2,4-Dinitrofenol - școală de chimie
2,4-dinitrofenol
pulbere cristalină galbenă cu miros fenolic [1]
2,4-dinitrofenol (mic de statura: DNP) este un solid cristalin galben cu miros fenolic. Structura constă dintr-un inel benzenic cu o grupare hidroxil (–OH) și două grupări nitro (–NO2) ca substituenți. Aparține grupului dinitrofenolilor, un grup de șase izomeri constituționali. A fost folosit pentru prima dată în 1919. La acea vreme, era folosit în Franța pentru a face muniție. 40% DNP și 60% TNT au realizat un amestec exploziv pentru obuzele de artilerie. Înainte de a fi recunoscută toxicitatea DNP, în anii 1930 s-a găsit o utilizare larg răspândită ca agent anti-obezitate.
prezentare
2,4-Dinitrofenol apare din O- și -Nitrofenol prin re-nitrare. Este un produs intermediar pe drumul către acidul picric.
2,4-Dinitrofenolul poate fi produs în atmosferă prin reacția radicalilor nitrați cu fenol sau alte substanțe aromatice. [6]
caracteristici
Proprietăți fizice
Proprietăți chimice
Caracterul slab acid al fenolului se datorează stabilizării mezomerice a ionului fenolat. Cele două grupări nitro se retrag din electroni datorită efectului -M; legătura fenolică OH este din ce în ce mai polarizată. Prin urmare, are o aciditate mai mare comparativ cu fenolul. Valoarea pKa de 4,09 este deci în mod corespunzător mai mică (fenol: 9,99 [2]).
În atmosferă, 2,4-dinitrofenolul reacționează rapid cu radicalii hidroxil generați fotochimic. [6] De asemenea, este volubil în timpul nopții, deoarece este oxidat de radicalii nitrați. 2,4-Dinitrophenol este probabil degradat în apă în condiții aerobe; fără oxigen, degradarea începe la grupul nitro.
Bromurarea 2,4-dinitrofenolului cu brom elementar în acid acetic glacial duce la 2-bromo-4,6-dinitrofenol, care are un punct de topire de 118-119 ° C. [8] Iodarea directă cu iod elementar și oxid de mercur (II) produce 2-iodo-4,6-dinitrofenol (CAS 15968-55-5). [9] Clorurarea cu hipoclorit de sodiu produce 2-clor-4,6-dinitrofenol. [10]
2,4-Dinitrofenol poate fi parțial redus la 2-Amino-4-Nitrofenol (CAS 99-57-0) cu sulfură de sodiu [11] sau sulfură de amoniu [12]. Reducerea completă la 2,4-diaminofenol (CAS 95-86-3) poate de ex. se efectuează cu staniu și acid clorhidric [13] sau cu hidrogen elementar pe un catalizator de nichel [14].
Mod de acțiune
2,4-Dinitrofenolul este așa-numitul proton ionofor și acționează ca un decuplator pentru fosforilarea oxidativă în mitocondriile celulei.
Utilizarea carbohidraților și a acizilor grași se termină în mitocondriune pentru a construi un potențial chemiosmotic în lanțul respirator între spațiul intermembranar și matricea mitocondrială. Aceasta creează un u. A. un gradient de protoni între cele două spații care este utilizat în mod normal pentru a genera energie (sub formă de ATP). „Decuplatoarele” de fosforilare oxidativă descompun acest gradient prin preluarea protonilor din spațiul intermembranar, difuzarea prin membrana mitocondrială interioară în matrice și eliberarea din nou a protonilor acolo. DNP se difuzează din nou - stabilizat mezomeric - în spațiul intermembranar, unde același proces începe din nou.
Energia stocată în acest gradient de protoni se pierde sub formă de căldură. Pentru a menține sau a reconstrui gradientul pentru operarea sintezei ATP, celula trebuie să își mărească rata metabolică. De exemplu, mai mulți acizi grași și carbohidrați sunt metabolizați. Efectul fiziologic al DNP se bazează, așadar, pe o creștere a metabolismului.
O deosebită importanță fiziologică este decuplarea fosforilării oxidative în țesutul adipos maro al nou-născuților (permițând o generare de căldură fără tremurături) prin termogenină. Termogenina este o proteină de canal ionic (canal de protoni) din membrana mitocondrială internă care poate separa în mod specific fosforilarea oxidativă.
Importanța fiziologică
Utilizați pentru pierderea în greutate
Din observația lucrătorilor francezi din fabricile de explozivi din timpul primului război mondial care au intrat în contact cu 2,4-dinitrofenol la locul de muncă și care au pierdut greutatea corporală pe lângă simptome considerabile (amețeli, transpirație și dureri de cap), a apărut ipoteza că obezitatea a fost cauzată de ingestia de 2,4-Dinitrofenol urmează a fi tratat. [15] Acest lucru a fost făcut deosebit de cunoscut de primele rezultate ale studiului sub farmacologul Maurice L. Tainter. După scurte probleme inițiale, 2,4-dinitrofenolul a avansat pentru a deveni un medicament împotriva obezității în SUA în anii 1930. Motivul acestei popularități a fost că dozele zilnice de 3 până la 5 mg 2,4-dinitrofenol pe kg de greutate corporală pot crește rata metabolică bazală la o persoană sănătoasă cu până la 50%. [16] Spre deosebire de hormonii tiroidieni, compușii dinitro nu atacă proteina albumină conținută în țesutul celular, iar grăsimea nu este descompusă în detrimentul mușchilor. În plus, nu crește tensiunea arterială sau pulsul.
Utilizarea DNP ca medicament pentru slăbit a fost tot mai mult pusă la îndoială la mijlocul anilor 1930. De exemplu, doi medici au concluzionat din datele unui studiu că nivelurile terapeutice ale DNP au contribuit foarte puțin la pierderea în greutate. [17] În plus, au fost observate efecte secundare din ce în ce mai grave (vezi secțiunea de mai jos) cu terapia DNP. [18] Tainter, pe de altă parte, a considerat că acestea sunt cel mult consecințele rare ale hipersensibilității la DNP.
Datorită pericolului său și a gamei terapeutice înguste simultan, autoritatea americană de aprobare a medicamentelor (FDA) a retras în cele din urmă aprobarea pentru vânzarea de medicamente care conțin DNP în 1938. [19] [20]
În anii 1980, 2,4-dinitrofenolul a fost reintrodus ilegal ca medicament anti-obezitate și anti-cancer. Produsele care conțin DNP au fost vândute sub formă de capsule. Moartea unui luptător din luarea acestor tablete de 2,4-dinitrofenol a determinat o anchetă, care a dus la o ședință de judecată. În cursul hotărârii, DNP a fost retras de pe piață ca medicament pentru slăbit. Până în prezent, nu există aprobarea unui supliment alimentar sau a unui medicament care conține DNP de către autoritatea americană de aprobare a medicamentelor. Cu toate acestea, DNP este încă folosit în rândul culturistilor și sportivilor de astăzi pentru a ajuta la pierderea rapidă a grăsimii corporale.
În Germania, distribuția DNP ca produs dietetic este interzisă prin lege. În iulie 2006, o tânără de 19 ani a murit aici după ce a luat un gram bun din această substanță. A fost internată în spital cu probleme cardiace acute, bufeuri și dificultăți de respirație, unde a murit o zi mai târziu. Un prieten comandase drogul pe internet în Rusia. Procuratura a acuzat-o de omucidere neglijentă și a adus acuzații. Procesul împotriva ei a avut loc la Judecătoria Hanovra și s-a încheiat printr-o achitare. [21] [22]
Daune pentru sănătate
Efectele secundare ale DNP se manifestă printr-o scădere a tensiunii arteriale, o inimă accelerată (tahicardie), aritmie cardiacă, moarte subită cardiacă, dificultăți de respirație (dispnee), pneumonie prin aspirație, edem pulmonar, cefalee, neliniște, edem cerebral, comă, supraîncălzire (hipertermie), deshidratare, tulburări metabolice Rabdomioliză), disfuncție tiroidiană, creșterea nivelului de zahăr din sânge, dureri abdominale, greață, vărsături, cianoză, descompunerea crescută a globulelor roșii din sânge (anemie hemolitică), modificări ale pigmentului din sânge cu întreruperea transportului de oxigen (metemoglobinemie), distrugerea globulelor albe (→ sindrom Kostmann gălbui), Arsuri ale pielii, cataractă, insuficiență renală, insuficiență renală, tulburări hepatice, insuficiență hepatică și, în cele din urmă, insuficiență multiplă a organelor în stadiile avansate ale otrăvirii DNP.
Rămâne neclar dacă 2,4-dinitrofenolul este cancerigen (cancerigen). Într-un studiu anterior la șoareci, DNP nu a arătat niciun efect asupra creșterii cancerului de piele indus. [23] O posibilă proprietate mutagenă a 2,4-dinitrofenolului a fost investigată la bacterii folosind testul Ames. Se pare că DNP nu a avut efect mutagen. [24] Un efect teratogen al unui compus asemănător DNP, dinoseb, a fost demonstrat în experimente pe animale. [25]
Doză letală
În studiile medicale actuale, doza letală de 2,4-dinitrofenol este dată de 1 până la 3 grame. [26] Cu toate acestea, aceste informații se referă la o singură doză, iar farmacocinetica DNP nu este cunoscută cu precizie. Cu toate acestea, timpul de înjumătățire pare să fie suficient de lung pentru ca acumularea să aibă loc. Un studiu descrie de ex. De exemplu, un caz în care un culturist a luat DNP la 600 mg/zi timp de 4 zile și apoi a murit o zi mai târziu. [27] Majoritatea deceselor prin DNP pot fi urmărite probabil din faptul că efectul cumulativ nu a fost luat în considerare. Ca întotdeauna, oamenii reacționează diferit, iar dacă doza letală personală este de 1 gram, atunci această cantitate din organism poate fi atinsă după câteva zile, chiar dacă una ingerează semnificativ mai puțin pe zi. Cea mai recentă deces documentată din Germania este o tânără de 19 ani care a murit în august 2007 după ce a luat DNP o dată la spitalul Agnes Karl din Laatzen. [21]
Până în prezent, nu a fost descoperit niciun antidot eficient; în cazul otrăvirii DNP, numai simptomele pot fi tratate în mod susținător. Cu toate acestea, se cunoaște un caz în care un pacient cu hipertermie indusă de DNP ar putea fi tratat cu succes prin administrarea repetată de dantrolen. [28] Dantrolenul este utilizat ca agent împotriva hipertermiei maligne. Administrarea rapidă poate a salvat viața pacientului. [29]
Utilizare tehnică
2,4-Dinitrofenolul este utilizat în sinteza coloranților și a conservanților pentru lemn, a substanțelor foto-chimice, insecticide, explozivi, indicatori de pH, precum și pentru a reprezenta acidul picric și amidolul. [6] [30]