dimetilsulfóxido

El centro de azufre en DMSO es nucleofílico hacia electrófilos blandos y el oxígeno es nucleofílico hacia electrófilos duros. Con yoduro de metilo forma yoduro de trimetilsulfoxonio , [ (CH ₃ ) ₃ SO] ⁺ I ⁻ :

(CH₃ ₎ ₂SO ₊ CH₃I _→ [ ( CH₃ ₎ ₃SO _] I

Esta sal puede desprotonarse con hidruro de sodio para formar el iluro de azufre :

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

Los grupos metilo del DMSO son débilmente ácidos, con un pKa = _35. Por esta razón, se han examinado las basicidades de muchos compuestos orgánicos débilmente básicos en este disolvente. ^{[ 9 ]}

La desprotonación del DMSO requiere bases fuertes como la diisopropilamida de litio y el hidruro de sodio . La estabilización del carbanión resultante la proporciona el grupo S(O)R. El derivado sódico del DMSO formado de esta manera se denomina dimsil sodio . Es una base, por ejemplo, para la desprotonación de cetonas para formar enolatos de sodio , sales de fosfonio para formar reactivos de Wittig y sales de formamidinio para formar diaminocarbenos . El anión dimsil es un nucleófilo potente. ^{[ 10 ]}

En síntesis orgánica , el DMSO se utiliza como oxidante suave. ^{[ 11 ]} Constituye la base de varias reacciones de oxidación selectivas basadas en sulfonio, incluyendo la oxidación de Pfitzner-Moffatt , la oxidación de Corey-Kim y la oxidación de Swern . ^{[ 12 ]} La oxidación de Kornblum es conceptualmente similar. Todos estos métodos implican la formación de una especie de sulfonio intermedia ( R ₂ S ⁺ OX ) donde X es un heteroátomo unido al oxígeno). ^{[ 13 ]}

Debido a su capacidad para disolver muchas sales, el DMSO es un ligando común en la química de coordinación . Un ejemplo ilustrativo es el complejo diclorotetrakis(dimetilsulfóxido)rutenio(II) ( RuCl₂ (dmso) _{₄ )} . En este complejo, tres ligandos DMSO se unen al rutenio a través del azufre. El cuarto DMSO se une a través del oxígeno. En general, el modo de enlace a través del oxígeno es el más común. ^{[ 14 ]}

_{En soluciones de tetracloruro de carbono ,} el DMSO actúa como una base de Lewis con diversos ácidos de Lewis, como _{I₂ ,} fenoles , cloruro de trimetilestaño , metaloporfirinas y el dímero Rh₂Cl₂ (CO) _₄ . Las propiedades donadoras se analizan en el modelo ECW . La fuerza donadora relativa del DMSO frente a una serie de ácidos, en comparación con otras bases de Lewis, puede ilustrarse mediante diagramas CB . ^{[ 15 ] [ 16 ]}

El DMSO es un disolvente polar aprótico y es menos tóxico que otros miembros de esta clase, como la dimetilformamida , la dimetilacetamida , la N -metil-2-pirrolidona y la hexametilfosforamida (HMPA). El DMSO se usa frecuentemente como disolvente para reacciones químicas que involucran sales, sobre todo reacciones de Finkelstein y otras sustituciones nucleofílicas . También se usa ampliamente como extractante en bioquímica y biología celular. Debido a que el DMSO es solo débilmente ácido, tolera bases relativamente fuertes y, como tal, se ha utilizado ampliamente en el estudio de carbaniones . Se ha determinado un conjunto de _valores de pKa no acuosos (acidez de CH, OH, SH y NH) para miles de compuestos orgánicos en solución de DMSO. ^{[ 17 ] [ 9 ]}

Debido a su alto punto de ebullición, 189 °C (372 °F) , el DMSO se evapora lentamente a presión atmosférica normal. Las muestras disueltas en DMSO no se pueden recuperar tan fácilmente como en otros disolventes, ya que es muy difícil eliminar todos los restos de DMSO mediante evaporación rotatoria convencional . Una técnica para recuperar completamente las muestras es la eliminación del disolvente orgánico por evaporación seguida de la adición de agua (para disolver el DMSO) y criodesecación para eliminar tanto el DMSO como el agua. Las reacciones realizadas en DMSO a menudo se diluyen con agua para precipitar o separar los productos en fases. El punto de congelación relativamente alto del DMSO, 18,5 °C (65,3 °F) , significa que a temperatura ambiente, o ligeramente por debajo de ella, es un sólido.    

En su forma deuterada ( DMSO- _d6 ) , es un disolvente útil para la espectroscopia de RMN , debido a su capacidad para disolver una amplia gama de analitos, la simplicidad de su espectro y su idoneidad para estudios espectroscópicos de RMN a alta temperatura. Las desventajas del uso de DMSO- d6 son su alta viscosidad, que ensancha las señales, y su higroscopicidad , que produce una resonancia de H2O predominante _{en el} espectro de _1H ^- RMN. Puede mezclarse con CDCl3 o CD2Cl2 para _obtener una menor viscosidad y puntos de fusión más bajos _.

El DMSO se utiliza como disolvente en las pruebas de fármacos in vitro e in vivo .

El DMSO se utiliza para disolver compuestos de prueba en programas de cribado de descubrimiento de fármacos in vitro ^{[ 18 ] [ 19 ]} y diseño de fármacos ^{[ 20 ]} , incluidos los programas de cribado de alto rendimiento . ^{[ 19 ] [ 20 ]} Esto se debe a que puede disolver compuestos polares y no polares , ^{[ 18 ] [ 20 ]} puede utilizarse para mantener soluciones madre de compuestos de prueba (importante cuando se trabaja con una gran biblioteca química ), ^{[ 19 ]} es fácilmente miscible con agua y medios de cultivo celular , y tiene un punto de ebullición alto (esto mejora la precisión de las concentraciones de los compuestos de prueba al reducir la evaporación a temperatura ambiente). ^{[ 18 ]} Una limitación del DMSO es que puede afectar el crecimiento y la viabilidad de las líneas celulares , ya que las bajas concentraciones de DMSO a veces estimulan el crecimiento celular, y las altas concentraciones de DMSO a veces inhiben o matan las células. ^{[ 18 ]}

El DMSO se utiliza como vehículo en estudios in vivo de compuestos de prueba. Por ejemplo, se ha empleado como cosolvente para facilitar la absorción del glucósido de flavonol icariina en el nematodo Caenorhabditis elegans . ^{[ 21 ]} Al igual que en su uso en estudios in vitro , el DMSO tiene algunas limitaciones en modelos animales . ^{[ 22 ] [ 23 ]} Pueden producirse efectos pleiotrópicos y, si los grupos de control de DMSO no se planifican cuidadosamente, los efectos del solvente pueden atribuirse erróneamente al fármaco en estudio. ^{[ 22 ]} Por ejemplo, incluso una dosis muy baja de DMSO tiene un potente efecto protector contra la lesión hepática inducida por paracetamol (acetaminofén) en ratones. ^{[ 23 ]}

El DMSO se utiliza en algunos procesos de fabricación para producir dispositivos microelectrónicos. ^{[ 24 ]} Se utiliza ampliamente para eliminar la fotorresina en pantallas planas TFT-LCD y en aplicaciones de empaquetado avanzadas (como el empaquetado a nivel de oblea/patrón de protuberancias de soldadura).

El DMSO también es un excelente agente hinchante para fibras celulósicas, ^{[ 25 ]} y ocasionalmente se utiliza como solvente en algunos análisis de laboratorio relacionados con el control de calidad de la madera o las fibras.

El DMSO se utiliza en la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) para inhibir las estructuras secundarias en la plantilla de ADN o en los cebadores de ADN . Se añade a la mezcla de PCR antes de la reacción, donde interfiere con la autocomplementariedad del ADN, minimizando las reacciones interferentes. ^{[ 26 ]}

El DMSO en una PCR es aplicable para plásmidos superenrollados (para relajarlos antes de la amplificación) o plantillas de ADN con alto contenido de GC (para disminuir la termoestabilidad ). Por ejemplo, una concentración final del 10 % de DMSO en la mezcla de PCR con Phusion disminuye la temperatura de hibridación del cebador (es decir, la temperatura de fusión del cebador) en 5,5–6,0 °C (9,9–10,8 °F) . ^{[ 27 ]}  

Es bien conocido como un inhibidor reversible del ciclo celular en la fase G1 de las células linfoides humanas. ^{[ 28 ]}

El DMSO también puede utilizarse como crioprotector , añadiéndose a los medios de cultivo celular para reducir la formación de hielo y, por lo tanto, prevenir la muerte celular durante el proceso de congelación. ^{[ 29 ]} Se puede utilizar aproximadamente un 10 % con un método de congelación lenta, y las células pueden congelarse a -80 °C (-112 °F) o almacenarse de forma segura en nitrógeno líquido .  

En los cultivos celulares, el DMSO se utiliza para inducir la diferenciación de las células de carcinoma embrionario P19 en cardiomiocitos y células de músculo esquelético .

El uso de DMSO en medicina se remonta a alrededor de 1963, cuando un equipo de la Facultad de Medicina de la Universidad de Salud y Ciencias de Oregón , dirigido por Stanley Jacob , descubrió que podía penetrar la piel y otras membranas sin dañarlas y transportar otros compuestos a un sistema biológico. En medicina, el DMSO se utiliza principalmente como analgésico tópico , vehículo para la aplicación tópica de fármacos, antiinflamatorio y antioxidante . ^{[ 30 ]} Debido a que el DMSO aumenta la tasa de absorción de algunos compuestos a través de los tejidos biológicos , incluida la piel , se utiliza en algunos sistemas de administración transdérmica de fármacos . Su efecto puede potenciarse con la adición de EDTA . Con frecuencia se combina con medicamentos antimicóticos, lo que les permite penetrar no solo la piel, sino también las uñas de los pies y de las manos. ^{[ 31 ]}

Se ha investigado el DMSO para el tratamiento de numerosas afecciones y dolencias, pero la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA) solo ha aprobado su uso para el alivio sintomático de pacientes con cistitis intersticial . ^{[ 32 ]} Un estudio de 1978 concluyó que el DMSO proporcionó un alivio significativo a la mayoría de los 213  pacientes con trastornos genitourinarios inflamatorios que fueron estudiados. ^{[ 33 ]}

En 2009, el primero en obtener la aprobación de la FDA para el uso tópico de DMSO fue PENNSAID, que contiene diclofenaco en un vehículo con 45,5 % de DMSO ^{[ 34 ].}

Cada 1 mL de TDiclo contiene 16,05 mg de diclofenaco sódico. La solución de TDiclo también contiene un 45,5 % de dimetilsulfóxido (DMSO) como vehículo, lo que puede aumentar la penetración del fármaco activo a través de la piel. El evento adverso más común notificado fue sequedad de la piel en el lugar de aplicación (25,3 % de los pacientes), seguido de dermatitis de contacto (13,0 %) ^{[ 35 ].}

En radiología intervencionista , el DMSO se utiliza como disolvente para el alcohol etilenvinílico en el agente embólico líquido Onyx , que se emplea en la embolización , la oclusión terapéutica de los vasos sanguíneos.

En criobiología, el DMSO se ha utilizado como crioprotector y sigue siendo un componente importante de las mezclas de vitrificación crioprotectoras utilizadas para preservar órganos, tejidos y suspensiones celulares. Sin él, hasta el 90% de las células congeladas se inactivarán. Es particularmente importante en la congelación y el almacenamiento a largo plazo de células madre embrionarias y células madre hematopoyéticas , que a menudo se congelan en una mezcla de 10%  de DMSO, un medio de congelación y 30% de suero fetal bovino . En la crioconservación de líneas celulares heteroploides ( MDCK , VERO , etc.) se utiliza una mezcla de 10%  de DMSO con 90% de EMEM (70% EMEM + 30% de suero fetal bovino + mezcla de antibióticos). Como parte de un trasplante autólogo de médula ósea, el DMSO se reinfunde junto con las propias células madre hematopoyéticas del paciente .   

El DMSO se metaboliza por desproporción a dimetilsulfuro y dimetilsulfona . Se excreta por vía renal y pulmonar. Por lo tanto, un posible efecto secundario del DMSO es la elevación de los niveles de dimetilsulfuro en sangre, lo que puede provocar halitosis .

Se afirma que la popularidad del DMSO como medicina alternativa proviene de un reportaje de 60 Minutes de marzo de 1980, "El enigma del DMSO" ^{[ 36 ]} y un artículo de la revista Time de abril de 1980 ^{[ 37 ]} que informaba sobre los tratamientos de Stanley Jacob a partir de la década de 1960. ^{[ 38 ]}

El uso de DMSO como tratamiento alternativo para el cáncer es particularmente preocupante, ya que se ha demostrado que interfiere con varios fármacos de quimioterapia , incluidos el cisplatino , el carboplatino y el oxaliplatino . ^{[ 39 ]} No hay suficiente evidencia para respaldar la hipótesis de que el DMSO tenga algún efecto beneficioso, ^{[ 40 ]} y la mayoría de las fuentes coinciden en que su historial de efectos secundarios en las pruebas justifica la precaución al usarlo como suplemento dietético, para el cual se comercializa ampliamente con la advertencia habitual . El DMSO es un ingrediente en algunos productos que la FDA de EE. UU. ha catalogado como supuestas curas para el cáncer ^{[ 41 ]} y la FDA ha mantenido una disputa constante con los distribuidores. ^{[ 36 ]} Una de estas distribuidoras es Mildred Miller, quien promovió el DMSO para diversos trastornos y, en consecuencia, fue condenada por fraude a Medicare . ^{[ 36 ]}

El DMSO se usa comúnmente en medicina veterinaria como linimento para caballos , solo o en combinación con otros ingredientes. En este último caso, a menudo, la función del DMSO es la de disolvente, para transportar los demás ingredientes a través de la piel. También en caballos, el DMSO se usa por vía intravenosa, solo o en combinación con otros fármacos. Se usa solo para el tratamiento de la hipertensión intracraneal y/o el edema cerebral en caballos. ^{[ 42 ]}

El sabor a ajo percibido al contacto de la piel con DMSO puede deberse a la activación no olfativa de los receptores TRPA1 en los ganglios trigeminales . ^{[ 43 ]} A diferencia de los disulfuros de dimetilo y dialilo (que tienen olores parecidos al ajo), los mono- y trisulfuros (que suelen tener olores desagradables) y otros compuestos de azufre olorosos similares, el DMSO, un compuesto químico puro, es inodoro.

El DMSO es un disolvente no tóxico con una dosis letal media superior a la del etanol (DMSO: LD50 _, oral, rata, 14.500  mg/kg; ^{[ 44 ] [ 45 ]} etanol: LD50 _, oral, rata, 7.060  mg/kg ^{[ 46 ]} ).

El DMSO puede provocar la absorción de contaminantes, toxinas y medicamentos a través de la piel, lo que puede causar efectos inesperados. Se cree que el DMSO aumenta los efectos de los anticoagulantes, esteroides, medicamentos para el corazón, sedantes y otros fármacos. En algunos casos, esto podría ser perjudicial o peligroso. ^{[ 47 ]}

Debido a que el DMSO penetra fácilmente la piel , las sustancias disueltas en él pueden absorberse rápidamente. La elección de guantes es importante al trabajar con DMSO. Se recomiendan guantes de caucho butílico , fluoroelastómero , neopreno o látex grueso (15 mil / 0,4 mm ) . ^{[ 48 ]} Los guantes de nitrilo , muy comunes en laboratorios químicos, pueden proteger contra el contacto breve, pero se ha comprobado que se degradan rápidamente al exponerse al DMSO. ^{[ 49 ]}  

En Australia, está catalogado como medicamento de la Lista 4 (S4) , y una empresa ha sido procesada por agregarlo a productos como conservante. ^{[ 50 ]}

Los primeros ensayos clínicos con DMSO se interrumpieron debido a dudas sobre su seguridad, especialmente por su potencial para dañar los ojos. Los efectos secundarios más frecuentes incluyen dolor de cabeza, ardor y picazón al contacto con la piel. Se han reportado reacciones alérgicas graves.

El 9 de septiembre de 1965, The Wall Street Journal informó que un fabricante del producto químico advirtió que la muerte de una mujer irlandesa tras someterse a un tratamiento con DMSO para un esguince de muñeca podría deberse al tratamiento, aunque no se realizó autopsia ni se estableció una relación causal. ^{[ 51 ]} La investigación clínica con DMSO se detuvo y no se reanudó hasta que la Academia Nacional de Ciencias (NAS) publicó hallazgos a favor del DMSO en 1972. ^{[ 52 ]} En 1978, la FDA de EE. UU. aprobó el DMSO para el tratamiento de la cistitis intersticial . En 1980, el Congreso de EE. UU. celebró audiencias sobre las afirmaciones de que la FDA tardó en aprobar el DMSO para otros usos médicos. En 2007, la FDA de EE. UU. otorgó la designación de "vía rápida" a los estudios clínicos sobre el uso de DMSO para reducir la inflamación del tejido cerebral tras una lesión cerebral traumática . ^{[ 52 ]}

La exposición al DMSO en cerebros de ratones en desarrollo puede producir degeneración cerebral. Esta neurotoxicidad se puede detectar a dosis tan bajas como 0,3  mL/kg, un nivel que se supera en niños expuestos al DMSO durante un trasplante de médula ósea . ^{[ 53 ]}

El DMSO vertido en las alcantarillas puede causar problemas de olor en los efluentes municipales: las bacterias de las aguas residuales transforman el DMSO en condiciones hipóxicas (anóxicas) en dimetilsulfuro (DMS), que tiene un olor fuerte y desagradable, similar al de la col podrida. ^{[ 54 ]} Sin embargo, el DMSO químicamente puro es inodoro debido a la ausencia de enlaces CSC ( sulfuro ) y CSH ( mercaptano ). La desodorización del DMSO se logra eliminando las impurezas olorosas que contiene. ^{[ 55 ]}

El dimetilsulfóxido puede producir una reacción explosiva cuando se expone a cloruros de acilo ; a baja temperatura, esta reacción produce el oxidante para la oxidación de Swern . Mancuso, AJ; Huang, SL; Swern, D. (1978). "Oxidación de alcoholes de cadena larga y relacionados a carbonilos por dimetilsulfóxido "activado" por cloruro de oxalilo". J. Org. Chem. 43 (12): 2480– 2482. doi : 10.1021/jo00406a041 .

El DMSO puede descomponerse a la temperatura de ebullición de 189  °C a presión normal, pudiendo provocar una explosión. La descomposición es catalizada por ácidos y bases, por lo que puede ser relevante incluso a temperaturas más bajas. También se produce una reacción fuerte, incluso explosiva, en combinación con compuestos halogenados, nitruros metálicos, percloratos metálicos, hidruro de sodio, ácido periódico y agentes fluorantes. ^{[ 56 ]}