氰化物中毒机理及救治方法

氰化物中毒机理及救治方法一、氰化物二、氰化物中毒机理三、解毒机理与救治方法四、小结1氰化物具有杏仁油的气味，是一种易挥发的物质，易溶于水，其CN-离子在结构上类似于CO、N2，即(:C=N:)-，外来的一个电荷好似分配在C原子上，即(-CN)，它是等电子体。从结构上，这个离子是个偶极离子，即有偶极又有负电荷，偶极的负端应在C原子一边。因此在碳原子上的一对孤电子对容易向有空轨道的金属离子配位，是一种很强的配位络合剂。所有的过渡金属都能生成氰络合物。通常为人所了解的氰化物都是无机氰化物，俗称山奈（来自英语音译“Cyanide”），是指包含有氰根离子（CN-）的无机盐，可认为是氢氰酸（HCN）的盐，常见的有氰化钾和氰化钠。图1.1一、氰化物2氰化物在有机合成中是非常有用的试剂。常用来在分子中引入一个氰基，生成有机氰化物，即腈。例如纺织品中常见的腈纶，它的化学名称是聚丙烯腈。腈通过水解可以生成羧酸；通过还原可以生成胺，等等。可以衍生出其它许多的官能团来。工业中使用氰化物也很广泛。如从事电镀、洗注、油漆、染料、橡胶等行业人员接触机会较多。在广义酸碱理论中，氰离子（CN-）被归类为软碱，故而可与软酸类的低价重金属离子形成较强的结合。基于此，氰化物被广泛应用于湿法冶炼金、银。反应方程式（湿法冶金[1]）4Au+8NaCN+2H2O+O2=4Na[Au(CN)2]+4NaOH2Na[Au(CN)2]+Zn=2Au+Na2[Zn(CN)4]一、氰化物3[1]李玉敏.从氰化浸出溶液中选择性电解沉积金、银[J].黄金.2006(09)图1.2《少年包青天》图1.3《名侦探柯南》4一、氰化物如果口服大量氰化物，或通过静脉注射、吸入高浓度氢氰酸气体的形式中毒，1-2分钟后就会出现意识丧失、心跳骤停并导致死亡，算得上是“闪电式死亡”了[2][3]。[2]陈世贤等，法医学[M].北京：法律出版社.2005年第2版[3]李永等，氰化物的中毒机理、检测及预防[J].山东食品科技.2002(12)氰化物致死剂量小、死亡速度快、抢救困难，它素来被视为一种强力的毒药。历史上，不少名人用它自杀，如计算机科学与人工智能的开创者阿兰•图灵（AlanMathisonTuring）、纳粹战犯希特勒的情妇爱娃•布劳恩（EvaBraun）等。除了自杀外，各国的特工间谍以及不法分子也经常将氰化物用于谋杀。二战期间，纳粹德国曾用氰化物在数个集中营中杀害过数万犹太人，在人类历史上记下了沉重的一笔。美国一些州曾采用毒气室的方式执行死刑，所用的正是氰化物。而发生于1982年和1986年的两起感冒药泰诺投毒案中，嫌疑人使用的也是氰化物。一、氰化物图1.4泰诺投毒案中，嫌犯就使用了氰化物5图1.5致死剂量的氰化钾。（图：wiki）6二、氰化物中毒机理细胞色素(cytochrome，简写cyt)是一类以血红素为辅基的蛋白质。它的特征功能是通过结构中的铁价态的可逆变化而进行电子传递。即细胞色素有a、a3、b、c、c1等种类，其中除aa3外，其余的细胞色素中铁原子均以卟啉环和蛋白质形成6个共价或配位.因此不能和O2、CO、CN-等结合。唯有a3的铁原子形成5个配位，能与O2、CO、CN-等结合。图2.1细胞色素的辅基结构与蛋白质链接[4][4]罗纪盛等.生物化学简明教程[M].北京:高等教育出版社.1981.在呼吸时人体吸进O2，呼出CO2，接着是组织细胞利用O2，在这一过程中体内的糖、脂肪、蛋白质(生化上称为底物)被氧化利用，产生H2O并放出能量ATP和CO2。这一生物氧化过程中需要”细胞色素氧化酶”来完成。在正常情况下”细胞色素氧化酶”是按下图示来进行催化作用的。7二、氰化物中毒机理图2.2“细胞色素氧化酶”作用图示当HCN进入体内后，CN-碳原子上的一对孤电子很容易向a3有空轨道的金属离子配位，它是一种很强的配位络合剂。CN-与a3(Fe3+)的Fe3+有特殊亲和力，结合生成为E(Fe3+)CN即氰化细胞色素氧化酶(中毒酶)。8二、氰化物中毒机理图2.3CN-改变“细胞色素氧化酶”的结构由于酶的结构改变导致催化作用的消失，不能再从底物获得电子，就不能使E(Fe3+）还原为E(Fe2+）由于这一步反应的中断，使整个生物氧化过程遭到破坏，血液中的分子态O2再也不能被组织细胞利用，氧化磷酸化受阻、ATP合成减少、细胞因摄取能量严重不足而窒息。因此，氰化物中毒并不是体内缺O2，而是O2无法被利用。在生物学上被称为“细胞内窒息”。9二、氰化物中毒机理氰化物中毒是由于抑制了细胞色素氧化酶氧化型(Fe3+)，中断了氧化呼吸链，可使细胞窒息。外加或生成能与氧化型细胞色素氧化酶中的铁(Fe3+)竞争结合CN-的物质，从而消除毒性。而高铁血红蛋白（Hb-Fe3+）不仅能与血中游离的CN-结合，还能使已与氧化型细胞色素氧化酶结合的CN-重新释放出来，从而恢复该酶的活性。Cytaa3—[Fe(CN)6]3-+Hb—Fe3+=Hb—[Fe(CN)6]3-+Cytaa3-Fe3+但血中的高铁血红蛋白量很少，需要供给高铁血红蛋白形成剂。常见的有亚硝酸异戊酯和亚硝酸钠。Hb—Fe2++NO2-+2H+=Hb—Fe3++NO+H2O氰化高铁血红蛋白（Hb—[Fe(CN)6]3-）不够稳定，数分钟后逐渐解离出CN-。体内的部分CN-在硫氰酸酶的作用下与硫结合成毒性较小的SCN-后，可被人体排出体外[5]。10三、解毒机理与救治方法[5]陶秀峻等.氰化物中毒及其救治方法[J].泰安师专学报.1999.11三、解毒机理与救治方法图3.1解毒机理图当发生氰化物中毒时，应采取如下措施：(1)急救要迅速、及时、准确。毒区内迅速戴好防毒面具，条件允许应及时离开染毒区。(2)立即吸入亚硝酸异戊酯。在毒区内，置防毒面具内吸入。毒区外，用纱布包好安瓿，捏破安瓿置鼻孔吸入，每2分钟1支，一次吸30秒，依病情可反复吸3~5支，并密切注意血压变化，收缩压降至10.7kPa时，立即停止吸入。有条件时,应立即肌肉注射10%的4-二甲基苯酚(4-DMAP)2ml，或静脉注射3%亚硝酸钠10ml和25%硫代硫酸钠25~50ml。(3)呼吸微弱或停止时施行人工呼吸，给氧；心跳停止时，进行胸外心脏按压。(4)皮肤染毒迅速用清水清洗。口服中毒，应用1:5000高锰酸钾溶液或者3%过氧化氢溶液洗胃。12三、解毒机理与救治方法我们在日常生活和科研学习的过程中一定要避免接触剧毒氰化物，如果是实验需要，也一定要采取完备的防范措施。如之前提到的，氰化物在工业上多用于湿法炼金和电镀。而随着科学技术的发展，如果这两种用途都有了替代方案，并且逐渐淘汰了高危险、高污染的含氰工艺。那么，也许有一天，当氰化物失去所有的合法用途之后，就没有必要再保留它的合法生产厂家，剧毒氰化物如氰化钾、氰化钠这些令人毛骨悚然的物质也许会永远从我们的星球上消失。13四、小结参考文献[1]李玉敏.从氰化浸出溶液中选择性电解沉积金、银[J].黄金.2006(09)[2]陈世贤等，法医学[M].北京：法律出版社.2005年第2版[3]李永等，氰化物的中毒机理、检测及预防[J].山东食品科技.2002(12)[4]罗纪盛等.生物化学简明教程[M].北京:高等教育出版社.1981.[5]陶秀峻等.氰化物中毒及其救治方法[J].泰安师专学报.1999(21).[6]王明军，氰化物中毒的生化机理[J].黔南民族师范学院学报.2008(03)