に適用できます。例えば、Phusionを含むPCR混合液中のDMSOの最終濃度が10%の場合、プライマーアニーリング温度（すなわちプライマー融解温度）が5.5～6.0 ℃（9.9～10.8 °F）低下します。^{[ 27 ]}  

これはヒトリンパ球のG1期における可逆的な細胞周期停止剤としてよく知られている。^{[ 28 ]}

DMSOは凍結保護剤としても使用でき、細胞培地に添加することで氷の形成を減らし、凍結過程中の細胞死を防ぐことができる。^{[ 29 ]}約10%を緩慢凍結法で使用でき、細胞は-80 ℃（-112 °F）で凍結するか、液体窒素で安全に保管することができる。  

細胞培養において、DMSOはP19胚性癌細胞を心筋細胞および骨格筋細胞に分化誘導するために使用される。

DMSOの医療での使用は、1963年頃、スタンレー・ジェイコブ率いるオレゴン健康科学大学医学部のチームが、皮膚やその他の膜を損傷することなく浸透し、他の化合物を生体システムに運ぶことができることを発見したことに始まります。医療では、DMSOは主に局所鎮痛剤、医薬品の局所適用用担体、抗炎症剤、抗酸化剤として使用されています。^{[ 30 ]} DMSOは、皮膚を含む生体組織を介した一部の化合物の吸収速度を増加させるため、一部の経皮薬物送達システムに使用されています。EDTAを添加すると、その効果が増強される可能性があります。DMSOは抗真菌薬と頻繁に配合され、皮膚だけでなく足の爪や手の爪にも浸透できるようにします。^{[ 31 ]}

DMSOは数多くの症状や疾患の治療薬として検討されてきたが、米国食品医薬品局（FDA）は間質性膀胱炎患者の症状緩和にのみ使用を承認している。^{[ 32 ]} 1978年の研究では、DMSOは研究対象となった213人の泌尿生殖器系の炎症性疾患患者の大多数に著しい緩和をもたらしたと結論づけている。^{[ 33 ]} 

2009年に局所用DMSOの使用についてFDAの承認を最初に取得したのはPENNSAIDで、これは45.5%のDMSOを含む担体にジクロフェナクを含んでいます^{[ 34 ] 。}

TDiclo 1 mL あたり、ジクロフェナクナトリウム 16.05 mg が含まれています。TDiclo 溶液には、45.5% のジメチルスルホキシド (DMSO) 溶媒も含まれており、これにより有効成分の皮膚への浸透が促進される可能性があります。報告された最も一般的な副作用は、塗布部位の皮膚乾燥 (患者の 25.3%) で、次いで接触性皮膚炎 (13.0%) でした^{[ 35 ]}

血管内治療において、DMSOは、血管塞栓術（血管の治療的閉塞）に使用されるオニキス液状塞栓剤中のエチレンビニルアルコールの溶媒として使用される。

低温生物学において、DMSOは凍結保護剤として使用されており、臓器、組織、細胞懸濁液の保存に使用される凍結保護剤ガラス化混合物の重要な成分です。DMSOがないと、凍結細胞の最大90%が不活性化します。特に、胚性幹細胞や造血幹細胞の凍結および長期保存において重要であり、これらの細胞は しばしば10% DMSO、凍結培地、および30%ウシ胎児血清の混合物で凍結されます。異数体細胞株（ MDCK、VEROなど）の低温凍結では、 10%  DMSOと90% EMEM（70% EMEM + 30%ウシ胎児血清 + 抗生物質混合物）の混合物が使用されます。自家骨髄移植の一部として、DMSOは患者自身の造血幹細胞とともに再注入されます。   

DMSOは不均化反応によってジメチルスルフィドとジメチルスルホンに代謝されます。腎臓と肺から排泄されます。したがって、DMSOの副作用として血中ジメチルスルフィド濃度の上昇が考えられ、これが血中を介した口臭症状を引き起こす可能性があります。

DMSOが代替医療として人気を博した背景には、1980年3月の60 Minutesのレポート「DMSOの謎」^{[ 36 ]}と、1960年代から始まったスタンリー・ジェイコブの治療について報じた1980年4月のタイム誌の記事^{[ 37 ]があると言われている。 [ 38 ]}

DMSOをがんの代替治療薬として使用することは特に懸念される。なぜなら、 DMSOはシスプラチン、カルボプラチン、オキサリプラチンなど、さまざまな化学療法薬と相互作用することが示されているからである。^{[ 39 ]} DMSOに何らかの有益な効果があるという仮説を裏付ける十分な証拠はなく、^{[ 40 ]}ほとんどの情報源は、試験時に副作用の履歴があることから、通常の免責事項付きで大々的に販売されている栄養補助食品として使用する際には注意が必要であることに同意している。DMSOは、米国FDAが偽のがん治療薬としてリストアップした一部の製品の成分であり^{[ 41 ]}、FDAは販売業者と継続的に争っている。^{[ 36 ]}そのような販売業者の1人がミルドレッド・ミラーで、彼女はさまざまな疾患に対してDMSOを宣伝し、結果としてメディケア詐欺で有罪判決を受けた。^{[ 36 ]}

DMSOは、獣医学において、馬の塗り薬として単独で、または他の成分と組み合わせて一般的に使用されています。後者の場合、DMSOの意図された機能は、他の成分を皮膚を通して運ぶための溶剤としてであることが多いです。また、馬では、DMSOは単独で、または他の薬剤と組み合わせて静脈内投与されます。馬の頭蓋内圧亢進および/または脳浮腫の治療には単独で使用されます。^{[ 42 ]}

DMSOが皮膚に接触した際に感じるニンニクの味は、三叉神経節のTRPA1受容体の非嗅覚的活性化によるものと考えられる。^{[ 43 ]}ジメチルジスルフィドやジアリルジスルフィド（ニンニクに似た臭いがある）、モノスルフィドやトリスルフィド（通常は不快な臭いがある）、および同様の臭気のある硫黄化合物とは異なり、純粋な化学物質であるDMSOは無臭である。

DMSOは、エタノールよりも半数致死量が高い無毒性溶媒である（DMSO：LD50 _、経口、ラット、14,500  mg/kg；^{[ 44 ] [ 45 ]}、エタノール：LD50 _、経口、ラット、7,060  mg/kg ^{[ 46 ]}）。

DMSOは、汚染物質、毒素、医薬品を皮膚から吸収させ、予期せぬ影響を引き起こす可能性があります。DMSOは、血液凝固抑制剤、ステロイド、心臓薬、鎮静剤、その他の薬剤の効果を高めると考えられています。場合によっては、これは有害または危険な場合があります。^{[ 47 ]}

DMSOは皮膚に浸透しやすいため、DMSOに溶解した物質はすぐに吸収される可能性があります。DMSOを扱う際には手袋の選択が重要です。ブチルゴム、フルオロエラストマー、ネオプレン、または厚手の（15 mil / 0.4 mm）ラテックス手袋が推奨されます。^{[ 48 ]}化学実験室で非常によく使用されるニトリル手袋は、短時間の接触からは保護できますが、DMSOに曝露すると急速に劣化することがわかっています。^{[ 49 ]}  

オーストラリアでは、スケジュール4（S4）薬物としてリストされており、ある企業はこれを保存料として製品に添加したとして起訴された。^{[ 50 ]}

DMSOを用いた初期の臨床試験は、安全性、特に眼への有害性に関する懸念から中止された。最もよく報告されている副作用は、頭痛、皮膚接触時の灼熱感やかゆみである。強いアレルギー反応も報告されている。

1965年9月9日、ウォール・ストリート・ジャーナルは、DMSO製造業者が、手首の捻挫の治療にDMSO治療を受けたアイルランド人女性の死亡は治療によるものかもしれないと警告したと報じた。ただし、解剖は行われず、因果関係も確立されなかった。^{[ 51 ]} DMSOを用いた臨床研究は中止され、 1972年に米国科学アカデミー（NAS）がDMSOを支持する調査結果を発表するまで再開されなかった。 ^{[ 52 ]} 1978年、米国FDAは間質性膀胱炎の治療薬としてDMSOを承認した。 1980年、米国議会は、FDAが他の医療用途でのDMSOの承認に時間がかかっているという主張について公聴会を開いた。2007年、米国FDAは、外傷性脳損傷後の脳組織の腫れを軽減するためのDMSOの使用に関する臨床研究に「ファストトラック」指定を与えた。^{[ 52 ]}

発達中のマウスの脳にDMSOを曝露すると、脳の変性を引き起こす可能性がある。この神経毒性は、骨髄移植中にDMSOに曝露された小児で超えられる0.3 mL/kgという低用量でも 検出される可能性がある。^{[ 53 ]}

下水に排出されたDMSOは、都市排水で悪臭問題を引き起こす可能性があります。廃水細菌は、低酸素（無酸素）条件下でDMSOをジメチルスルフィド（DMS）に変換しますが、これは腐ったキャベツのような強い不快な臭いを放ちます。^{[ 54 ]}しかし、化学的に純粋なDMSOは、CSC（スルフィド）結合とCSH（メルカプタン）結合がないため無臭です。DMSOの脱臭は、それに含まれる臭気のある不純物を取り除くことによって達成されます。^{[ 55 ]}

ジメチルスルホキシドは、塩化アシルクロリドと接触すると爆発反応を起こす可能性があります。低温では、この反応によりスワーン酸化の酸化剤が生成されます。Mancuso, AJ; Huang, SL; Swern, D. (1978). "Oxidation of long-chain and related alcohols to carbonyls by dimethyl sulfoxide "activated" by oxalyl chloride". J. Org. Chem. 43 (12): 2480– 2482. doi : 10.1021/jo00406a041 .

DMSOは常圧下で沸点189  ℃で分解し、爆発を引き起こす可能性がある。この分解は酸や塩基によって触媒されるため、さらに低い温度でも起こりうる。ハロゲン化合物、金属窒化物、金属過塩素酸塩、水素化ナトリウム、過ヨウ素酸、フッ素化剤との組み合わせでも、強い爆発反応が起こる。^{[ 56 ]}