Войти
 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Произношение | |
| Предпочтительное имя IUPAC (RS) - Пропан-2-илметилфосфонофторидат | |
| Другие названия (RS) -O-изопропилметилфосфонофторидат; IMPF;. GB;. 2- (фторметилфосфорил) оксипропан;. Фосфонофторидная кислота, P-метил-, 1-метилэтиловый эфир | |
| Идентификаторы | |
| Номер CAS | |
| 3D-модель (JSmol ) | |
| ChEBI | |
| ChEMBL |
|
| ChemSpider | |
| PubChem CID | |
| UNII | |
| Comp Панель управления (EPA ) | |
InChI
| |
УЛЫБКА
| |
| Свойства | |
| Химическая формула | C4H10FO2P |
| Молярная масса | 140,094 г · моль |
| Внешний вид | Прозрачная бесцветная жидкость, при загрязнении коричневатого цвета |
| Запах | В чистом виде без запаха. Загрязненный зарин может пахнуть горчицей или горелой резиной. |
| Плотность | 1,0887 г / см (25 ° C). 1,102 г / см (20 ° C) |
| Точка плавления | -56 ° C (-69 ° F, 217 K) |
| Точка кипения | 158 ° C (316 ° F, 431 K) |
| S растворимость в воде | Смешиваемый |
| log P | 0,30 |
| Опасности | |
| Основные опасности | Чрезвычайно смертельный холинергический агент. |
| Паспорт безопасности | Смертельный нервно-паралитический агент зарин (Великобритания) |
| Пиктограммы GHS |  |
| NFPA 704 (огненный ромб) |  1 4 1 |
| Пороговое значение (TLV) | 0,00003 мг / м (TWA), 0,0001 мг / м (STEL) |
| Смертельная доза или концентрация (LD, LC): | |
| LD50(средняя доза ) | 39 мкг / кг (внутривенно, крыса) |
| NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США): | |
| IDLH (непосредственная опасность) | 0,1 мг / м |
| Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандарте состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |
 N (что такое ?) | |
| Ссылки на инфобокс | |
зарин (Обозначение НАТО GB [сокращение от G-series, «B»]) представляет собой чрезвычайно токсичное синтетическое фосфорорганическое соединение. Бесцветная жидкость без запаха, она используется в качестве химического оружия из-за ее чрезвычайной эффективности в качестве нервно-паралитического агента. Воздействие смертельно даже при очень низких концентрациях, когда смерть может наступить в течение одной-десяти минут после прямого вдыхания смертельной дозы из-за удушья от паралича дыхания, если не будут быстро введены антидоты. Люди, которые поглотили несмертельную дозу, но не получили немедленной медицинской помощи, могут получить стойкое неврологическое повреждение.
Зарин обычно считается оружием массового поражения. Производство и хранение зарина были запрещены с апреля 1997 года Конвенцией о химическом оружии 1993 года, и он классифицирован как вещество Списка 1.
Зарин (красный), ацетилхолинэстераза (желтый), ацетилхолин (синий) Как и некоторые другие нервно-паралитические вещества, влияющие на нейротрансмиттер ацетилхолин, зарин атакует нервную систему, препятствуя деградации нейромедиатора ацетилхолина в нервно-мышечных соединениях. Смерть обычно наступает в результате асфиксии из-за неспособности контролировать мышцы, участвующие в дыхании.
Начальными симптомами после воздействия зарина являются насморк, стеснение в груди и сужение зрачков. Вскоре после этого у человека будет затруднено дыхание, и он будет испытывать тошноту и слюнотечение. По мере того как они продолжают терять контроль над функциями организма, они могут рвать, испражняться и мочиться. За этой фазой следуют подергивания и подергивания. В конечном итоге человек впадает в кому и задыхается от серии судорожных спазмов. Более того, распространенной мнемоникой симптоматики отравления фосфорорганическими соединениями, включая зарин, являются «смертельные факторы» бронхореи и бронхоспазма, потому что они являются основной причиной смерти, и слизью. - слюноотделение, слезотечение, мочеиспускание, дефекация, желудочно-кишечные расстройства и рвота (рвота). Смерть может наступить через одну-десять минут после прямого вдыхания.
Зарин имеет высокую летучесть (легкость, с которой жидкость может превращаться в пар) по сравнению с аналогичными нервно-паралитическими агентами, поэтому вдыхание очень легкое, и даже пар может немедленно проникнуть через кожу. Одежда человека может выделять зарин в течение примерно 30 минут после контакта с газом зарина, что может привести к контакту с другими людьми.
Описаны меры лечения. Лечение обычно проводится антидотами атропином и пралидоксимом. Атропин, антагонист к мускариновым рецепторам ацетилхолина, назначают для лечения физиологических симптомов отравления. Поскольку мышечный ответ на ацетилхолин опосредуется никотиновыми рецепторами ацетилхолина, атропин не противодействует мышечным симптомам. Пралидоксим может регенерировать холинэстеразы при введении в течение примерно пяти часов. Бипериден, синтетический антагонист ацетилхолина, был предложен в качестве альтернативы атропину из-за его лучшего проникновения через гематоэнцефалический барьер и более высокой эффективности.
В частности, зарин является сильным ингибитором ацетилхолинэстеразы, фермента, который расщепляет нейротрансмиттер ацетилхолин после его высвобождения. в синаптическую щель . У позвоночных ацетилхолин является нейромедиатором, используемым в нервно-мышечном соединении, где сигналы передаются между нейронами от центральной нервной системы к мышечным волокнам. Обычно ацетилхолин высвобождается из нейрона для стимуляции мышцы, после чего он расщепляется ацетилхолинэстеразой, позволяя мышце расслабиться. Накопление ацетилхолина в синаптической щели из-за ингибирования ацетилхолинэстеразы означает, что нейротрансмиттер продолжает действовать на мышечные волокна, так что любые нервные импульсы эффективно передаются непрерывно.
Зарин действует на ацетилхолинэстеразу, образу ковалентную связь с конкретным остатком серина в активном центре. Фторид - это уходящая группа, в результате чего получается прочный и биологически неактивный.
Его механизм действия напоминает механизм действия некоторых обычно используемых инсектицидов, таких как малатион. По биологической активности он похож на инсектициды карбамата, такие как Севин, и лекарства пиридостигмин, неостигмин и физостигмин.
Контролируемые исследования на здоровых мужчинах показали, что нетоксичная доза 0,43 мг перорально, вводимая несколькими порциями в течение 3-дневного интервала, вызывала в среднем максимальные депрессии в плазме на 22 и 30% соответственно. и уровни ацетилхолинэстеразы эритроцитов. Однократная однократная доза 0,5 мг вызвала легкие симптомы интоксикации и в среднем на 38% снижение обоих показателей активности ацетилхолинэстеразы. В крови зарин быстро разлагается как in vivo, так и in vitro. Его первичные неактивные метаболиты имеют период полураспада in vivo в сыворотке крови приблизительно 24 часа. Сывороточный уровень несвязанного (IMPA) продукта гидролиза зарина колебался от 2 до 135 мкг / л у выживших после террористического нападения в течение первых четырех часов после воздействия. Зарин или его метаболиты могут быть определены в крови или моче с помощью газовой или жидкостной хроматографии, тогда как активность ацетилхолинэстеразы обычно измеряется ферментативными методами.
Более новый метод, называемый «регенерация фторида» или «фторид» реактивация »обнаруживает присутствие нервно-паралитических агентов в течение более длительного периода после воздействия, чем методы, описанные выше. Реактивация фтора - это метод, который изучается по крайней мере с начала 2000-х годов. Этот метод устраняет некоторые недостатки старых процедур. Зарин не только реагирует с водой в плазме крови посредством гидролиза (образуя так называемые «свободные метаболиты»), но также вступает в реакцию с различными белками с образованием «белковых аддуктов». Эти белковые аддукты не так легко выводятся из организма и остаются в течение более длительного периода времени, чем свободные метаболиты. Одним из явных преимуществ этого процесса является то, что период после воздействия для определения воздействия зарина намного дольше, возможно, от пяти до восьми недель, согласно по крайней мере одному исследованию.
Как нервно-паралитический газ в чистом виде зарин в 26 раз опаснее, чем цианид. LD50 подкожно введенного зарина у мышей составляет 172 мкг / кг.
Зарин высокотоксичен как при контакте с кожей, так и при вдыхании. Токсичность зарина для человека в значительной степени основана на по расчетам по исследованиям на животных. Смертельная концентрация зарина в воздухе составляет примерно 28-35 мг на кубический метр в минуту при двухминутном времени воздействия при нормальном дыхании здорового взрослого человека (при обмене 15 литров воздуха в минуту, более низкое значение 28 мг / м для населения в целом).). Это число представляет собой расчетную летальную концентрацию для 50% пострадавших, подвергшихся воздействию, значение LCt50. Значение LCt95 или LCt100 оценивается в 40–83 мг на кубический метр при времени воздействия в течение двух минут. Для расчета эффектов для различных времен воздействия и концентраций необходимо следовать конкретным моделям токсической нагрузки. В общем, кратковременное воздействие более высоких концентраций более смертоносно, чем сопоставимое длительное воздействие низких концентраций. Есть много способов провести относительное сравнение токсичных веществ. В приведенном ниже списке зарин сравнивается с некоторыми существующими и историческими боевыми химическими агентами, с прямым сравнением с респираторным LCt50:
Зарин является хиральной молекулой, потому что он имеет четыре химически различных заместителя, прикрепленных к тетраэдрический фосфорный центр. Форма S P ((-) оптический изомер ) является более активным энантиомером из-за его большей аффинности связывания с ацетилхолинэстераза. Связь P-F легко разрушается нуклеофильными агентами, такими как вода и гидроксид. При высоком pH зарин быстро разлагается до нетоксичных производных фосфоновой кислоты.
Обычно он производится и используется в качестве рацемической смеси (1 : 1 смесь двух его энантиомерных форм), так как он включает более простой синтетический процесс, обеспечивая при этом адекватное оружие.
Для создания зарина можно использовать ряд производственных путей. Конечная реакция обычно включает присоединение изопропоксигруппы к фосфору с помощью алкоголиза с помощью изопропилового спирта. Распространены два варианта этого процесса. Один из них - реакция метилфосфонилдифторида с изопропиловым спиртом, в результате которой образуется рацемическая смесь энантиомеров зарина с плавиковой кислотой в качестве побочного продукта:
Во втором процессе используются равные количества метилфосфонилдифторид и дихлорид метилфосфоновой кислоты, смесь «ди-ди» в этом процессе, а не только дифторид. Эта реакция также дает зарин, но вместо этого в качестве побочного продукта соляную кислоту. Процесс Ди-Ди использовался Соединенными Штатами для производства своих единых запасов зарина.
На схеме ниже показан общий пример процесса Ди-Ди; в действительности, от выбора реагентов и условий реакции зависит как структура продукта, так и выход. Выбор энантиомера смешанного промежуточного хлорфтора, показанного на диаграмме, является произвольным, но конечное замещение является селективным для хлора по сравнению с фтором в качестве уходящей группы . Инертная атмосфера и безводные условия (методы Шленка ) используются для синтеза зарина и других органофосфатов.
Поскольку обе реакции оставляют в продукте значительное количество кислоты, и, следовательно, зарин, полученный в больших количествах этими методами, имеет короткое период полураспада без дальнейшей обработки и может вызвать коррозию контейнеров и повредить системы оружия. Для решения этих проблем были испробованы различные методы. Помимо промышленных методов рафинирования для очистки самого химического вещества, были опробованы различные добавки для борьбы с действием кислоты, такие как:
Другим побочным продуктом этих двух химических процессов является диизопропилметилфосфонат, образующийся, когда второй изопропиловый спирт реагирует с самим зарином. Это химическое вещество разлагается до изопропилметилфосфоновой кислоты.
Кролик использовался для проверки утечек на бывшем заводе по производству зарина (Арсенал Скалистых гор ), 1970 Самый большой Важными химическими реакциями фосфорилгалогенидов является гидролиз связи между фосфором и фторидом. Эта связь P-F легко разрушается нуклеофильными агентами, такими как вода и гидроксид. При высоком pH зарин быстро разлагается до нетоксичных производных фосфоновой кислоты. Первоначальный распад зарина происходит на изопропилметилфосфоновую кислоту (IMPA), химическое вещество, которое обычно не встречается в природе, за исключением продукта распада зарина (это полезно для обнаружения недавнего использования зарина в качестве оружия). Затем IMPA разлагается до метилфосфоновой кислоты (MPA), которая также может быть продуцирована другими органофосфатами.
Зарин с остаточной кислотой разлагается через период от нескольких недель до нескольких месяцев. Срок годности может быть сокращен из-за примесей в исходных материалах. По данным ЦРУ, некоторые иракские зарин имели срок годности всего несколько недель, в основном из-за нечистых предшественников.
Наряду с нервно-паралитическими веществами, такими как tabun и VX, зарин может иметь короткий срок хранения. Следовательно, он обычно хранится в виде двух отдельных прекурсоров, которые в сочетании образуют зарин. Срок годности зарина может быть увеличен за счет повышения чистоты предшественника и промежуточных продуктов и включения стабилизаторов, таких как трибутиламин. В некоторых составах трибутиламин заменен на диизопропилкарбодиимид (DIC), что позволяет хранить зарин в алюминиевых оболочках. В бинарном химическом оружии два прекурсора хранятся отдельно в одной и той же оболочке и смешиваются с образованием агента непосредственно перед или во время полета снаряда. Такой подход имеет двойное преимущество: он решает проблему стабильности и повышает безопасность зариновых боеприпасов.
Зарин был открыт в 1938 году в Вуппертале -Эльберфельде в Германии учеными из IG Farben, которые пытались создать более сильные пестициды; это самый токсичный из четырех нервно-паралитических агентов серии G, производимых в Германии. Соединение, появившееся после открытия нервно-паралитического агента табун, было названо в честь его первооткрывателей: Schrader, Ambros, Gerhard R Иттер и фон дер Л в де.
В середине 1939 г. формула агента была передана в химическое оружие отдела Управления вооружений немецкой армии, который приказал запустить его в массовое производство для использования в военное время. К концу Великой Отечественной войны были построены опытные заводы, а к концу Второй мировой войны строился (но не был достроен) высокопроизводительный объект. По оценкам, общий объем производства зарина нацистской Германией колеблется от 500 кг до 10 тонн. Хотя зарин, табун и зоман были включены в артиллерийские снаряды, Германия не использовала нервно-паралитические вещества против союзных целей.
США Ракета Честного Джона разрез боеголовки, демонстрирующий M134 Зариновые бомбы (ок. 1960) 
Воспроизвести Зарин, использованный против животных в эксперименте с оружием. 
