2,4-Dinitrofenol - kémiaiskola
2,4-dinitrofenol
fenolos szagú sárga kristályos por [1]
2,4-dinitrofenol (rövid: DNP) sárga kristályos szilárd anyag, fenolos szaggal. A szerkezet egy benzolgyűrűből áll, amelynek hidroxilcsoportja (–OH) és két nitrocsoportja (–NO2) van szubsztituensként. A dinitrofenolok csoportjába tartozik, amely hat alkotmányos izomerből áll. Először 1919-ben használták. Abban az időben Franciaországban lőszerek készítésére használták. 40% DNP és 60% TNT robbanékony keveréket készített a tüzérségi lövedékek számára. Mielőtt a DNP toxicitását felismerték volna, az 1930-as években széles körben elterjedt elhízás elleni szerként.
bemutatás
2,4-dinitrofenol származik O- és o-Nitrofenol ismételt nitrálással. Ez egy köztes termék a pikrinsav felé vezető úton.
A 2,4-dinitrofenol képződhet a légkörben a nitrátgyökök fenollal vagy más aromás anyagokkal történő reakciójával. [6]
jellemzők
Fizikai tulajdonságok
Kémiai tulajdonságok
A fenol gyengén savas jellege a fenolátion mezomer stabilizálásának köszönhető. A két nitrocsoport elektron-visszavonó az −M hatás miatt; a fenolos OH-kötés egyre polarizáltabb. Ezért magasabb a savtartalma a fenolhoz képest. A 4,09 pKa értéke ezért ennek megfelelően alacsonyabb (fenol: 9,99 [2]).
A légkörben a 2,4-dinitrofenol gyorsan reagál fotokémiailag keletkezett hidroxilcsoportokkal. [6] Éjszaka is ingatag, mivel nitrátgyökök oxidálják. A 2,4-dinitrofenol valószínűleg aerob körülmények között bomlik le a vízben; oxigén nélkül a bomlás a nitrocsoportnál kezdődik.
A 2,4-dinitrofenol elemi brómdal való jégecetben való brómozása 2-bróm-4,6-dinitrofenolhoz vezet, amelynek olvadáspontja 118–119 ° C. [8] Elemi jóddal és higany (II) -oxiddal történő közvetlen jódozással 2-jód-4,6-dinitrofenolt kapunk (CAS 15968-55-5). [9] Nátrium-hipoklorittal történő klórozással 2-klór-4,6-dinitrofenolt kapunk. [10]
A 2,4-dinitrofenol nátrium-szulfiddal [11] vagy ammónium-szulfiddal [12] részben redukálható 2-amino-4-nitrofenolra (CAS 99-57-0). A teljes redukció 2,4-diaminofenolra (CAS 95-86-3) például ón- és sósavval [13] vagy elemi hidrogénnel végezhető nikkelkatalizátorral [14].
Hatásmód
A 2,4-dinitrofenol egy úgynevezett protonionofor, és leválasztóként működik az oxidatív foszforilációhoz a sejt mitokondriumában.
A szénhidrátok és zsírsavak felhasználása a mitokondriumban végződik annak érdekében, hogy kémiozmotikus potenciál épüljön fel a légzési láncban az intermembrán tér és a mitokondriális mátrix között. Ez létrehozza többek között egy protongradiens a két tér között, amelyet általában energia előállítására használnak (ATP formájában). Az oxidatív foszforiláció „leválasztói” ezt a gradienst úgy bontják le, hogy protonokat vesznek fel az intermembrán térből, a belső mitokondriális membránon keresztül diffundálnak a mátrixba, és ott ismét szabadon engedik a protonokat. A DNP ismét diffundál - mezomerikusan stabilizálva - az intermembrán térbe, ahol ugyanaz a folyamat kezdődik újra.
Az ebben a protongradiensben tárolt energia hőveszteségként elvész. Az ATP szintézis működtetésére szolgáló gradiens fenntartása vagy újjáépítése érdekében a sejtnek növelnie kell anyagcseréjét. Például több zsírsav és szénhidrát metabolizálódik. A DNP fiziológiai hatása tehát az anyagcsere növekedésén alapul.
Különleges fiziológiai jelentőségű az oxidatív foszforiláció leválasztása az újszülöttek barna zsírszövetében (lehetővé téve a remegés nélküli hőtermelés) termogeninnel. A termogenin egy ioncsatorna fehérje (protoncsatorna) a belső mitokondriális membránban, amely specifikusan képes leválasztani az oxidatív foszforilációt.
Élettani jelentőség
Használja fogyáshoz
Az első világháború idején a robbanóanyag-gyárakban dolgozó francia munkavállalók megfigyeléséből, akik munkahelyi kapcsolatban álltak a 2,4-dinitrofenollal, és akik a jelentős tünetek (szédülés, izzadás és fejfájás) mellett testsúlycsökkenést mutattak, felvetődött az a hipotézis, hogy az elhízást a A 2,4-dinitrofenolt kezelni kell. [15] Ezt Maurice L. Tainter farmakológus vezetésével végzett első tanulmányi eredmények tették különösen ismertté. Rövid kezdeti problémák után a 2,4-dinitrofenol az 1930-as években az USA-ban az elhízás elleni gyógyszerré vált. Ennek a népszerűségnek az volt az oka, hogy a napi 3-5 mg 2,4-dinitrofenol/testtömeg-kilogramm dózis akár 50% -kal is növelheti az egészséges emberek alapanyagcseréjét. [16] A pajzsmirigyhormonokkal ellentétben a dinitro-vegyületek nem támadják meg a sejtszövetben található fehérje-albumint, és a zsír nem bomlik le az izmok rovására. Ezenkívül nem növeli a vérnyomást vagy a pulzust.
A DNP súlycsökkentő gyógyszerként való alkalmazását az 1930-as évek közepén egyre inkább megkérdőjelezték. Például két orvos egy tanulmány adatai alapján arra a következtetésre jutott, hogy a DNP terápiás szintje nagyon kevéssé járult hozzá a fogyáshoz. [17] Ezenkívül egyre súlyosabb mellékhatásokat (lásd az alábbi szakaszt) figyeltek meg a DNP-kezelés során. [18] Tainter viszont úgy vélte, hogy ezek legfeljebb a DNP-vel szembeni túlérzékenység ritka következményei.
Veszélyessége és egyidejűleg szűk terápiás tartománya miatt az amerikai gyógyszerengedélyező hatóság (FDA) 1938-ban végül visszavonta a DNP-t tartalmazó gyógyszerek értékesítésének jóváhagyását. [19] [20]
Az 1980-as években a 2,4-dinitrofenolt illegálisan visszahozták elhízás és rákellenes gyógyszerként. A DNP-t tartalmazó termékeket kapszulák formájában értékesítették. Egy birkózó halála e 2,4-dinitrofenol tabletták szedése miatt nyomozást indított, amely bírósági tárgyalást eredményezett. Az ítélet során a DNP-t súlycsökkentő gyógyszerként kivonták a piacról. A mai napig nem volt jóváhagyva egy DNP-t tartalmazó étrend-kiegészítő vagy gyógyszer az amerikai gyógyszer-jóváhagyási hatóság részéről. Ennek ellenére a testépítők és a sportolók ma is használják a DNP-t, hogy segítsenek a testzsír gyors elvesztésében.
Németországban a DNP diétás termékként történő forgalmazását törvény tiltja. 2006 júliusában itt halt meg egy 19 éves nő, miután vett egy jó grammot ebből az anyagból. Akut szívproblémákkal, hőhullámokkal és légszomjjal került kórházba, ahol egy nappal később meghalt. Egy barátja az interneten keresztül rendelte meg a kábítószert Oroszországban. Az ügyészség gondatlan gyilkossággal vádolta és vádat emelt. Az ellene folyó tárgyalásra a hannoveri kerületi bíróságon került sor, és felmentéssel zárult. [21] [22]
Egészségkárosodás
A DNP mellékhatásai a vérnyomásesésben, a versenyző szívben (tachycardia), a szívritmuszavarban, a hirtelen szívhalálban, a légszomjban (dyspnea), aspirációs tüdőgyulladásban, tüdőödémában, fejfájásban, nyugtalanságban, agyi ödémában, kómában, túlmelegedésben (hipertermia), dehidrációban, anyagcserezavarokban Rabdomiolízis), pajzsmirigy meghibásodás, megnövekedett vércukorszint, hasi fájdalom, émelygés, hányás, cianózis, fokozott vörösvértest-lebontás (hemolitikus vérszegénység), a vér pigmentjének változásai az oxigéntranszport megzavarásával (methemoglobinaemia), a fehérvérsejtek megsemmisülése (→ sárgás Kostmann-szindróma), Égő bőr, szürkehályog, veseelégtelenség, veseelégtelenség, májbetegségek, májelégtelenség és végső soron többszörös szervi elégtelenség a DNP-mérgezés előrehaladott stádiumában.
Hogy a 2,4-dinitrofenol rákkeltő (rákkeltő), továbbra sem világos. Egy korábbi egereken végzett vizsgálat során a DNP nem mutatott hatást az indukált bőrrák növekedésére. [23] A 2,4-dinitrofenol lehetséges mutagén tulajdonságát baktériumokban vizsgálták Ames teszt segítségével. Kiderült, hogy a DNP-nek nem volt mutagén hatása. [24] Állatkísérletekben kimutatták a DNP-szerű vegyület, a dinoseb teratogén hatását. [25]
Halálos adag
A jelenlegi orvosi vizsgálatokban a 2,4-dinitrofenol halálos dózisát 1-3 grammban adják meg. [26] Ez az információ azonban egyetlen dózisra vonatkozik, és a DNP farmakokinetikája nem pontosan ismert. Úgy tűnik azonban, hogy a felezési idő elég hosszú a felhalmozódás megvalósításához. Egy tanulmány leírja pl. Például egy olyan eset, amikor egy testépítő 4 napig 600 mg/nap dózisban szedte a DNP-t, majd egy nappal később meghalt. [27] A legtöbb DNP-haláleset valószínűleg arra vezethető vissza, hogy a kumulatív hatást nem vették figyelembe. Mint mindig, az emberek másképp reagálnak, és ha a személyes halálos dózis 1 gramm, akkor ez a mennyiség a testben néhány nap múlva elérhető, még akkor is, ha az ember lényegesen kevesebbet fogyaszt naponta. A legutóbbi dokumentált haláleset Németországban egy 19 éves iskoláslány, aki 2007 augusztusában halt meg, miután egyszer a DNP-t bevitte a laatzeni Agnes-Karl-Kórházba. [21]
Eddig nem találtak hatékony ellenszert, DNP-mérgezés esetén csak a tünetek kezelhetők támogatóan. Ismert azonban olyan eset, amikor a DNP által kiváltott hipertermiában szenvedő beteg sikeresen kezelhető dantrolén ismételt beadásával. [28] A dantrolent a malignus hipertermia elleni szerként alkalmazzák. A gyors beadás valószínűleg megmentheti a beteg életét. [29]
Műszaki felhasználás
A 2,4-dinitrofenolt színezékek és faanyagvédő szerek, fotokemikáliák, rovarölő szerek, robbanóanyagok, pH-indikátorok szintézisében, valamint pikrinsav és amidol ábrázolására használják. [6] [30]