Il dimetilsolfone (sigla: DMSO2), nome IUPAC metilsolfonilmetano (sigla: MSM), è il più semplice rappresentante della classe dei solfoni, composti organici solforati caratterizzati dalla presenza del gruppo funzionalebivalente solfonile >S(=O)2, dove l'atomo di zolfo è esavalente e nel dimetilsolfone è unito a due metili. La sua formula molecolare è quindi (CH3)2SO2, che può essere scritta anche Me2SO2.
È un solido incolore che fonde a 109°C in un liquido incolore; è relativamente inerte chimicamente e resiste bene alle alte temperature.
È conosciuto variamente anche come solfone di metile, dimetil solfone e con la sigla DMSO2 (per distinguerlo dalla sigla DMSO del dimetilsolfossido). Si trova in alcune piante primitive, come l'aloe africana e lo psidium guajava, è presente in piccole quantità in molti alimenti e bevande, è usato come solvente ed è commercializzato come integratore alimentare.
Un altro solfone piuttosto comune, a volte preferito al dimetilsolfone, è il solfolano, che è liquido già a temperatura quasi ambiente (27,5°C) e presenta quindi vantaggi come solvente.
Preparazione
Come per i solfoni in generale, si può partire dal solfuro alchilico corrispondente, il dimetilsolfuro (Me2S), o dal dimetilsolfossido (Me2SO); il primo, per ossidazione blanda dà il secondo e questo, con ossidanti più forti, fornisce il dimetilsolfone. Visto però che il dimetilsolfossido è un prodotto molto comune e facilmente reperibile, di norma si parte da questo. Gli ossidanti comunemente usati sono i perossiacidi, come il peracetico:
È noto che l'ossidazione del dimetilsolfossido a dimetilsolfone si verifica anche metabolicamente.
Proprietà e struttura molecolare
A temperatura ambiente si presenta come cristalli incolori o polvere cristallina bianca inodore, con punto di fusione di 109°C, valore che è piuttosto alto a confronto dell'analogo dimetilsolfossido (DMSO) [(CH3)2S=O] (Tfus. = 18,5°C), molecola di taglia simile, che invece è liquido a temperatura ambiente.
Il dimetilsolfone è un composto termodinamicamente molto stabile: ΔHƒ° = -373kJ/mol, ma anche termicamente e chimicamente e per questo è impiegato anche come solvente ad alta temperatura. Resiste bene all'ossidazione, a differenza del dimetilsolfossido, e anche alle riduzioni, salvo quelle con litio alluminio idruro (LAH).
Il suo potenziale di ionizzazione è di 10,65eV) un po' maggiore rispetto a quello del solfolano (9,8eV).
Struttura cristallina e molecolare
Il dimetilsolfone cristallizza nel sistema ortorombico, gruppo spazialeCmcm. La cella elementare, che contiene quattro molecole, ha dimensioni date da: a = 736pm, b =804 pm, c =734pm. Dall'analisi dei dati si trova che la molecola è di tipo tetraedrico distorto avente simmetriaC2v; distanze (r) e angoli di legame (∠) ricavati per la struttura del dimetilsolfone allo stato solido sono i seguenti:
r(C–S) = 178pm; r(S=O) = 144pm;
∠(CSC) = 103,0°; ∠(OSO) = 117,9°.
La struttura della molecola è stata indagata anche in fase gassosa, dove la molecola non è costretta ad impaccarsi in un reticolo e a dover interagire con molecole vicine; anche per la molecola libera si trova simmetria C2v e i suoi dati strutturali salienti, ricavati dalla diffrazione elettronica in fase gassosa, sono i seguenti:
I legami C–S sono significativamente più corti del normale (182pm) e un po' anche rispetto al dimetilsolfossido, DMSO, (179,9pm); i legami S=O sono appena più corti del normale (143,2pm) e significativamente più corti rispetto al DMSO (148,5pm), come pure i legami C–H (109pm).
L'angolo C–S–C è più stretto del valore tetraedrico di 109,5° per l'ibridazione sp3 dell'atomo di zolfo centrale, mentre l'angolo O=S=O ne è notevolmente più ampio, anche rispetto a quello in SO2 (119°) in cui S è ibridato sp2. Questo andamento è in parte spiegabile con il fatto che un legame doppio richiede più spazio angolare rispetto ad un legame singolo, in accordo alle indicazioni VSEPR e in parte con la repulsione dei due atomi di ossigeno che portano una parziale carica negativa.
Polarità e potere solvente
Come atteso per la cospicua differenza di elettronegatività tra O e S (Δχ = 0,86), i legami S=O sono fortemente polari e inoltre i metili presenti sono gruppi a rilascio elettronico (effetto induttivo +I): per entrambi i fattori la molecola del dimetilsolfone è notevolmente polare (μ = 4,47D), anche un po' più polare del dimetilsolfossido (4,10D), che ha un solo legame S=O, e molto di più dell'anidride solforosa SO2 (1,63D), mancante dei metili.
A causa della sua polarità e stabilità termica, il dimetilsolfone viene utilizzato industrialmente come solvente, anche per alta temperatura (Teb. = 238°C), sia per le sostanze organiche che per quelle inorganiche, visto che ha anche una notevole costante dielettrica: εr = 47,39. Il dimetilsolfone è infatti un solvente polare aprotico e come tale può essere usato per sostituzioni nucleofile SN2, per reazioni di ossidazione in genere e anche per reazioni di Friedel-Crafts, sia di acilazione che di alchilazione. L'altro solfone comune, con caratteristiche molto simili e possibile sostituto, il solfolano, è leggermente più polare (4,68D,) e ha una costante dielettrica del liquido solo di poco minore (εr = 43,39).
Proprietà acido-base e reattività
Il gruppo solfonile dei solfoni stabilizza il carbanione che si forma per deprotonazione di un idrogeno in posizione alfa, ma meno di un carbonile dei chetoni: il pKa del dimetilsolfone, riferito a una soluzione acquosa, è riportato come 23, mentre il corrispondente valore per l'acetone è 19,16, che quindi è un acido alquanto più forte; per la deprotonazione del dimetilsolfone occorre usare basi della forza dei reattivi organolitio (R-Li) o dell'ammoniuro di sodio (NaNH2). Questo permette una sua facile alchilazione o acilazione con, rispettivamente, alogenuri alchilici (R−X) o alogenuri acilici (R−CO−X).
Il DMSO2 come integratore alimentare
Anche se non sono stati approvati o riconosciuti, fino ad ora, usi medici per il MSM, sono stati rivendicati e studiati, ma non riconosciuti scientificamente, una serie di benefici del suo uso per la salute. Stanley W. Jacob ha riferito di aver somministrato MSM ad oltre 18.000 pazienti con diversi disturbi per i quali il MSM sembra essere utile.
Ad oggi, il MSM è venduto come integratore alimentare e commercializzato in numerosi paesi con una varietà di rivendicazioni, spesso in combinazione con glucosamina e/o condroitina per aiutare a curare o prevenire l'osteoartrite. Sempre come integratore, viene utilizzato negli sciroppi come mucolitico sebbene, anche in questo caso, non vi sia un riconoscimento universalmente accettato dei suoi benefici. Allo stesso modo, viene impiegato in creme ad uso topico per i suoi effetti antinfiammatori.
A tal proposito, nell'ottobre 2000, negli Stati Uniti, la Food and Drug Administration ha diffidato un produttore di MSM, Karl Loren, dal pubblicizzare le azioni terapeutiche del MSM, poiché il commercio di farmaci senza l'approvazione della FDA è illegale in USA.
Note
↑R. Fusco, G. Bianchetti e V. Rosnati, Composti solforati, in CHIMICA ORGANICA, volume primo, L. G. Guadagni, 1974, pp.734-739.
↑J.E. Huheey, E.A. Keiter e R.L. Keiter, 6 - La struttura e la reattività delle molecole, in Chimica Inorganica, Seconda edizione italiana, sulla quarta edizione inglese, Piccin Nuova Libraria, Padova, 1999, pp.209-223, ISBN88-299-1470-3.
