神经性毒剂
提示：此条目的主题不是神经毒素。神经性毒剂（nerve agent）或称神经毒剂，是一类具有扰乱与破坏神经向器官传递信息机制的有机化学品。神经性毒剂结构常含磷，或为有机磷酸盐，其作用机理是阻断乙酰胆碱酯酶；该酶是催化乙酰胆碱（一种神经递质）降解（通过其水解活性）而成为胆碱和乙酸的酶。含磷神经毒剂是不可逆的乙酰胆碱酯酶抑制剂，因而可用作毒物。
虽然神经毒剂在英语中，有时称为 nerve gas“神经毒气”，但它们大多数在常温下是液态的，少数为固态（氨基甲酸酯类）。
根据联合国第687号决议（1991年4月通过），神经性毒剂被列为大规模毁灭性化学武器，1993年禁止化学武器公约所禁止生产和储存，禁止化学武器公约于1997年4月29日正式生效。1899年和1907年海牙公约和1925年日内瓦议定书中已经禁止在战争中使用化学气体。
神经性毒剂引起的中毒会导致瞳孔收缩、大量唾液分泌、抽搐、大小便失禁，并导致呼吸肌的控制丧失而窒息死亡。一些神经药剂容易蒸发或雾化，并且经由呼吸系统进入身体。神经性毒剂也可以被皮肤吸收。
历史
[编辑]神经性毒剂最早是从民用有机磷农药中发展而来，1935年德国化学家格哈德·施拉德发现了一种速效有机磷杀虫剂——塔崩。由于不慎吸入泄漏的样品，施拉德及其助手成为了塔崩的首批受害者，出现瞳孔收缩、呼吸困难及晕厥症状，最终于三周后康复，并因此意识到塔崩对人体有巨大的毒性；此时正值第二次世界大战，塔崩很快被军方所关注并于1940年大量投入生产。
由于塔崩巨大的军事潜力，研究人员开始深入地研究塔崩的结构。在塔崩基本结构的基础上，德国及其他国家的研究者相继合成了一系列神经性毒剂，最具代表性的四个神经性毒剂是塔崩 、沙林、梭曼和VX。因其毒性强、作用快，能通过皮肤、呼吸道、黏膜、消化道及眼等吸收引起全身中毒，加之性质稳定、生产容易、使用性能良好，因此成为各国部队装备的主要化学战剂。
中毒机制
[编辑]生命活过程是在神经系统控制和调节之下进行的。神经系统之间的连络依靠体内一些特别的化学分子(神经传递物)传递和控制。这种连络一旦受到干扰，生命活动就会出现危险的异常情况。乙酰胆碱是传递神经活动的一种在体内自然生成的化学物质。乙酰胆碱与胆碱受体结合时，使受体进入兴奋状态，并向下一级传递神经脉冲。乙酰胆碱存在过多时，胆碱受体就会过度兴奋，从而使神经系统讯号传递发生紊乱。但是生物体内存在一种生物催化剂——乙酰胆碱酯酶（Acetylcholinesterase，AChE），它能将过量释放的乙酰胆碱很快地分解成胆碱和乙酸，能在1ms内分解约300个乙酰胆碱分子，来保证神经传递过程的正常运作。
神经毒剂对乙酰胆碱酯酶活性有强烈的抑制作用，能够与其发生化学反应，牢固结合，从而使之失去活性，不能发挥正常功能，造成释放出来的乙酰胆碱不能被水解而蓄积，从而引起内源性胆碱中毒，令中枢和外周胆碱能神经功能严重紊乱。
症状
[编辑]症状取决于中毒的剂量及中毒方式。轻度中毒症状有瞳孔收缩、流鼻涕、口水增多、头痛、呼吸不畅及畏光，症状可维持2~5天。中度中毒者除以上症状外，还会出现眼痛、恶心、呕吐、腹泻和短暂痉挛。严重中毒者出现肌内震颤、运动机能失调和全身乏力。深度中毒则出现大小便失禁、严重痉挛、呼吸麻痹，数分钟内可致死。
结构与分类
[编辑]最早的神经性毒剂属有机磷化合物或有机磷酸酯。美军将含有P-X键（F,Cl,CN,I,Br,Se），即毒剂分子上的X取代基为卤素或拟卤素的前三者称为G系毒剂，其代表为GA（塔崩）、GB（沙林）及GD（梭曼）；将含有 P-SCH2CH2N(R)2 键的化合物称为V系毒剂，如VX、VE、VG、VS及VR等，其代表为VX。
神经性毒剂有两种主要类型。这两个类的成员有类似的属性及通用名称，北大西洋公约组织以两个英文字母"G"和"V"来标示。G系列被认为是非持久性的，而V系列是持久性的。
G系列
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G系列因为德国科学家首先合成而得名。所有这一类化合物是第二次世界大战期间由德国化学家格哈德·施拉德博士（后来是法本公司）发现和合成的。
这个系列是第一个也是最古老的神经毒剂家族。第一种神经药物在1936年合成的GA（塔崩），1939年发现GB（沙林），1944年发现GD（梭曼），1949年发现GF（环沙林）。GB是唯一被美国当作为武器的G系列，特别是火箭、空中炸弹和炮弹。
V系列
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皇家化学工业（ICI）植物保护实验室化学家Ranajit Ghosh博士在研究有机磷酸酯化合物时发现这类化学物。1954年，ICI将化学物VG投入市场，后来因为毒性太强而撤回。这类化合物几个成员成为一组新的神经毒剂－V系列。这类化合物中最著名的是VX，VR则是第二著名。
V系列是第二个神经毒剂家族，包含五个众所周知的成员：VE，VG，VM，VR和VX，以及一些模糊类似化合物，例如VP[1]。这个家族中研究最多的化合物VX是1950年代在英国的Porton Down发明的。
所有的V系列神经毒剂都是持久性试剂，意味着这些试剂不容易分解或被洗掉，可以长时间保持在衣服和表面上。这些试剂的稠度类似于油，因此接触V-剂非常危险。VX是是唯一被美国当作为武器的V系列，包括火箭，炮弹，飞机喷雾罐和地雷[2][3]。
结构资料
[编辑]神经性毒剂的结构资料如下：
| 毒剂 | 代号 | 化学名称 | R'键 | R键 | 活性基团（X） |
|---|---|---|---|---|---|
| 塔崩 | GA | 二甲胺氰膦酸乙酯 | -(CH3)2N | -C2H5 | -CN |
| 沙林 | GB | 甲氟膦酸异丙酯 | -CH3 | -(CH3)2CH | -F |
| 梭曼 | GD | 甲氟膦酸特己酯 | -CH3 | -(CH3)3CH-CH3 | -F |
| 维埃克斯 | VX | S-(2-异丙胺乙基)-甲基硫酐膦酸乙酯 | -CH3 | -C2H5 | -S-CH2CH2N(iC3H7)2 |
参考资料
[编辑]- ^ Ellison, D. Hank. Handbook of Chemical and Biological Warfare Agents. 2007. ISBN 978-0-8493-1434-6.
- ^ FM 3-8 Chemical Reference handbook; US Army; 1967
- ^ "U.S. Army Destroys Entire Stockpile of VX Spray Tanks" 互联网档案馆的存档，存档日期2009-02-06., U.S. Army Chemical Materials Agency, December 26, 2007, accessed January 4, 2007