氰化物中毒機理及救治方法Word版

1、氰化物中毒機理及救治方法摘要：本文介紹了氛化物中毒的中毒機制、救治方法,就氛化物中毒的解毒機理著重從化學(xué)的角度進行闡述和討論。關(guān)鍵詞：氰化物中毒 中毒機理 解毒方法1. 氰化物簡介氰化物具有杏仁油的氣味，是一種易揮發(fā)的物質(zhì)，易溶于水。氰化物其實是含氰基一類化學(xué)物質(zhì)的總稱, 分子化學(xué)結(jié)構(gòu)中含有氰根 ( CN-)的化合物均屬于氰化物, 最常見的是氫氰酸、 氰化鈉和氰化鉀。根據(jù)與氰基連接的元素或基團把氰化物分成兩大類, 即有機氰化物和無機氰化物。一般將無機化合物歸為氰類, 有機化合物歸為腈類。 通常為人所了解的氰化物都是無機氰化物，俗稱山奈（來自英語音譯“Cyanide”），是指包含有氰根離子（CN

2、-）的無機鹽，可認為是氫氰酸（HCN）的鹽，常見的有氰化鉀和氰化鈉。 氰化物在有機合成中是非常有用的試劑。常用來在分子中引入一個氰基，生成有機氰化物，即腈。例如紡織品中常見的腈綸，它的化學(xué)名稱是聚丙烯腈。腈通過水解可以生成羧酸；通過還原可以生成胺，等等。可以衍生出其它許多的官能團來。 工業(yè)上多用于電鍍和濕法冶金1，其中濕法冶煉金、銀的化學(xué)方程式如下：4Au+8NaCN+2H2O+O2=4NaAu(CN)2+4NaOH2NaAu(CN)2+Zn=2Au+Na2Zn(CN)4氰化物是一種劇毒物質(zhì)，但其中毒不僅僅在于直接接觸氰化物，誤食大量含有氰化物的苦杏仁、桃仁、白果、木薯或在生產(chǎn)勞動中吸入含氛化

3、物的蒸氣都可引起氰化物中毒。2. 氰化物中毒機理氰化物致死劑量小、死亡速度快、搶救困難，如果口服大量氰化物，或通過靜脈注射、吸入高濃度氫氰酸氣體的形式中毒，1-2分鐘后就會出現(xiàn)意識喪失、心跳驟停并導(dǎo)致死亡，被稱為“閃電式”驟死 23。 圖1 致死劑量的氰化鉀2.1 氰化物的結(jié)構(gòu)特點圖2 CN-結(jié)構(gòu)氰化物的CN-離子在結(jié)構(gòu)上類似于CO、N2，即 (:C=N:)- ，外來的一個電荷好似分配在C原子上，即 (-CN)，它是等電子體（圖2）。從結(jié)構(gòu)上，這個離子是個偶極離子，即有偶極又有負電荷，偶極的負端應(yīng)在C原子一邊。因此在碳原子上的一對孤電子對容易向有空軌道的金屬離子配位，是一種很強的配位

4、絡(luò)合劑。所有的過渡金屬都能生成氰絡(luò)合物。2.2 細胞色素的結(jié)構(gòu)特點細胞色素 ( cytochrome，簡寫cyt)是一類以血紅素為輔基的蛋白質(zhì)。它的特征功能是通過結(jié)構(gòu)中的鐵價態(tài)的可逆變化而進行電子傳遞。即細胞色素有a、a3、b、c、c1等種類，其中除aa3外，其余的細胞色素中鐵原子均以卟啉環(huán)和蛋白質(zhì)形成6個共價或配位.因此不能和O2、CO、CN-等結(jié)合。唯有a3的鐵原子形成5個配位，能與O2、CO、CN-等結(jié)合（圖3）。圖3細胞色素的輔基結(jié)構(gòu)與蛋白質(zhì)鏈接42.3 氰化物中毒的生化機理在呼吸時人體吸進O2 ，呼出CO2，接著是組織細胞利用O2，在這一過程中體內(nèi)的糖、脂肪、蛋白質(zhì)(生化上稱為底物)

5、被氧化利用，產(chǎn)生H2O并放出能量ATP和CO2。這一生物氧化過程中需要“細胞色素氧化酶”來完成。在正常情況下“細胞色素氧化酶”是按圖4所示來進行催化作用的。由圖4可以看出，在整個呼吸鏈中a3可被分子氧直接氧化。首先是a3中的2個Fe3+可在脫氫酶作用下從底物獲得2個電子，被還原成2個Fe2+，然后2個Fe2+失去2個電子被氧圖4 “細胞色素氧化酶”作用圖示化成2個Fe3+，失去的2個電子傳遞給O，將其激活成O2-狀態(tài)，這時底物可在脫氫酶 (E)作用下傳遞出二個H+與 O2-結(jié)合生成水，放出能量 ATP。細胞色素氧化酶就是這樣不斷得失電子，從 (Fe2+) (Fe3+)循環(huán)往復(fù)，以保證O2不斷被

6、組織細胞利用。然而當(dāng)HCN進入體內(nèi)后，CN-碳原子上的一對孤電子很容易向a3有空軌道的金屬離子配位，它是一種很強的配位絡(luò)合劑。CN-與a3(Fe3+)的Fe3+有特殊親和力，結(jié)合生成為E(Fe3+)CN即氰化細胞色素氧化酶 (中毒酶)。 由于酶的結(jié)構(gòu)改變導(dǎo)致催化作用的消失，不能再從底物獲得電子，就不能使 E(Fe3+）還原為E(Fe2+)（圖5），由于這一步反應(yīng)的中斷，使整個生物氧化過程遭到破壞，血液中的分子態(tài)O2再也不能被組織細胞利用，氧化磷酸化受阻、ATP合成減少、 細胞因攝取能量嚴(yán)重不足而窒息。 因此，氰化物中毒并不是體內(nèi)缺O(jiān)2，而是O2無法被利用。在生物學(xué)上被稱為“細胞內(nèi)窒息”。 圖5

7、 氰化物中毒過程3. 氰化物中毒救治雖然氰化物毒性劇烈，發(fā)作速度快，不過就算不幸中毒，也并非無藥可救。如果采取適當(dāng)?shù)姆椒ㄟ€是有可能挽回中毒者生命的。3.1 氰化物解毒機理氰化物中毒是由于抑制了細胞色素氧化酶氧化型(Fe3+) ，中斷了氧化呼吸鏈，可使細胞窒息。外加或生成能與氧化型細胞色素氧化酶中的鐵(Fe3+) 競爭結(jié)合CN-的物質(zhì)，從而消除毒性。 而高鐵血紅蛋白（Hb-Fe3+）不僅能與血中游離的CN-結(jié)合，還能使已與氧化型細胞色素氧化酶結(jié)合的CN-重新釋放出來，從而恢復(fù)該酶的活性。 Cytaa3Fe(CN)63-+HbFe3+ = HbFe(CN)63-+Cytaa3-Fe3+但血中的高鐵

8、血紅蛋白量很少，需要供給高鐵血紅蛋白形成劑。常見的有亞硝酸異戊酯和亞硝酸鈉。 HbFe2+NO2-+2H+ = HbFe3+NO+H2O 氰化高鐵血紅蛋白（ HbFe(CN)63- ）不夠穩(wěn)定，數(shù)分鐘后逐漸解離出CN-。體內(nèi)的部分CN-在硫氰酸酶的作用下與硫結(jié)合成毒性較小的SCN-后，可被人體排出體外5。 解毒機制可由圖6表示。圖6 解毒機理圖示3.2 中毒救治方法當(dāng)發(fā)生氰化物中毒時，應(yīng)采取如下措施6： (1)急救要迅速、及時、準(zhǔn)確。毒區(qū)內(nèi)迅速戴好防毒面具，條件允許應(yīng)及時離開染毒區(qū)。(2)立即吸入亞硝酸異戊酯。在毒區(qū)內(nèi)，置防毒面具內(nèi)吸入。毒區(qū)外，用紗布包好安瓿，捏破安瓿置鼻孔吸入，每2分鐘1支

9、，一次吸30秒，依病情可反復(fù)吸35支，并密切注意血壓變化，收縮壓降至10.7kPa時，立即停止吸入。有條件時, 應(yīng)立即肌肉注射 10 % 的4- 二甲基苯酚(4- DMAP)2ml， 或靜脈注射 3%亞硝酸鈉 10ml和 25 % 硫代硫酸鈉25 50ml 。(3)呼吸微弱或停止時施行人工呼吸，給氧；心跳停止時，進行胸外心臟按壓。(4)皮膚染毒迅速用清水清洗。口服中毒，應(yīng)用1:5000高錳酸鉀溶液或者3%過氧化氫溶液洗胃。 4. 總結(jié)氰化物屬于劇毒物品，危害性極大，在保存和使用過程中都要做好防范措施，防患于未然，萬一發(fā)生中毒，相關(guān)人員要保持冷靜，采取相應(yīng)的救治方法并撤離毒發(fā)區(qū)域。而我們在日常生活和科研學(xué)習(xí)的過程中一定要避免接觸劇毒氰化物，如果是實驗需要，也一定要采取完備的防范措施。 如之前提到的，氰化物在工業(yè)上多用于濕法煉金和電鍍。而隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，如果這兩種用途都有了替代方案，并且逐漸淘汰了高危險、高污染的含氰工藝。那么，也許有一天，當(dāng)氰化物失去所有的合法用途之后，就沒有必要再保留它的合法生產(chǎn)廠家，劇毒氰化物如氰化鉀、氰化鈉這些令人毛骨悚然的物質(zhì)也許會永遠從我們的星球上消失。 參考文獻1李玉敏，從氰化浸出溶液中選擇性電解沉積金、銀J. 黃金. 2006(09)2陳世賢等，法醫(yī)學(xué)M.北京：法律出版社.2005年第2版 3李永，侯學(xué)敏，氰化物的中毒機理、檢