Soman
|
|
|
|
| Nazwy | |
|---|---|
|
Preferowana nazwa IUPAC
3,3-dimetylobutan-2-ylometylofosfonofluorek |
|
| Inne nazwy GD; kwas fosfonofluorkowy, ester metylowy 1,2,2-trimetylopropylowy; 2-(Fluorometylofosforylo)oksy-3,3-dimetylobutan; metylofosfonofluorek pinakolilu; 1,2,2-trimetylopropylometylofosfonofluorek; tlenek metylopinakoloksyfluorofosfiny; fluorek pinakiloksymetylofosfonylu; metanofluorofosfonian pinakolilu; metylofluoropinakolilofosfonian; tlenek fluorometylopinakoloksyfosfiny; fluorek metylopinakoloksyfosfonylu; metylofluorofosfonian pinakolilu; Tlenek 1,2,2-trimetylopropoksyfluorometylofosfiny
|
|
| Identyfikatory | |
|
Model 3D ( JSmol )
|
|
| CHEMBL | |
| ChemSpider | |
|
Identyfikator klienta PubChem
|
|
| UNII | |
|
Pulpit nawigacyjny CompTox ( EPA )
|
|
|
|
|
|
| Nieruchomości | |
| C 7 H 16 F O 2 P | |
| Masa cząsteczkowa | 182,175 g·mol -1 |
| Wygląd | Czysta, bezbarwna ciecz o zapachu przypominającym zgniłe owoce. Z zanieczyszczeniami, bursztynowy lub ciemnobrązowy, o zapachu olejku kamforowego. |
| Gęstość | 1,022 g/ cm3 |
| Temperatura topnienia | -42 ° C (-44 ° F; 231 K) |
| Temperatura wrzenia | 198 ° C (388 ° F; 471 K) |
| Umiarkowany | |
| Ciśnienie pary | 0,40 mmHg (53 Pa) |
| Zagrożenia | |
| Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP): | |
|
Główne zagrożenia
|
Wysoce toksyczny |
| NFPA 704 (ognisty diament) | |
|
O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w stanie normalnym (przy 25°C [77°F], 100 kPa).
|
|
Soman (lub GD , EA 1210 , Zoman , PFMP , A-255 , nazwa systematyczna: O -pinakolilometylofosfonofluoridian) jest niezwykle toksyczną substancją chemiczną. Jest środkiem nerwowym , zakłócającym normalne funkcjonowanie układu nerwowego ssaków poprzez hamowanie enzymu cholinoesterazy . Jest inhibitorem zarówno acetylocholinoesterazy , jak i butyrylocholinoesterazy . Jako broń chemiczna , jest klasyfikowany jako broń masowego rażenia przez Organizację Narodów Zjednoczonych zgodnie z rezolucją ONZ nr 687 . Jego produkcja jest ściśle kontrolowana, a składowanie jest zabronione przez Konwencję o zakazie broni chemicznej z 1993 r., w której jest sklasyfikowane jako substancja z Wykazu 1 . Soman był trzecim z tak zwanych serii G , które zostały odkryte wraz z GA (tabun), GB (saryna) i GF (cyklozaryna).
Czysty soman jest lotną , żrącą i bezbarwną cieczą o słabym zapachu, takim jak kulki na mole lub zgniłe owoce. Częściej ma kolor od żółtego do brązowego i ma silny zapach opisywany jako podobny do kamfory . LCt m 50 dla somanu wynosi u ludzi 70 mg·min/ 3 .
GD można zagęszczać do stosowania jako spray chemiczny przy użyciu kopolimeru akrylowego. Może być również użyty jako binarna broń chemiczna ; jego prekursorami są difluorek metylofosfonylu i mieszanina alkoholu pinakolilowego i aminy . [ nieudana weryfikacja ]
Historia
Po I wojnie światowej, podczas której gaz musztardowy i fosgen były używane jako chemiczne środki bojowe, podpisano Protokół Genewski z 1925 r ., Próbując zakazać broni chemicznej. Niemniej jednak kontynuowano badania nad chemicznymi środkami bojowymi i ich zastosowaniem. W 1936 roku odkryto nowy, bardziej niebezpieczny środek chemiczny, kiedy Gerhard Schrader z IG Farben w Niemczech wyizolował tabun (nazwany GA od niemieckiego agenta A przez Stany Zjednoczone), pierwszy środek nerwowy, podczas opracowywania nowych środków owadobójczych . Po tym odkryciu w 1938 r. Wyizolowano sarin (oznaczony jako GB przez Stany Zjednoczone), również odkryty przez Schradera.
Podczas II wojny światowej badania nad czynnikami nerwowymi kontynuowano w Stanach Zjednoczonych i Niemczech. Latem 1944 roku Niemcy opracowali soman, bezbarwną ciecz o zapachu kamfory (oznaczoną przez Stany Zjednoczone jako GD). Soman okazał się jeszcze bardziej toksyczny niż tabun i sarin. Laureat Nagrody Nobla Richard Kuhn wraz z Konradem Henkelem odkryli soman podczas badań nad farmakologią tabun i sarinu w Instytucie Badań Medycznych Cesarza Wilhelma w Heidelbergu . Badania te zostały zlecone przez armię niemiecką. Soman był produkowany w małych ilościach w zakładzie pilotażowym w fabryce IG Farben w Ludwigshafen . Nigdy nie był używany podczas II wojny światowej.
Produkcja lub składowanie somanu została zakazana przez Konwencję o zakazie broni chemicznej z 1993 roku . Kiedy konwencja weszła w życie, strony zadeklarowały światowe zapasy 9057 ton somanu. Według stanu na grudzień 2015 r. 84% zapasów zostało zniszczonych.
Strukturę krystaliczną somanu skompleksowanego z acetylocholinoesterazą określili Millard i in. w 1999 r. za pomocą krystalografii rentgenowskiej: 1som . Inne rozwiązane struktury acetylocholinoesterazy ze związanym z nimi somanem obejmują 2wfz , 2wg0 i 2wg1 .
Struktura i reaktywność
Soman (C(±)P(±)-soman) ma cztery stereoizomery , każdy o innej toksyczności, choć w dużym stopniu podobny. Stereoizomery to C(+)P(+)-soman, C(+)P(-)-soman C(-)P(-)-soman i C(-)P(+)-soman.
Soman ma grupę fosfonylową z fluorkiem i (dużym) węglowodorem związanym z nią kowalencyjnie. Struktura jest zatem podobna do sarinu, który ma tylko mniejszą grupę węglowodorową (izopropyl). Ze względu na podobieństwo między strukturami chemicznymi reaktywność obu związków jest prawie taka sama. Soman i sarin będą reagować przy użyciu grupy fosfotlenowej, która może wiązać się z aminokwasami, takimi jak seryna.
Synteza
Produkcja somanu jest bardzo podobna do produkcji sarinu. Różnica polega na tym, że izopropanol z procesów sarinu jest zastępowany alkoholem pinakolilowym :
Soman jest syntetyzowany w reakcji alkoholu pinakolilowego z difluorkiem metylofosfonylu . W wyniku tej reakcji powstaje soman, który jest opisywany jako „bezbarwna ciecz o nieco owocowym zapachu”. Niska prężność pary somanu będzie również wytwarzać lotną formę gazową somanu. Również kwaśny fluorowodór powstanie w wyniku eliminacji fluoru i protonu. Kwas ten jest pośrednio niebezpieczny dla ludzi. Kontakt skóry z fluorowodorem powoduje natychmiastową reakcję z wodą, w wyniku której powstaje kwas fluorowodorowy .
Mechanizmy działania
Soman jest fosforoorganicznym środkiem nerwowym o mechanizmie działania podobnym do Tabuna. Środki nerwowe hamują esterazę acetylocholiny (AChE) przez utworzenie adduktu z enzymem poprzez resztę seryny na tym enzymie. Te addukty mogą ulegać rozkładowi hydrolitycznemu lub, na przykład, przez działanie niektórych oksymów iw ten sposób regenerować enzym. Drugi typ reakcji, w którym kompleks enzym-organofosforan (OP) przechodzi kolejną reakcję, jest zwykle opisywany jako „starzenie”. Gdy kompleks enzym-OP się zestarzeje, nie jest już regenerowany przez zwykłe reaktywatory oksymu. Szybkość tego procesu zależy od OP. Soman to OP, który najszybciej stymuluje tempo starzenia, zmniejszając okres półtrwania do zaledwie kilku minut.
AChE jest enzymem biorącym udział w neuroprzekaźnictwie. Ze względu na znaczne skrócenie okresu półtrwania tego enzymu neuroprzekaźnictwo zostaje zniesione w ciągu kilku minut.
Metabolizm
Po wchłonięciu do organizmu człowieka soman nie tylko hamuje AChE, ale jest także substratem dla innych esteraz. Reakcja somanu z tymi esterazami pozwala na detoksykację związku. W przypadku somanu nie są znane reakcje toksyczności metabolicznej.
Soman może być hydrolizowany przez tak zwaną A-esterazę, a dokładniej diizopropylofluorofosfatazę. Ta esteraza, zwana także somanazą, reaguje z wiązaniem bezwodnikowym między fosforem a fluorem i odpowiada za hydrolizę fluoru. Somanaza hydrolizuje również grupę metylową somanu, w wyniku czego powstaje kwas pinakolilometylofosfonowy (PMPA), który jest słabszym inhibitorem AChE.
Soman może również wiązać się z innymi esterazami , np. AChE , cholinoesterazą (ChE) i karboksyloesterazą (CarbE). W tym wiązaniu soman traci swój fluor. Po związaniu się z AChE lub ChE soman traci również swoją grupę fosforylową, co prowadzi do powstania kwasu metylofosfonowego (MPA). Wiązanie z CarbE zmniejsza całkowite stężenie somanu we krwi, co skutkuje mniejszą toksycznością. Ponadto CarbE biorą udział w detoksykacji poprzez hydrolizę somanu do PMPA. Tak więc CarbE wyjaśnia detoksykację somanu na dwa sposoby.
Znaczenie detoksykacji somanu po ekspozycji zostało zilustrowane w doświadczeniach Fonnum i Sterri (1981). Poinformowali, że tylko 5% LD50 hamowało AChE u szczurów, co skutkowało ostrymi efektami toksycznymi. To pokazuje, że reakcje metaboliczne odpowiadały za detoksykację pozostałych 95% dawki.
Symptomy i objawy
Ponieważ soman jest blisko spokrewniony ze związkami takimi jak sarin, wskazania do zatrucia somanem są stosunkowo podobne. Jednym z pierwszych zauważalnych objawów zatrucia somanem jest zwężenie źrenic . Niektóre, ale nie wszystkie późniejsze wskazania to wymioty, skrajny ból mięśni i problemy z obwodowym układem nerwowym. Objawy te pojawiają się już po 10 minutach od ekspozycji i mogą utrzymywać się przez wiele dni.
Oprócz bezpośredniego działania toksycznego na układ nerwowy, osoby narażone na działanie somanu mogą odczuwać długotrwałe skutki, z których większość ma charakter psychologiczny. Osoby, które były narażone na małą dawkę somanu, doznawały poważnych skutków toksycznych; po leczeniu badani często rozwijali depresję, mieli antyspołeczne myśli, byli wycofani i stłumieni, spali niespokojnie i mieli złe sny. Objawy te utrzymywały się sześć miesięcy po ekspozycji, ale zniknęły bez trwałych uszkodzeń.
Toksyczność i skuteczność
, że LC50 somanu w powietrzu wynosi 70 mg min na m 3 . W porównaniu z wartością LC50 szczura , stężenie śmiertelne dla człowieka jest znacznie niższe (954,3 mg min/m3 w porównaniu z 70 mg min/m3 ) . W przypadku związków takich jak soman, które mogą być również używane jako broń, często ułamek dawki LC 50 pojawia się jako pierwszy efekt. Zwężenie źrenic jest jednym z pierwszych objawów zatrucia somanem i można je zaobserwować przy dawkach mniejszych niż 1% LC 50 .
Wpływ na zwierzęta
Przeprowadzono eksperymenty, w których szczury wystawiono na działanie somanu, aby sprawdzić, czy efekty behawioralne można zaobserwować przy niskich dawkach bez generowania jawnych objawów. Ekspozycja szczurów na soman w dawce mniejszej niż 3 procent LD50 spowodował zmiany w zachowaniu. Aktywne unikanie narażonych szczurów było mniejsze niż unikanie nienarażonych szczurów (eksperyment z dwukierunkowym wahadłowcem). Wpłynęło to również na koordynację ruchową (zadanie pokonywania przeszkód), zachowanie w otwartym terenie oraz aktywne i bierne zachowanie unikowe. Można stwierdzić, że szczury narażone na działanie somanu wykonywały w tym samym czasie z mniejszym powodzeniem zadania wymagające aktywności ruchowej oraz funkcji wyższych struktur ośrodkowego układu nerwowego (OUN). W tym przypadku soman ma głównie centralny efekt.
Znajomość wpływu niskich dawek somanu i innych inhibitorów esterazy cholinowej na szczury mogłaby być prawdopodobnie wykorzystana do wyjaśnienia stosunkowo dużej częstości wypadków lotniczych spowodowanych błędami pilotów rolniczych. Gdyby tę wiedzę można było zastosować do ludzi, można by wyjaśnić tę wysoką częstość występowania obniżoną aktywnością esterazy cholinowej z powodu narażenia na pestycydy. Nie wiadomo, czy można dokonać ekstrapolacji ze szczurów na ludzi.
Linki zewnętrzne
- Senat Stanów Zjednoczonych, 103. Kongres, 2. sesja. (25 maja 1994). Karta charakterystyki materiału — śmiercionośne czynniki nerwowe Somain (GD i zagęszczony GD) zarchiwizowane 2013-09-12 w Wayback Machine . Źródło 6 listopada 2004 r.
- Inhibitory i substraty AChE w Proteopedii
- 2wfz w Proteopedii
- 2wg0 w Proteopedii
- 2wg1 w Proteopedii
- 1som w Proteopedii
- https://somantoxicologia.wixsite.com/meusite