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	Arsine
	Strukturformel und Molekülmodell
	Strukturformel von arsine
	Allgemeines
Molekularformel	Asche3
IUPAC-Name	Arsentrihydrid
Andere Namen	(Mono)Arsan, Wasserstoffarsen
Molmasse	77,95 G/Maulwurf
CAS-Nummer	7784-42-1
EG-Nummer	232-066-3
PubChem	23969
Beschreibung	Brennbares, giftiges Gas
Ähnlich zu	stibine
	Warnungen und Sicherheitsvorkehrungen
H-Sätze	H220 - H280 - H330 - H373 - H410
EUH-Sätze	Nein
P-Sätze	P210 - P273 - P304 P340 - P308 P313 - P377 - P381 - P405 - P403
EG-Indexnummer	033-006-00-7
	Physikalische Eigenschaften
Aggregatzustand	Gas
Farbe	farblos
Schmelzpunkt	−117 °C
Siedepunkt	−62,5°C
Selbstentzündungstemperatur	285 °C
Löslichkeit im Wasser	0,78 g/l
	Wenn nicht anders angegeben normale Bedingungen gebraucht (298.15k oder 25 °C, 1 Bar).
Portal	Chemie

Arsine

Arsine (laut der IUPAC-Regeln: arsaan), auch bekannt als Arsentrihydrid, ist etwas Besonderes giftig Gas Mit als Bruttoformel Asche₃, das unter anderem für die Halbleitersynthese und Forensik verwendet wird. Es ist ein hämolytisch Gift, das die rote Blutkörperchen beeinflusst. Die Verstoffwechselung von Arsin ist nicht genau bekannt, erfolgt aber wahrscheinlich über die Umwandlung in Arsen.

Arsin bildet die Grundlage für eine große Gruppe analoger Arsenverbindungen, die arsans. Diese ähneln den Silane und Phosphane.

Geschichte und Anwendungen

Arsin wurde vom schwedischen Pharmachemiker entdeckt Carl Wilhelm Scheele, auch der Entdecker von Sauerstoff. Er reduzierte Arsentrioxid mit Zink und Salpetersäure:

{displaystyle {ce {As2O3 6 Zn 12 HNO3 -> 2 AsH3 6 Zn(NO3)2 3 H2O}}}

Seine Entdeckung führte auch zur Erfindung des Sumpftest durch James Marsh, später beschrieben. Arsin wird oft versehentlich in einer Werkstatt gebildet, wo es schlecht belüftet und abgedichtet ist. Asche₃ entsteht dann durch Reaktion von Arsen(III)- oder Arsen(V)-Verbindungen mit einem starken Reduktionsmittel in saurer Lösung.

Halbleiter

Arsin wird bei der Synthese von verwendet Halbleiter, die unter anderem in der Mikroelektronik und Laser eingesetzt werden. Arsin wird beispielsweise verwendet, um den Halbleiter herzustellen Galliumarsenid (GaAs). Dies läuft nach folgender Reaktion ab:

{displaystyle {ce {Ga(CH3)3 AsH3 -> GaAs 3 CH4}}}

Zweiter Weltkrieg

Arsine galt als mögliche Waffe in der Zweiter Weltkrieg. Das Gas ist farblos und fast geruchlos. Den Knoblauchgeruch kann man nur in hoher Dosis riechen und dann ist das Gas schon tödlich. Außerdem ist Arsin schwerer als Luft und breitet sich daher über die Oberfläche aus. Arsin wurde jedoch nie als Waffe verwendet, da es ziemlich entzündlich und weniger effizient ist als die Alternative Phosgen.

Forensik und Sumpftest

Arsin wird in der Forensik zum Nachweis von Arsenvergiftung. Der Marsh-Test erkennt Arsin in Gegenwart von Arsen. Eine Probe eines As-haltigen Körperteils des Opfers wird mit Zink und Schwefelsäure behandelt. Enthält die Zubereitung Arsen, entsteht gasförmiges Arsin.

Malaria

Vor kurzem wurde die Möglichkeit der Verwendung von Arsin bei der Behandlung von Malaria.^[1] Arsin hat eine Wirkung auf die Membran von Erythrozyten. Arsin kann daher gegen mit Malariaparasiten infizierte Erythrozyten eingesetzt werden. Malariaparasiten, die sich einmal in Erythrozyten befinden, sind schwer zu verdrängen. Bisher wurden keine Antibiotika gefunden, die stark und selektiv genug sind, um Malariaparasiten zu bekämpfen, die sich in Erythrozyten etabliert haben. Die Rolle, die Arsin dabei spielen könnte, muss noch experimentell untersucht werden.

Toxikokinetik^[2]

Absorption

Arsinvergiftungen werden im Allgemeinen durch Inhalation von Arsin in der Luft oder Aufnahme über die Haut verursacht.

Verteilung

Arsin gelangt nach der Absorption in das Blutplasma. Da es sich um ein wasserlösliches Molekül ohne Ladung handelt, diffundieren die Arsinmoleküle dann leicht in die roten Blutkörperchen. Arsin gelangt mit dem Blutfluss auch in die Leber, die Nieren und das Herz, aber seine Hauptziele sind die roten Blutkörperchen.

Stoffwechsel

Der genaue Mechanismus, durch den Arsin metabolisiert wird, ist nicht vollständig bekannt. Befindet sich Arsin in einer wässrigen Lösung, wie beispielsweise Blut, scheinen drei Reaktionen aufzutreten.

Die Bildung von Arsen durch den Abbau von Arsin in seine Elemente. Diese Reaktion scheint der Hauptweg zu sein.
Die Reaktion, bei der Arsin durch Reaktion mit oxidierten Substanzen reduziert wird, wie z Disulfide im Proteine. Dies führt wahrscheinlich zu Durchfall (Asche₂huh₄). Diese Reaktion scheint jedoch kaum stattzufinden.

{displaystyle {ce {AsH3 RS-SR -> As2H4 2 RSH}}}

Die mögliche Reaktion zwischen Arsin und einer sauerstoffhaltigen Substanz, wobei aus Arsin und Sauerstoff ein reaktiver Metabolit gebildet wird. Es wird angenommen, dass dabei Arsinhydroperoxid entsteht: H₂AsOOH. Diese Reaktion wurde nicht nachgewiesen, aber die Bedingungen in den roten Blutkörperchen sind so, dass sie stattfinden kann. Das rote Blutkörperchen produziert Superoxid durch Autooxidation von Oxyhämoglobin (Hb). Dieses Superoxid kann dann mit Arsin reagieren, um Arsinhydroperoxid zu bilden.

{displaystyle {ce {HbFe^{II}O2 -> HbFe^{III} O2^-}}}

Ausscheidung

Ein Teil des aufgenommenen Arsins wird als Arsen im Urin ausgeschieden.

Toxikodynamik^[2]

Der Wirkmechanismus von Arsin ist noch nicht mit Sicherheit bekannt. Es gibt jedoch eine Reihe von Schritten im Wirkmechanismus, die sehr wahrscheinlich erscheinen Hämolyse(wo Kohlenmonoxid Sauerstoff ersetzt) und mit Arsin inkubiert werden, findet überhaupt keine Hämolyse statt. Daraus kann geschlossen werden, dass Arsin mit eisengebundenem Sauerstoff reagiert. Auch das Ausmaß der Hämolyse nimmt deutlich ab, wenn das Hämoglobin mit Sauerstoff gesättigt ist (HbFe(O₂)₄) oder umgewandelt in Methämoglobin. Diese Ergebnisse weisen auf den folgenden Mechanismus hin: Arsin bindet an die vierte Sauerstoffbindungsstelle, die unbesetzt ist. Fe(II) gibt dann einem der Sauerstoffatome ein Elektron ab, woraufhin ein Superoxid gebildet wird. Dieses Superoxid reagiert dann mit Arsin, um Arsinhydroperoxid zu bilden. Dieser Vorgang ist für den ersten Elektronentransfer verantwortlich. Weitere 5 finden statt, die vermutlich in Folgereaktionen mit schwefelhaltigen Stoffen und Schwefelradikalen stattfinden. Die erste zelluläre Reaktion nach einer Arsin-Vergiftung wird damit erklärt, dass nach einer Arsin-Behandlung ein unkontrollierter Ausfluss von K und ein Zustrom von Na entsteht. Diese Störung des Ionengleichgewichts in der Zelle führt zum Anschwellen der roten Blutkörperchen, woraufhin die Membran undicht wird und schließlich eine Hämolyse stattfindet.^[3]Da die Symptome einer Arsinvergiftung auch beim Menschen humans Gelbsucht und Darmprobleme und spätere Veränderungen des Herz-Kreislauf- und Nervensystems wurden andere Organe von Arsin angegriffen. Es ist jedoch nicht klar, ob diese Symptome durch die Toxizität von Arsin selbst oder durch den freigesetzten Inhalt der roten Blutkörperchen verursacht werden.

Symptome

Kurzatmigkeit: aufgrund von Hypoxie und Hämolyse. Dadurch erhalten die Körperzellen weniger Sauerstoff.^[4]

Kopfschmerzen und Schwindel: wahrscheinlich verursacht durch Sauerstoffmangel und Wechselwirkungen mit dem Zentralnervensystem.^[5]

Anämie: Arsin verursacht eine Hämolyse, die die roten Blutkörperchen abbaut und Hämoglobin freisetzt, was beim Patienten zu Anämie führt.^[5]^[6]

Dunkel gefärbter Urin: Hämoglobin wird durch Hämolyse der roten Blutkörperchen freigesetzt. Das freigesetzte Hämoglobin wird mit dem Urin ausgeschieden und färbt den Urin rotbraun.^[4]^[5]^[7]

Nierenschäden: akute tubuläre Nekrose, verursacht durch die großen Hämoglobinproteine im Urin und Arsin-Metaboliten.^[4]

Gelbsucht: wird durch eine verminderte Ausscheidung von Bilirubin über die Leber verursacht. Bilirubin ist ein Abbauprodukt der Hämgruppe aus Hämoglobin. Hämolyse produziert einen Überschuss an Bilirubin.^[5]^[6]

Toxizität^[8]

Geschätzter toxischer Wert	Ct (ppmmin)	Bemerkungen
30-Minuten-LC_{siehe da}: 25 ppm	750	Tödlich innerhalb von 30 Minuten
5-min-LC_{siehe da}: 300 ppm	1500
30-Minuten-LC_{siehe da}: 250 ppm	7500
30-Minuten-LC_{siehe da}: 250 ppm	7500
30 bis 60 Minuten LC_{siehe da}: 15,5 ppm	465-930
30 bis 60 Minuten LC_{siehe da}: 6,25 ppm	188-375
6-h-NOAEL: 3,1 ppm	19	Keine Symptome beobachtet
NOAEL: No-observed adverse effect level
LC_{siehe da}: Letale Konzentration niedrigste Dosis

Entgiftung

Arsin wird vom Körper in Arsen (As³).^[9] Arsen bindet sich an Sauerstoff in den roten Blutkörperchen und bildet arsenat. (AsO₄³⁻). Reduktion von Arsenat zu Arsenit (AsO₃³⁻) ist vorher notwendig Methylierung auftreten können, denn diese Reaktion ist Glutathion erforderlich.^[10] Der wichtigste Entgiftungsweg ist die Methylierung von Arsenit in der Leber und kann auf diese Weise die Ausscheidung fördern. Dieses kann zu MMA (Monomethylarsonat) und schließlich zu DMA (Dimethylarsinat) methyliert werden. Die Methylgruppe stammt von S-Adenosylmethionin (SAM) und das für die Methylierung verantwortliche Enzym ist die As3-Methyltransferase.^[11]

Arsenstoffwechsel des Menschen^[12]:

Oxidative Methylierung: Arsenit SAM → MMA⁵

Reduktion: MMA⁵ Thiol → MMA³

Oxidative Methylierung: MMA³ SAM → DMA⁵

Reduktion: MMA⁵ Thiol → DMA³

Therapie

Es gibt keine Medikamente gegen Arsin. Chelat-Medikamente sind nicht wirksam und werden nicht empfohlen. Die Auswirkungen einer Arsinvergiftung können jedoch behandelt werden. Zum Beispiel können Flüssigkeiten verabreicht werden, um die Nieren vor Schäden zu schützen. Bei schweren Vergiftungen können Bluttransfusionen und Blutdialyse erforderlich sein, um weitere Nierenschäden zu vermeiden.^[13]

Es sind verschiedene Belichtungsarten möglich. Für jede dieser Optionen gibt es eine Notfallprozedur, die Sie selbst durchführen müssen^[14]:

In allen Fällen sollte so schnell wie möglich ein Arzt aufgesucht werden.

Bei Hautkontakt: Mit Arsen in Kontakt gekommene Haut mit viel Wasser abspülen. Entfernen Sie die infizierte Kleidung so schnell wie möglich.

Bei Augenkontakt: Augen mindestens 30 Minuten mit Wasser spülen.

Bei Einnahme: Trink viel Wasse r.

Bei Einatmen: Verlassen Sie den infizierten Bereich und gehen Sie ins Krankenhaus.

Siehe auch

Liste giftiger Gase

Quellen, Anmerkungen und/oder Verweise

↑Parris, G. E., Die mögliche Verwendung von Arsin (AsH₃) als Therapie für Malaria, Medizinische Hypothesen, Band 64, Ausgabe 6, 2005, Seiten 1100-1101
↑ ^ein ^bCartera, D.E., Aposhianb, H.V., Gandolfia, A.J., Der Stoffwechsel von anorganischen Arsenoxiden, Galliumarsenid,und Arsin: eine toxikochemische Überprüfung, Toxikologie und Angewandte Pharmakologie, Band 193, Seiten 309–334, 2003
↑Winski, S.L., Barber, D.S., Rael, L.T., Carter, D.E., Sequenz toxischer Ereignisse bei Arsin-induzierter Hämolyse in vitro:Implikationen für den Toxizitätsmechanismus bei menschlichen Erythrozyten, FUNDAMENTAL AND APPLIED TOXIKOLOGIE, Band 38, Seiten 123-128, 1997
↑ ^ein ^b ^cDanielson, C., Houseworth, J., Skipworth, E., Smith, D., McCarthy, L., Nanaga, K. Arsin-Toxizität behandelt mit Austausch von roten Blutkörperchen und Plasma plasma Transfusion. Band 46, Ausgabe 9, Seiten 1576-1579, 2006
↑ ^ein ^b ^c ^dZhang, L., Zhang, Y., Lin, Q., Zou, W., Zhang, W., Liu, M., Lin, H., Li, Y., Pubmed-Quizseite: Akute Nierenverletzung, Hämaturie und orangefarbene Hautpigmentierung 2008.
↑ ^ein ^bPullen-James, S., Woods, S.E., Berufliche Arsin-Gas-Exposition.JOURNAL DER NATIONAL MEDICAL ASSOCIATION. Band 98, Ausgabe 12, 2006.
↑Pakulska, D., Czerczak, S.Gefährliche Wirkungen von Arsin: Ein kurzer Rückblick Internationale Zeitschrift für Arbeitsmedizin und Umweltgesundheit, Band 19, 2006.
↑Franziskus, Schneider, Arsin: Richtwerte für akute Exposition, Inhalationstoxikologie, Band 13 (Beilage), Seiten 43–77, 2001
↑Arsin (PIM 044)
↑R. Zakaryan, Y. Wu, G. M. Bogdan, H. V. Aposhian (1995). Enzymatische Methylierung von Arsenverbindungen: Assay, partielle Reinigung und Eigenschaften von Arsenit-Methyltransferase und Monomethylarsonsäure-Methyltransferase von Kaninchenleber. Chem.-Nr. res. Giftig. 8 (8): 1029–1038. DOI: 10.1021/tx00050a006.
↑Lippmann M. Umweltgifte. Expositionen des Menschen und ihre gesundheitlichen Auswirkungen, Wiley, dritte Auflage. 2009
↑Lippmann M. Umweltgifte. Expositionen des Menschen und ihre gesundheitlichen Auswirkungen Wiley, dritte Auflage. 2009
↑(und) Laborsicherheitshandbuch: Chemikalienspezifische Informationen Arsine. Abgelegt am 10. Juni 2010. Zugegriffen unter 22. März 2010.
↑(und) Medizinische Managementrichtlinien für Arsine, Agentur für Giftstoffe und Krankheitsregister

[1] Parris, G. E., Die mögliche Verwendung von Arsin (AsH₃) als Therapie für Malaria, Medizinische Hypothesen, Band 64, Ausgabe 6, 2005, Seiten 1100-1101

[Applied_Pharmacology_pages_309-2] Cartera, D.E., Aposhianb, H.V., Gandolfia, A.J., Der Stoffwechsel von anorganischen Arsenoxiden, Galliumarsenid,und Arsin: eine toxikochemische Überprüfung, Toxikologie und Angewandte Pharmakologie, Band 193, Seiten 309–334, 2003

[3] Winski, S.L., Barber, D.S., Rael, L.T., Carter, D.E., Sequenz toxischer Ereignisse bei Arsin-induzierter Hämolyse in vitro:Implikationen für den Toxizitätsmechanismus bei menschlichen Erythrozyten, FUNDAMENTAL AND APPLIED TOXIKOLOGIE, Band 38, Seiten 123-128, 1997

[Danielson,_C._1579-4] Danielson, C., Houseworth, J., Skipworth, E., Smith, D., McCarthy, L., Nanaga, K. Arsin-Toxizität behandelt mit Austausch von roten Blutkörperchen und Plasma plasma Transfusion. Band 46, Ausgabe 9, Seiten 1576-1579, 2006

[Zhang,L._2008-5] Zhang, L., Zhang, Y., Lin, Q., Zou, W., Zhang, W., Liu, M., Lin, H., Li, Y., Pubmed-Quizseite: Akute Nierenverletzung, Hämaturie und orangefarbene Hautpigmentierung 2008.

[Pullen-James,_S._2006-6] Pullen-James, S., Woods, S.E., Berufliche Arsin-Gas-Exposition.JOURNAL DER NATIONAL MEDICAL ASSOCIATION. Band 98, Ausgabe 12, 2006.

[7] Pakulska, D., Czerczak, S.Gefährliche Wirkungen von Arsin: Ein kurzer Rückblick Internationale Zeitschrift für Arbeitsmedizin und Umweltgesundheit, Band 19, 2006.

[8] Franziskus, Schneider, Arsin: Richtwerte für akute Exposition, Inhalationstoxikologie, Band 13 (Beilage), Seiten 43–77, 2001

[9] Arsin (PIM 044)

[10] R. Zakaryan, Y. Wu, G. M. Bogdan, H. V. Aposhian (1995). Enzymatische Methylierung von Arsenverbindungen: Assay, partielle Reinigung und Eigenschaften von Arsenit-Methyltransferase und Monomethylarsonsäure-Methyltransferase von Kaninchenleber. Chem.-Nr. res. Giftig. 8 (8): 1029–1038. DOI: 10.1021/tx00050a006.

[11] Lippmann M. Umweltgifte. Expositionen des Menschen und ihre gesundheitlichen Auswirkungen, Wiley, dritte Auflage. 2009

[12] Lippmann M. Umweltgifte. Expositionen des Menschen und ihre gesundheitlichen Auswirkungen Wiley, dritte Auflage. 2009

[13] (und) Laborsicherheitshandbuch: Chemikalienspezifische Informationen Arsine. Abgelegt am 10. Juni 2010. Zugegriffen unter 22. März 2010.

[14] (und) Medizinische Managementrichtlinien für Arsine, Agentur für Giftstoffe und Krankheitsregister

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