什么是沙林神经毒气

什么是沙林神经毒气

沙林神经毒气的来源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。沙林的理化性质及生理作用沙林的物理性质：无色液体，具有水果香味，沸点为15l℃，可溶於有机溶剂中。化学性质：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。2.对金属或钢铁微起腐蚀作用。生理作用：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。沙林的制程及有机磷的毒性如图二所示，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。沙林在体内的生化机制二次大战期间，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。沙林毒剂的解毒剂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。