소만

Soman
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소만
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이름
선호 IUPAC 이름
3,3-디메틸부탄-2-yl 메틸포스포노플루오리드산염
기타 이름
GD; Phosphonofluoridic acid, methyl-, 1, 2, 2-trimethylpropyl ester; 2-(Fluoromethylphosphoryl)oxy-3,3-dimethylbutane; Pinacolyl methylphosphonofluoridate; 1,2,2-Trimethylpropyl methylphosphonofluoridate; Methylpinacolyloxyfluorophosphine oxide; Pinacolyloxymethylphosphonyl fluoride; Pinacolyl methanefluorophosphonate; Methylfluoropinacolylphosphon먹음; Fluorhylpinlpinacolyloxyphosphine oxide; Methylpinloxyphonyl fluorphosphonate; 1,2,2-Trimethylpoxyfluorphosine oxide.
식별자
3D 모델(JSmol)
켐벨
켐스파이더
펍켐 CID
유니
  • InChi=1S/C7H16FO2P/c1-6(7(2,3)4)10-11(5,8)9/h6H,1-5H3 checkY
    키: GRXKLBBQUKJZ-UHFFFAOYSA-N checkY
  • InChi=1/C7H16FO2P/c1-6(7(2,3)4)10-11(5,8)9/h6H,1-5H3
    키: GRXKLBBQUKJZ-UHFFFAOYAY
  • FP(=O)C(C)C(C)C)C
특성.
C7H16FO2P
어금질량 182.12 g·190−1
외관 순수할 때는 썩은 과일을 닮은 냄새가 나는 무색의 액체. 불순물, 황색 또는 흑갈색, 캠포어 오일 냄새.
밀도 1.022 g/cm3
녹는점 -42°C(-44°F, 231K)
비등점 198°C(388°F, 471K)
중간
증기압 0.40 mmHg(53 Pa)
위험
산업안전보건(OHS/OSH):
주요 위험
 고독성
NFPA 704(화재 다이아몬드)
4
1
1
달리 명시된 경우를 제외하고, 표준 상태(25°C [77°F], 100 kPa)의 재료에 대한 데이터가 제공된다.
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Infobox 참조 자료

소만(또는 GD, EA 1210, 조만, PFMP, 체계명: O-pinacolyl methylphosphonofluoridate)[1]은 매우 독성이 강한 화학 물질이다. 그것은 신경작용제로, 효소 콜린세테라제를 억제하여 포유류 신경계의 정상적인 기능을 방해한다. 아세틸콜린세테라아제와 부틸콜린세테라아제 모두의 억제제다.[2] 화학무기로서 유엔 결의 687호에 따라 유엔에 의해 대량살상무기로 분류된다. 생산은 엄격히 통제되고 있으며, 1993년 화학 무기 협정에 의해 비축이 금지되어 있으며, 이 협정은 부칙 1 물질로 분류된다. 소만은 GA(타분), GB(사린), GF(사이클로사린)와 함께 발견된 이른바 G시리즈 신경작용제 중 세 번째였다.

순수하면 휘발성, 부식성, 무색 액체로, 나방이나 썩은 과일과 같은 희미한 냄새가 난다.[3] 더 흔히 볼 수 있는 것은 노란색에서 갈색까지이며, 강한 냄새를 가지고 있다. 소만의 LCT는50 인간의 경우 70mg·min/m이다3.

GD는 아크릴로이드 복합체를 사용하여 화학 스프레이로 사용하기 위해 두꺼워질 수 있다. 그것은 또한 이진 화학 무기로 사용될 수 있다; 그것의 전구 화학 물질은 메틸포소폰 이플루오라이드와 피나콜알코올과 아민의 혼합물이다.[3][failed verification]

역사

머스타드 가스와 포스겐이 화학전 요원으로 사용된 제1차 세계대전 이후, 화학전 금지를 위한 시도로 1925년 제네바 의정서가 체결되었다. 그럼에도 불구하고 화학전 요원에 대한 연구와 그 이용은 계속되었다. 1936년 독일 IG파르벤의 게르하르트 슈레이더가 새로운 살충제를 개발하면서 최초의 신경작용제인 타분(GA로 명명된 미국의 독일 에이전트 A의 GA)을 분리하면서 더욱 위험한 화학물질이 발견되었다. 이 발견은 슈레이더가 발견한 1938년 사린(미국 지정 GB)의 격리가 뒤따랐다.

제2차 세계 대전 동안, 신경작용제에 대한 연구는 미국과 독일에서 계속되었다. 1944년 여름, 독일인에 의해 캠프호르 냄새가 나는 무색의 액체인 소만이 개발되었다. 소만은 타분이나 사린보다 훨씬 독성이 강한 것으로 판명되었다. 노벨상 수상자인 리처드 쿤과 콘라드 헨켈은 하이델베르크의 카이저 빌헬름 의학연구소에서 타분 및 사린의 약리학을 연구하던 중 소만을 발견했다.[4] 이 연구는 독일 육군에 의해 의뢰되었다. 소만은 루드비히샤펜의 IG파르벤 공장의 시범 공장에서 소량으로 생산되었다. 그것은 제2차 세계 대전에서 사용된 적이 없다.[5]

1993년 화학 무기 협정에 의해 소만 생산이나 비축이 금지되었다. 이 협약이 발효되었을 때, 당사자들은 전세계적으로 9,057톤의 소만 비축량을 선언했다. 2015년 12월 현재, 비축량의 84%가 파괴되었다.[6]

아세틸콜린세테라제가 복합된 소만의 결정 구조는 1999년 밀러드 등이 X선 결정학: 1섬에 의해 결정되었다. 소만과 결합한 기타 해결된 아세틸콜린세테라제 구조물은 2wfz, 2wg0, 2wg1이다.

구조 및 반응도

소만의 스테레오소머.

소만(C(±)P(±-soman)는 크게 유사하지만 각각 다른 독성을 가진 4개의 스테레오이아오머를 가지고 있다. 스테레오아오머는 C(+)P(--)P(---)P(-)와 C(-)P(+-)P(-)이다.[7][8]

소만에는 플루오르화물과 (큰) 탄화수소가 공동 결합한 포소폰 그룹이 있다. 따라서 이 구조는 작은 탄화수소 그룹(이소프로필)만 부착된 사린과 유사하다. 화학 구조물의 유사성 때문에 두 화합물의 반응성은 거의 같다. 소만과 사린은 세린과 같은 아미노산에 결합할 수 있는 인광 산소 그룹을 사용하여 반응할 것이다.

합성

소만 제조는 사린 제조와 매우 비슷하다. 차이점은 사린 공정에서 발생하는 이소프로판올이 피나콜알코올로 대체된다는 점이다.

GD제 합성

소만은 피나콜알코올과 메틸포소닉 디플루오라이드를 반응시켜 합성된다. 이 반응의 결과는 "좀 과일 냄새가 나는 무색 액체"라고 묘사되는 소만의 형성이다. 소만의 낮은 증기압은 또한 소만의 휘발성 가스 형태를 만들어 낼 것이다. 또 불소와 양성자의 제거로 산성 수소 불소가 형성된다. 이 산은 인간에게 간접적으로 위험하다. 불화수소와 피부가 접촉하면 불화수소를 생산하는 물과 즉각적인 반응을 일으킬 것이다.[5]

작용기전

소만은 타분(Tabun)과 유사한 작용 메커니즘을 가진 유기인산신경작용제다. 신경작용제는 아세틸콜린에스테라아제(ACHE)를 억제하는데, 그 효소의 세린 잔류물을 통해 효소와 함께 유도체를 형성한다. 이러한 유도체는 수력적으로 분해되거나, 예를 들어, 일부 소량의 작용에 의해 효소를 재생시킬 수 있다. 두 번째 반응 유형, 즉 효소-유기인산염(OP) 복합체가 후속 반응을 겪는 형태는 보통 '노화'라고 표현된다. 일단 효소-OP 콤플렉스는 노화되었다. 그것은 더 이상 흔한 옥시임 반응기에 의해 재생되지 않는다. 이 프로세스의 속도는 OP에 따라 달라진다. 소만은 반감기를 단 몇 분으로 가장 빠르게 감소시키는 노화율을 자극하는 OP이다.

ACHE는 신경전달과 관련된 효소다. 이 효소의 반감기가 심하기 때문에 신경전달은 단 몇 분 만에 폐지된다.[5]

신진대사

일단 인체에 흡수되면 소만은 ACHE를 억제할 뿐만 아니라 다른 에스테라제의 기질이기도 하다. 이러한 에스테라제와의 소만의 반응은 화합물의 해독을 가능하게 한다. 소만에는 어떤 대사 독성 반응도 알려져 있지 않다.

소만은 이른바 A-에스테라아제, 즉 디이소프로필플루오로인산효소에 의해 가수 분해될 수 있다. 소마나아제라고도 불리는 이 에스테라제는 인과 불소의 무수 결합과 반응하여 불소의 가수분해를 설명한다. 소마나제는 또한 소만의 메틸 그룹을 가수분해하여 덜 강력한 ACHE 억제제인 피나콜리 메틸인산(PMPA)이 형성된다.[9][10]

소만은 ACHE, 콜린세테라제(ChE), 카복시레테라제(CarbE) 등 다른 에스테라제에도 바인딩할 수 있다. 이 제본에서 소만은 불소를 잃는다. ACHE나 ChE soman에 결합한 후에는 인광 그룹도 손실되어 메틸인산(MPA)이 형성된다. Carbe에 결합하면 혈액 내 소만 총 농도가 낮아져 독성이 낮아진다. 게다가 카베는 PMPA에 소만을 가수분해하여 해독에 관여하고 있다. 그래서 카베는 두 가지 방법으로 소만의 해독을 설명한다.[9][10]

노출 후 소만의 해독의 중요성은 폰넘과 스테리(1981)의 실험에서 설명되었다. 그들은 LD50의 5%만이 랫드에서 ACHE를 억제하여 급성 독성 효과를 발생시킨다고 보고했다. 이는 대사반응이 나머지 95%의 용량에서 해독을 담당했음을 보여준다.[11]

소만의 대사.

징후 및 증상

소만은 사린과 같은 화합물과 밀접한 관련이 있기 때문에 소만 중독에 대한 징후는 비교적 유사하다. 소만 중독의 첫 번째 관찰 가능한 증상 중 하나는 미로증이다. 일부, 그러나 이후의 모든 징후는 구토, 극심한 근육통 그리고 말초신경계 문제들이다. 그러한 증상은 노출 후 10분 이내에 나타나고 여러 날 동안 지속될 수 있다.[12]

신경계에 직접적인 독성 효과 외에도 소만에 노출된 사람들은 장기적 효과를 경험할 수 있는데, 대부분은 심리적인 것이다. 소만 섭취에 노출된 피실험자들은 심각한 독성 영향을 받았다; 일단 치료를 받으면 우울증에 걸리고, 반사회적인 생각을 하고, 물러나고 가라앉고, 안절부절 못하고 잠을 자고 나쁜 꿈을 꾸었다. 이러한 증상은 노출 후 6개월 동안 지속되었으나 지속적인 손상 없이 사라졌다.[13]

독성과 효능

공기 중의 소만 LC는50 m3 당 70 mg mg으로 추정된다. 랫드의 LC50 값과 비교했을 때 인간의 치사농도는 훨씬 낮다(954.3 mg min/m3 대 70 mg mg min/m3). 무기로도 사용될 수 있는 소만과 같은 화합물의 경우 LC50 선량의 일부분이 첫 번째 효과가 나타나는 경우가 많다. Miosis는 소만 중독의 첫 증상 중 하나이며 LC의50 1% 미만의 선량으로 볼 수 있다.[14]

동물에 미치는 영향

명백한 증상을 일으키지 않고 낮은 용량에서 행동 효과를 볼 수 있는지 테스트하기 위해 쥐를 소만(soman)에 노출시키는 실험이 이루어졌다. LD의50 3% 미만의 선량으로 소만에게 쥐를 노출시킨 것은 행동의 변화를 일으켰다. 노출된 쥐의 적극적인 회피는 노출되지 않은 쥐의 회피보다 적었다(양방향 셔틀박스 실험). 또한 수동적 회피 행동뿐만 아니라 모터 조정(허들-스텝 작업), 개방된 필드 동작 및 능동적 회피 동작도 영향을 받았다. 소만에 노출된 쥐는 중추신경계(CNS)의 상위구조의 기능뿐만 아니라 운동활동이 필요한 작업에서도 동시에 덜 성공적으로 수행되었다고 결론을 내릴 수 있다. 이 점에서 소만은 주로 중심적인 효과가 있다.

저선량의 소만과 다른 콜린 에스테라제 억제제가 쥐에 미치는 영향에 대한 지식은 농업 조종사의 오류로 인한 비행기 사고 발생률이 상대적으로 높다는 것을 설명하는 데 사용될 수 있다. 만약 이 지식이 인간에게 적용될 수 있다면, 농약에 노출되어 우울한 콜린 에스테라제 활동으로 이 높은 발병률을 설명할 수 있을 것이다. 쥐에서 인간에 이르는 외삽이 가능한지는 알려지지 않았다.[15]

참조

  1. ^ http://www.gulfweb.org/bigdoc/report/appgd.html 미국 상원, 103d 의회, 2d Session. (1994년 5월 25일). 물질안전보건자료 - 치명적 신경작용제 소마인(GD 및 두꺼운 GD). 2004년 11월 6일 회수.
  2. ^ Millard CB, Kryger G, Ordentlich A, et al. (June 1999). "Crystal structures of aged phosphonylated acetylcholinesterase: nerve agent reaction products at the atomic level". Biochemistry. 38 (22): 7032–9. doi:10.1021/bi982678l. PMID 10353814.
  3. ^ a b "CDC Facts About Soman". emergency.cdc.gov. Centers for Disease Control and Prevention. Archived from the original on 2017-12-22. Retrieved 2018-03-20.
  4. ^ Schmaltz, Florian (September 2006). "Neurosciences and research on chemical weapons of mass destruction in Nazi Germany". Journal of the History of the Neurosciences. 15 (3): 186–209. doi:10.1080/09647040600658229. ISSN 0964-704X. PMID 16887760. S2CID 46250604.
  5. ^ a b c Lukey, Brian J.; Salem, Harry (2007). Chemical Warfare Agents: Chemistry, Pharmacology, Toxicology, and Therapeutics. CRC Press. pp. 10–13. ISBN 9781420046618.
  6. ^ "Report of the OPCW on the Implementation of the Convention on the Prohibition of the Development, Production, Stockpiling and Use of Chemical Weapons and on Their Destruction in 2015" (PDF). Organisation for the Prohibition of Chemical Weapons. 2016-11-30. p. 42. Archived (PDF) from the original on 2017-10-11. Retrieved 2018-03-20.
  7. ^ Langenberg, Jan P.; Spruit, Helma E.T.; Van Der Wiel, Herma J.; Trap, Henk C.; Helmich, Rob B.; Bergers, Wim W.A.; Van Helden, Herman P.M.; Benschop, Hendrik P. (1998-07-01). "Inhalation Toxicokinetics of Soman Stereoisomers in the Atropinized Guinea Pig with Nose-Only Exposure to Soman Vapor". Toxicology and Applied Pharmacology. 151 (1): 79–87. doi:10.1006/taap.1998.8451. ISSN 0041-008X. PMID 9705889.
  8. ^ De Jong, Leo P.A.; Van Dijk, Corry; Benschop, Hendrik P. (1988-08-01). "Hydrolysis of the four stereoisomers of soman catalyzed by liver homogenate and plasma from rat, guinea pig and marmoset, and by human plasma". Biochemical Pharmacology. 37 (15): 2939–2948. doi:10.1016/0006-2952(88)90279-1. ISSN 0006-2952. PMID 3395367.
  9. ^ a b Jokanović, M. (2001-09-25). "Biotransformation of organophosphorus compounds". Toxicology. 166 (3): 139–160. doi:10.1016/s0300-483x(01)00463-2. ISSN 0300-483X. PMID 11543910.
  10. ^ a b Jokanović, Milan (2009-07-10). "Current understanding of the mechanisms involved in metabolic detoxification of warfare nerve agents". Toxicology Letters. 188 (1): 1–10. doi:10.1016/j.toxlet.2009.03.017. ISSN 1879-3169. PMID 19433263.
  11. ^ Fonnum, F.; Sterri, S.H. (1981). "Factors modifying the toxicity of organophosphorus compounds including soman and sarin". Fundam. Appl. Toxicol. 1 (2): 143–147. doi:10.1016/S0272-0590(81)80050-4. PMID 7184780.
  12. ^ Sidell, Frederick R. (1974). "Soman and Sarin: Clinical Manifestations and Treatment of Accident of Accidental Poisoning by Organophosphates". Clinical Toxicology. 7 (1): 1–17. doi:10.3109/15563657408987971. PMID 4838227.
  13. ^ Sidell, F. R. (1974). "Soman and sarin: clinical manifestations and treatment of accidental poisoning by organophosphates". Clinical Toxicology. 7 (1): 1–17. doi:10.3109/15563657408987971. ISSN 0009-9309. PMID 4838227.
  14. ^ Bey TA, Sullivan JB, Walter FG(2001) Organophosphate 및 카르밤산 살충제. 인: Sullivan JB, Krieger GR (eds) 임상 환경 건강 및 독성 노출. 리핀콧 윌리엄스 & 윌리엄스, 필라델피아, 페이지 1046–1057
  15. ^ WOLTHUIS, O. L.; VANWERSCH, R. A. P. (1984-04-01). "Behavioral Changes in the Rat after Low Doses of Cholinesterase Inhibitors". Toxicological Sciences. 4 (2part2): 195–208. doi:10.1093/toxsci/4.2part2.195. ISSN 1096-6080. PMID 6724212.

외부 링크