沙林毒气(Sarin)──「20世纪最恶劣的武器」
2020-07-20


1995年3月20日早晨,日本爆发东京地铁沙林毒气事件。日本邪教团体奥姆真理教的10名教徒分别在地下铁的5班列车释放沙林毒气,共造成13人死亡和6252人轻重伤。此事件是日本自二次大战结束后最严重的恐怖攻击事件。

沙林最早是在1938年被德国纳粹的科学家发现,并以这些发现者的姓式开头命名。德国在二次大战期间大量製造沙林,但并未使用。1988年伊拉克以化学武器大量屠杀库德族人,沙林毒气也参与其中。

各式化学武器因造价低廉且具无孔不入的杀伤力而有「穷国的原子弹」之称,那幺,名列其中的沙林究竟是何许物质,能造成如此可怕的杀伤力呢?

沙林的基本性质

沙林别名甲氟磷异丙酯,化学式为[(CH3)2CHO]CH3P(O)F,是一种有机磷化合物。它是一种无色、无臭、具高挥发性的液体,且为一种神经毒素,常被应用于化学武器。沙林在联合国安理会687号决议中被归类为大规模杀伤性武器,同时也在1993年的禁止化学武器公约被归类为第一类物质,其生产与储存都是违法的。

沙林的结构与製备

沙林具有手性,因为它的结构是一个以磷为中心,且有四个不同取代基的四面体。其结构如下: (图片来源:Wikipedia)

沙林毒气(Sarin)──「20世纪最恶劣的武器」

沙林对人体的危害

像其他神经毒气一样,沙林会攻击神经系统。沙林是胆硷酯酶(cholinesterase)的有效抑制剂。沙林的氟会以离子的形式脱离,它所连结的磷酸官能基就在胆硷酯酶的丝胺酸(serine)上的羟基形成共价键,这将导致胆硷酯酶失去活性。当乙醯胆硷酯酶遭到抑制的时候,乙醯胆硷无法被分解,便会堆积过多的乙醯胆硷,使得神经冲动不断地传递,而肌肉和器官就无法进行正常的作用。

因此,当人体由皮肤或呼吸道吸入高剂量的沙林毒气后,肺部周围的肌肉就会被瘫痪,致使肺部充满黏液与唾液,受害者便会窒息死亡。

沙林毒气(Sarin)──「20世纪最恶劣的武器」

沙林的降解作用和保存期

沙林的磷-氟键很容易被水解,尤其是在硷性的环境下,沙林会快速地分解为无毒的膦酸(phosphonic acid)衍生物。因此,沙林通常只有几周到几个月的保存期,若其中含有杂质则时间更短。假如要延长沙林的保存期,则必须提高其纯度或是将其和三丁胺等稳定剂结合。因为沙林具有危害性及保存上的困难,所以真正在製作沙林砲弹时,是把它的两个反应物分开置于砲弹中,直到砲弹发射前或是飞行过程中才使其快速反应生成沙林。

沙林的解药

沙林的解药包含阿托品(atropine)和氯解磷定(pralidoxime)。阿托品是M蕈毒硷受器的抑制剂(Muscarinic receptor antagonist),可阻碍乙醯胆硷与蕈毒硷受器结合,使肌肉或器官不会因过高的乙醯胆硷浓度而持续做不正常的反应。氯解磷定则是一种可用于肌内注射或静脉注射的乙醯胆硷酯酶复活药。

参考资料:

1. 沙林http://en.wikipedia.org/wiki/Sarin

2. 沙林http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%B2%99%E6%9E%97

3. http://www.cna.com.tw/News/aOPL/201212040156-1.aspx

4. 东京地铁沙林毒气事件http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%9D%B1%E4%BA%AC%E5%9C%B0%E9%90%B5%E6%B2%99%E6%9E%97%E6%AF%92%E6%B0%A3%E4%BA%8B%E4%BB%B6

5. 阿托品http://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%98%BF%E6%89%98%E5%93%81

6. 氯解磷定http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%B0%AF%E8%A7%A3%E7%A3%B7%E5%AE%9A