Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Для использования в других целях, см Зоман (значения) .
Зоман
Soman-2D-by-AHRLS-2011.png
Soman-3D-balls-by-AHRLS-2011.png
Имена
Предпочтительное название IUPAC
3,3-диметилбутан-2-илметилфосфонофторидат
Другие имена
GD; Сложный метил-, 1,2,2-триметилпропиловый эфир фосфонофтористоводородной кислоты; 2- (фторметилфосфорил) окси-3,3-диметилбутан; Пинаколилметилфосфонофторидат; 1,2,2-триметилпропилметилфосфонофторидат; Оксид метилпинаколилоксифторфосфина; Пинаколилоксиметилфосфонилфторид; Пинаколилметанфторфосфонат; Метилфторпинаколилфосфонат; Оксид фторметилпинаколилоксифосфина; Метилпинаколилоксифосфонилфторид; Пинаколилметилфторфосфонат; 1,2,2-триметилпропоксифторметилфосфин оксид
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ЧЭМБЛ
ChemSpider
UNII
  • InChI = 1S / C7H16FO2P / c1-6 (7 (2,3) 4) 10-11 (5,8) 9 / ч6H, 1-5H3 проверитьY
    Ключ: GRXKLBBBQUKJJZ-UHFFFAOYSA-N проверитьY
  • InChI = 1 / C7H16FO2P / c1-6 (7 (2,3) 4) 10-11 (5,8) 9 / ч6H, 1-5H3
    Ключ: GRXKLBBBQUKJJZ-UHFFFAOYAY
  • FP (= O) (OC (C) C (C) (C) C) С
Характеристики
C 7 H 16 F O 2 P
Молярная масса182,175  г · моль -1
ВнешностьВ чистом виде бесцветная жидкость с запахом, напоминающим гнилые фрукты. С примесями, янтарного или темно-коричневого цвета, с запахом камфорного масла.
Плотность1,022 г / см³
Температура плавления -42 ° С (-44 ° F, 231 К)
Точка кипения 198 ° С (388 ° F, 471 К)
Умеренный
Давление газа0,40 мм рт. Ст. (53 Па)
Опасности
Основные опасностиОчень токсичен
NFPA 704 (огненный алмаз)
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить  ( что есть   ?)проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Зоман (или GD , Е.А. 1210 , Zoman , PFMP , систематическое название: O -pinacolyl methylphosphonofluoridate) [1] является чрезвычайно токсичным химическим веществом. Это нервно-паралитический агент , нарушающий нормальное функционирование нервной системы млекопитающих путем ингибирования фермента холинэстеразы . Это ингибитор как ацетилхолинэстеразы, так и бутирилхолинэстеразы . [2] В качестве химического оружия , оно классифицируется как оружие массового уничтожения со стороны Организации Объединенных Нацийсогласно Резолюции ООН 687 . Его производство строго контролируется, а накопление запасов запрещено Конвенцией о химическом оружии 1993 года, в которой он классифицируется как вещество Списка 1 . Зоман был третьим из так называемых нервно - паралитических агентов серии G, обнаруженных наряду с GA (табун), GB (зарин) и GF (циклозарин).

В чистом виде это летучая, едкая и бесцветная жидкость со слабым запахом, напоминающим запах нафталина или гнилых фруктов. [3] Чаще он имеет цвет от желтого до коричневого и имеет сильный запах, похожий на запах камфары . У человека LCt 50 для зомана составляет 70 мг · мин / м 3 .

GD может быть загущен для использования в качестве химического спрея с использованием акрилоидного сополимера. Его также можно использовать как бинарное химическое оружие ; его химические вещества-предшественники - это метилфосфонилдифторид и смесь пинаколилового спирта и амина . [3] [ не удалось проверить ]

История [ править ]

После Первой мировой войны, во время которой иприт и фосген использовались в качестве боевых отравляющих веществ, был подписан Женевский протокол 1925 года, в котором была предпринята попытка запретить химическое оружие. Тем не менее исследования боевых отравляющих веществ и их использования продолжались. В 1936 году был обнаружен новый, более опасный химический агент, когда Герхард Шрадер из IG Farben в Германии выделил табун (названный в США GA от немецкого агента A), первый нервно-паралитический агент, при разработке новых инсектицидов . За этим открытием последовало выделение зарина (обозначенного Соединенными Штатами как GB) в 1938 году, также открытого Шредером.

Во время Второй мировой войны исследования нервно-паралитических агентов продолжались в США и Германии. Летом 1944 года немцы разработали зоман, бесцветную жидкость с запахом камфоры (обозначенную в США как GD). Зоман оказался даже более токсичным, чем табун и зарин. Нобелевский лауреат Ричард Кун вместе с Конрадом Хенкелем обнаружили зомана во время исследования фармакологии табуна и зарина в Институте медицинских исследований кайзера Вильгельма в Гейдельберге . [4] Это исследование было заказано немецкой армией. Soman производился в небольших количествах на пилотном заводе IG Farben в Людвигсхафене . Он никогда не использовался во Второй мировой войне. [5]

Производство или накопление зомана было запрещено Конвенцией о химическом оружии 1993 года . Когда конвенция вступила в силу, стороны объявили о мировых запасах сомана в размере 9 057 тонн. По состоянию на декабрь 2015 года было уничтожено 84% запасов. [6]

Кристаллическая структура зомана в комплексе с ацетилхолинэстеразой была определена Millard et al. в 1999 г. по рентгеноструктурному анализу : 1 сом . Другие решенные структуры ацетилхолинэстеразы со связанным с ними зоманом включают 2wfz , 2wg0 и 2wg1 .

Структура и реакционная способность [ править ]

Стереоизомеры зомана.

Зоман (C (±) P (±) -soman) имеет четыре стереоизомера , каждый с разной токсичностью, хотя в значительной степени схож. Стереоизомерами являются C (+) P (+) - зоман, C (+) P (-) - зоман, C (-) P (-) - зоман и C (-) P (+) - зоман. [7] [8]

Зоман имеет фосфонильную группу с фторидом и (большим) углеводородом, ковалентно связанным с ней. Таким образом, структура аналогична зарину, к которому присоединена только меньшая углеводородная группа (изопропил). Из-за схожести химических структур реакционная способность двух соединений практически одинакова. И зоман, и зарин будут реагировать с использованием фосфо-кислородной группы, которая может связываться с аминокислотами, такими как серин.

Синтез [ править ]

Производство зомана очень похоже на изготовление зарина. Разница в том, что изопропанол из зариновых процессов заменяется пинаколиловым спиртом :

Синтез агента ГД

Зоман синтезируется путем реакции пинаколилового спирта с метилфосфонилдифторидом . Результатом этой реакции является образование зомана, который описывается как «бесцветная жидкость с немного фруктовым запахом». Низкое давление пара зомана также приводит к образованию летучей газовой формы зомана. Кроме того, кислый фтороводород образуется за счет удаления фторида и протона. Эта кислота косвенно опасна для человека. Попадание на кожу фтористого водорода вызывает немедленную реакцию с водой с образованием плавиковой кислоты . [5]

Механизмы действия [ править ]

Зоман является фосфорорганическим нервно-паралитическим агентом с механизмом действия, аналогичным Табуну. Нервно-паралитические агенты ингибируют ацетилхолинэстеразу (AChE), образуя аддукт с ферментом через остаток серина на этом ферменте. Эти аддукты могут разлагаться гидролитически или, например, под действием некоторых оксимов и тем самым регенерировать фермент. Второй тип реакции, при которой комплекс фермент-органофосфат (OP) подвергается последующей реакции, обычно описывается как «старение». После старения комплекс фермент-OP больше не регенерируется обычными реактиваторами оксима. Скорость этого процесса зависит от ОП. Зоман - это OP, который наиболее быстро стимулирует скорость старения, сокращая период полураспада до нескольких минут.

AChE - это фермент, участвующий в нейротрансмиссии. Из-за резкого уменьшения периода полураспада этого фермента нейротрансмиссия отменяется в считанные минуты. [5]

Метаболизм [ править ]

Попадая в организм человека, зоман не только ингибирует AChE, но также является субстратом для других эстераз. Реакция зомана с этими эстеразами способствует детоксикации соединения. Никаких метаболических токсических реакций зомана не известно.

Зоман может быть гидролизован так называемой А-эстеразой, более конкретно диизопропилфторфосфатазой. Эта эстераза, также называемая соманазой, реагирует с ангидридной связью между фосфором и фтором и отвечает за гидролиз фторида. Соманаза также гидролизует метильную группу зомана, что приводит к образованию пинаколилметилфосфоновой кислоты (PMPA), которая является менее сильным ингибитором AChE. [9] [10]

Зоман также может связываться с другими эстеразами , например, AChE , холинэстеразой (ChE) и карбоксилэстеразой (CarbE). В этом связывании зоман теряет фторид. После связывания с AChE или ChE зоман также теряет свою фосфорильную группу, что приводит к образованию метилфосфоновой кислоты (MPA). Связывание с CarbE снижает общую концентрацию зомана в крови, что снижает токсичность. Кроме того, CarbE участвуют в детоксикации путем гидролиза зомана до PMPA. Таким образом, CarbE объясняет детоксикацию зомана двумя способами. [9] [10]

Важность детоксикации зомана после воздействия была продемонстрирована в экспериментах Фоннума и Стерри (1981). Они сообщили, что только 5% LD50 ингибирует AChE у крыс, что приводит к острым токсическим эффектам. Это показывает, что метаболические реакции составили детоксикацию оставшихся 95% дозы. [11]

Метаболизм зомана.

Признаки и симптомы [ править ]

Поскольку зоман тесно связан с такими соединениями, как зарин, показания для отравления зоманом относительно схожи. Одним из первых наблюдаемых признаков отравления зоманом является миоз . Некоторые, но не все последующие признаки - рвота, сильные мышечные боли и проблемы с периферической нервной системой. Эти симптомы проявляются уже через 10 минут после воздействия и могут длиться в течение многих дней. [12]

Помимо прямого токсического воздействия на нервную систему, люди, подвергшиеся воздействию зомана, могут испытывать долгосрочные последствия, в большинстве своем психологические. Субъекты, которые подверглись воздействию небольшой дозы зомана, испытали тяжелые токсические эффекты; после лечения у субъектов часто развилась депрессия, у них были антиобщественные мысли, они были замкнутыми и подавленными, беспокойно спали и видели плохие сны. Эти симптомы сохранялись через шесть месяцев после заражения, но исчезли без серьезных повреждений. [13]

Токсичность и эффективность [ править ]

LC - 50 из зоман в воздухе, по оценкам, 70 мг мин на м 3 . По сравнению со значением LC 50 для крысы летальная концентрация для человека намного ниже (954,3 мг мин / м 3 по сравнению с 70 мг мин / м 3 ). Для таких соединений, как зоман, которые также могут быть использованы в качестве оружия, часто первые эффекты проявляются именно в части дозы LC 50 . Миоз является одним из первых симптомов интоксикации зоманом и проявляется в дозах менее 1% от LC 50 . [14]

Воздействие на животных [ править ]

Были проведены эксперименты, в которых крысы подвергались воздействию зомана, чтобы проверить, можно ли увидеть поведенческие эффекты при низких дозах без появления явных симптомов. Воздействие зомана на крыс в дозе менее 3 процентов от LD 50 вызывало изменения в поведении. Активное избегание экспонированных крыс было меньше, чем избегание необлученных крыс (эксперимент с двусторонним челноком). Также были затронуты координация движений (задание на преодоление препятствий), поведение в открытом поле, а также активное и пассивное поведение избегания. Можно сделать вывод, что крысы, подвергшиеся воздействию зомана, с меньшим успехом выполняли задачи, требующие двигательной активности, а также функции высших структур центральной нервной системы (ЦНС) одновременно. В этом отношении зоман играет преимущественно центральную роль.

Знание о влиянии низких доз зомана и других ингибиторов холинэстеразы на крыс, возможно, может быть использовано для объяснения относительно высокой частоты авиационных происшествий из-за ошибок сельскохозяйственных пилотов. Если бы эти знания можно было применить к людям, можно было бы объяснить эту высокую частоту случаев подавленной активности холинэстеразы из-за воздействия пестицидов. Неизвестно, может ли быть произведена экстраполяция с крыс на людей. [15]

Ссылки [ править ]

  1. ^ http://www.gulfweb.org/bigdoc/report/appgd.html Сенат США, 103-й Конгресс, 2-я сессия. (25 мая 1994 г.). Паспорт безопасности материала - Смертельные нервные агенты Somain (GD и Thickened GD). Проверено 6 ноября 2004 года.
  2. ^ Миллард CB, Kryger G, Ordentlich A и др. (Июнь 1999 г.). «Кристаллические структуры состаренной фосфонилированной ацетилхолинэстеразы: продукты реакции нервно-паралитического агента на атомном уровне». Биохимия . 38 (22): 7032–9. DOI : 10.1021 / bi982678l . PMID  10353814 .
  3. ^ a b "CDC | Факты о Soman" . Emergency.cdc.gov . Центры по контролю и профилактике заболеваний. Архивировано 22 декабря 2017 года . Проверено 20 марта 2018 .
  4. ^ Schmaltz, Флориан (сентябрь 2006). «Неврология и исследования химического оружия массового уничтожения в нацистской Германии». Журнал истории неврологии . 15 (3): 186–209. DOI : 10.1080 / 09647040600658229 . ISSN 0964-704X . PMID 16887760 .  
  5. ^ a b c Люки, Брайан Дж .; Салем, Гарри (2007). Агенты химического оружия: химия, фармакология, токсикология и терапия . CRC Press. С. 10–13. ISBN 9781420046618.
  6. ^ «Отчет ОЗХО о выполнении Конвенции о запрещении разработки, производства, накопления и применения химического оружия и о его уничтожении в 2015 году» (PDF) . Организация по запрещению химического оружия. 2016-11-30. п. 42. Архивировано (PDF) из оригинала на 2017-10-11 . Проверено 20 марта 2018 .
  7. ^ Лангенберг, Ян П .; Spruit, Helma ET; Van Der Wiel, Herma J .; Trap, Henk C .; Гельмих, Роб Б .; Бергерс, Вим, Вашингтон; Ван Хелден, Герман П.М.; Беншоп, Хендрик П. (1998-07-01). «Ингаляционная токсикокинетика стереоизомеров зомана у атропинизированных морских свинок с воздействием паров зомана только через нос». Токсикология и прикладная фармакология . 151 (1): 79–87. DOI : 10,1006 / taap.1998.8451 . ISSN 0041-008X . PMID 9705889 .  
  8. ^ Де Йонг, Лео PA; Ван Дейк, Корри; Беншоп, Хендрик П. (1988-08-01). «Гидролиз четырех стереоизомеров зомана, катализируемый гомогенатом печени и плазмой крыс, морских свинок и мартышек, а также плазмой человека». Биохимическая фармакология . 37 (15): 2939–2948. DOI : 10.1016 / 0006-2952 (88) 90279-1 . ISSN 0006-2952 . 
  9. ^ a b Йоканович, М. (25 сентября 2001 г.). «Биотрансформация фосфорорганических соединений». Токсикология . 166 (3): 139–160. DOI : 10.1016 / s0300-483x (01) 00463-2 . ISSN 0300-483X . PMID 11543910 .  
  10. ^ a b Йоканович, Милан (10 июля 2009 г.). «Текущее понимание механизмов, участвующих в метаболической детоксикации боевых нервно-паралитических агентов». Письма токсикологии . 188 (1): 1–10. DOI : 10.1016 / j.toxlet.2009.03.017 . ISSN 1879-3169 . PMID 19433263 .  
  11. ^ Fonnum, F .; Стерри, SH (1981). «Факторы, изменяющие токсичность фосфорорганических соединений, включая зоман и зарин». Fundam. Appl. Toxicol . 1 (2): 143–147. DOI : 10.1016 / S0272-0590 (81) 80050-4 . PMID 7184780 . 
  12. ^ Сиделл, Фредерик Р. (1974). «Зоман и зарин: клинические проявления и лечение несчастных случаев при случайном отравлении органофосфатами». Клиническая токсикология . 7 (1): 1–17. DOI : 10.3109 / 15563657408987971 . PMID 4838227 . 
  13. ^ Sidell, FR (1974). «Зоман и зарин: клинические проявления и лечение случайных отравлений органофосфатами». Клиническая токсикология . 7 (1): 1–17. DOI : 10.3109 / 15563657408987971 . ISSN 0009-9309 . PMID 4838227 .  
  14. ^ Бей Т.А., Салливан Дж. Б., Уолтер Ф. Г. (2001) Фосфаторганические и карбаматные инсектициды. В: Sullivan JB, Krieger GR (eds) Клиническое состояние окружающей среды и токсическое воздействие. Липпинкотт Уильямс и Уильямс, Филадельфия, стр. 1046–1057.
  15. ^ ВОЛЬТУИС, О.Л .; Ванверш, РЭП (1 апреля 1984 г.). «Поведенческие изменения у крыс после низких доз ингибиторов холинэстеразы». Токсикологические науки . 4 (2part2): 195–208. DOI : 10.1093 / toxsci / 4.2part2.195 . ISSN 1096-6080 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • Сенат США, 103-й Конгресс, 2-я сессия. (25 мая 1994 г.). Паспорт безопасности материала - Смертельные нервные агенты Somain (GD и Thickened GD) . Проверено 6 ноября 2004 года.
  • Ингибиторы и субстраты AChE в Proteopedia
  • 2wfz в Proteopedia
  • 2wg0 в Proteopedia
  • 2wg1 в Proteopedia
  • 1 сом в протеопедии
  • https://somantoxicologia.wixsite.com/meusite