2,4-динітрофенол - біологія

Молекулярний компас для вирівнювання клітин

проти ожиріння

Від чого листя старіє восени

Демократичність грифа-цесарки

Середовище Екембо: Люди також жили на відкритих ландшафтах

| Генетика | Сільське, лісове та тваринництво

Сорт пшениці був створений шляхом схрещування дикорослих трав

| Генетика | Сільське, лісове та тваринництво

Ячмінь Пангеном: Віха на шляху до склозаводу

Подовжене життя при зменшенні споживання їжі

Без тваринного методу передбачається токсичність наночастинок

Міграція клітин: нещодавно виявлена ​​функція відомого білка

2,4-динітрофенол

жовтий кристалічний порошок із фенольним запахом [1]

2,4-динітрофенол (коротко: ДНП) - жовта кристалічна тверда речовина з фенольним запахом. Структура складається з бензольного кільця з гідроксильною групою (–OH) та двома нітрогрупами (–NO2) в якості заступників. Він належить до групи динітрофенолів, групи з шести конституційних ізомерів. Вперше він був використаний у 1919 році. На той час його використовували у Франції для виготовлення боєприпасів. 40% ДНП та 60% ТНТ виготовили вибухову суміш для артилерійських снарядів. До того, як токсичність ДНП була визнана, він знайшов широке застосування як засіб проти ожиріння в 1930-х роках.

презентація

2,4-динітрофенол виникає з О- і стор-Нітрофенол шляхом повторного нітрування. Це проміжний продукт на шляху до пікринової кислоти.

2,4-динітрофенол може утворюватися в атмосфері в результаті реакції нітратних радикалів з фенолом або іншими ароматичними речовинами. [5]

характеристики

Фізичні властивості

2,4-динітрофенол кристалізується в орторомбічній кристалічній системі в космічній групі 212121 з параметрами решітки a = 610,6 pm, b = 2324 pm та c = 516,8 pm. У елементарній комірці є чотири одиниці формули. [6]

Хімічні властивості

Слабокислий характер фенолу обумовлений мезомерною стабілізацією фенолят-іона. Дві нітрогрупи відбирають електрон через ефект -M; фенольний зв’язок OH дедалі більше поляризується. Тому він має більш високу кислотність порівняно з фенолом. Значення рКа 4,09, відповідно, нижче (фенол: 9,99 [2]).

В атмосфері 2,4-динітрофенол швидко реагує з фотохімічно утвореними гідроксильними радикалами. [5] Він також непостійний протягом ночі, оскільки окислюється нітратними радикалами. 2,4-динітрофенол, ймовірно, розщеплюється у воді в аеробних умовах; без кисню розпад починається з нітрогрупи.

Бромування 2,4-динітрофенолу елементарним бромом у крижаній оцтовій кислоті призводить до 2-бром-4,6-динітрофенолу, який має температуру плавлення 118–119 ° С. [7] Пряме йодування елементарним йодом та оксидом ртуті (II) утворює 2-йодо-4,6-динітрофенол (CAS 15968-55-5). [8] Хлорування гіпохлоритом натрію дає 2-хлор-4,6-динітрофенол. [9]

2,4-динітрофенол можна частково відновити до 2-аміно-4-нітрофенолу (CAS 99-57-0) за допомогою сульфіду натрію [10] або сульфіду амонію [11]. Повне відновлення до 2,4-діамінофенолу (CAS 95-86-3) може бути здійснено, наприклад, оловом та соляною кислотою [12] або елементарним воднем над нікелевим каталізатором [13].

Спосіб дії

2,4-динітрофенол є так званим протонним іонофором і діє як розв'язувач для окисного фосфорилювання в мітохондріях клітини.

Утилізація вуглеводів та жирних кислот закінчується в мітохондрії, щоб створити хеміосмотичний потенціал в дихальному ланцюзі між міжмембранним простором та мітохондріальним матриксом. Це створює, серед іншого градієнт протона між двома просторами, який зазвичай використовується для генерування енергії (у формі АТФ). «Розв’язувачі» окисного фосфорилювання руйнують цей градієнт, забираючи протони з міжмембранного простору, дифундуючи через внутрішню мітохондріальну мембрану в матрицю і знову випускаючи там протони. DNP знову дифузує - мезомерно стабілізований - в міжмембранний простір, де той самий процес починається заново.

Енергія, яка зберігалася в цьому градієнті протонів, втрачається як тепло. Для того, щоб зберегти або відновити градієнт діючого синтезу АТФ, клітина повинна збільшити швидкість метаболізму. Наприклад, метаболізується більше жирних кислот і вуглеводів. Таким чином, фізіологічний ефект ДНП заснований на посиленні метаболізму.

Роз'єднання окисного фосфорилювання в коричневій жировій тканині новонародженого має особливе фізіологічне значення ( без тремору генерація тепла) за допомогою термогеніну. Термогенін - це білок іонного каналу (протонний канал) у внутрішній мітохондріальній мембрані, який може специфічно роз’єднати окисне фосфорилювання.

Фізіологічне значення

Використовуйте для схуднення

З спостережень за французькими робітниками на вибухонебезпечних заводах під час Першої світової війни, які контактували з 2,4-динітрофенолом на роботі та які втрачали масу тіла на додаток до значних симптомів (запаморочення, пітливість та головний біль), виникла гіпотеза, що ожиріння було спричинене проковтуванням 2,4-динітрофенол підлягає лікуванню. [14] Це було особливо добре відомо за результатами перших досліджень, проведених фармакологом Морісом Л. Тейнтером. Після коротких початкових проблем 2,4-динітрофенол перетворився на препарат проти ожиріння в США в 1930-х роках. Причиною такої популярності було те, що добові дози від 3 до 5 мг 2,4-динітрофенолу на кг маси тіла можуть збільшити базальний рівень метаболізму у здорової людини до 50%. [15] На відміну від гормонів щитовидної залози, сполуки динітро не атакують білок альбумін, що міститься в клітинній тканині, і жир не розщеплюється за рахунок м’язів. Крім того, це не підвищує кров’яний тиск або пульс.

Застосування ДНП як препарату для схуднення дедалі частіше ставилось під сумнів у середині 30-х років. Наприклад, два лікарі дійшли висновку з даних одного дослідження, що терапевтичний рівень ДНП дуже мало сприяв зниженню ваги. [16] Крім того, при терапії ДНП спостерігаються все більш серйозні побічні ефекти (див. Розділ нижче). [17] Тейнтер, з іншого боку, вважав, що це, як мінімум, рідкісні наслідки гіперчутливості до ДНП.

Через свою небезпеку та одночасно вузький терапевтичний діапазон американський орган з затвердження лікарських засобів (FDA) нарешті відкликав дозвіл на продаж ліків, що містять ДНП, у 1938 році. [18] [19]

У 1980-х роках 2,4-динітрофенол був незаконно відновлений як препарат проти ожиріння та протираковий засіб. Продукти, що містять ДНП, продавались у формі капсул. Смерть борця від прийому цих 2,4-динітрофенольних таблеток спричинила розслідування, яке призвело до судового засідання. В ході постанови DNP було вилучено з ринку як препарат для схуднення. На сьогоднішній день не існує схвалення дієтичної добавки або препарату, що містить ДНП, американським органом з затвердження лікарських засобів. Тим не менше, DNP все ще використовується культуристами та спортсменами сьогодні, щоб допомогти швидко втратити жир.

У Німеччині розповсюдження ДНП як дієтичного продукту заборонено законом. У липні 2006 року тут померла 19-річна жінка, яка прийняла добрий грам цієї речовини. Її госпіталізували до лікарні з гострими проблемами з серцем, припливами та задишкою, де через день вона померла. Друг замовив наркотик через Інтернет в Росії. Прокуратура звинуватила її у вбивстві з необережності та висунула звинувачення. Судовий процес проти неї проходив у Ганноверському окружному суді і закінчився виправдувальним вироком. [20] [21]

Шкода здоров'ю

Побічні ефекти ДНП проявляються в падінні артеріального тиску, серцевому ритмі (тахікардія), серцевій аритмії, раптовій серцевій смерті, задишці (задишці), аспіраційній пневмонії, набряку легенів, головному болі, неспокої, набряку мозку, комі, перегріванні (гіпертермія), зневодненні, метаболічному розладі Рабдоміоліз), дисфункція щитовидної залози, підвищений рівень цукру в крові, біль у животі, нудота, блювота, ціаноз, посилений розпад еритроцитів (гемолітична анемія), зміни пігменту крові з порушенням транспорту кисню (метгемоглобінемія), руйнування білих кров'яних клітин (→ синдром жовтуватого Костмана), Печіння шкіри, катаракта, ниркова недостатність, ниркова недостатність, розлади печінки, печінкова недостатність і зрештою поліорганної недостатності на запущених стадіях отруєння ДНП.

Чи є 2,4-динітрофенол канцерогенним (канцерогенним), залишається незрозумілим. У попередньому дослідженні на мишах DNP не виявляв впливу на ріст індукованого раку шкіри. [22] Можливе мутагенне властивість 2,4-динітрофенолу було досліджено у бактерій за допомогою тесту Еймса. Виявляється, ДНП не мав мутагенного ефекту. [23] В експериментах на тваринах було показано тератогенну дію сполуки, подібної до DNP, диносебу. [24]

Смертельна доза

У сучасних медичних дослідженнях летальна доза 2,4-динітрофенолу дається від 1 до 3 грамів. [25] Однак ця інформація стосується одноразової дози, і фармакокінетика ДНП точно не відома. Однак період напіввиведення досить довгий для накопичення. Одне дослідження описує напр. Наприклад, випадок, коли культурист приймав ДНП по 600 мг/добу протягом 4 днів, а потім через день помер. [26] Більшість смертей від ДНП можна простежити за тим фактом, що кумулятивний ефект не враховувався. Як завжди, люди реагують по-різному, і якщо особиста смертельна доза становить 1 грам, то ця кількість в організмі може бути досягнуто через кілька днів, навіть якщо хтось вживає значно менше на день. Найновіша задокументована смерть у Німеччині - 19-річна школярка, яка померла в серпні 2007 року після того, як одного разу взяла ДНП у лікарні Агнес Карла в Лаацені. [20]

На даний момент ефективного антидоту не виявлено; у разі отруєння ДНП лише симптоми можуть лікуватися допоміжним шляхом. Однак відомий випадок, коли пацієнта з індукованою ДНП гіпертермією можна було успішно лікувати шляхом повторного введення дантролену. [27] Дантролен використовується як засіб проти злоякісної гіпертермії. Можливо, швидке введення може врятувати життя пацієнта. [28]

Технічне використання

2,4-динітрофенол використовується у синтезі барвників та деревних консервантів, фотохімікатів, інсектицидів, вибухових речовин, показників рН, а також для представлення пікринової кислоти та амідолу. [5] [29]