Тетраэтилпирофосфат - Tetraethyl pyrophosphate

Тетраэтилпирофосфат
Формула скелета
Шариковая модель
Имена
Название ИЮПАК
тетраэтилдифосфат
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
ECHA InfoCard100.003.179 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 203-495-3
КЕГГ
Номер RTECS
  • UX6825000
UNII
Номер ООН3018 2783
Характеристики
C8ЧАС20О7п2
Молярная масса290.189 г · моль−1
Внешностьот бесцветной до янтарной жидкости[1]
Запахслабый, фруктовый[1]
Плотность1,19 г / мл (20 ° С)[1]
Температура плавления 0 ° С; 32 ° F; 273 К [1]
Точка кипения разлагается[1]
смешивающийся[1]
Давление газа0,0002 мм рт. Ст. (20 ° С)[1]
Опасности
Пиктограммы GHSGHS06: ТоксичноGHS08: Опасность для здоровья
Сигнальное слово GHSОпасность
H300, H310, H400
P262, P264, P270, P273, P280, P301 + 310, P302 + 350, P310, P321, P322, P330, P361, P363, P391, P405, P501
NFPA 704 (огненный алмаз)
Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
0,5 мг / кг (крыса, перорально)
2,3 мг / кг (морская свинка, перорально)
3 мг / кг (мышь, перорально)[2]
NIOSH (Пределы воздействия на здоровье в США):
PEL (Допустимо)
TWA 0,05 мг / м3 [кожа][1]
REL (Рекомендуемые)
TWA 0,05 мг / м3 [кожа][1]
IDLH (Непосредственная опасность)
5 мг / м3[1]
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверять (что проверитьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Тетраэтилпирофосфат, сокращенно ТЭПП, является фосфорорганическое соединение с формулой [(C2ЧАС5O)2P (O)]2О. Это тетраэтил производная от пирофосфат (П2О74-). Это бесцветное масло, которое застывает при комнатной температуре. Он используется как инсектицид. Соединение быстро гидролизуется.[3]

Приложения

TEPP - очень хороший инсектицид против тли, клещей, пауков, мучнистых червецов, цикад, лигусных клопов, трипсов, минеров и многих других вредителей.[4] ТЭПП и другие органофосфаты являются наиболее широко используемыми пестицидами в США из-за их эффективности и относительно небольшого воздействия на окружающую среду.[5] Органофосфаты гидролизуются и разрушаются настолько легко, что остаточный период для TEPP составляет примерно 48 часов.[4] Этого времени достаточно, чтобы TEPP выполнил свою работу, поскольку TEPP в основном является токсичным и обладает свойствами, подобными нервно-паралитическим газам.[5]

TEPP использовался для лечения миастении, аутоиммунное заболевание. Лечение приведет к увеличению силы.[6]

Синтез

Синтез Де Клермона и Мошнина был основан на более ранней работе Александра Вильямсона (который хорошо известен благодаря Вильямсон-синтез эфиров).[7] В их синтезе использовались этилйодид и соли серебра с образованием сложных эфиров в сочетании с пирофосфатом.[8]

Ag4п2О7 + 4 EtI → [(EtO)2P (O)]2O + 4 AgI

На коммерческих маршрутах к ТЭПП часто используются методы, разработанные Schrader, Woodstock и Toy. Триэтилфосфат реагирует с оксихлорид фосфора (Метод Шредера) или пятиокись фосфора (Вудсток-метод).[9][10] В качестве альтернативы контролируемый гидролиз диэтилфосфорохлоридат доставляет соединение:[11][12]

2 (EtO)2P (O) Cl + H2O → [(EtO)2P (O)]2O + 2 HCl

Родственный тетрабензилпирофосфат получают дегидратацией дибензилфосфорной кислоты:[13]

2 (РО)2P (O) OH → [(EtO)2P (O)]2O + H2О

Гидролиз

Гидролиз следует кинетике первого порядка, где t1/2 = 7,5 часов при 25 ° C и 3,1 часа при 40 ° C.[4]

TEPP и большинство других органофосфатов выводят токсины путем гидролиза.[14] Из-за этого окисления и гидролиза соединение становится более полярным, что значительно облегчает его вывод с мочой. Обратите внимание, что TEPP является липофильным соединением, поэтому он может легко диффундировать через ткани. Это затрудняет вывод TEPP.

Многие ферменты гидролизуют TEPP, особенно фосфотриэстеразы (PTE). В сыворотке крови и печени обнаруживается значительно более высокая активность ПТЭ, чем в других тканях млекопитающих.[14]

PTE ответственны за разрыв связи между атомом фосфора и уходящей группой. Когда TEPP гидролизуется, продукт представляет собой диэтилфосфат.[14][15]

Токсичность

ТЭПП является биологически активным ингибитор ацетилхолинэстеразы. Он прочно связывается с серин гидроксильная группа в активном центре, предотвращая действие этого фермента на его нормальный субстрат, нейромедиатор ацетилхолин.

ТЭПП очень токсичен для всех теплокровных животных, включая человека. Это включает прямой контакт и вдыхание паров.[16] В ходе лабораторных исследований выявлено три типа воздействия на этих животных.

  • ДЕРМАЛЬНЫЙ: LD50 = 2,4 мг / кг (самцы крысы)
  • УСТНЫЙ: LD50 = 1,12 мг / кг (крыса)[4]

Смерть в основном наступает из-за дыхательной недостаточности и в некоторых случаях остановки сердца. Путь абсорбции может быть ответственным за диапазон воздействия на определенные системы.[17]

Для хладнокровных животных эффекты немного другие. В исследовании с лягушками острое воздействие вызвало снижение количества эритоцитов в крови. Также наблюдалось снижение количества лейкоцитов, особенно нейтрофильных гранулоцитов и лимфоцитов. Не было видимых повреждений кровеносных сосудов, объясняющих потерю клеток крови. Кроме того, не было никаких признаков гиперсаливации или слез, как у теплокровных животных, хотя наблюдалась гипотония, приводящая к параличу.[18]

История

Впервые он был синтезирован Владимир Мощнин в 1854 г. при работе с Адольф Вюрц. Однокурсник Филипп де Клермон часто ошибочно приписывают первооткрывателю ТЭПП, несмотря на то, что он признал первенство Мошнина в двух публикациях.[19]

Незнание о потенциале токсичность о TEPP свидетельствует сам Де Клермон, который описал вкус TEPP как жгучий вкус и специфический запах ("un Liquide visqueux d’une saveur brulante (et) d’une odeur specialuliere").[7] Несмотря на то, что ТЭПП неоднократно синтезировали другие химики в последующие годы, только в 1930-х годах не наблюдалось никаких побочных эффектов. Кроме того, Филипп де Клермон никогда не сообщал о болезни своей семье до его кончины в возрасте 90 лет. Между тем, фосфорорганическая химия действительно начал развиваться с помощью А. В. фон Хофмана, Карла Арнольда Августа Михаэлиса и Александр Арбузов.[20]

Только в 1932 году были обнаружены первые побочные эффекты соединений, подобных TEPP. Вилли Ланге и Герда фон Крюгер были первыми, кто сообщил о таких эффектах, о чем в их статье (на немецком языке) было опубликовано следующее утверждение:[21]

«Интересно, что мы сообщаем о сильном воздействии алкиловых эфиров монофторфосфатфосфорной кислоты на организм человека. Пары этих соединений имеют приятный запах и резко ароматические. Уже через несколько минут после вдыхания пара возникает сильное давление на гортань. , связанное с одышкой. Затем следует снижение осознанности, помутнение и ослепляющие явления, вызывающие болезненную чувствительность глаза к свету. Только через несколько часов наступает облегчение этих явлений. Они, по-видимому, не вызваны кислыми продуктами разложения сложного эфира, но они, вероятно, связаны с самими диалкилмонофторфосфатами. Эффекты проявляются в очень малых количествах ».

Начиная с 1935 года правительство Германии начало сбор информации о новых токсичных веществах, некоторые из которых должны были быть засекречены. Министерство обороны Германии.[20] Герхард Шрадер, прославившийся своими исследованиями фосфорорганических инсектицидов и нервно-паралитических газов, был одним из химиков, также изучавших ТЭПП. В своих исследованиях, в частности в изучении биологических аспектов, он заметил, что этот реагент, возможно, можно использовать в качестве инсектицида. Это сделало бы классификацию соединения секретной для коммерческих фирм невыгодной.[20]

Примерно в начале Вторая мировая война, ТЭПП оказался ингибитор холинэстераз.[7] Шредер сослался на исследования Эберхарда Гросса, который первым распознал механизм действия TEPP в 1939 году. Было проведено больше экспериментов, в том числе Ганса Гремельса, который подтвердил работу Гросса.[20] В то время Гремельс также принимал участие в разработке нервно-паралитических газов. В его исследованиях участвовали несколько видов животных и люди-добровольцы. Примерно в то же время атропин был обнаружен как возможное противоядие от антихолинэстераза деятельность ТЭПП.

После Второй мировой войны Шредер был среди многих немецких ученых, которых допрашивали, в частности, английские ученые. Во время войны англичане разрабатывали собственное химическое оружие, чтобы удивить своих врагов. В ходе этих допросов было обнаружено существование ТЭПП и других инсектицидов. Существование нервно-паралитических газов, о котором Шредер также сообщил, военные держали в секрете.[11]

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж грамм час я j Карманный справочник NIOSH по химической опасности. "#0590". Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  2. ^ «ТЭПП». Немедленно опасные для жизни и здоровья концентрации (IDLH). Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  3. ^ Роберт Л. Меткалф. «Борьба с насекомыми». Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Вайнхайм: Wiley-VCH. Дои:10.1002 / 14356007.a14_263.
  4. ^ а б c d «ТЭПП (Килмит 40) - Химический профиль 3/85». pmep.cce.cornell.edu. Получено 2016-03-08.
  5. ^ а б «Органофосфаты». Toxipedia. Гилберт, S. Получено 2016-02-28.
  6. ^ «ТЭПП | C8H20O7P2 - ПабХим». pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. Получено 2016-03-08.
  7. ^ а б c Петрояну, Г. А. (01.04.2009). «Синтез фосфорных эфиров: кем был Франц Антон Фогели?». Die Pharmazie. 64 (4): 269–271. Дои:10.1691 / тел. 2009.8244. ISSN  0031-7144. PMID  19435147.
  8. ^ Петрояну, Георг (2015). «История ингибиторов и реактиваторов фосфорорганической холинэстеразы». Письма о военной медицине. 84 (4): 182–185. Дои:10.31482 / mmsl.2015.023.
  9. ^ Шерма, Джозеф; Цвейг, Гюнтер (1973). Тонкослойная и жидкостная хроматография и пестициды, имеющие международное значение: аналитические методы для пестицидов и регуляторов роста растений. 7. Академическая пресса. С. 471–477. ISBN  978-1-4832-2084-0.
  10. ^ Комитет по остаткам пестицидов Национального исследовательского совета (США) (1965 г.). Отчет об отсутствии остатков и нулевой толерантности. Национальные академии. С. 3–4.
  11. ^ а б Той, А. Д. Ф. (1948). «Получение тетраэтилпирофосфата и других тетраалкилпирофосфатов». Варенье. Chem. Soc. 70 (11): 3882–3886. Дои:10.1021 / ja01191a104. PMID  18102975.
  12. ^ Steinberg, Geo. М. (1950). «Реакции диалкилфосфитов. Синтез диалкилхлорфосфатов, тетраалкилпирофосфатов и смешанных ортофосфатных эфиров». Журнал органической химии. 15 (3): 637–47. Дои:10.1021 / jo01149a031.
  13. ^ Тодд Д. Нельсон, Джонатан Д. Розен, М. Бхупати, Джеймс Макнамара, Майкл Дж. Сова, Чад Раш, Луи С. Крокер (2003). «Тетрабензилпирофосфат». Орг. Синтезатор. 80: 219. Дои:10.15227 / orgsyn.080.0219.CS1 maint: использует параметр авторов (связь)
  14. ^ а б c Согорб, Мигель А; Виланова, Эухенио (10.03.2002). «Ферменты, участвующие в детоксикации фосфорорганических, карбаматных и пиретроидных инсектицидов посредством гидролиза». Письма токсикологии. 128 (1–3): 215–228. Дои:10.1016 / S0378-4274 (01) 00543-4. PMID  11869832.
  15. ^ Йоканович, Милан (25 сентября 2001 г.). «Биотрансформация фосфорорганических соединений». Токсикология. 166 (3): 139–160. Дои:10.1016 / S0300-483X (01) 00463-2. PMID  11543910.
  16. ^ "BENFLURALIN - База данных HSDB Национальной медицинской библиотеки". toxnet.nlm.nih.gov. Получено 2016-03-08.
  17. ^ Clarke, Myra L .; Харви, Дуглас Грэм; Хамфрис, Дэвид Джон (1988). Ветеринарная токсикология (2-е изд.). Лондон, Англия: Байер Тиндаль. п. 157.
  18. ^ Каплан, Гарольд М .; Глаценски, Шейла С. (1965-06-01). «Гематологические эффекты фосфорорганических инсектицидов на лягушку (Rana pipiens)». Науки о жизни. 4 (12): 1213–1219. Дои:10.1016/0024-3205(65)90335-8. PMID  4284682.
  19. ^ Фест, Криста; Шмидт, Карл-Юлиус (1982). Химия фосфорорганических пестицидов - Springer. Дои:10.1007/978-3-642-68441-8. ISBN  978-3-642-68443-2.История ингибиторов холинэстеразы: кем был Moschnin (e)?
  20. ^ а б c d «9:« Взаимосвязь между структурой и активностью фосфорорганических антихолинэстеразных агентов, историческое развитие ингибиторов фосфорорганической холинэстеразы ». Справочник по экспериментальной фармакологии».. Холинэстеразы и антихолинэстеразные агенты. 15. Springer Science & Business Media. 1963. С. 434–437. ISBN  978-3-642-99875-1.
  21. ^ Петрояну, Г. А. (01.10.2010). «Токсичность эфиров фосфора: Вилли Ланге (1900–1976) и Герда фон Крюгер (1907 - после 1970)». Die Pharmazie. 65 (10): 776–780. ISSN  0031-7144. PMID  21105582.