ソマン

ソマン
名称
推奨IUPAC名
3,3-ジメチルブタン-2-イルメチルホスホノフルオリデート
その他の名称
GD; ホスホノフルオリド酸、メチル-1,2,2-トリメチルプロピルエステル; 2-(フルオロメチルホスホリル)オキシ-3,3-ジメチルブタン; ピナコリルメチルホスホノフルオリデート; 1,2,2-トリメチルプロピルメチルホスホノフルオリデート; メチルピナコリルオキシフルオロホスフィンオキシド; ピナコリルオキシメチルホスホニルフルオリド; ピナコリルメタンフルオロホスホネート; メチルフルオロピナコリルホスホネート; フルオロメチルピナコリルオキシホスフィンオキシド; メチルピナコリルオキシホスホニルフルオリド; ピナコリルメチルフルオロホスホネート; 1,2,2-トリメチルプロポキシフルオロメチルホスフィンオキシド
識別番号
3Dモデル（JSmol）
ChEMBL
ケムスパイダー
UNII
  • InChI=1S/C7H16FO2P/c1-6(7(2,3)4)10-11(5,8)9/h6H,1-5H3 チェックはい
    凡例: GRXKLBBBQUKJJZ-UHFFFAOYSA-N チェックはい
  • InChI=1/C7H16FO2P/c1-6(7(2,3)4)10-11(5,8)9/h6H,1-5H3
    凡例: GRXKLBBBQUKJJZ-UHFFFAOYAY
  • FP(=O)(C)OC(C)C(C)(C)C
性質
C 7 H 16 F O 2 P
モル質量182.175  g·mol
外観 純粋な場合は無色の液体で、腐った果物のような臭いがします。不純物が含まれると琥珀色または暗褐色になり、樟脳油のような臭いがします。
密度1.022 g/cm 3
融点−42℃ (−44°F; 231 K)
沸点198℃ (388℉; 471K)
中程度
蒸気圧0.40mmHg (53Pa)
危険性
労働安全衛生（OHS/OSH）：
主な危険性
高毒性バイオハザード
NFPA 704（ファイアダイヤモンド）
NFPA 704 4色のダイヤモンドHealth 4: Very short exposure could cause death or major residual injury. E.g. VX gasFlammability 1: Must be pre-heated before ignition can occur. Flash point over 93 °C (200 °F). E.g. canola oilInstability 1: Normally stable, but can become unstable at elevated temperatures and pressures. E.g. calciumSpecial hazards (white): no code
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特に記載がない限り、データは標準状態（25℃ [77℉]、100kPa）における材料のものです
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ソマン（またはGD、EA 1210、ゾマン、PFMP、A-255、系統名：O -ピナコリルメチルホスホノフルオリデート）[ 1 ]は、極めて毒性の強い化学物質です。神経ガスであり、コリンエステラーゼという酵素を阻害することで哺乳類の神経系の正常な機能を妨げます。アセチルコリンエステラーゼとブチリルコリンエステラーゼの両方の阻害剤です。 [ 2 ]化学兵器としては、国連決議国連によって大量破壊兵器に分類されています。その生産は厳しく管理されており、 1993 年の化学兵器禁止条約でスケジュール 1物質に分類され、備蓄は禁止されています。ソマンは​​、GA（タブン） 、 GB（サリン） 、 GF（シクロサリン ）と共に発見された、いわゆる G シリーズ神経ガスの 3 番目でした。

純粋なソマンは、揮発性、腐食性、無色の液体で、防虫剤や腐った果物のようなかすかな臭いがします。[ 3 ]より一般的には、黄色から茶色で、樟脳に似た強い臭いがします。ソマンのヒトにおけるLCt 50は70  mg·min/m 3です。

GDは、アクリロイド共重合体を用いて増粘し、化学スプレーとして使用することができます。また、二成分化学兵器としても使用可能で、その前駆体化学物質はメチルホスホニルジフルオリドとピナコリルアルコールとアミンの混合物です。

歴史

第一次世界大戦後、マスタードガスとホスゲンが化学兵器として使用されましたが、1925年に化学兵器禁止を目的とした ジュネーブ議定書が締結されました。しかし、化学兵器の研究とその使用は続けられました。1936年、ドイツのIGファルベン社のゲルハルト・シュレーダーが新しい殺虫剤の開発中に、初の神経ガスであるタブン（米国ではドイツのA剤にちなんでGAと命名）を単離し、より危険な新たな化学兵器が発見されました。この発見に続き、1938年にはシュレーダーによってサリン（米国ではGBと命名）が単離されました。

第二次世界大戦中、米国とドイツでは神経ガスの研究が続けられた。1944年夏、樟脳臭のする無色の液体ソマン（米国ではGDと命名）がドイツで開発された。ソマンは​​タブンやサリンよりも毒性が強いことが判明した。ノーベル賞受賞者のリヒャルト・キューンはコンラッド・ヘンケルとともに、ハイデルベルクのカイザー・ヴィルヘルム医学研究所でタブンとサリンの薬理学研究中にソマンを発見した。[ 4 ]この研究はドイツ軍の委託によるものだった。ソマンは​​ルートヴィヒスハーフェンのIGファルベン工場のパイロットプラントで少量生産された。第二次世界大戦では使用されることはなかった。[ 5 ]

ソマンの生産と備蓄は、1993年の化学兵器禁止条約によって禁止されました。条約発効時、締約国は世界中で9,057トンのソマンを備蓄していると宣言しました。これらの備蓄は2018年までに廃棄されました。[ 6 ]

ソマンとアセチルコリンエステラーゼの複合体の結晶構造は、1999年にミラードらによってX線結晶構造解析によって決定されました（1som ）。ソマンが結合したアセチルコリンエステラーゼの他の構造としては、2wfz 、 2wg0、2wg1などがあります。

構造と反応性

ソマンの立体異性体

ソマン（C(±)P(±)-ソマン）には4つの立体異性体があり、それぞれ毒性は異なりますが、大部分は類似しています。立体異性体は、C(+)P(+)-ソマン、C(+)P(-)-ソマン、C(-)P(-)-ソマン、およびC(-)P(+)-ソマンです。[ 7 ] [ 8 ]

ソマンは、フッ素と（大きな）炭化水素が共有結合したホスホニル基を有しています。そのため、その構造はサリンと類似しており、サリンはより小さな炭化水素基（イソプロピル基）のみを有しています。化学構造の類似性により、両化合物の反応性はほぼ同じです。ソマンとサリンはどちらも、セリンなどのアミノ酸と結合できるホスホニル基を介して反応します。

合成

ソマンの製造はサリンの製造と非常によく似ています。違いは、サリン製造工程で使用されるイソプロパノールがピナコリルアルコールに置き換えられていることです

エージェントGDの合成

ソマンは、ピナコリルアルコールとメチルホスホニルジフルオリドとの反応によって合成されます。この反応の結果、ソマンが生成されます。これは「ややフルーティーな香りを持つ無色の液体」と表現されます。ソマンの蒸気圧が低いため、揮発性のガス状物質も生成します。また、フッ素とプロトンの脱離により、酸性のフッ化水素が生成されます。この酸は間接的に人体に危険です。フッ化水素が皮膚に接触すると、直ちに水と反応してフッ化水素酸が生成されます。[ 5 ]

作用機序

ソマンはタブンと同様の作用機序を持つ有機リン系神経剤です。神経剤は、アセチルコリンエステラーゼ（AChE）のセリン残基を介して酵素と付加物を形成することで、酵素を阻害します。これらの付加物は加水分解によって、あるいは例えばオキシムの作用によって分解され、酵素を再生します。酵素-有機リン（OP）複合体がその後の反応を受ける2番目の反応タイプは、通常「老化」と呼ばれます。酵素-OP複合体が老化すると、一般的なオキシム再活性化剤では再生できなくなります。このプロセスの速度はOPに依存します。ソマンは​​老化の速度を最も急速に刺激するOPであり、半減期はわずか数分に短縮されます

AChEは神経伝達に関与する酵素です。この酵素の半減期が著しく減少するため、神経伝達は数分で消失します。[ 5 ]

代謝

ソマンは体内に取り込まれると、AChEを阻害するだけでなく、他のエステラーゼの基質にもなります。ソマンとこれらのエステラーゼの反応により、解毒が可能になります。ソマンの代謝毒性反応は知られていません

ソマンは、いわゆるAエステラーゼ、より具体的にはジイソプロピルフルオロホスファターゼによって加水分解されます。このエステラーゼはソマナーゼとも呼ばれ、リンとフッ素の間の無水結合と反応し、フッ素の加水分解を引き起こします。ソマナーゼはまた、ソマンのメチル基を加水分解し、ピナコリルメチルホスホン酸（PMPA）を生成します。PMPAは、それほど強力ではないAChE阻害剤です。[ 9 ] [ 10 ]

ソマンは、AChE、コリンエステラーゼ（ ChE）、カルボキシルエステラーゼ他のエステラーゼにも結合する。この結合により、ソマンはフッ素を失う。AChEまたはChEに結合すると、ソマンはリン酸基も失い、メチルホスホン酸（MPA ）が形成される。CarbEとの結合により、血中のソマン濃度が低下し、毒性が低下する。さらに、CarbEはソマンをPMPAに加水分解することで解毒にも関与している。つまり、CarbEは2つの方法でソマンの解毒に関与している。[9 ] [ 10 ]

ソマン曝露後の解毒の重要性は、FonnumとSterri（1981）の実験で実証されました。彼らは、ラットにおいてLD50のわずか5%がアセチルコリンエステラーゼ（ AChE）を阻害し、急性毒性作用をもたらしたと報告しました。これは、残りの95%の投与量は代謝反応によって解毒されたことを示しています。[ 11 ]

ソマンの代謝。

兆候と症状

ソマンはサリンなどの化合物と密接に関連しているため、ソマン中毒の兆候は比較的似ています。ソマン中毒の最初の兆候の1つは縮瞳です。その後の兆候には、嘔吐、激しい筋肉痛、末梢神経系の問題などがありますが、すべてではありません。これらの症状は、曝露後10分以内に現れ、数日間続くことがあります。[ 12 ]

ソマンに曝露された人は、神経系への直接的な毒性作用に加えて、長期的な影響を経験する可能性があり、そのほとんどは心理的なものです。少量のソマンに曝露された被験者は重度の毒性作用に苦しみました。治療を受けた後、被験者はしばしばうつ病を発症し、反社会的思考、引きこもりや落ち着きのなさ、不眠、悪夢などの症状が現れました。これらの症状は曝露後6ヶ月間持続しましたが、永続的な障害を残すことなく消失しました。[ 13 ]

毒性と有効性

空気中のソマンのLC50は70mg/分/m 3と推定されています。ラットのLC50と比較すると、ヒトの致死濃度ははるかに低く（954.3mg/分/m 3対70mg/分/m 3）、ソマンのような化合物は兵器としても使用され、LC50のごくわずかな量で初めて影響が現れることがよくあります。縮瞳はソマン中毒の初期症状の一つであり、 LC50の1%未満の量で現れることがあります。[ 14 ]

動物への影響

ラットをソマンに曝露させ、明らかな症状を示さずに低用量で行動への影響が見られるかどうかを検証する実験が行われました。LD50の3%未満の用量でラットをソマンに曝露すると、行動の変化が見られました。曝露ラットの能動回避行動は、曝露されていないラットの回避行動よりも低かった（双方向シャトルボックス実験）。また、運動協調（ハードルステップ課題）、オープンフィールド行動、能動回避行動と受動回避行動にも影響が見られました。ソマンに曝露されたラットは、運動活動と中枢神経系（CNS）の高次構造の機能を同時に必要とする課題において、成績が低下したと結論付けることができます。この点において、ソマンは主に中枢に影響を及ぼします

ソマンやその他のコリンエステラーゼ阻害剤の低用量投与がラットに及ぼす影響に関する知見は、農業パイロットのミスによる航空機事故の発生率が比較的高いことを説明するのに役立つ可能性がある。この知見をヒトにも適用できれば、農薬曝露によるコリンエステラーゼ活性の低下でこの高い事故率を説明できる可能性がある。ラットからヒトへの外挿が可能かどうかは不明である。[ 15 ]

参考文献

  1. ^ [1] 2013年9月12日、 Wayback Machineにアーカイブ。アメリカ合衆国上院、第103回議会、第2会期。（1994年5月25日）。化学物質安全データシート - 致死性神経ガス（GDおよび濃縮GD）。2004年11月6日閲覧
  2. ^ Millard CB, Kryger G, Ordentlich A, et al. (1999年6月). 「老化ホスホニル化アセチルコリンエステラーゼの結晶構造：原子レベルでの神経ガス反応生成物」.生化学. 38 ( 22): 7032–9 . doi : 10.1021/bi982678l . PMID  10353814. S2CID  11744952 .
  3. ^ 「CDC | ソマンに関する事実」 . emergency.cdc.gov . 米国疾病予防管理センター. 2017年12月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2018年3月20日閲覧。
  4. ^ Schmaltz F (2006年9月). 「神経科学とナチス・ドイツにおける大量破壊化学兵器の研究」. 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ルーキー, ブライアン・J.、セーラム, ハリー (2007). 『化学兵器：化学、薬理学、毒性学、そして治療』CRC Press. pp.  10– 13. ISBN 9781420046618。
  6. ^ 「化学兵器の開発、生産、貯蔵及び使用の禁止並びに廃棄に関する条約の実施状況並びに2017年のOPCW報告書」（PDF）。化学兵器禁止機関。2018年11月19日。45ページ。2024年2月9日閲覧
  7. ^ Langenberg JP, Spruit HE, Van Der Wiel HJ, Trap HC, Helmich RB, Bergers WW, Van Helden HP, Benschop HP (1998-07-01). 「アトロピン処理モルモットにおけるソマン蒸気の鼻部のみへの曝露によるソマン立体異性体の吸入毒性動態」. Toxicology and Applied Pharmacology . 151 (1): 79– 87. Bibcode : 1998ToxAP.151...79L . doi : 10.1006/taap.1998.8451 . ISSN 0041-008X . PMID 9705889 .  
  8. ^ De Jong LP, Van Dijk C, Benschop HP (1988-08-01). 「ラット、モルモット、マーモセットの肝臓ホモゲネート、血漿、およびヒト血漿を触媒とするソマンの4つの立体異性体の加水分解」.生化学薬理学. 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). 「有機リン化合物の生体内変換」. Toxicology . 166 (3): 139– 160. Bibcode : 2001Toxgy.166..139J . doi : 10.1016/s0300-483x(01)00463-2 . ISSN 0300-483X . PMID 11543910 .  
  10. ^ a b Jokanović M (2009-07-10). 「戦争用神経剤の代謝解毒に関わるメカニズムの現状」. Toxicology Letters . 188 (1): 1– 10. Bibcode : 2009ToxL..188....1J . doi : 10.1016/j.toxlet.2009.03.017 . ISSN 1879-3169 . PMID 19433263 .  
  11. ^ Fonnum, F., Sterri, SH (1981). 「ソマンおよびサリンを含む有機リン化合物の毒性を変化させる要因」. Fundam. Appl. Toxicol . 1 (2): 143– 147. doi : 10.1016/S0272-0590(81)80050-4 . PMID 7184780 . 
  12. ^ Sidell FR (1974). 「ソマンとサリン：有機リン系殺虫剤による中毒事故の臨床症状と治療」.臨床毒性学. 7 (1): 1– 17. doi : 10.3109/15563657408987971 . PMID 4838227 . 
  13. ^ Sidell FR (1974). 「ソマンとサリン：有機リン化合物による偶発的な中毒の臨床症状と治療」.臨床毒性学. 7 (1): 1– 17. doi : 10.3109/15563657408987971 . ISSN 0009-9309 . PMID 4838227 .  
  14. ^ Bey TA, Sullivan JB, Walter FG (2001) 有機リン系およびカーバメート系殺虫剤. Sullivan JB, Krieger GR (編) 臨床環境保健と毒性曝露. Lippincott Williams & Williams, Philadelphia, pp 1046–1057
  15. ^ WOLTHUIS OL, VANWERSCH RA (1984-04-01). 「低用量コリンエステラーゼ阻害剤投与後のラットの行動変化」. Toxicological Sciences . 4 (2part2): 195– 208. doi : 10.1093/toxsci/4.2part2.195 . ISSN 1096-6080 . PMID 6724212 .  
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