Soman - Soman

Pro jiná použití, vidět Soman (disambiguation) .
Soman
Soman-2D-by-AHRLS-2011.png
Soman-3D-balls-by-AHRLS-2011.png
Jména
Preferovaný název IUPAC
3,3-dimethylbutan-2-ylmethylfosfonofluoridát
Ostatní jména
GD; Methyl-, 1, 2, 2-trimethylpropylester kyseliny fosfonofluoridové; 2- (fluormethylfosforyl) oxy-3,3-dimethylbutan; Pinakolylmethylfosfonofluoridát; 1,2,2-trimethylpropylmethylfosfonofluoridát; Methylpinacolyloxyfluorofosfin oxid; Pinakolyloxymethylfosfonylfluorid; Pinakolylmethanfluorfosfonát; Methylfluoropinacolylfosfonát; Fluormethylpinacolyloxyfosfin oxid; Methylpinacolyloxyfosfonylfluorid; Pinakolylmethylfluorfosfonát; 1,2,2-Trimethylpropoxyfluormethylfosfin oxid
Identifikátory
3D model ( JSmol )
ChEMBL
ChemSpider
UNII
  • InChI = 1S / C7H16FO2P / c1-6 (7 (2,3) 4) 10-11 (5,8) 9 / h6H, 1-5H3  šek Y
    Klíč: GRXKLBBBQUKJJZ-UHFFFAOYSA-N  šek Y
  • InChI = 1 / C7H16FO2P / c1-6 (7 (2,3) 4) 10-11 (5,8) 9 / h6H, 1-5H3
    Klíč: GRXKLBBBQUKJJZ-UHFFFAOYAY
  • FP (= O) (OC (C) C (C) (C) C) C
Vlastnosti
C 7 H 16 F O 2 P
Molární hmotnost 182,175  g · mol -1
Vzhled Když čistá, bezbarvá kapalina s vůní připomínající shnilé ovoce. S nečistotami, jantarovou nebo tmavě hnědou, s vůní kafrového oleje.
Hustota 1,022 g / cm3
Bod tání -42 ° C (-44 ° F; 231 K)
Bod varu 198 ° C (388 ° F; 471 K)
Mírný
Tlak páry 0,40 mmHg (53 Pa)
Nebezpečí
Hlavní nebezpečí Vysoce toxický
NFPA 704 (ohnivý diamant)
Není-li uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v jejich standardním stavu (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
☒ N   ověřit  ( co je    ?) šek Y ☒ N
Reference Infoboxu

Soman (nebo GD , EA 1210 , Zoman , PFMP , systematický název: O- pinakolylmethylfosfonofluoridát) je extrémně toxická chemická látka. Je to nervové činidlo , které narušuje normální fungování nervového systému savců inhibicí enzymu cholinesterázy . Je to inhibitor jak acetylcholinesterázy, tak butyrylcholinesterázy . Jako chemické zbraně , je klasifikován jako zbraň hromadného ničení ze strany Organizace spojených národů , podle rezoluce OSN 687 . Jeho výroba je přísně kontrolována a hromadění zásob je zakázáno Úmluvou o chemických zbraních z roku 1993, kde je klasifikována jako látka podle seznamu 1 . Soman byl třetím z takzvaných nervových agentů řady G, který byl objeven spolu s GA (tabun), GB (sarin) a GF (cyklosarin).

Je-li čistá, je to těkavá, žíravá a bezbarvá kapalina se slabým zápachem, jako je vůně mothballs nebo shnilého ovoce. Běžněji je to žlutá až hnědá barva a má silný zápach popsaný jako podobný kafru . LCT 50 pro somanu je 70 mg-min / m 3 u lidí.

GD může být zahuštěn pro použití jako chemický postřik pomocí akryloidového kopolymeru. Lze jej také nasadit jako binární chemickou zbraň ; jeho prekurzorové chemikálie jsou methylfosfonyl difluorid a směs pinakolylalkoholu a aminu .

Dějiny

Po první světové válce, během níž se hořčičný plyn a fosgen používaly jako chemické bojové látky, byl podepsán Ženevský protokol z roku 1925 ve snaze zakázat chemickou válku. Výzkum chemických bojových látek a jejich použití nicméně pokračoval. V roce 1936 byl objeven nový, nebezpečnější chemický prostředek, když Gerhard Schrader z IG Farben v Německu izoloval tabun (pojmenovaný GA pro německého agenta A Spojenými státy), prvního nervového agenta, při vývoji nových insekticidů . Po tomto objevu následovala izolace sarinu (označeného Spojenými státy GB) v roce 1938, také objeveného Schraderem.

Během druhé světové války pokračoval výzkum nervových agentů ve Spojených státech a Německu. V létě 1944 vyvinuli Němci soman, bezbarvou kapalinu s pachem kafru (označenou USA USA). Soman se ukázal být ještě toxičtější než tabun a sarin. Laureát Nobelovy ceny Richard Kuhn spolu s Konradem Henkelem objevili somana během výzkumu farmakologie tabunu a sarinu na Institutu lékařského výzkumu Kaisera Wilhelma v Heidelbergu . Tento výzkum byl zadán německé armádě. Soman byl vyroben v malém množství v pilotním závodě v továrně IG Farben v Ludwigshafenu . Ve druhé světové válce nebyl nikdy použit.

Produkce nebo hromadění somanu bylo zakázáno Úmluvou o chemických zbraních z roku 1993 . Když úmluva vstoupila v platnost, strany deklarovaly celosvětové zásoby 9 057 tun somanu. V prosinci 2015 bylo zničeno 84% zásob.

Krystalová struktura somanu v komplexu s acetylcholinesterázou byla stanovena Millard et al. v roce 1999 rentgenovou krystalografií: 1som . Mezi další řešené struktury acetylcholinesterázy, na které je vázán soman , patří 2wfz , 2wg0 a 2wg1 .

Struktura a reaktivita

Stereoizomery somanu.

Soman (C (±) P (±) -soman) má čtyři stereoizomery , každý s jinou toxicitou, i když do značné míry podobný. Stereoizomery jsou C (+) P (+) - soman, C (+) P (-) - soman C (-) P (-) - soman a C (-) P (+) - soman.

Soman má fosfonylovou skupinu s fluoridem a kovalentně k ní vázaným (velkým) uhlovodíkem. Struktura je tedy podobná struktuře sarinu, který má připojenou pouze menší uhlovodíkovou skupinu (isopropyl). Kvůli podobnosti mezi chemickými strukturami je reaktivita obou sloučenin téměř stejná. Soman i sarin budou reagovat pomocí fosfo kyslíkové skupiny, která se může vázat na aminokyseliny, jako je serin.

Syntéza

Výroba somanu je velmi podobná výrobě sarinu. Rozdíl je v tom, že isopropanol ze sarinových procesů je nahrazen pinakolylalkoholem :

Syntéza činidla GD

Soman se syntetizuje reakcí pinakolylalkoholu s methylfosfonyl difluoridem . Výsledkem této reakce je tvorba somanu, který je popsán jako „bezbarvá kapalina s poněkud ovocným zápachem“. Nízký tlak par somanu bude také produkovat těkavou plynnou formu somanu. Také se vytvoří kyselý fluorovodík v důsledku eliminace fluoridu a protonu. Tato kyselina je nepřímo nebezpečná pro člověka. Kontakt pokožky s fluorovodíkem způsobí okamžitou reakci s vodou, která produkuje kyselinu fluorovodíkovou .

Mechanismy působení

Soman je organofosforový nervový prostředek s mechanismem účinku podobný Tabunovi. Nervová činidla inhibují acetylcholinesterázu (AChE) tvorbou aduktu s enzymem prostřednictvím serinového zbytku na tomto enzymu. Tyto adukty se mohou hydrolyticky rozložit nebo například působením některých oximů a tím regenerovat enzym. Druhý reakční typ, ve kterém komplex enzym-organofosfát (OP) prochází následnou reakcí, se obvykle označuje jako „stárnutí“. Jakmile komplex enzym-OP zestárne, již se neregeneruje běžnými reaktátory oximu. Rychlost tohoto procesu závisí na OP. Soman je OP, který nejrychleji stimuluje rychlost stárnutí a snižuje poločas na pouhých několik minut.

AChE je enzym zapojený do neurotransmise. Kvůli výraznému snížení poločasu tohoto enzymu je neurotransmise zrušena během několika minut.

Metabolismus

Jakmile je soman absorbován v lidském těle, nejen že inhibuje AChE, ale je také substrátem pro další esterázy. Reakce somanu s těmito esterázami umožňuje detoxikaci sloučeniny. U somanu nejsou známy žádné metabolické toxifikační reakce.

Soman může být hydrolyzován takzvanou A-esterázou, konkrétněji diisopropylfluorfosfatázou. Tato esteráza, nazývaná také somanáza, reaguje s anhydridovou vazbou mezi fosforem a fluorem a odpovídá za hydrolýzu fluoridu. Somanáza také hydrolyzuje methylovou skupinu somanu, což vede k tvorbě kyseliny pinakolylmethylfosfonové (PMPA), která je méně účinným inhibitorem AChE.

Soman se může také vázat na jiné esterázy , např. AChE , cholinesterázu (ChE) a karboxylesterázy (CarbE). V této vazbě soman ztrácí svůj fluorid. Po navázání na AChE nebo ChE ztratí soman také svoji fosforylovou skupinu, což vede k tvorbě kyseliny methylfosfonové (MPA). Vazba na CarbE snižuje celkovou koncentraci somanu v krvi, což vede k nižší toxicitě. CarbE se navíc podílejí na detoxikaci hydrolýzou somanu na PMPA. CarbE tedy odpovídá za detoxikaci somanu dvěma způsoby.

Důležitost detoxikace somanu po expozici byla ilustrována v experimentech Fonnum a Sterri (1981). Uváděli, že pouze 5% LD50 u potkanů ​​inhibovalo AChE, což vedlo k akutním toxickým účinkům. To ukazuje, že metabolické reakce se podílely na detoxikaci zbývajících 95% dávky.

Metabolismus somanu.

Příznaky a symptomy

Vzhledem k tomu, že soman úzce souvisí se sloučeninami, jako je sarin, jsou indikace otravy somanem relativně podobné. Jedním z prvních pozorovatelných příznaků otravy somanem je mióza . Některé, ale ne všechny pozdější příznaky, jsou zvracení, extrémní bolesti svalů a problémy s periferním nervovým systémem. Tyto příznaky se projeví již 10 minut po expozici a mohou trvat mnoho dní.

Kromě přímých toxických účinků na nervový systém mohou lidé vystavení somanu pociťovat i dlouhodobé účinky, které jsou většinou psychologické. Subjekty, které byly vystaveny malé dávce somanu, utrpěly závažné toxické účinky; po léčbě se u subjektů často vyvinula deprese, měli asociální myšlenky, byli staženi a utlumeni, neklidně spali a měli špatné sny. Tyto příznaky přetrvávaly šest měsíců po expozici, ale zmizely bez trvalého poškození.

Toxicita a účinnost

LC 50 SOMANU ve vzduchu se odhaduje na 70 mg min na m 3 . Ve srovnání s hodnotou LC 50 u krysy je letální koncentrace člověka mnohem nižší (954,3 mg min / m 3 oproti 70 mg min / m 3 ). U sloučenin, jako je soman, které lze také použít jako zbraň, se často objeví první část dávky LC 50 . Mióza je jedním z prvních příznaků intoxikace somanem a lze ji pozorovat v dávkách méně než 1% LC 50 .

Účinky na zvířata

Byly provedeny experimenty, ve kterých byly krysy vystaveny somanu, aby se otestovalo, zda lze pozorovat účinky chování při nízkých dávkách bez generování zjevných příznaků. Expozice krys somanu v dávce menší než 3 procenta z LD 50 v důsledku změny v chování. Aktivní vyhýbání se exponovaným krysám bylo menší než vyhýbání se neexponovaným krysám (obousměrný experiment s raketoplánem). Ovlivněna byla také motorická koordinace (úkol překonání překážky), chování na otevřeném poli a aktivní i pasivní chování při vyhýbání se. Lze konstatovat, že krysy, které jsou vystaveny somanu, prováděly s menším úspěchem při úkolech, které vyžadují motorickou aktivitu i funkci vyšších struktur centrálního nervového systému (CNS) současně. V tomto má soman převážně centrální účinek.

Znalost účinků nízkých dávek somanu a jiných inhibitorů cholinesterázy na potkany by mohla být případně použita k vysvětlení relativně vysokého výskytu leteckých nehod v důsledku chyb zemědělských pilotů. Pokud by tyto znalosti bylo možné aplikovat na člověka, dalo by se vysvětlit tento vysoký výskyt se sníženou aktivitou cholinesterázy v důsledku expozice pesticidům. Není známo, zda lze provést extrapolaci z potkanů ​​na člověka.

Reference

externí odkazy