DMF在化学反应中潜在的安全风险-0826
N,N-二甲基甲酰胺（N,N-Dimethylformamide, DMF）是一种无色、具有微弱的胺气味的液体，首次合成是1893年Verley加热甲酸钠和二甲胺盐酸盐的混合物而得到的。商业化的DMF是通过甲醇和氨气反应得到二甲胺和三甲胺的混合物，再与CO反应制得的。DMF的市场需求从2017年的6.378亿美元平稳增长至2022年预计的7.921亿美元，主要用于化工、电子、医药和农药等行业。腹可安
DMF作为非质子性溶剂，由于具有优良的溶解有机无机物等特性而被广泛用于各类有机合成化学反应单元中。通过DMF可得到各种功能基团，如[-CON(CH3)2]、[-N(CH3)带海字的诗句2]、（HCO2芝麻酱怎么做-）、-CHO、>CO、-CN、（O）、（H）等。
Scheme 1. DMF as a Multipurpo Building Block in Synthetic Organic Chemistry.
DMF常温下是稳定的，但在近沸点时可发生缓慢的脱羰反应，释放出二甲胺和一氧化碳。因此，DMF一般是通过低于沸点温度下减压蒸馏出来的。稳定性数据通过DSC得知，纯的DMF在氮气氛下近400℃未检测到放热分解。而ARC数据显示，氮气氛下至350桂林美景℃仍为稳定的。上述数据说明，纯的DMF还是比较稳定的。因此，DMF常用作热稳定性较差的DMSO的替代品。但DMF中含有乙酰基和胺基功能基团，也会发生水解、氧化和还原等。研究发现，处理DMF和甲醇钾的混合液，经电磁共振和核磁共振分析其可形成DMF自由基。在滴加完甲醇钾后的2~4min内，该自由基达到峰值（蓝色部分）。然后减弱，并在10~25min后完全消失。Kroh等人用电离辐射照射DMF，可形成多种自由基和产物（紫色部分）。
Scheme 2. Reported Radicals and Products during DMF Decomposition.
二．潜在的安全风险
放热反应在工艺温度（Tp）下可使用冷却来降低反应释放的热量，直至反应结束。如果热量产生的速度大于冷却移除热量的速度，就会造成反应热量在体系的累积，温度升高，假设反应放热全部用来使得反应体系升温，升高的温度即绝热温升ΔTad，此时整个反应的最大合成反应温度MTSR=Tp+ΔTad.如果温度MTSR如果达到产物的分解温度，即可造成产物的分解，发生二次反应，分解放热又会使得体系再次升温，最终可能导致反应热失控。
Figure 1. Potential reaction safety hazard scenarios.
检测反应体系的绝热温升ΔTad手段有多种，如微量反应量热仪（μRC）、RC1等；物质的热分解可通过DSC、thermal screening unit（TSU）、advanced reactive system screening tool(ARSST)、rapid detection of exothermic reaction(RADEX)、accelerating rate calorimetry（ARC）或vent sizing package（VSP），数据分析可知该物质的分解温度范围、分解热大小等信息。
1.酸性条件下的潜在安全风险
DMF在酸性条件下可发生水解反应，生成二甲胺和甲酸。强酸条件下，甲酸可进一步分解生成CO、CO2和H2婴儿手脚冰凉是怎么回事等气体，该分解反应在催化剂的作用下快速且剧烈，十分危险。Table 1中的Entry 4~12介绍了DMF分别与盐酸、磷酸、SO3等混合物的热分析数据。如50%的盐酸和50%的DMF的混合物的DSC（Entry5）显示，在氮气氛下，60℃即开始分解，分解热为-188J/g。分解温度越低，说明其不稳定性越差，分解热越大，说明在分解过程中释放的能量越多，若失控，后果越严重。
Table 1. Historical Thermal Stability Data on DMF and Its Mixtures from Corteva’s Databa
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2.碱性条件下的潜在安全风险
DMF室温下长时间接触强碱如NaOH、KOH、CaH2等，可明显的发生分解生成二甲胺，二甲胺可原位发生化学转化。如Garcia等人使用DMF/KOH与氟代或氯代芳环反应，原位生成的二甲胺发生亲核取代得到N,N-二甲基芳环化合物 （Scheme 3）。
Scheme 3. Hydroxide Assisted Decomposition of DMF as an in-situ Source for Me2NH for Nucleophilic Aromatic Substitution of Aryl Fluorides and Chlorides
Pertern等人开发了连续流化学使用DMF/NH3体系原位生成二甲胺，240℃下与化合物13
别让情两难反应得到14（scheme 4）。武松打虎简介
Scheme 4. Nucleophilic Aromatic Substitution with Me2NH Generated In Situ by Decomposition of DMF with Aqueous Ammonia
NaH和DMF由于具有很好的溶解有机无机物的性能而得到广泛应用。NaH不仅是碱，同时还是作为氢源参与到与DMF的放热反应。该组合的潜在风险于1965年首次报道。NaH可断裂DMF结构中的醛基的C-N键，放热并产生CO和H2(Scheme 5)。
Scheme 5. Cleavage of the Formyl Group of DMF by NaH
NaH/DMF体系的不稳定性随着反应规模的放大而风险提高。1982年，Buckley等人报道了一起2500L规模的使用NaH/DMF反应后浓缩引发的自加热导致的失控事故，触发了反应釜的爆破片，开启泄压。ARC数据显示，NaH/DMF或NaH/DMAc的自加热行为在26℃即发生，迅速升温至80℃，反应釜的冷却能力根本不能在如此短的时间内对体系进行有效的降温。ARC检测NaH和干燥的DMF的混合物，分解反应的起始温度在40~50℃之间，DeWall也报道过NaH/DMF的不可控的自加热行为发生于40℃左右，在10min内迅速使得体系升温至>100℃，无法进行有效的冷却导致大部分溶剂DMF的蒸发，作者强调该反应已经顺利生产过多次，这种潜在的分解风险是不可预见的。
