Зоман - Soman

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  проверить Y
    Ключ: GRXKLBBBQUKJJZ-UHFFFAOYSA-N  проверить Y
  • 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 масса 182,175  г · моль -1
Внешность В чистом виде бесцветная жидкость с запахом, напоминающим гнилые фрукты. С примесями, янтарного или темно-коричневого цвета, с запахом камфорного масла.
Плотность 1,022 г / см³
Температура плавления -42 ° С (-44 ° F, 231 К)
Точка кипения 198 ° С (388 ° F, 471 К)
Умеренный
Давление газа 0,40 мм рт. Ст. (53 Па)
Опасности
Основные опасности Очень 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    ?) проверить Y ☒ N
Ссылки на инфобоксы

Зоман (или GD , Е.А. +1210 , Zoman , PFMP , систематическое название: O -pinacolyl methylphosphonofluoridate) является чрезвычайно токсичным химическим веществом. Это нервно-паралитический агент , нарушающий нормальное функционирование нервной системы млекопитающих , ингибируя фермент холинэстеразу . Это ингибитор как ацетилхолинэстеразы, так и бутирилхолинэстеразы . Как химическое оружие , оно классифицируется Организацией Объединенных Наций как оружие массового уничтожения в соответствии с Резолюцией 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 вместе 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. Чаще он имеет цвет от желтого до коричневого и имеет сильный запах, похожий на запах камфоры . 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 .

История

После Первой мировой войны, во время которой иприт и фосген использовались в качестве боевых отравляющих веществ, был подписан Женевский протокол 1925 года в попытке 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 . 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.

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.

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

Структура и реакционная способность

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.

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

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 из-за удаления фторида и протона. Эта кислота косвенно опасна для человека. Попадание на кожу фтороводорода вызывает немедленную реакцию с водой с образованием плавиковой кислоты .

Механизмы действия

Зоман - фосфорорганическое нервно-паралитическое средство 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, таким образом, регенерировать фермент. Второй тип реакции, при которой комплекс фермент-органофосфат (ФФ) 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.

Метаболизм

Попадая в организм человека, зоман не только ингибирует AChE, но также является субстратом для других эстераз. Реакция зомана с этими эстеразами способствует детоксикации соединения. У зомана не известно о каких-либо реакциях метаболического отравления.

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.

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.

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.

Метаболизм зомана.

Признаки и симптомы

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, сильная мышечная боль и проблемы с периферической нервной системой. Эти симптомы проявляются уже через 10 минут после воздействия и могут длиться в течение многих дней.

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 развивалась депрессия, у них возникали 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.

Токсичность и эффективность

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 использоваться 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 .

Воздействие на животных

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 подвергшихся воздействию крыс было меньше, чем избегание необлученных крыс (эксперимент с двусторонним челноком). Также были затронуты моторная координация (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 пилотов-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.

Рекомендации

внешняя ссылка