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Chlorcyan
Strukturformel und Molekülmodell
Strukturformel von Chlorcyan
Molekülmodell von Chlorcyan
Allgemeines
Molekularformel	ClCN
IUPAC-Name	Chloroformonitril
Andere Namen	Chlorcyan, Chlorcyan, CK
Molmasse	61,4704 G/Maulwurf
LÄCHELN	C(#N)Cl
in Chile	1/CClN/c2-1-3
CAS-Nummer	506-77-4
EG-Nummer	208-052-8
PubChem	10477
Beschreibung	Farbloses komprimiertes Flüssiggas
Warnungen und Sicherheitsvorkehrungen
Achtung
H-Sätze	H280 - H330 - H314
EUH-Sätze	EUH071
P-Sätze	Nein
Lager	Feuerfest, kühl, trocken und dicht verschlossen lagern.
UN-Nummer	1589
ADR-Klasse	Gefahrenklasse 2.3
LD50 (Ratten)	(Oral) 6 mg/kg
Physikalische Eigenschaften
Aggregatzustand	gasförmig
Farbe	farblos
Dichte	(flüssig) 1,186 g/cm²
Schmelzpunkt	−6 °C
Siedepunkt	12,7 - 13,8 °C
Flammpunkt	(offener Behälter) °C
Dampfdruck	(bei 21,1°C) 1,987 × 106 pa
Mäßig löslich in	Wasser
Thermodynamische Eigenschaften
ΔfhuhÖG	137,95 kJ/Maulwurf
soÖg, 1 bar	236,33 J/Maulwurf·k
Wenn nicht anders angegeben normale Bedingungen gebraucht (298.15k oder 25 °C, 1 Bar).
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Chlorcyan (auch bezeichnet als Chlorcyan oder CK) ist ein giftiganorganische Verbindung von Chlor, Mit als Bruttoformel clCN. Die Substanz liegt als farblose komprimierte Flüssigkeit vor Gas, das schwer löslich ist in Wasser. Chemisch ist es ein lineares Pseudohalogen.

Chlorcyan ist eine chemische Waffe, die zur Kategorie gehört sauerstoffverdrängende Gase. Es wurde hauptsächlich im Ersten Weltkrieg verwendet, meist in Kombination mit Blausäure (Blausäure), um eine noch tödlichere Wirkung zu erzielen. In Labors ist der Stoff ein nützliches Reagens für die organische Chemie.^[1]

Geschichte

Chlorcyan wurde erstmals um 1800 von französischen Chemikern synthetisiert. 1916 wurde es von den Franzosen an der Erster Weltkrieg zum ersten Mal als Giftgas benutzt. Erste Leute benutzten Blausäure (Blausäure), aber es wurde festgestellt, dass Chlorcyan aufgrund der höheren Dichte weniger schnell und besser in der Gräben hing weiter. Weil Chlorcyan mit sich selbst reagieren kann, um das weniger giftige zu bilden Trichlortriazin wurde Arsen(III)-chlorid hinzugefügt als Stabilisator. Zudem war es für die Angreifer günstig, dass auch Arsen(III)-chlorid giftig ist.^[2]

Synthese

Die klassische Synthese von Chlorcyan ist a Oxidation von Natriumcyanid mit Chlorgas:^[3]

${displaystyle mathrm {NaCN Cl_{2} longrightarrow ClCN NaCl} }$

Es kann auch durch Chlorierung von Blausäure oder durch Zersetzung von Trimethylsilylcyanid.^[4]

Struktur und Reaktivität

Chlorcyan besitzt a lineare molekulare Geometrie und besteht formal aus a Cyanidgruppe zu denen durch a kovalente Bindung ein Chloratom. Die Kohlenstoff-Stickstoff-Bindung beträgt 116 Uhr und die Kohlenstoff-Chlor-Bindung hat eine Länge von 163 um. Das Vorhandensein der Cyanidfunktionalität macht Chlorcyan sehr stabil (sogenanntes niedriger Spin) oktaedrischMetallkomplexe wodurch es stark an Metallionen binden kann.^[5][6] Dies ist die Ursache für die hohe Toxizität von Chlorcyan.

In Gegenwart von Säuren trimerisiert die Sache an die zyklischen Cyanurchlorid.^[6]

Chlorcyan reagiert langsam durch a Hydrolysereaktion mit Wasser oder Wasserdampf, wobei Blausäure (Blausäure) entsteht:

${displaystyle mathrm {ClCN H_{2}O longrightarrow HCN HOCl} }$

Wenn Chlorcyan gelöst ist in nukleophilLösungsmittel wie Wasser und Ethanol, es bricht langsam zusammen. Dies kann durch einen nukleophilen Angriff auf die elektrophilKohlenstoffatom. Hier bindet das Nucleophil an das Kohlenstoffatom, wodurch das Chlor abgespalten wird.^[4]

Toxizität

Mechanismus

Cyanide bilden mit verschiedenen aktiven Metallionen relativ stabile Komplexe. Das wichtigste ist eine irreversible Reaktion auf Eisen (Fe³ ) in dem Cytochromoxidase, machen das Enzymgehemmt wird. Die starke Affinität von Cyanid zu Fe³ ist eine Kombination aus Ladungswechselwirkungen und der Tatsache, dass das Cyanid-Ion ein schwacher π-Akzeptor ist. Im Mitochondrien dieses Enzym wird in der Atmungskette benötigt: reduziert Nicotinamidadenindinukleotid (NADH) wird zu NAD . oxidiert. Die bei dieser Reaktion freigesetzte Energie wird verwendet, um Adenosintriphosphat (ATP) bilden aus Adenosin (ADP) und Phosphorsäure. Wenn diese Atmungskette durch Chlorcyan blockiert wird, Elektronen kann nicht mehr übertragen werden und es kommt zu einem Überschuss an NADH und einem Mangel an ATP und NAD stammen. Infolgedessen ist die Zitronensäurezyklus und die Aerobic Glykolyse gehemmt, so dass die Energiebilanz der energy Zelle ernsthaft gestört. Wenn die Zelle ATP aus der Glykolyse hydrolysiert, Protonen. Diese sind jedoch nicht mehr gepuffert bis zum oxidative Phosphorylierung, wodurch ein Überschuss an Protonen und damit eine zu geringe pH. Dies führt zu Azidose. Darüber hinaus ist die Umwandlung von Glucose zu Laktat eine wichtige ATP-Quelle, die zu hohen Laktatkonzentrationen führt. Die Folge der reduzierten aeroben Glykolyse ist der Verlust von Zellfunktionen und schließlich der Zelltod. Insbesondere es zentrales Nervensystem und der Herz betroffen sind, da dort hauptsächlich aerobe Atmung stattfindet.

Darüber hinaus verschiebt Chlorcyan auch die Oxihämoglobin-Dissoziationskurve, wodurch Sauerstoff weniger leicht abgelöst wird Hämoglobin in dem Gewebe. Dadurch entsteht auch zelluläres Hypoxie.^{[7][8][9][10]}

Kinetik

Absorption

Chlorcyan wird nach Einatmen, Verschlucken (Verschlucken) und Hautkontakt leicht resorbiert. Bei oraler Einnahme erfolgt eine fast vollständige Resorption.

Verteilung

Über die Verteilung von Chlorcyan ist noch nichts bekannt. Es ist bekannt, dass Chlorcyan in hohen Konzentrationen in Leber, Lunge, Niere, Gehirn und Gehirn vorkommt. Blut.

Umwandlung

Es ist bekannt, dass etwa 80 % des Chlorcyans in die . umgewandelt werden Thiocyanat-Ion (SCN⁻) durch Rhodanase, ein Thiosufatcyanid-Schwefeltransferase-Enzym. Dieses Enzym kommt in den Mitochondrien der Skelettmuskulatur, der Leber und der Nieren vor. Der aktive Teil dieses Enzyms ist das schwefelhaltige AminosäureCystein. Es antwortet zuerst mit Thiosulfat, unter Bildung von a Thiolgruppe. Danach reagiert diese Gruppe mit dem Cyanid zu Thiocyanat, wobei ein Schwefelatom übertragen wird. Für diese Entgiftung wird viel Thiosulfat benötigt. Daher ist dieser Stoff (in Form von Natriumthiosulfat) bei schweren Zyanidvergiftungen, damit die Zyanidumwandlung wieder stattfinden kann.^[7][11]

Ein weiteres Enzym mit der gleichen Wirkung ist die β-Mercaptopyruvatcyanid-Schwefeltransferase. Es kommt hauptsächlich in Leber, Nieren und roten Blutkörperchen vor und katalysiert die Reaktion zwischen Mercaptopyruvat und Cyanid:

${displaystyle mathrm {HSCH_{2}COCOO^{-} CN^{-} longrightarrow SCN^{-} CH_{3}COCOO^{-}} }$

5 bis 20 % des Chlorcyans in Kombination mit Cystein werden zu ATCA (2-Amino-2-thiazolin-4-carbonsäure) umgewandelt. Diese Säure ist in Balance mit seinem tautomer ITCA (2-Iminothiazolidin-4-carbonsäure), je nach pH. Mit zunehmender Zyanid-Toxizität steigt der Beitrag des ATCA-Stoffwechsels. Dies wird durch den sinkenden pH-Wert verursacht, der zu einer Abnahme der Rhodanase-Aktivität führt.

Die Zielorgane der Zyanid-Toxizität sind die Gehirn und das Herz. Hier ist der Rhodanase-Spiegel ohnehin schon niedrig und so wird hier die Bildung von ATCA wichtig. ATCA ist neurotoxisch und kann Konvulsion, oft durch Exzitotoxine induziert. Daher können ATCA-Antagonisten zur Behandlung einer Zyanidvergiftung eingesetzt werden.^[12]

Ausscheidung

Chlorcyan wird hauptsächlich in Form von Thiocyanat ausgeschieden Urin löst sich. Ein sehr kleiner Teil kann den Körper auch durch die Ausatemluft verlassen. ATCA wird durch die Speichel und der Urin.^[12]

Auswirkungen auf den Körper

Reizung

Bei Kontakt mit Chlorcyan Haut, dies erzeugt ein irritierendes Gefühl auf der Haut. Das Augen kann nach Vergiftung gereizt werden und tränen und nach Inhalation kommt es zu Reizungen des Atemwege.

Toxizität nach akuter Exposition

Eine Chlorcyan-Vergiftung ist eines der am schnellsten wirkenden Gifte. Nach der Inhalation können die Symptome innerhalb weniger Minuten bis einer halben Stunde auftreten. Wenn eine Stunde nach der Exposition keine oder nur geringfügige Symptome aufgetreten sind, sind keine lebensbedrohlichen Probleme mehr zu erwarten.

Symptome nach akuter Exposition

Personen mit einer Chlorcyan-Vergiftung können je nach aufgenommener Dosis eine Vielzahl von Symptomen aufweisen. Eine leichte Dosis ist gekennzeichnet durch Kurzatmigkeit, Benommenheit, Schwindel, Übelkeit, Erbrechen, Verwirrtheit, Ruhelosigkeit und Angst. Bei einer höheren Dosis verwandelt sich die Atemnot in Hyperventilation und es kann zu Lungenödem Performance. Eine sehr hohe Zyaniddosis kann zu Bewusstseinsstörungen, Koma und Krämpfen führen. Es kann auch sein Krampf treten in den Muskeln auf, in denen Kopf, Nacken und Wirbelsäule nach hinten gebeugt sind. Die Pupillen des Patienten sind geweitet und eine Chlorcyan-Vergiftung kann sogar die Tod zur Folge haben.^[13]

Die Symptome können nach dem Expositionsort klassifiziert werden:

• Atemwege
• Augen
• Haut
• Mund und Rachen, Speiseröhre

Atemwegsbelastung

Bei leichter Chlorcyan-Vergiftung:^[13]

• Auswirkungen auf das zentrale Nervensystem: Kopfschmerzen, Verwirrtheit, Angst, Schwindel, Unwohlsein und Bewusstlosigkeit
• Wirkung auf das Herz: Herzklopfen
• Auswirkungen auf die Atmung: Reizung der Atemwege, Atembeschwerden oder Engegefühl in der Brust und Hyperventilation
• Gastrointestinale Wirkungen: Übelkeit und Erbrechen

Bei schwerer Chlorcyan-Vergiftung:^[13]

• Auswirkungen auf das zentrale Nervensystem: Koma, Krampfanfälle und erweiterte Pupillen
• Auswirkungen auf das Herz: Schock, anormaler oder gestörter Herzrhythmus, sehr niedriger Blutdruck und Herzstillstand
• Auswirkungen auf die Atmung: sehr schnelles Atmen gefolgt von sehr langsamem Atmen, Ansammlung von Flüssigkeit in der Lunge und Atemstillstand
• Auswirkungen auf das Auge: erweiterte Pupillen, Augenentzündungen und vorübergehende Erblindung

Augenexposition

Augenkontakt führt zu starker Reizung, Blepharospasmus und Tränenproduktion.^[13]

Hautkontakt

Hautkontakt führt zu Reizungen. Kontakt mit dem verflüssigten Gas kann zu brennt oder Erfrierungen der Haut. Es ist möglich, dass Effekte auch im Rest des Körpers auftreten.^[13]

Aufnahme Exposition

Chlorcyan hat einen bitteren, scharfen und scharfen Geschmack. Verschlucken führt zu Verengung und Taubheit des Rachens, Hypersalivation, Übelkeit und Erbrechen. Es ist möglich, dass Effekte auch im Rest des Körpers auftreten.^[13]

Toxizität nach chronischer Exposition

Bei chronischer Chlorcyan-Exposition ist die empfindlichste Wirkung die Ausbildung eines Kropfes (Schilddrüsentumor). Darüber hinaus treten vermehrt Kopfschmerzen, Schwäche, Geschmacks- und Geruchsveränderungen, Schwindel, Rachenreizung, Erbrechen, Kurzatmigkeit, Tränenfluss, Herzschmerzen, Speichelfluss, Konzentrationsstörungen und Wahnsinn auf.^[8]

Karzinogenität und Genotoxizität

Es ist noch nicht eindeutig nachgewiesen, dass Chlorcyan Karzinogen ist. Hierzu kann jedoch keine abschließende Aussage getroffen werden. Chlorcyan scheint nicht genotoxisch zu sein, aufgrund der begrenzten Anzahl von Studien hierzu kann jedoch noch keine definitive Schlussfolgerung gezogen werden.

Reproduktionstoxizität

Chlorcyan schädigt Embryonen und führt zu Geburtsfehlern, wenn die Dosis auch für die Mutter schädlich ist. Die Wirkungen sind bei einer niedrigeren Dosis nicht bekannt.

Therapie

Lokale Behandlung

Bei Hautkontakt sollte die Haut sofort mit Wasser und jegliche kontaminierte Kleidung und/oder Schuhe sollten ausgezogen werden. Bei Augenkontakt mit Chlorcyan diese ebenfalls sofort mit Wasser ausspülen. Sollten nach dem Spülen noch Beschwerden bestehen, empfiehlt es sich, einen Augenarzt aufzusuchen.

Absorptionsreduktion

Bei Verschlucken sollte der Magen so schnell wie möglich durch Erbrechen entleert werden oder Magenspülung. Bei Inhalation sollte die Person so schnell wie möglich aus der kontaminierten Umgebung entfernt werden.

Zyanidspezifische Behandlung

Bei starkem Kontakt mit Chlorcyan sollte die betroffene Person so viel wie möglich ruhen, um den Sauerstoffverbrauch zu minimieren. Darüber hinaus wird in der Regel 100 % Sauerstoffgas verabreicht oder Mund zu Mund angewendet. Bei mäßiger (keine Atemnot, keine Bewusstlosigkeit) Intoxikation, Natriumthiosulfat (50 ml einer 25%-igen Lösung), wodurch das Cyanid leichter ausgeschieden werden kann.

Bei schwerer Intoxikation wird die Ausscheidung entweder durch intravenöse Gabe von Hydroxocobalamin und optional Natriumthiosulfat (Behandlungsmethode 1), entweder durch 4-Dimethylaminophenol und Natriumthiosulfat intravenös (Behandlung 2).^[13][14]

Behandlungsmodus 1

Cyanid hat eine hohe Affinität zu Kobalt in der Form Co² . Wenn Cyanid mit Hydroxocobalamin reagiert, Cyanocobalamin, das leicht mit dem Urin oder über die Gallenblase ausgeschieden wird. Bei Erwachsenen beträgt die Dosis 5 Gramm in 100 ml einer 0,9%igen NaCl-Lösung (oder 70 mg/kg Körpergewicht) und diese Behandlung kann bei Bedarf wiederholt werden. Bei sehr schweren Intoxikationen kann dann (intravenös) Natriumthiosulfat verabreicht werden. Die Dosis bei Erwachsenen beträgt 50 ml einer 25%igen Natriumthiosulfatlösung (verabreicht mit einer Geschwindigkeit von 2,5 bis 5 ml pro Minute). Eine Nebenwirkung von Hydroxocobalamin besteht darin, dass sich Urin, Plasma und Gewebe an der Applikationsstelle aufgrund der roten Farbe von Hydroxo- und Cyanocobalamin rosa bis rot verfärben.^[8][14]

Im England und Australien wird Kobalt-EDTA für die Chelatbildung von Cyanid. Dieser Komplex wird dann über die Nieren ausgeschieden. Die Dosis beträgt 300 mg Kobalt-EDTA, infundiert über 1 Minute. Erfolgt keine Reaktion, kann dies nach 5 Minuten wiederholt werden. Die Hauptnebenwirkung davon ist eine anaphylaktische Reaktion.^[10]

Behandlungsmodus 2

Der Zweck der Verabreichung von 4-Dimethylaminophenol und Natriumthiosulfat besteht darin, die Methämoglobinbildung bzw. Förderung der Thiocyanatsekretion. Methämoglobin bindet gut mit einem freien Cyanid-Ion. Durch Erhöhung der Methämoglobinkonzentration können mehr Cyanidionen eingefangen werden.

Durch die zusätzliche Gabe von Natriumthiosulfat wird der Komplex (cyanidgebundenes Methämoglobin) durch das Rhodanase-Enzym zu Thiocyanat erhöht. Dies fördert die Ausscheidung von Thiocyanat.

Die Dosis beträgt 3,25 mg 4-Dimethylaminophenol pro kg Körpergewicht. Es ist wichtig, dass die Behandlung nicht wiederholt wird, bevor der Methämoglobinspiegel im Blut bestimmt wurde.^[8][13][14]

Wirkung auf Tiere

Die Wirkung einer Chlorcyan-Exposition wurde von Flury und Zernik an fünf Tierarten untersucht.^[15] Bei Mäusen war eine Konzentration von etwa 500 ppm tödlich nach 3 Minuten, bei Katzen 120 ppm tödlich nach 3,5 Minuten, bei Hunden 48 ppm (120 mg/m³) nach 6 Stunden tödlich, bei Ziegen 1000 ppm über 3 Minuten nach 70 Stunden tödlich, bei einer Dosis von 1200 ppm war bei Kaninchen tödlich. Andere Studien haben gezeigt, dass Tiere, die Chlorcyan ausgesetzt waren, einen gestörten Zellstoffwechsel und Lungenödeme aufweisen.^[16]

Cyanogenchlorid verursacht bei Tieren Reizungen von Augen, Schleimhäuten, Haut, Mund, Nase und Rachen. Zur Aufnahme über die Haut liegen noch keine experimentellen Daten vor.

Die LD₅₀ bei Ratten beträgt sie 5400 mg/m³ (2700 ppm) für 3 Minuten, bei Affen beträgt sie 4400 mg/m³ (2200 ppm) für 1 Minute und bei Kaninchen beträgt die LD₅₀ 6000 mg/m³ (3000 ppm) für 7 Minuten.^[17] Die LD₅₀ zur Inhalation von Chlorcyan bei Katzen zu 100 mg/m³ und bei Ratten zu 7536 mg/m³ festgestellt.^[18] Ratten haben eine LD, wenn sie oral verabreicht werden₅₀ von 6 mg/kg Körpergewicht.^[19]

Gegenmittel

Sulfanagen, ein Gegenmittel gegen Zyanidvergiftung, wurde an der entwickelt Universität von Minnesota. Dieses Gegenmittel wirkt in nur drei Minuten und kann vor einer erwarteten Exposition eingenommen werden. Bisher wurde Sulfanagen nur an Mäusen getestet, aber die Ergebnisse sind so überzeugend, dass wahrscheinlich ein Gegenmittel gefunden wurde.^[8]

Siehe auch

• Liste giftiger Gase

Externe Links

•  Internationale Chemikaliensicherheitskarte von Chlorcyan
• (und) Sicherheitsdatenblatt von Chlorcyan
• (und) NIOSH-Notfallkarte (2008)