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| 名前 | |
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| 推奨される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 | |
| その他の名前
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
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| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| チェムBL |
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| ケムスパイダー |
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パブケム CID
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| ユニ |
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CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |
| C 7 H 16 F O 2 P | |
| モル質量 | 182.175 グラムモル−1 |
| 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グラム/ cm3 |
| 融点 | −42 °C (−44 °F; 231 K) |
| 沸点 | 198 °C (388 °F; 471 K) |
| 適度 | |
| 蒸気圧 | 0.40 mmHg (53 Pa) |
| 危険 | |
| 労働安全衛生（OHS/OSH）： | |
主な危険
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非常に有毒 |
| NFPA 704 (ファイアダイヤモンド) | |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
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 インフォボックス参照
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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ある。これは神経ガスであり、コリンエステラーゼ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る。これは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ある。[2]化学兵器としては、国連決議687に基づき、国連によって大量破壊兵器に分類されている。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はスケジュール1物質に分類されており、備蓄は禁止されている。ソマンは、 GA（タブン）、GB（サリン）、GF （シクロサリン）とともに発見された、いわゆるGシリーズ神経ガスの3番目であった。
純粋なソマンは揮発性があり、腐食性があり、防虫剤や腐った果物のようなかすかな臭いのある無色の液体です。[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あります。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使用して濃くし、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でき、その前駆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。[要出典]
歴史
第一次世界大戦ではマスタードガスとホスゲンが化学兵器として使用されたが、その後、化学兵器を禁止する目的で1925年のジュネーブ議定書が調印された。しかし、化学兵器とその使用に関する研究は続いた。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を開発中に、初の神経ガスであるタブン（米国ではドイツのエージェントAにちなんでGAと命名）を単離し、より危険な新しい化学兵器が発見された。この発見に続き、 1938年にはシュレーダーがサリン（米国ではGBと命名）を発見した。
第二次世界大戦中、神経ガスの研究は米国とドイツで続けられた。1944年夏、樟脳臭のあ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さらに毒性が強いことが判明した。ノーベル賞受賞者のリチャード・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を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が、第二次世界大戦では使用されなかった。[5]
ソマンの生産や備蓄は1993年の化学兵器禁止条約で禁止された。条約が発効すると、締約国は全世界で9,057トンのソマンを備蓄していると宣言した。備蓄は2018年までに破壊された。[6]
アセチルコリンエステラーゼと複合体を形成したソマンの結晶構造は、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（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、C(−)P(+)-ソマンです。[7] [8]
ソマンは、フッ化物と（大きな）炭化水素が共有結合したホスホニル基を持っています。そのため、構造はサリンと似ています。サリンには、より小さな炭化水素基（イソプロピル）のみが結合しています。化学構造が似ているため、2 つの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に結合できるホスホ酸素基を使用して反応します。
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、サリン製造工程の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。
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を反応させることで合成されます。この反応の結果、“ややフルーティーな香りのする無色の液体”と表現されるソマンが生成されます。ソマンの蒸気圧が低いため、揮発性ガスの形態のソマンも生成されます。また、フッ素とプロトンの除去により、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触れると、水と即座に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し、酵素を阻害します。これらの付加物は加水分解により分解されるか、または、たとえば、いくつかのオキシムの作用により分解され、酵素が再生されます。2 番目の反応タイプは、酵素と有機リン酸 (OP) の複合体がその後の反応を受けるもので、通常「老化」と呼ばれます。酵素と OP の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、半減期をわずか数分に短縮し、老化速度を最も急速に促進する OP です。
AChEは神経伝達に関与する酵素です。この酵素の半減期が大幅に減少するため、神経伝達は数分で消失します。[5]
代謝
ソマンは人体に取り込まれると、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、化合物の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る。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す。ソマナーゼはソマンのメチル基も加水分解し、ピナコリルメチルホスホン酸（PMPA）を形成するが、これはそれほど強力ではないAChE阻害剤である。[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（CarbE）などの他のエステラーゼにも結合することができます。この結合で、ソマンはフッ素を失います。AChEまたはChEに結合すると、ソマンはホスホリル基も失い、メチルホスホン酸（MPA）が形成されます。CarbEに結合すると、血液中のソマンの総濃度が低下し、毒性が低下します。さらに、CarbEはソマンをPMPAに加水分解することで解毒に関与しています。したがって、CarbEは2つの方法でソマンの解毒に関与しています。[9] [10]
ソマンの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、ラットのAChEを阻害したのはLD50のわずか5％であり、急性毒性効果をもたらしたと報告しました。これは、代謝反応が投与量の残りの95％の解毒を占めていることを示しています。[11]
兆候と症状
ソマンはサリンなどの化合物と近縁であるため、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目に見える兆候の1つは縮瞳です。その後の兆候の一部は嘔吐、極度の筋肉痛、末梢神経系の問題ですが、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]
ソマンに曝露した人は、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した被験者は重度の毒性作用に苦しみました。治療を受けると、被験者はうつ病を発症し、反社会的思考を持ち、引きこもり、落ち着きを失い、眠りが浅くなり、悪夢を見ることが多くなりました。これらの症状は曝露後6か月間続きましたが、永続的な損傷なしに消えました。[13]
毒性と有効性
空気中のソマンのLC 50 は、1 m 3あたり70 mg minと推定されています。ラットのLC 50 値と比較すると、人間の致死濃度ははるかに低いです（954.3 mg min/m 3対70 mg min/m 3）。武器としても使用される可能性のあるソマンなどの化合物の場合、LC 50投与量のほんの一部で最初の影響が現れることがよくあります。縮瞳はソマン中毒の最初の症状の1つであり、LC 50の1％未満の投与量で見られます。[14]
動物への影響
ラットをソマンに曝露させて、明らかな症状を生じさせずに低用量で行動への影響が見られるかどうかをテストする実験が行われました。ラットを LD50 の 3% 未満の用量のソマンに曝露すると、行動の変化が起こりました。曝露されたラットの能動回避は、曝露されていないラットの回避よりも低かったです (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、能動および受動回避行動も影響を受けました。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で、あまり成功しなかったと結論付けることができます。この点で、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識は、農業パイロットのミスによる飛行機事故の比較的高い発生率を説明するために使用できる可能性があります。この知識を人間に適用できる場合、殺虫剤への曝露によるコリンエステラーゼ活性の低下でこの高い発生率を説明できます。ラットから人間への外挿が可能かどうかは不明です。[15]
参考文献
- ^ [1] 2013年9月12日に Wayback Machineにアーカイブ。米国上院、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Somain(GDおよび濃縮GD)。2004年11月6日閲覧。
- ^ Millard CB、Kryger G、 Ordentlich A、他 (1999 年 6 月)。「老化した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。
- ^ 「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。
- ^ 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.
- ^ abc 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、毒物学、治療学。CRCプレス。pp.10–13。ISBN 9781420046618。
- ^ 「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に関するOPCW報告書2017年版」（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。
- ^ Langenberg JP、Spruit HE、Van Der Wiel HJ、Trap HC、Helmich RB、Bergers WW、Van Helden HP、Benschop HP (1998-07-01)。「アトロピン処理したモルモットに鼻のみでソマン蒸気を吸入させた場合のソマン立体異性体の吸入毒性動態」。毒性学および応用薬理学。151 (1): 79–87。doi : 10.1006 /taap.1998.8451。ISSN 0041-008X。PMID 9705889 。
- ^ 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ジェネートと血漿、およびヒト血漿によって触媒されるソマンの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 。
- ^ ab Jokanović M (2001-09-25). 「有機リン化合物の生体内変換」.毒性学. 166 (3): 139–160. doi :10.1016/s0300-483x(01)00463-2. ISSN 0300-483X. PMID 11543910.
- ^ ab Jokanović M (2009-07-10). 「戦争神経剤の代謝解毒に関与するメカニズムの現在の理解」. Toxicology Letters . 188 (1): 1–10. doi :10.1016/j.toxlet.2009.03.017. ISSN 1879-3169. PMID 19433263.
- ^ Fonnum, F., Sterri, SH (1981). 「ソマンやサリンなどの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.
- ^ Sidell FR (1974). 「ソマンとサリン：有機リン化合物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.
- ^ Sidell FR (1974). 「ソマンとサリン：有機リン化合物による偶発的中毒の臨床的症状と治療」。臨床毒性学。7 ( 1): 1–17。doi : 10.3109 /15563657408987971。ISSN 0009-9309。PMID 4838227 。
- ^ 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) 臨床環境衛生と毒性暴露。Lippincott Williams & Williams、フィラデルフィア、pp 1046–1057
- ^ 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.