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氰化物!!!

2022-04-12 18:49 作者:Jacob_Congreve  | 我要投稿

氰化物通常指包含氰根离子的无机化合物,氰根离子是由一个碳原子和一个氮原子以三键形式相连的阴离子,[1]是一氧化碳和分子氮的等电子体。常见的氰化钠和***等化合物都属于无机物氰化物,有剧毒。[2]氢氰酸,也称为氰化氢,或HCN,是一种工业上大规模生产的高度不稳定的液体,通常是通过氰化物盐的酸化获得的。有机的氰化物通常被称为腈。在腈类中,氰基通过一个共价键与另一个碳原子相连。例如,在乙腈化合物中,氰基与甲基(CH3)成键。因为腈类化合物不释放氰根离子,它们的毒性通常比氰化物盐小得多。

在IUPAC命名法,有机化合物有一个–C≡N的官能团的化合物被称为腈。因此,腈是有机化合物。[1][2]最简单的例子是乙腈( ),也称为甲基氰化物。腈通常不释放氰根离子。羟基和氰基键合在同一个碳上的官能团被称为氰醇,与腈不同,氰醇会释放氢氰酸。在无机化学中,含 的盐被称为氰化物。氰化物中虽然含有一个碳原子,依旧被认为是无机物。

       氰化物这个词来源于希腊语kyanos,意思是深蓝色,因为它首先是通过加热普鲁士蓝得到的。

普鲁士蓝


2 来源编辑


2.1 自然界


       氰化物由某些细菌、真菌和藻类产生,并且存在于许多植物中。在某些种子和果核中发现了大量的氰化物,例如苦杏仁、杏、苹果、桃等。[3]在植物中,氰化物通常以氰苷的形式与糖分子键合,以保护植物免受食草动物的捕食。木薯根(也叫木薯),是一种生长在热带国家的重要食物,是制作木薯粉的基础,类似于马铃薯,也含有氰苷。[4][5]

含有氰化物的苦杏仁


       马达加斯加的竹子可产生氰化物来防止动物捕食。但相应的,当地吃竹子的金竹狐猴对氰化物也有很高的耐受性。


2.2 星际物质


       在星际空间中已发现氰化物自由基 。[6]氰化物自由基通常用于测量星际气体云的温度。[7]


2.3 热解和燃烧产物


       氰化氢是由某些物质在缺氧状态下燃烧或热解产生的。例如,在内燃机的排气处或是烟草烟雾中可以检测到氰化氢。某些塑料,特别是丙烯腈衍生物,在加热或燃烧时也会释放氰化氢。[8]

3 化学特性编辑


3.1 配位化学


       氰化物阴离子是许多过渡金属的配体。[9]金属对这种阴离子的高亲和力可归因于其负电荷、致密性和参与π键的能力。众所周知的配位体包括:


  • 六氰化物  ,形状是八面体。

  • 四氰化合物  ,形状是正方形平面;

  • 二氰化合物  ,形状是线性。


       在氰化物配位化合物中,最重要的是八面体配位化合物亚铁***和普鲁士蓝色素,由于氰化物与中心铁原子的紧密结合,他们基本上是无毒的。[10]普鲁士蓝最初是在1706年左右,通过加热含铁、碳和氮的物质偶然制得的,可用于染色等。 


3.2 有机衍生物


       由于氰化物阴离子的高亲核性,氰基容易通过取代卤化物基团被引入有机分子(例如氯甲烷上的氯化物)。一般来说,有机氰化物被称为腈。因此,乙氰(CH3CN)也可被称为甲基氰化物。在有机合成中,氰化物是C-1的合成子,即它可用于将碳链延长一个单位,同时保持被官能化的能力。


  •   之后                  

  •   ,或  



3.3 制备


       氰化物的主要制备方法是 Andrussow 氧化反应,在氧气和铂催化剂的作用下,从甲烷和氨中生产气态氰化氢。[11][12]


  •   


       氰化钠是通过氢氧化钠和氰化氢反应生产的[13]

 


3.4 检测方法


1、普鲁士蓝法

       将硫酸亚铁加入到溶液中,而后用用无机酸酸化。产生普鲁士蓝即证明存在氰化物。

2、二甲基亚砜中的对苯醌法

      将溶液滴入含有对苯醌的DMSO中,用紫外光照射,如果发出绿色/蓝色光,即证明存在氰化物。

3、铜和芳香胺法

      在样品中加入二价铜和芳香胺,显示蓝色即证明存在氰化物。氰化亚铜溶解性差。

4、类咕啉比色法

      氰化物与类咕啉的钴中心络合导致颜色从橙色变为紫色,可以肉眼进行半定量检测。通过紫外-可见光谱可精确定量。这种方法适用于分析水、废水、血液和食品中的氰化物。此外,该技术也无毒害效果。

5、气体扩散流动注射分析—电流测量技术

      样品通过一个疏水气体扩散膜,选择性地只允许HCN通过。透过膜的HCN被吸收到碱性载体溶液中,该溶液将氰根输送到电流检测器中,并由检测器精确测量氰化物浓度。由酸性试剂、配体或初步紫外辐射确定的样品预处理,可分别得到游离氰化物、有效氰化物和总氰化物。这一流动注射分析方法相对简单,并且不需要耗时的蒸馏,同时减缓了蒸馏高热所产生的干扰。

4 生物特性编辑


4.1 毒性


       许多氰化物毒性很高。氰化物阴离子是细胞色素C氧化酶(也称为aa3)在电子传递链的第四复合体(发现于真核细胞线粒体膜)的抑制剂。它附着在蛋白质中的铁上。氰化物与这种酶的结合阻止了电子从细胞色素C转移到氧。结果,电子传输链被破坏,这意味着细胞不能再通过有氧呼吸的方式制造ATP,以提供能量。[14]高度依赖于有氧呼吸的组织,例如中枢神经系统和心脏,受到的影响最大。这是组织毒性缺氧的一个例子。[15]

       最危险的化合物是氢氰酸这种气体,吸入便会致死。因此,在处理氰化氢时,必须佩戴由外部氧气源提供的空气呼吸器。[8]氰化氢是通过向含有氰化物盐的溶液中加入酸而产生的,因此氰化物的碱性溶液使用起来更安全,它们不会释放氰化氢气体。氰化氢也可能在聚氨酯的燃烧中产生,所以聚氨酯不建议用于家庭、飞机等地方。口服少量氰化物固体或低至200毫克的氰化物溶液,又或是暴露于含270ppm的氰化物气体中,足以在几分钟内造成死亡。[15]

       有机的腈不容易释放氰化物离子,因此毒性低。相比之下,如三甲硅基氰化物( )等化合物,当与水接触时,很容易释放出氰化氢或氰根离子。


4.2 解毒


       羟钴胺与氰化物反应生成氰钴胺素,可被肾脏安全清除。这种方法的优点是避免了高铁血红蛋白的形成,这种解毒剂以品牌名称氰基包出售,并于2006年获得美国食品和药物管理局的批准。[16] 

       一个旧的氰化物解毒剂包括三种物质:亚硝酸戊酯珍珠(吸入给药),亚硝酸钠和硫代硫酸钠。解毒剂的目标是产生大量的铁离子(Fe3+),并与细胞色素a3竞争氰化物(这样氰化物会结合解毒剂,而不是酶)。亚硝酸盐将血红蛋白氧化到高铁血红蛋白,它与细胞色素氧化酶竞争氰根离子,氰基高铁血红蛋白的形成促使细胞色素氧化酶的恢复。从体内去除氰化物的主要机制是通过线粒体硫氰酸酶,将氰化物转化为硫氰酸盐,而硫氰酸盐是一种相对无毒的分子,由肾脏排泄。为了加速解毒,用硫代硫酸钠来提供生产硫氰酸酶的硫供体。[17] 

5 应用编辑


5.1 采矿


       氰化物主要是用来开采金、银等矿物,它有助于溶解这些金属及其矿石。在氰化过程中,精细研磨的高品质矿石与氰化物混合(浓度约为每吨两千克NaCN);低品质矿石被堆成堆,并喷洒氰化物溶液(浓度约为每吨一千克NaCN)。贵金属与氰化物阴离子络合,形成可溶性衍生物,如[Au(CN)]2]−和[Ag(CN)2]−。[13]



    •       


       银通常以硫化物的形式存在,在这种情况下不需要氧气还原。



    •        


       将含有这些离子的“富液”从固体中分离出来,剩余固体被丢弃到尾矿池或废堆中,可回收的金属已被去除。通过用锌粉尘还原或活性炭吸附,从“富液”中回收金属。这个过程会导致环境和健康问题。随着金矿尾矿池溢出,出现了许多环境灾难。水道的氰化物污染也造成了许多人类和水生物种死亡的案例。

氰化物水溶液会迅速水解,尤其是在阳光下。它可以动员一些重金属,如汞。金也可以与砷黄铁矿(FeAsS)结合,砷黄铁矿类似于黄铁矿(愚人金),其中一半的硫原子被砷取代。含金的毒砂矿石对无机氰化物也有类似的反应。

       氰化物也用于电镀,在电解液中金属离子沉积之前,它可以起到稳定金属离子的作用。


5.2 工业有机化学


       一些腈是大规模生产的,例如己二腈是尼龙的前体。这种化合物通常通过氰化氢和烯烃的结合产生,即氢氰化:


5.3 医疗


       氰化物硝普钠主要用于临床化学中以测量尿酮体,主要作为糖尿病患者的随访。有时,它也被用于紧急医疗情况下,使人体的血压迅速下降;它还在血管研究中用作血管扩张剂。人造维生素B12中的钴含有氰化物配体,作为净化过程的产物;在维生素分子被激活用于生化作用之前,人体必须清除这种物质。在第一次世界大战期间,日本一些医生曾短暂使用氰化铜化合物来治疗肺结核和麻风病。[18] 


5.4 防治害虫


       M44氰化物装置在美国用于杀死郊狼和其他犬类。[19]在新西兰,氰化物也用于害虫控制,特别是对于负鼠,一种引进的有袋动物,威胁着当地物种的保护,并在牛群中传播肺结核。同时氰化物会杀死本地鸟类,包括濒临灭绝的几维鸟。[20]氰化物也能有效控制尤金袋鼠,另一种新西兰引入的有袋动物害虫。[21]在新西兰储存、处理和使用氰化物都需要许可证。


5.5 建材用途


       亚铁***用于在雕塑的最后加工阶段,使铸造的青铜雕塑显蓝色。它本身会产生非常深的蓝色,并经常与其他化学物质混合,以达到所需的色调(通常需要佩戴标准安全设备:橡胶手套、安全眼镜和呼吸器后,使用喷灯和漆刷进行喷涂)。混合物中氰化物的实际含量会根据每个铸造厂使用的配方不同而有所差别。

氰化物也用于珠宝制作和某些类型的摄影,例如深褐色调色。

       氰化物用作熏蒸船只的杀虫剂,[22]也可以用来杀死建筑中的蚂蚁或是老鼠。[23][24]


5.6 食品添加剂


       由于与铁络合的稳定性、亚铁氰化物(亚铁氰化钠 E535、亚铁*** E536和亚铁氰化钙 E538[25])在人体内不会分解至致命水平,可应用于食品工业生产中,例如食盐中的抗结块剂。[26]

参考文献

  • [1]

    ^IUPAC Gold Book nitriles.

  • [2]

    ^NCBI-MeSH Nitriles.

  • [3]

    ^"ToxFAQs for Cyanide". Agency for Toxic Substances and Disease Registry. July 2006..

  • [4]

    ^Vetter, J. (2000). "Plant cyanogenic glycosides". Toxicon. 38 (1): 11–36. doi:10.1016/S0041-0101(99)00128-2. .

  • [5]

    ^Jones, D. A. (1998). "Why are so many food plants cyanogenic?". Phytochemistry. 47 (2): 155–162. doi:10.1016/S0031-9422(97)00425-1..

  • [6]

    ^Pieniazek, Piotr A.; Bradforth, Stephen E.; Krylov, Anna I. (2005-12-07). "Spectroscopy of the Cyano Radical in an Aqueous Environment" (PDF). The Journal of Physical Chemistry A. 110 (14): 4854–4865. Bibcode:2006JPCA..110.4854P. doi:10.1021/jp0545952..

  • [7]

    ^Roth, K. C.; Meyer, D. M.; Hawkins, I. (1993). "Interstellar Cyanogen and the Temperature of the Cosmic Microwave Background Radiation" (pdf). The Astrophysical Journal. 413 (2): L67–L71. Bibcode:1993. doi:10.1086/186961..

  • [8]

    ^Anon (June 27, 2013). "Facts about cyanide:Where cyanide is found and how it is used". CDC Emergency preparedness and response. Centers for Disease Control and Prevention..

  • [9]

    ^Sharpe, A. G. The Chemistry of Cyano Complexes of the Transition Metals; Academic Press: London, 1976.

  • [10]

    ^Holleman, A. F.; Wiberg, E. (2001). Inorganic Chemistry. San Diego: Academic Press..

  • [11]

    ^Andrussow, Leonid (1927). "Über die schnell verlaufenden katalytischen Prozesse in strömenden Gasen und die Ammoniak-Oxydation (V)" [About the quicka catalytic processes in flowing gases and the ammonia oxidation (V)]. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (in German). 60 (8): 2005–2018. doi:10.1002/cber.19270600857..

  • [12]

    ^Andrussow, L. (1935). "Über die katalytische Oxydation von Ammoniak-Methan-Gemischen zu Blausäure" [About the catalytic oxidation of ammonia-methane mixtures to cyanide]. Angewandte Chemie (in German). 48 (37): 593–595. doi:10.1002/ange.19350483702..

  • [13]

    ^Rubo, Andreas; Kellens, Raf; Reddy, Jay; Steier, Norbert; Hasenpusch, Wolfgang (2006). "Alkali metal cyanides". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. doi:10.1002/14356007..

  • [14]

    ^Nelson, David L.; Cox, Michael M. (2000). Lehniger Principles of Biochemistry (3rd ed.). New York: Worth Publishers. pp. 668, 670–671, 676..

  • [15]

    ^Biller, José (2007). Interface of neurology and internal medicine (illustrated ed.). Lippincott Williams & Wilkins. Chapter 163, pAge 939.

  • [16]

    ^Cyanide Toxicity~treatment at eMedicine.

  • [17]

    ^Chaudhary, M.; Gupta, R. "Cyanide Detoxifying Enzyme: Rhodanese" Current Biotechnology, 2012, 1, 327-335. doi:10.2174/2211550111201040327.

  • [18]

    ^Takano, R. (August 1916). "THE TREATMENT OF LEPROSY WITH CYANOCUPROL". The Journal of Experimental Medicine. 24 (2): 207–211. doi:10.1084/jem.24.2.207. .

  • [19]

    ^Shivik, John A.; Mastro, Lauren; Young, Julie K. (2014). "Animal attendance at M-44 sodium cyanide ejector sites for coyotes". Wildlife Society Bulletin. 38: 217–220. doi:10.1002/wsb.361..

  • [20]

    ^Green, Wren (July 2004). "The use of 1080 for pest control" . New Zealand Department of Conservation..

  • [21]

    ^Shapiro, Lee; et al. (21 March 2011). "Effectiveness of cyanide pellets for control of dama wallabies (Macropus eugenii)" . New Zealand Journal of Ecology. 35 (3)..

  • [22]

    ^"SODIUM CYANIDE". PubChem. National Center for Biotechnology Information. 2016. Retrieved 2 September 2016. Cyanide and hydrogen cyanide are used in electroplating, metallurgy, organic chemicals production, photographic developing, manufacture of plastics, fumigation of ships, and some mining processes..

  • [23]

    ^"Reregistration Eligibility Decision (RED) Sodium Cyanide" . EPA.gov. 1 September 1994. p. 7. Retrieved 2 September 2016. Sodium cyanide was initially registered as a pesticide on December 23, 1947, to control ants on uncultivated Agricultural and non-Agricultural areas..

  • [24]

    ^"Tariff Information, 1921: Hearings on General Tariff Revision Before the Committee on Ways and Means, House of Representatives". AbeBooks.com. US Congress, House Committee on Ways and Means, US government Printing Office. 1921. p. 3987. Retrieved 2 September 2016. Another field in which cyanide is used in growing quantity is the eradication of rats and other vermin--especially in the fight Against typhus..

  • [25]

    ^Bender, David A.; Bender, Arnold Eric (1997). Benders' dictionary of nutrition and food technology (7 ed.). Woodhead Publishing. pAge 459.

  • [26]

    ^Schulz, Horst D.; Hadeler, Astrid; Deutsche Forschungsgemeinschaft (2003). Geochemical processes in soil and groundwater: measurement—modelling—upscaling. Wiley-VCH. pAge 67.


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