Метил фторацетат - Methyl fluoroacetate
 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Другие имена МИД | |
| Идентификаторы | |
3D модель (JSmol ) | |
| ChemSpider | |
| ECHA InfoCard | 100.006.563  |
| Номер ЕС |
|
PubChem CID | |
| UNII | |
| |
| |
| Характеристики | |
| C3ЧАС5FО2 | |
| Молярная масса | 92.069 г · моль−1 |
| Внешность | Бесцветная жидкость |
| Температура плавления | -40 ° С (-40 ° F, 233 К) |
| Точка кипения | 104 ° С (219 ° F, 377 К) |
| Опасности | |
| Главный опасности | Чрезвычайно токсичный |
| Пиктограммы GHS |     |
| Сигнальное слово GHS | Опасность |
| H226, H300, H315, H319, H335, H400 | |
| P210, P233, P240, P241, P242, P243, P261, P264, P270, P271, P273, P280, P301 + 310, P302 + 352, P303 + 361 + 353, P304 + 340, P305 + 351 + 338, P312, P321, P330, P332 + 313, P337 + 313, P362, P370 + 378, P391 | |
| точка возгорания | -32 ° С (-26 ° F, 241 К) |
| Смертельная доза или концентрация (LD, LC): | |
LD50 (средняя доза ) | 6 мг / кг (мыши) |
| Родственные соединения | |
Родственные соединения | Фторуксусная кислота Фторацетат натрия Фторацетамид |
Если не указано иное, данные для материалов приводятся в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |
| Ссылки на инфобоксы | |
Метил фторацетат (МИД) представляет собой чрезвычайно токсичный метиловый эфир фторуксусная кислота. Это бесцветная жидкость без запаха при комнатной температуре. Он используется как лабораторный химикат и как родентицид. Из-за его чрезвычайной токсичности MFA исследовали на предмет потенциального использования в качестве химическое оружие.[1] Маловероятно, что население в целом подвергнется воздействию метилфторацетата. Однако люди, использующие MFA для работы, могут дышать или иметь прямой контакт кожи с веществом. [2]
История
MFA был впервые синтезирован в 1896 году бельгийским химиком Свартом путем реакции метилйодацетат с фторид серебра. Его также можно синтезировать, реагируя метил хлорацетат с фторид калия[1] Из-за своей токсичности MFA исследовали на предмет потенциального использования в качестве химического оружия во время Второй мировой войны. Он считался хорошим водным ядом, так как он не имеет цвета и запаха и, следовательно, может отравить воду и убить большую часть населения. К концу войны несколько стран начали производить метилфторацетат, чтобы ослабить или убить врага. [2]
Синтез
Синтез метилфторацетата состоит из двух этапов: [3]
- Фторид калия и катализатор добавляют в растворитель внутри реактора, затем его перемешивают и нагревают. Катализатор, упомянутый на этом этапе, является катализатором межфазного переноса и может быть химическим веществом. додецилтриметиламмоний хлорид, тетрабутиламмоний хлорид, бромид тетрабутиламмония или же тетраметиламмоний хлорид. Массовое соотношение фторида калия и катализатора на этой стадии составляет 0,5 ~ 1: 0,02 ~ 0,03. С растворителем, упомянутым на этой стадии, является смесью диметилформамид и ацетамид с массовым соотношением 1,4 ~ 1,6: 1. Массовое соотношение растворителя и фторида калия составляет 1,1 ~ 2,0: 0,5 ~ 1.
- Когда достигается температура реакции 100 ~ 160 ° C, метил хлорацетат непрерывно добавляют в реактор со скоростью 5 ~ 10 кг / мин при массовом соотношении метилхлорацетата и фторида калия 1: 0,5 1. В результате реакции между этими химическими веществами образуется газовая смесь, причем газы в этой смеси затем разделяются между двумя конденсаторами в соответствии с их температурой конденсации. Метилхлорацетат конденсируется в конденсаторе, установленном на 100 ~ 105 ° C, затем возвращается в реактор для продолжения участия в химической реакции. Затем метилфторацетат в другом конденсаторе вступает в двухступенчатую нитрационную конденсацию при температуре 20 ~ 25 ° C, которая затем обеспечивает конденсацию метилфторацетата в жидкость, которая является продуктом этой реакции.[3]
Структура и реакционная способность
Метилфторацетат представляет собой метиловый эфир. Структура состоит из карбоновой кислоты в качестве функциональной группы и атома фтора. MFA представляет собой жидкость без запаха или может иметь слабый фруктовый запах. Температура кипения MFA составляет 104,5 ° C, а температура плавления -35,0 ° C. Он растворим в воде (1,17X10 + 5 мг / л при 25 ° C) и мало растворим в петролейном эфире.[2]
MFA устойчив к замещению фтора нуклеофилами, поэтому связь C-F более стабильна по сравнению с другими галогенами (Cl, Br). Другие галоацетаты являются более мощными алкилирующими агентами, которые реагируют с группой -SH белков. Однако этого не происходит с MFA и придает ему уникальное токсическое действие. [2] Более того, MFA является производным от фторацетат (FA) соединение, которое является столь же токсичным и имеет биотрансформацию, аналогичную MFA.
Механизм действия и обмен веществ
Как правило, фторацетаты токсичны, потому что они превращаются во фторцитрат из фторацетил-кофермент А. Фторцитрат может ингибировать аконитатгидратазу, которая необходима для превращения цитрата, путем конкурентного ингибирования.[4] Это прерывает цикл лимонной кислоты, а также вызывает накопление цитрата в тканях и, в конечном итоге, в плазме. MFA в основном биотрансформируется ферментом глутатионтрансферазой в процессе биотрансформации фазы 2. GSH-зависимый фермент связывает глутатион с MFA и, таким образом, дефторирует MFA. В результате образуются фторид-анион и S-карбоксиметилглутатион. Отделение фторида опосредуется фторацетат-специфической дефлуориназой. Дефторирующая активность в основном присутствует в печени, но также проявляется активность в почках, легких, сердце и яичках. В мозге признаков дефторирования нет. В итоге, фторцитрат (FC), который является основным токсичным соединением. Он связывает фермент аконитазу с очень высоким сродством и, следовательно, вмешивается в цикл TCA. Цитрат в нормальных условиях превращается в сукцинат, но процесс замедляется. Цикл останавливается и окислительного фосфорилирования предотвращается, так как для цикла TCA требуются НАДН, ФАДН2 и сукцинат. Дыхание ненадолго прекращается, и яд действует очень быстро, противоядия не существует. Следовательно, млекопитающие не переносят MFA. Однако несколько австралийских видов (например, опоссум с щетинистым хвостом) демонстрируют определенный уровень толерантности к фторацетату, метаболизируя его с помощью глутатион-s-трансферазы. [5]. Фторид можно удалить из фторацетата или фторцитрата. Он участвует в детоксикации арильной и алкильной групп, превращая их в конъюгаты глутатиона. Связь C-F разрывается из-за нуклеофильной атаки углерода, приводящей к образованию S-карбоксиметилглутатиона. Впоследствии он может выводиться в форме S-карбоксиметилцистеина.[5]Период полувыведения биотрансформированных MFA составляет около 2 дней. При введении MFA в основном находится в плазме крови, но также может быть обнаружен в печени, почках и мышечной ткани.[6]
Токсичность
МИД является судорожный яд. Это вызывает серьезные судороги у отравленных жертв.[7] Смерть в результате нарушение дыхания.[6]Для различных животных токсичность метилфторацетата была определена перорально и путем подкожной инъекции. Дозировка колеблется от 0,1 мг / кг у собак до 10-12 мг / кг у обезьян, что указывает на значительные различия. У этих животных был определен порядок уменьшения восприимчивости: собака, морская свинка, кошка, кролик, коза, затем, вероятно, лошадь, крыса, мышь и обезьяна. Для крыс и мышей токсичность при вдыхании исследована более полно, чем для других животных. В LD50 для крысы и мыши - 450 мг / куб. м. и более 1000 мг / куб.м. на 5 минут соответственно. У собак, морских свинок, кошек, кроликов, коз, лошадей, крыс, мышей и обезьян фармакологические эффекты этого вещества были исследованы при приеме внутрь и путем инъекций. Метилфторацетат вызывает прогрессирующее угнетение дыхания и является судорожным ядом у большинства животных. При нанесении на кожу он не токсичен, но при вдыхании, инъекции и пероральном введении. Для крыс, кошек и макак-резусов было установлено, что эффекты метилфторацетата аналогичны эффектам никотина, стрихнина, лептазола, пикротоксина и судорог, вызванных электрическим током. Считается, что судороги аналогичны таковой у лептазола. Мало, кроме признаков асфиксия обнаруживается после смерти у этих животных. Были сделаны оценки сахара в крови, гемоглобина, белков плазмы, небелкового азота и сывороточного калия, кальция, хлорида и неорганического фосфата у небольшого числа кроликов, собак и коз. Изменения в крови включают повышение уровня гемоглобина на 20–60%, повышение уровня сахара в крови до 90%, повышение уровня неорганического фосфата на 70–130% и менее значительное повышение уровня калия в сыворотке с окончательным повышением небелкового содержания. азот и калий. На всю центральную нервную систему действует метилфторацетат, как и на лептазол, причем более высокие центры более чувствительны, чем нижние. Небольшие дозы метилфторацетата слабо влияют на артериальное давление, но в больших дозах он действует аналогично никотину. Это дополнительно стимулирует частоту и объем дыхания, а затем вызывает остановку дыхания, вероятно, центрального происхождения, как видно из графических записей. Реакция коленного рефлекса, по-видимому, усиливается за счет метилфторацетата до тех пор, пока не возникают судороги из-за воздействия стимулов, которые так облегчаются. В рефлекторной дуге спинномозговой кошки усиливается нервная проводимость и снижается пороговый стимул. Метилфторацетат снижает порог электрической судорожности у крыс примерно в 10 раз. Подчеркиваются трудности лечения, так как метилфторацетат является одновременно мощным судорожным средством и респираторным депрессантом, тем не менее, предлагаются варианты лечения для человека. Метилфторацетат представляет серьезную опасность как загрязнитель пищевых продуктов и воды в случае его использования в качестве яда против грызунов и других паразитов, поскольку его нелегко обнаружить или уничтожить, и он одинаково токсичен при пероральном введении и путем инъекции.[6].
Воздействие на окружающую среду
Метилфторацетат производится и используется в качестве химического реагента, и он может попадать в окружающую среду через несколько потоков отходов. Когда он использовался в качестве родентицида, он был выпущен прямо в окружающую среду, где он будет разрушен в воздухе. При попадании в воздух расчетное давление пара 31 мм рт. Ст. При 25 ℃ указывает на то, что метилфторацетат будет существовать исключительно в виде пара в атмосфере.[2] Парообразный метилфторацетат будет разлагаться в атмосфере в результате реакции с гидроксильными радикалами, полученными фотохимическим путем. Период полураспада этой реакции на воздухе оценивается в 98 дней. МИД не содержит хромофоры которые поглощают на длинах волн> 290 нм, и поэтому не ожидается, что они будут подвержены прямому фотолизу солнечным светом.[2]
Воздействие на животных
Воздействие на животных происходит очень быстро и сильно и все приводит к смерти. Воздействие высокой концентрации паров MFA не вызывает никаких симптомов у животных в течение 30-60 минут.[6]. Затем, согласно исследованиям, через несколько часов наступили бурные реакции и смерть. После внутривенной инъекции у мышей, крыс и морских свинок симптомы проявляются через 15 мин - 2 часа. Животные становятся тихими и вялыми. У кроликов аналогичный латентный период времени и мышечная слабость.[6]. У собак проявляются симптомы гиперактивности. Они более чувствительны из-за более высокой скорости метаболизма и, в конечном итоге, также перестают дышать. Рыбы более устойчивы из-за медленного метаболизма[4] и поэтому не ожидается, что это вещество будет накапливаться в рыбе. Кроме того, австралийские травоядные животные (например, опоссум и птица, питающаяся семенами), которые живут в среде обитания, состоящей из растений со следами фторацетата, обладают некоторой терпимостью. Это может произойти за счет детоксикации фторацетата или повышения резистентности аконитазы к фторцитрату в присутствии GSH. Некоторые насекомые могут хранить токсин в вакуолях и использовать его позже. [4]. Кроме того, стоит отметить, что особо опасные МФА нельзя использовать для отравления животных без риска для жизни человека.
Антидотная терапия
Нет противоядие присутствует против MFA, но есть некоторые предложения относительно лечения отравления MFA. Рекомендуется использовать внутривенные инъекции анестетиков быстрого действия сразу после отравления. Анестетик должен представлять собой пентотал натрия или эвипан натрия с последующей внутримышечной инъекцией кортикальных депрессантов длительного действия, таких как фенобарбитон натрия или ректальный авертин. После этого необходим тщательный контроль подачи кислорода вместе с маской BLB и использованием искусственного дыхания. Возможно, потребуется внутривенное введение гипертонической глюкозы, как при эпилептическом статусе. Наконец, осторожное использование тубокурарина хлорид следует применять для контроля любых судорог[6]. При возникновении рвоты наклоните пациента вперед, чтобы дыхательные пути были открыты. В качестве альтернативы существует терапия, направленная на предотвращение синтеза фторцитрата, блокирование аконитазы в митохондриях и обеспечение оттока цитрата из митохондрий для удержания TCA. цикл идет. На данный момент этанол оказался наиболее эффективным против образования FC. Когда этанол окисляется, он увеличивает уровень ацетата в крови, что препятствует выработке FC. Людям рекомендуется пероральная доза 96% этанола 40-60 мл, затем 1,0-1,5 г / кг 5-10% этанола внутривенно в течение первого часа и 0,1 г / кг в течение следующих 6-8 часов. Эта терапия предназначена для отравления фторацетатом (FA), который является сильно родственным соединением с MFA, поэтому эта терапия, направленная на MFA, может привести к другим результатам.[8]Кроме того, лечение моноацетином помогло от отравления ЖК. Он помогает повысить уровень ацетата в крови и снижает уровень цитрата в сердце, мозге и почках. Однако это проверено только экспериментально. У обезьян моноацетин даже обращает действие ЖК: все биологические эффекты нормализуются.[8]Как и этанол, моноацетин эффективен против отравления ЖК. До сих пор не существует доказанного лечения MFA. Однако вышеупомянутые методы лечения могут стать отправной точкой для терапии, направленной на MFA, поскольку FA и MFA являются тесно связанными соединениями.[8]
Смотрите также
Рекомендации
- ^ а б Гриббл, Гордон В. (июль 1973 г.). «Фторацетатная токсичность» (PDF). Журнал химического образования. 50 (7): 460–2. Bibcode:1973JChEd..50..460G. Дои:10.1021 / ed050p460. PMID 4711243.
- ^ а б c d е ж Национальный центр биотехнологической информации. База данных PubChem. Метилфторацетат, CID = 9959, https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Methyl-fluoroacetate (доступ 20 марта 2020 г.)
- ^ а б 侯红军 杨华春 司 腾飞 薛 旭 金 杨明霞 师 玉萍 邹英武 贺志荣 姚 超 (2015). Патентный идентификатор № CN104292104B. Местоположение: патенты Google
- ^ а б c Леонг, Л., Хан, С., Дэвис, К. К., Денман, С. Е., и МакСвини, К. С. (2017). Фторацетат в растениях - обзор его распределения, токсичности для домашнего скота и микробной детоксикации. Журнал зоотехники и биотехнологии, 8, 55.
- ^ а б Мид, Р. Дж., Оливер, А. Дж., И Кинг, Д. Р. (1979). Метаболизм и дефторирование фторацетата у щеткохвостого опоссума (Trichosurus vulpecula). Австралийский журнал биологических наук, 32 (1), 15-26.
- ^ а б c d е ж Фосс, Г. Л. (июнь 1948 г.). «Токсикология и фармакология метилфторацетата (МФА) у животных, с некоторыми замечаниями по экспериментальной терапии». Британский журнал фармакологии и химиотерапии. 3 (2): 118–127. Дои:10.1111 / j.1476-5381.1948.tb00362.x. ЧВК 1509813. PMID 18866990.
- ^ Saunders, B.C .; Стейси, Дж. Дж. (1948). «358. Токсичные соединения фтора, содержащие связь C – F. Часть I. Метилфторацетат и родственные соединения». J. Chem. Soc. 0: 1773–1779. Дои:10.1039 / jr9480001773. PMID 18106001.
- ^ а б c Гончаров, Н. В., Дженкинс, Р. О., и Радилов, А. С. (2006). Токсикология фторацетата: обзор с возможными направлениями терапевтических исследований. Журнал прикладной токсикологии: Международный журнал, 26 (2), 148-161.