Sulfate de diméthyle

L'ion sulfate est un très faible nucléophile et donc un bon groupe partant dans le cadre de réactions de substitution nucléophile (S_N), ce qui explique la forte capacité de méthylation du sulfate de diméthyle. À température ambiante, en général un seul groupe méthyle réagit, alors que lorsqu'il est chauffé, les deux groupes peuvent réagir. On peut citer comme exemple de réaction la méthylation d'un acide carboxylique, permettant de synthétiser un ester de méthyle :

R–COOH + (CH₃O)₂SO₂ + NaOH → R–COOCH₃ + (CH₃O)SO₃⁻ + Na⁺ + H₂O.

Le sulfate de diméthyle est avant tout utilisé pour la méthylation de phénols, d'amines et de thiols. En général le premier groupe méthyle est transféré plus rapidement que le second. Ce transfert s'effectue en général selon un mécanisme de type S_N2. Il est préféré dans l'industrie par rapport à d'autres agents méthylants en raison de son faible coût et de sa grande réactivité.

Le plus souvent, Me₂SO₄ est utilisé pour méthyler les phénols. Certains alcools simples sont aussi susceptibles d'être méthylés, comme le tert-butanol converti en t-butylméthyl éther :

2 (CH₃)₃COH + (CH₃O)₂SO₂ → 2 (CH₃)₃COCH₃ + H₂SO₄.

Les sels d'alcoolate sont aussi rapidement méthylés[11] :

RO⁻ + Na⁺ + (CH₃O)₂SO₂ → ROCH₃ + NaSO₄CH₃.

La méthylation des sucres est appelée méthylation de Haworth[12].

Me₂SO₄ est utilisé pour préparer des sels d'ammonium quaternaire :

C₆H₅CH=NC₄H₉ + (CH₃O)₂SO₂ → C₆H₅CH=N⁺(CH₃)C₄H₉ + CH₃OSO₃⁻.

ainsi que des amines tertiaires[11] :

CH₃(C₆H₄)NH₂ + (CH₃O)₂SO₂(NaHCO_{3 (aq)}) → CH₃(C₆H₄)N(CH₃)₂ + NaSO₄CH₃.

Les ammoniums quaternaires gras sont utilisés comme tensioactifs ou comme assouplissants.

De la même façon que les alcools, les sels de thiolate sont facilement méthylés par Me₂SO₄[11] :

${\displaystyle \mathrm {RS^{-}+Na^{+}+(CH_{3}O)_{2}SO_{2}\longrightarrow RSCH_{3}+Na(CH_{3})SO_{4}} }$

On peut citer par exemple[13] :

${\displaystyle \mathrm {p-CH_{3}C_{6}H_{4}SO_{2}Na+(CH_{3}O)_{2}SO_{2}\longrightarrow p-CH_{3}C_{6}H_{4}SO_{2}CH_{3}+Na(CH_{3})SO_{4}} }$

Cette méthode est aussi utilisée pour préparer des thioesters :

${\displaystyle \mathrm {RC(O)SH+(CH_{3}O)_{2}SO_{2}\longrightarrow RC(O)S(CH_{3})+HOSO_{3}CH_{3}} }$

Dans l'ADN et dans l'ARN, en conditions physiologiques, le sulfate de diméthyle réagit préférentiellement avec la position N7 des guanines, ce qui conduit à la formation de 7-méthyl G, et dans une moindre mesure avec la position N3 des adénines. Cette réaction est l'une de celles qui a ont utilisées dans le séquençage de l'ADN par la méthode de Maxam et Gilbert[14]. Après méthylation, la liaison glycosidique entre la base et le désoxyribose est instable et se rompt par chauffage. On obtient ensuite une coupure sélective au niveau des G et plus partielle au niveau des A par β-élimination avec la pipéridine.

La réaction au sulfate de diméthyle est toujours utilisée dans des expériences d'empreinte, pour déterminer la position de protéines se liant à l'ADN ou pour servir de sonde chimique pour étudier la structure de l'ARN. La réactivité au DMS est en effet dépendante du repliement tridimensionnel de l'ARN qui conditionne l'accessibilité du réactif à la position N7 des G.