Soman

För annan användning, se Soman (disambiguation) .
Soman
Soman-2D-by-AHRLS-2011.png
Soman-3D-balls-by-AHRLS-2011.png
Namn
Föredraget IUPAC-namn
3,3-dimetylbutan-2-ylmetylfosfonfluoridat
Andra namn
GD; Fosfonfluoridsyra, metyl-, 1, 2, 2-trimetylpropylester; 2-(fluormetylfosforyl)oxi-3,3-dimetylbutan; Pinacolyl metylfosfonofluoridat; 1,2,2-trimetylpropylmetylfosfonfluoridat; Metylpinakolyloxifluorfosfinoxid; pinakolyloximetylfosfonylfluorid; pinakolylmetanfluorfosfonat; Metylfluoropinakolylfosfonat; Fluorometylpinakolyloxifosfinoxid; Metylpinakolyloxifosfonylfluorid; Pinacolyl-metylfluorfosfonat; 1,2,2-trimetylpropoxifluormetylfosfinoxid
Identifierare
3D-modell ( JSmol )
ChEMBL
ChemSpider
UNII
  • InChI=1S/C7H16FO2P/c1-6(7(2,3)4)10-11(5,8)9/h6H,1-5H3  check Y
    Nyckel: GRXKLBBBQUKJJZ-UHFFFAOYSA-N  check Y
  • InChI=1/C7H16FO2P/c1-6(7(2,3)4)10-11(5,8)9/h6H,1-5H3
    Nyckel: GRXKLBBBQUKJJZ-UHFFFAOYAY
  • FP(=O)(OC(C)C(C)(C)C)C
Egenskaper
C 7 H 16 F O 2 P
Molar massa 182,175 g-mol -1
Utseende När den är ren, färglös vätska med lukt som liknar rutten frukt. Med orenheter, bärnstensfärgad eller mörkbrun, med doft av kamferolja.
Densitet 1,022 g/cm 3
Smältpunkt −42 °C (−44 °F; 231 K)
Kokpunkt 198 °C (388 °F; 471 K)
Måttlig
Ångtryck 0,40 mmHg (53 Pa)
Faror
Arbetssäkerhet och hälsa (OHS/OSH):
Huvudsakliga faror
 Mycket giftig
NFPA 704 (branddiamant)
4
1
1
Om inte annat anges ges data för material i standardtillstånd (vid 25 °C [77 °F], 100 kPa).
☒  N ( vad är check☒ Y N ?)

Soman (eller GD , EA 1210 , Zoman , PFMP , A-255 , systematiskt namn: O -pinacolyl methylphosphonofluoridat) är en extremt giftig kemisk substans. Det är ett nervgift som stör normal funktion av däggdjurens nervsystem genom att hämma enzymet kolinesteras . Det är en hämmare av både acetylkolinesteras och butyrylkolinesteras . Som ett kemiskt vapen är det klassificerat som ett massförstörelsevapen av FN enligt FN:s resolution 687 . Dess produktion är strikt kontrollerad och lagring är förbjuden enligt konventionen om kemiska vapen från 1993 där det klassificeras som ett schema 1-ämne . Soman var den tredje av de så kallade nervämnena i G-serien som upptäcktes tillsammans med GA (tabun), GB (sarin) och GF (cyclosarin).

När den är ren är soman en flyktig , frätande och färglös vätska med en svag lukt som malkulor eller rutten frukt. Vanligare är det en gul till brun färg och har en stark lukt som beskrivs som lik kamfer . LCt 3 50 för soman är 70 mg·min/m hos människor.

GD kan förtjockas för användning som en kemisk spray med en akryloidsampolymer. Det kan också användas som ett binärt kemiskt vapen ; dess prekursorkemikalier är metylfosfonyldifluorid och en blandning av pinacolylalkohol och en amin . [ misslyckad verifiering ]

Historia

Efter första världskriget, under vilket senapsgas och fosgen användes som kemiska krigföringsmedel, undertecknades 1925 års Genèveprotokoll i ett försök att förbjuda kemisk krigföring. Ändå fortsatte forskningen om kemiska krigföringsmedel och användningen av dem. År 1936 upptäcktes ett nytt, farligare kemiskt medel när Gerhard Schrader från IG Farben i Tyskland isolerade tabun (kallad GA för tyskt medel A av USA), det första nervgiftet, samtidigt som han utvecklade nya insekticider . Denna upptäckt följdes av isoleringen av sarin (betecknat GB av USA) 1938, också upptäckt av Schrader.

Under andra världskriget fortsatte forskningen om nervgift i USA och Tyskland. Sommaren 1944 utvecklades soman, en färglös vätska med kamferlukt (betecknad GD av USA), av tyskarna. Soman visade sig vara ännu giftigare än tabun och sarin. Nobelpristagaren Richard Kuhn upptäckte tillsammans med Konrad Henkel soman under forskning om tabuns och sarins farmakologi vid Kaiser Wilhelm-institutet för medicinsk forskning i Heidelberg . Denna forskning beställdes av den tyska armén. Soman tillverkades i små kvantiteter vid en pilotanläggning vid IG Farbens fabrik i Ludwigshafen . Den användes aldrig under andra världskriget.

Att producera eller lagra soman förbjöds genom 1993 års konvention om kemiska vapen . När konventionen trädde i kraft deklarerade parterna världsomspännande lager på 9 057 ton soman. I december 2015 hade 84 % av lagren förstörts.

Kristallstrukturen för soman komplexbunden med acetylkolinesteras bestämdes av Millard et al. år 1999 genom röntgenkristallografi: 1som . Andra lösta acetylkolinesterasstrukturer med soman bunden till dem inkluderar 2wfz , 2wg0 och 2wg1 .

Struktur och reaktivitet

Stereoisomererna av soman.

Soman (C(±)P(±)-soman) har fyra stereoisomerer , var och en med olika toxicitet, men i stort sett lika. Stereoisomererna är C(+)P(+)-soman, C(+)P(−)-soman C(−)P(−)-soman och C(−)P(+)-soman.

Soman har en fosfonylgrupp med en fluorid och ett (stort) kolväte kovalent bundet till den. Strukturen liknar alltså den för sarin, som bara har en mindre kolvätegrupp fäst (isopropyl). På grund av likheten mellan de kemiska strukturerna är reaktiviteten för de två föreningarna nästan densamma. Soman och sarin kommer båda att reagera med hjälp av fosfosyregruppen, som kan binda till aminosyror som serin.

Syntes

Tillverkningen av soman är mycket lik tillverkningen av sarin. Skillnaden är att isopropanolen från sarinprocesserna ersätts med pinacolylalkohol :

Syntesen av medlet GD

Soman syntetiseras genom att reagera pinacolylalkohol med metylfosfonyldifluorid . Resultatet av denna reaktion är bildandet av soman som beskrivs som "färglös vätska med en något fruktig lukt." Det låga ångtrycket hos soman kommer också att producera den flyktiga gasformen av soman. Dessutom kommer den sura vätefluoriden att bildas på grund av elimineringen av fluorid och en proton. Denna syra är indirekt farlig för människor. Hudkontakt med vätefluorid kommer att orsaka en omedelbar reaktion med vatten som producerar fluorvätesyra .

Verkningsmekanismer

Soman är en organofosfor nervgift med en verkningsmekanism som liknar Tabun. Nervmedel hämmar acetylkolinesteras (AChE) genom att bilda en addukt med enzymet via en serinrest på det enzymet. Dessa addukter kan sönderdelas hydrolytiskt eller till exempel genom inverkan av vissa oximer och därigenom regenerera enzymet. En andra reaktionstyp, en där enzym-organofosfat (OP)-komplexet genomgår en efterföljande reaktion, beskrivs vanligtvis som "åldrande". När enzym-OP-komplexet har åldrats regenereras det inte längre av de vanliga oxim-reaktivatorerna. Hastigheten för denna process är beroende av OP. Soman är en OP som stimulerar åldrandet snabbast och minskar halveringstiden till bara några minuter.

AChE är ett enzym involverat i neurotransmission. På grund av den kraftiga minskningen av halveringstiden för detta enzym avskaffas neurotransmissionen på några minuter.

Ämnesomsättning

När soman väl tagits upp i människokroppen hämmar det inte bara AChE, utan det är också ett substrat för andra esteraser. Reaktion av soman med dessa esteraser möjliggör avgiftning av föreningen. Inga metaboliska förgiftningsreaktioner är kända för soman.

Soman kan hydrolyseras av ett så kallat A-esteras, mer specifikt ett diisopropylfluorfosfatas. Detta esteras, även kallat somanas, reagerar med anhydridbindningen mellan fosfor och fluor och står för hydrolysen av fluoriden. Somanas hydrolyserar också metylgruppen i soman vilket resulterar i bildandet av pinacolyl methylphosphonic acid (PMPA), som är en mindre potent AChE-hämmare.

Soman kan också binda till andra esteraser , t.ex. AChE , kolinesteras (ChE) och karboxyesteraser (CarbE). I denna bindning förlorar soman sin fluorid. Efter bindning till AChE eller ChE förlorar soman också sin fosforylgrupp, vilket leder till bildandet av metylfosfonsyra (MPA). Bindning till CarbE minskar den totala koncentrationen av soman i blodet, vilket resulterar i en lägre toxicitet. Dessutom är CarbE involverade i avgiftningen genom att hydrolysera soman till PMPA. Så CarbE förklarar avgiftningen av soman på två sätt.

Vikten av avgiftningen av soman efter exponering illustrerades i experiment av Fonnum och Sterri (1981). De rapporterade att endast 5% av LD50 hämmade AChE hos råttor, vilket resulterade i akuta toxiska effekter. Detta visar att metabola reaktioner stod för avgiftningen av de återstående 95 % av dosen.

Somans metabolism.

tecken och symtom

Eftersom soman är nära besläktad med föreningar som sarin, är indikationerna för en somanförgiftning relativt lika. Ett av de första observerbara tecknen på en somanförgiftning är mios . Vissa, men inte alla, av de senare indikationerna är kräkningar, extrem muskelsmärta och problem med det perifera nervsystemet. Dessa symtom visar sig så snart som 10 minuter efter exponering och kan pågå i många dagar.

Utöver de direkta toxiska effekterna på nervsystemet kan personer som exponeras för soman uppleva långtidseffekter, varav de flesta är psykologiska. Försökspersoner som exponerades för en liten dos soman drabbades av allvarliga toxiska effekter; när de väl behandlats utvecklade försökspersonerna ofta depression, hade asociala tankar, var tillbakadragna och dämpade, sov oroligt och hade dåliga drömmar. Dessa symtom varade sex månader efter exponeringen men försvann utan bestående skada.

Toxicitet och effekt

LC 50 för soman i luft uppskattas till 70 mg min per m 3 . Jämfört med LC50 - värdet för en råtta är den dödliga koncentrationen hos människor mycket lägre (954,3 mg min/m 3 mot 70 mg min/m 3 ). För föreningar som soman, som också kan användas som ett vapen, är ofta en bråkdel av LC 50 -dosen där de första effekterna uppträder. Mios är ett av de första symtomen på somanförgiftning och kan ses i doser på mindre än 1 % av LC 50 .

Effekter på djur

Experiment har gjorts där råttor exponerats för soman för att testa om beteendeeffekter kunde ses vid låga doser utan att ge uppenbara symtom. Exponering av råttorna för soman i en dos på mindre än 3 procent av LD 50 orsakade förändringar i beteendet. Det aktiva undvikandet av de exponerade råttorna var mindre än undvikandet av icke-exponerade råttor (tvåvägs shuttlebox-experiment). Även den motoriska koordinationen (hinder-stepping-uppgift), öppet fältbeteende och aktivt såväl som passivt undvikandebeteende påverkades. Man kan dra slutsatsen att råttor som exponeras för soman utförde med mindre framgång i uppgifter som kräver motorisk aktivitet samt funktionen av högre strukturer i centrala nervsystemet (CNS) samtidigt. I detta har soman en övervägande central effekt.

Kunskapen om effekterna av låga doser av soman och andra kolinesterashämmare på råttor kan möjligen användas för att förklara den relativt höga förekomsten av flygplansolyckor på grund av fel från jordbrukspiloter. Om denna kunskap kunde tillämpas på människor skulle man kunna förklara denna höga incidens med deprimerad kolinesterasaktivitet på grund av exponering för bekämpningsmedel. Det är inte känt om extrapoleringen från råttor till människor kan göras.

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Soman&oldid=1118754836 "