2,4-Динитрофенол - Биология
Молекулярен компас за подравняване на клетките
Какво кара листата да стареят през есента
Демокрацията на лешоядите токачки
Околната среда на Ekembo: Хората също живееха в открити пейзажи
| Генетика | Земеделие, горско стопанство и животновъдство
Сортът пшеница е създаден чрез кръстосване на диви треви
| Генетика | Земеделие, горско стопанство и животновъдство
Ечемик Pangenom: Важен етап по пътя към стъкларския завод
С намален прием на храна, по-дълъг живот
Методът без животни прогнозира токсичността на наночастиците
Клетъчна миграция: новооткрита функция на известен протеин
2,4-динитрофенол
жълт кристален прах с фенолна миризма [1]
2,4-динитрофенол (къс: DNP) е жълто кристално твърдо вещество с фенолна миризма. Структурата се състои от бензенов пръстен с хидроксилна група (–OH) и две нитро групи (–NO2) като заместители. Той принадлежи към групата на динитрофенолите, група от шест конституционни изомера. За първи път е използван през 1919г. По това време той се използва във Франция за производство на боеприпаси. 40% DNP и 60% TNT направиха експлозивна смес за артилерийски снаряди. Преди да бъде призната токсичността на DNP, тя намери широко приложение като средство против затлъстяване през 30-те години.
презентация
2,4-динитрофенолът произлиза от О- и стр-Нитрофенол чрез повторно нитриране. Това е междинен продукт по пътя към пикриновата киселина.
2,4-динитрофенол може да се получи в атмосферата чрез реакция на нитратни радикали с фенол или други ароматични вещества. [5]
характеристики
Физически свойства
2,4-Динитрофенол кристализира в орторомбичната кристална система в космическата група P212121 с параметрите на решетката a = 610,6 pm, b = 2324 pm и c = 516,8 pm. В единичната клетка има четири формулни единици. [6]
Химични свойства
Слабо киселинният характер на фенола се дължи на мезомерната стабилизация на фенолатния йон. Двете нитро групи се изтеглят от електрона поради -М ефект; фенолната ОН връзка е все по-поляризирана. Следователно има по-висока киселинност в сравнение с фенола. Следователно стойността на рКа от 4,09 е съответно по-ниска (фенол: 9,99 [2]).
В атмосферата 2,4-динитрофенолът реагира бързо с фотохимично генерирани хидроксилни радикали. [5] Също така е нестабилен през нощта, тъй като се окислява от нитратни радикали. 2,4-динитрофенолът вероятно се разгражда във вода при аеробни условия; без кислород разграждането започва при нитро групата.
Бромирането на 2,4-динитрофенол с елементарен бром в ледена оцетна киселина води до 2-бромо-4,6-динитрофенол, който има точка на топене 118–119 ° С. [7] Директното йодиране с елементарен йод и живачен (II) оксид дава 2-йодо-4,6-динитрофенол (CAS 15968-55-5). [8] Хлорирането с натриев хипохлорит води до получаване на 2-хлоро-4,6-динитрофенол. [9]
2,4-динитрофенол може да бъде частично редуциран до 2-амино-4-нитрофенол (CAS 99-57-0) с натриев сулфид [10] или амониев сулфид [11]. Пълното редуциране до 2,4-диаминофенол (CAS 95-86-3) може напр. с калай и солна киселина [12] или с елементен водород върху никелов катализатор [13].
Режим на действие
2,4-Динитрофенол е така наречения протонен йонофор и действа като разделител за окислително фосфорилиране в митохондриите на клетката.
Използването на въглехидрати и мастни киселини завършва в митохондрията, за да се изгради хемиосмотичен потенциал в дихателната верига между междумембранното пространство и митохондриалната матрица. Това създава u. а. протонен градиент между двете пространства, който обикновено се използва за генериране на енергия (под формата на АТФ). „Разделителите“ на окислителното фосфорилиране разрушават този градиент, като поглъщат протони от междумембранното пространство, дифузират през вътрешната митохондриална мембрана в матрицата и отново освобождават протоните там. DNP отново дифузира - мезомерно стабилизиран - в междумембранното пространство, където същият процес започва отново.
Енергията, която се съхранява в този протонен градиент, се губи като топлина. За да поддържа или възстановява градиента за работа на синтеза на АТФ, клетката трябва да увеличи скоростта на метаболизма си. Например, повече мастни киселини и въглехидрати се метаболизират. Следователно физиологичният ефект на DNP се основава на повишаване на метаболизма.
От особено физиологично значение е отделянето на окислителното фосфорилиране в кафявата мастна тъкан на новородените (което позволява генериране на топлина без тремор) от термогенин. Термогенинът е йонен канал протеин (протонен канал) във вътрешната митохондриална мембрана, който може специфично да отдели окислителното фосфорилиране.
Физиологично значение
Използвайте за отслабване
От наблюдението на френски работници във фабрики за взривни вещества по време на Първата световна война, които са влизали в контакт с 2,4-динитрофенол по време на работа и които са загубили телесно тегло в допълнение към значителни симптоми (замайване, изпотяване и главоболие), възниква хипотезата, че затлъстяването е причинено от поглъщане на 2,4-динитрофенолът трябва да се лекува. [14] Това беше особено добре известно чрез първите резултати от проучването при фармаколога Морис Л. Таинтер. След кратки първоначални проблеми, 2,4-динитрофенолът напредна в лекарството срещу затлъстяването в САЩ през 30-те години. Причината за тази популярност е, че дневните дози от 3 до 5 mg 2,4-динитрофенол на kg телесно тегло могат да увеличат основния метаболизъм при здрав човек с до 50%. [15] За разлика от хормоните на щитовидната жлеза, динитро съединенията не атакуват протеиновия албумин, съдържащ се в клетъчната тъкан и мазнините не се разграждат за сметка на мускулите. Освен това не повишава кръвното налягане или пулса.
Използването на DNP като лекарство за отслабване все по-често се поставя под въпрос в средата на 30-те години. Например двама лекари заключават от данните от едно проучване, че терапевтичните нива на DNP допринасят много малко за загубата на тегло. [16] Освен това, по време на терапия с DNP са наблюдавани все по-сериозни странични ефекти (вж. Раздел по-долу). [17] Tainter, от друга страна, смята, че това са най-много редките последици от свръхчувствителността към DNP.
Поради своята опасност и едновременно тесния терапевтичен обхват, американският орган за одобрение на лекарствата (FDA) окончателно оттегли одобрението за продажба на лекарства, съдържащи DNP, през 1938 г. [18] [19]
През 80-те години на миналия век 2,4-динитрофенолът е въведен незаконно отново като лекарство против затлъстяване и противораково заболяване. Продукти, съдържащи DNP, се продават под формата на капсули. Смъртта на борец от приема на тези 2,4-динитрофенолни таблетки предизвика разследване, което доведе до съдебно заседание. В хода на решението DNP беше изтеглен от пазара като лекарство за отслабване. Към днешна дата няма одобрение на съдържаща DNP хранителна добавка или лекарство от американския орган за одобрение на лекарства. Независимо от това, DNP все още се използва сред културисти и спортисти днес, за да помогне за бързото загуба на телесни мазнини.
В Германия разпространението на DNP като диетичен продукт е забранено от закона. През юли 2006 г. тук почина 19-годишна жена, след като прие добър грам от това вещество. Тя е хоспитализирана с остри сърдечни проблеми, горещи вълни и задух, където умира ден по-късно. Един приятел беше поръчал наркотика по интернет в Русия. Обвинението я обвини в убийство по небрежност и повдигна обвинения. Процесът срещу нея се проведе в Окръжния съд в Хановер и завърши с оправдателна присъда. [20] [21]
Увреждане на здравето
Страничните ефекти на DNP се изразяват в спад на кръвното налягане, палпитации (тахикардия), сърдечни аритмии, внезапна сърдечна смърт, задух (диспнея), аспирационна пневмония, белодробен оток, главоболие, безпокойство, мозъчен оток, кома, прегряване (хипертермия), дехидратация, метаболитно нарушение Рабдомиолиза), дисфункция на щитовидната жлеза, повишено ниво на кръвната захар, коремна болка, гадене, повръщане, цианоза, повишено разграждане на червените кръвни клетки (хемолитична анемия), промени в кръвния пигмент с нарушаване на транспорта на кислород (метхемоглобинемия), разрушаване на белите кръвни клетки (→ агранулоцитоза), Изгаряне на кожата, катаракта, бъбречна недостатъчност, бъбречна недостатъчност, чернодробни нарушения, чернодробна недостатъчност и в крайна сметка полиорганна недостатъчност в напредналите стадии на отравяне с DNP.
Остава неясно дали 2,4-динитрофенолът е канцерогенен (канцерогенен). В предишно проучване при мишки DNP не показва ефект върху растежа на индуциран рак на кожата. [22] Възможно е мутагенно свойство на 2,4-динитрофенола да бъде изследвано при бактерии с помощта на теста на Ames. Оказва се, че DNP няма мутагенен ефект. [23] Тератогенен ефект на DNP-подобно съединение, dinoseb, е показан при експерименти с животни. [24]
Смъртоносна доза
В настоящите медицински изследвания смъртоносната доза 2,4-динитрофенол се дава като 1 до 3 грама. [25] Тази информация обаче се отнася до единична доза и фармакокинетиката на DNP не е точно известна. Изглежда обаче, че полуживотът е достатъчно дълъг за натрупване. Едно проучване описва напр. Например, случай, в който бодибилдър приема DNP по 600 mg/ден в продължение на 4 дни и след това умира един ден по-късно. [26] Повечето смъртни случаи от DNP вероятно могат да бъдат проследени до факта, че кумулативният ефект не е бил взет под внимание. Както винаги, хората реагират по различен начин и ако личната летална доза е 1 грам, тогава това количество в организма може да бъде достигнато след няколко дни, дори ако човек поглъща значително по-малко на ден. Най-новата документирана смърт в Германия е 19-годишна ученичка, която почина през август 2007 г., след като веднъж взе ДНП в болница Агнес Карл в Лаатцен. [20]
Досега не е открит ефективен антидот; в случай на отравяне с DNP само симптомите могат да бъдат лекувани подкрепящо. Известен е обаче случай, при който пациент с DNP-индуцирана хипертермия може да бъде успешно лекуван чрез многократно приложение на дантролен. [27] Дантроленът се използва като средство срещу злокачествена хипертермия. Възможно е бързото приложение да спаси живота на пациента. [28]
Техническа употреба
2,4-динитрофенол се използва при синтеза на багрила и консерванти за дърво, фотохимикали, инсектициди, експлозиви, рН индикатори, както и за представяне на пикринова киселина и амидол. [5] [29]