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什么是沙林神经毒气

发布时间:2019-10-12 14:50 来源:未知 编辑:admin

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  神经毒气是一种能使自主神经系统(Autonomic Nervous System, ANS)的交感神经与副交感神经立即失去平衡的毒气。早期这些神经毒剂是配合有机磷应用於杀虫剂而发展出来的。在二次大战末期,德国的Shrader及大不列颠的Saunders做了许多有关这方面的研究,因此这系列神经毒剂又名「G系毒剂」。它的毒性极为剧烈,为目前已知对人类致命性最强的神经毒剂。现有常见的神经毒剂共有「泰崩」(Tabun)、「沙林」、「索曼」(Soman)、VX及二元性神经毒剂五种,如图一所示。

  l.易与碱作用,其水解产物:CH3(iPrO)P(O)OH并无毒性,且其水解速率随碱性度而改变。

  沙林可经由皮肤、眼睛接触、呼吸道的吸入或由口食入等途径危害身体,它在极小浓度(LD50=10ug/kg,注一)就可以发挥极大毒性。即使非致死剂量的沙林侵入人体,也会造成瞳孔缩小、在暗处视力困难、胸部紧塞、头痛、恶心以及呕吐等症状。而且这些毒性会在体内累积,如果更大浓度时会使人晕眩、焦虑、心智损伤、肌肉痉挛、呼吸困难,最后导致死亡。

  如图二所示,沙林可由甲基二氯化膦(methylphosphoric dichloride)与异丙醇(isopropyl alcohol),进行酯化反应,产生甲基磷酸异而二酯,之后再与氟化氢(HF)反应产生沙林(甲基氟膦酸异丙酯)。这一类的有机磷化合物,随著接在磷上取代基稍微改变就可以决定此有机磷是否有毒性,见表一。

  由研究显示,一般在磷上,如果同时接上异丙基(isopropyl)与氟(fluorine),那麼其毒性将比较强;而若接其他烷氧化合物则毒性较低;若改变为其他官能基也能降低毒性,甚至无毒性,如图三所示。一般而言,膦酸盐化合物(phosphonate)的毒性,通常较磷酸盐化合物(phosphate)为强,见表二。

  二次大战期间,用来当化学武器与杀虫剂的这类有机磷化合物,提供研究人员一个线索而发现「醯基化酵素」(acyl enzyme)的化学结构,我们以DFP(Diisopropyl phosphorofluoridate)为模型来解释这个过程。体内的一些水解(hydrolase)可对酯类水解成酸与醇,以提供体内所需生化反应的物质,例如脂肪水解成脂肪酸与甘油,乙醯胆碱(Acetylcholine,Ach)水解成胆碱;而水解反应过程中会在酵素的活化中心,形成所谓醯基化酵素的中间产物(见图四)。反应方程式中水解上丝胺酸的OH基与酯反应形成醯基化酵素,再催化水解作用。不过,DFP会与酯竞争结合水解,因而使得正常酯类无法进行水解反应,如图五所示。

  乙醯胆碱是神经传导物质(Neurotransmitter)的一种,传递讯息的神经末梢都内含有乙醯胆碱的小泡。当神经脉冲(Nerve impulse)要在神经元之间传递时,小泡就会释出乙醯胆碱,乙醯胆碱再越过突触(synapse)与受体结合,刺激更进一步的生化过程;或是Ach与乙醯胆碱酯(acetyl cholinesterase)结合,进行水解反应,形成胆碱(choline)以利回收、重新合成Ach,见图六所示。而这一步水解反应相当快,以确保此神经刺激反应非常短。但如果乙醯胆碱酯被外来的化合物抑制了(例如沙林、DFP等有机膦会与乙醯胆碱结合),则乙醯胆碱水解反应就被迫停止了,但此时受体却继续不断地接受乙醯胆碱的刺激而无法水解释回胆碱,如此一来会很快地造成生理上的不平衡,而导致死亡。当然如果此时能迅速利用一些解毒剂如阿托品(atropine,图七)等来解除乙醯胆碱与受体之作用,就可避免死亡。

  单单吸入微量的沙林气体就足以致命,这是因为此毒性反应极快,在短时间较难有效的控制。至於其解毒方法,可注射阿托品(注二)来减轻症状,以确保免於死亡。

  至於活化乙醯胆碱酯之解毒剂方面而言,当乙醯胆碱酯被沙林抑制之后,基本上我们可以利用更强的亲核试剂,如羟胺(NH2OH, hydroxylamine),把接在乙醯胆碱酯上的含膦化合物移开,使得此可以再活化,进行乙醯胆碱的水解反应,如图八所示。

  然而单单为了达到解除沙林毒性,羟胺浓度需要量会很高,而此高浓度的羟胺也会造成毒性。因此取代方法是以PAM(pyridine aldoximemethiodide)来治疗。10-6M的PAM相当於IM羟胺之解毒性。除PAM外,应有其他化合物可当神经解毒剂,如obidoxime、HI-6,见国九。这三种解毒剂都含有R2NOH之亲核基,而且每一种解毒剂对不同神经毒剂之解毒效果略有不同。

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