Fluoroacetato de metila - Methyl fluoroacetate
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| Nomes | |
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Nome IUPAC preferido
Fluoroacetato de metila |
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| Outros nomes
MFA, TL-551
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| Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol )
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| ChemSpider | |
| ECHA InfoCard |
100,006,563 
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| Número EC | |
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PubChem CID
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| UNII | |
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Painel CompTox ( EPA )
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| Propriedades | |
| C 3 H 5 F O 2 | |
| Massa molar | 92,069 g · mol −1 |
| Aparência | Líquido incolor |
| Ponto de fusão | −40 ° C (−40 ° F; 233 K) |
| Ponto de ebulição | 104 ° C (219 ° F; 377 K) |
| Perigos | |
| Riscos principais | Extremamente tóxico |
| Pictogramas GHS |
   
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| Palavra-sinal GHS | Perigo |
| H226 , H300 , H315 , H319 , H335 , H400 | |
| P210 , P233 , P240 , P241 , P242 , P243 , P261 , P264 , P270 , P271 , P273 , P280 , P301 + 310 , P302 + 352 , P303 + 361 + 353 , P304 + 340 , P305 + 351 + 338 , P312 , P321 , P330 , P332 + 313 , P337 + 313 , P362 , P370 + 378 , P391 | |
| Ponto de inflamação | −32 ° C (−26 ° F; 241 K) |
| Dose ou concentração letal (LD, LC): | |
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LD 50 ( dose mediana )
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6 mg / kg (camundongos) |
| Compostos relacionados | |
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Compostos relacionados
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Ácido fluoroacético Fluoroacetato de sódio Fluoroacetamida |
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Exceto onde indicado de outra forma, os dados são fornecidos para materiais em seu estado padrão (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
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| Referências da Infobox | |
Fluoroacetato de metila ( MFA ) é um éster metílico de ácido fluoroacético extremamente tóxico . É um líquido incolor e inodoro à temperatura ambiente. É usado como produto químico de laboratório e como rodenticida . Devido à sua extrema toxicidade, o MFA foi estudado para uso potencial como arma química . Não é provável que a população em geral seja exposta ao fluoroacetato de metila. Pessoas que usam MFA para o trabalho, no entanto, podem respirar ou ter contato direto da pele com a substância.
História
O MFA foi sintetizado pela primeira vez em 1896 pelo químico belga Swart pela reação de iodoacetato de metila com fluoreto de prata . Também pode ser sintetizado pela reação de cloroacetato de metila com fluoreto de potássio. Devido à sua toxicidade, o MFA foi estudado para uso potencial como arma química durante a Segunda Guerra Mundial. Foi considerado um bom veneno para a água por ser incolor e inodoro e, portanto, pode contaminar o abastecimento de água e matar grande parte da população. No final da guerra, vários países começaram a produzir fluoroacetato de metila para debilitar ou matar o inimigo.
Síntese
A síntese de fluoroacetato de metila consiste em um processo de duas etapas:
- O fluoreto de potássio e o catalisador são adicionados ao solvente dentro do reator, este é então agitado e aquecido. O catalisador mencionado neste passo é um catalisador de transferência de fase e pode ser os produtos químicos de dodecil trimetil amónio cloreto , cloreto de tetrabutilamónio , brometo de tetrabutilamónio ou cloreto de tetrametilamónio . A proporção em massa do fluoreto de potássio e do catalisador nesta etapa é 0,5 ~ 1: 0,02 ~ 0,03. Com o solvente mencionado nesta etapa sendo uma mistura de dimetilformamida e acetamida com uma proporção de massa de 1,4 ~ 1,6: 1. A proporção de massa do solvente e fluoreto de potássio é 1,1 ~ 2,0: 0,5 ~ 1.
- Quando a temperatura de reação de 100 ~ 160 ° C é atingida, cloroacetato de metila é continuamente adicionado ao reator a uma velocidade de 5 ~ 10 kg / min com a razão de massa de cloroacetato de metila e fluoreto de potássio sendo 1: 0,5 ～ 1. A reação entre esses produtos químicos produz uma mistura de gases, com os gases dentro dessa mistura sendo então divididos entre dois condensadores de acordo com sua temperatura de condensação. O cloroacetato de metila é condensado dentro do condensador ajustado para 100 ~ 105 ° C, e então retornado ao reator para continuar participando da reação química. O fluoroacetato de metila no outro condensador então entra em uma condensação de nitração de dois estágios a uma temperatura de 20 ~ 25 ° C, o que garante que o fluoroacetato de metila seja condensado em um líquido, sendo o produto dessa reação.
Estrutura e reatividade
Fluoroacetato de metila é um éster metílico . A estrutura consiste em um ácido carboxílico como grupo funcional e um átomo de flúor. O MFA é um líquido inodoro ou com um leve cheiro frutado. O ponto de ebulição do MFA é 104,5 ° C e o ponto de fusão é -35,0 ° C. É solúvel em água (1,17X10 + 5 mg / L a 25 ° C) e ligeiramente solúvel em éter de petróleo.
O MFA é resistente ao deslocamento do flúor pelos nucleófilos, portanto, há maior estabilidade da ligação CF em comparação com os outros halogênios (Cl, Br). Os outros haloacetatos são agentes alquilantes mais poderosos que reagem com o grupo -SH de proteínas. Isso, entretanto, não acontece com o MFA e lhe confere uma ação tóxica única. Além disso, o MFA é um derivado do composto de fluoroacetato (FA) que é tão tóxico e tem biotransformação semelhante ao MFA.
Mecanismo de ação e metabolismo
Geralmente, fluoroacetates são tóxicos porque eles são convertidos em fluorocitrate de coenzima A fluoroacetilo . O fluorocitrato pode inibir o aconitate hidratase, que é necessário para a conversão do citrato, por inibição competitiva. Isso interrompe o ciclo do ácido cítrico e também faz com que o citrato se acumule nos tecidos e, eventualmente, no plasma. O MFA é biotransformado principalmente pela enzima glutationa transferase em um processo de biotransformação de fase 2. A enzima dependente de GSH acopla a glutationa ao MFA e, assim, desfluorina o MFA. Como resultado, um ânion fluoreto e S-carboximetil glutationa são produzidos. A dissociação do fluoreto é mediada por uma defluorinase específica para fluoroacetato. A atividade desfluorante está presente principalmente no fígado, mas também rins, pulmões, coração e testículos apresentam atividade. No cérebro, não há sinais de desfluoração. Eventualmente, o fluorocitrato (FC) é formado, o qual é o principal composto tóxico. Ele se liga à enzima aconitase com uma afinidade muito alta e, portanto, intervém no ciclo do TCA. Citrato em circunstâncias normais é convertido em succinato, mas o processo é inibido. O ciclo para e a fosforilação oxidativa é evitada, uma vez que NADH, FADH2 e succinato são necessários para o ciclo de TCA. A respiração pára rapidamente e o veneno age muito rapidamente, sem antídoto. Consequentemente, os mamíferos são intolerantes ao MFA. No entanto, poucas espécies australianas (por exemplo, gambá de cauda em escova) mostram um nível de tolerância ao fluoroacetato, metabolizando-o usando glutationa-s-transferase. O flúor pode ser removido do fluoroacetato ou do fluorocitrato. Ele está envolvido na desintoxicação dos grupos aril e alquil, convertendo-os em conjugados de glutationa. A ligação CF é clivada devido a um ataque nucleofílico de carbono resultando na formação de S-carboximetil glutationa. Isso pode ser excretado posteriormente na forma de S-carboximetilcisteína. A meia-vida de eliminação do MFA biotransformado é de cerca de 2 dias. Quando administrado, o MFA reside principalmente no plasma sanguíneo, mas também pode ser rastreado no fígado, rim e tecido muscular.
Toxicidade
MFA é um veneno convulsivo . Causa convulsões graves em vítimas envenenadas. A morte resulta de insuficiência respiratória . Para uma variedade de animais, a toxicidade do fluoroacetato de metila foi determinada por via oral e por injeção subcutânea. A dosagem varia de 0,1 mg / kg em cães a 10-12 mg / kg em macacos, indicando uma variação considerável. Uma ordem de susceptibilidade decrescente foi determinada nestes animais, que é: cão, porquinho-da-índia, gato, coelho, cabra e, em seguida, provavelmente cavalo, rato, ratinho e macaco. Para o rato e camundongo, a toxicidade por inalação foi investigada mais completamente do que para outros animais. O LD50 para o rato e camundongo é de 450 mg./cu.m. e acima de 1.000 mg./cu.m. por 5 minutos, respectivamente. Em cães, porquinhos-da-índia, gatos, coelhos, cabras, cavalos, ratos, ratos e macacos, os efeitos farmacológicos desta substância foram investigados por via oral e por injeção. O fluoroacetato de metila causa depressão progressiva da respiração e é um veneno convulsivo, na maioria dos animais. Quando aplicado na pele não é tóxico, mas por inalação, injeção e por via oral é. Para o rato, gato e macaco rhesus, os efeitos do fluoroacetato de metila foram determinados semelhantes aos da nicotina, estricnina, leptazol, picrotoxina e convulsões eletricamente induzidas. O padrão convulsivo é considerado semelhante ao do leptazol. Poucos sinais além de asfixia são encontrados post-mortem nesses animais. Estimativas foram feitas para açúcar no sangue, hemoglobina, proteínas plasmáticas, nitrogênio não proteico e potássio sérico, cálcio, cloreto e fosfato inorgânico em um pequeno número de coelhos, cães e cabras. As alterações sanguíneas incluem um aumento de 20 a 60% na hemoglobina, um aumento de até 90% no açúcar no sangue, um aumento de 70 a 130% no fosfato inorgânico e um aumento menos significativo no potássio sérico com um aumento terminal em não proteínas nitrogênio e potássio. Todo o sistema nervoso central é afetado pelo fluoroacetato de metila, assim como o leptazol, com os centros superiores sendo mais sensíveis do que os inferiores. Pequenas doses de fluoroacetato de metila têm pouco efeito sobre a pressão arterial, mas em grandes doses tem uma ação semelhante à da nicotina. Além disso, estimula a frequência e o volume da respiração e, em seguida, causa a falha da respiração, provavelmente de origem central, como pode ser visto por meio de registros gráficos. A reação automática parece ser acentuada através do fluoroacetato de metila até que as convulsões ocorram devido à irradiação dos estímulos ser tão facilitada. A condução nervosa é aumentada e o estímulo do limiar diminuído no arco reflexo de um gato espinhal. O fluoroacetato de metila reduz o limiar convulsivo elétrico cerca de 10 vezes em ratos. As dificuldades dos tratamentos são enfatizadas, pois o fluoroacetato de metila é um poderoso convulsivo e depressor respiratório, embora sejam feitas sugestões para o tratamento no homem. O fluoroacetato de metila apresenta um sério perigo como contaminante de alimentos e água no caso de ser usado como veneno contra roedores e outros vermes, pois não é facilmente detectado ou destruído e é igualmente tóxico por via oral e por injeção.
Exposição ambiental
O fluoroacetato de metila é produzido e utilizado como reagente químico e pode ser liberado no meio ambiente por meio de diversos fluxos de resíduos. Quando era usado como rodenticida, era lançado diretamente no meio ambiente, onde seria decomposto no ar. Se liberado no ar, uma pressão de vapor estimada de 31 mmHg a 25 ℃ indica que o fluoroacetato de metila existirá apenas como um vapor na atmosfera. O fluoroacetato de metila em fase de vapor será degradado na atmosfera pela reação com radicais hidroxila produzidos fotoquimicamente. A meia-vida dessa reação no ar é estimada em 98 dias. O MFA não contém cromóforos que absorvem em comprimentos de onda> 290 nm e, portanto, não se espera que seja suscetível à fotólise direta pela luz solar.
Efeitos em animais
Os efeitos em animais ocorrem muito rápida e fortemente em animais, todos resultando em morte. A exposição a uma alta concentração de vapor de MFA não mostra quaisquer sintomas em animais até 30 - 60 minutos. Em seguida, reações violentas e morte ocorreram em poucas horas, de acordo com estudos. De camundongos com injeção intravenosa, ratos e porquinhos-da-índia apresentam sintomas após 15 minutos a 2 horas. Os animais ficam quietos e moles. Os coelhos apresentam um período de latência semelhante e fraqueza muscular. Os cães apresentam sintomas de hiperatividade. Eles são mais sensíveis devido às taxas mais altas de metabolismo e, eventualmente, também não conseguem respirar. Os peixes são mais resistentes devido ao metabolismo lento e, portanto, não se espera que a substância se acumule nos peixes. Além disso, os herbívoros australianos (por exemplo, gambá e ave comedora de sementes) que vivem em um habitat que consiste em plantas com traços de fluoroacetato, têm alguma tolerância. Isso pode acontecer desintoxicando o fluoroacetato ou mais resistividade da aconitase ao fluorocitrato na presença de GSH. Alguns insetos podem armazenar a toxina em vacúolos e usá-la mais tarde. Além disso, é importante notar que o MFA altamente perigoso não pode ser usado para envenenar animais sem arriscar a vida humana.
Terapia antidotal
Não há um antídoto presente contra MFA, mas existem algumas sugestões sobre o tratamento de envenenamento por MFA. Aconselha-se o uso de uma injeção intravenosa de anestésicos de ação rápida logo após o envenenamento. O anestésico deve ser pentotal sódico ou evipan sódico seguido por injeção intramuscular de depressores corticais de ação prolongada, como fenobarbitona sódica ou avertina retal. Posteriormente, é necessária uma supervisão cuidadosa do suprimento de oxigênio em conjunto com a máscara BLB e o uso de respiração artificial. Possivelmente, o uso de glicose hipertônica por via intravenosa é necessário, como no estado de mal epiléptico. Por fim, o uso cuidadoso de cloreto de tubocurarina deve ser aplicado para controlar quaisquer convulsões. Se ocorrer qualquer vômito, incline o paciente para frente para manter as vias aéreas abertas. Alternativamente, existe uma terapia que visa a prevenção da síntese de fluorocitrato, o bloqueio da aconitase dentro da mitocôndria e para fornecer um fluxo de citrato da mitocôndria para manter o ciclo do TCA em andamento. Por enquanto, o etanol provou ser o mais eficaz contra a formação de FC. Quando o etanol é oxidado, aumenta os níveis de acetato no sangue, o que inibe a produção de FC. Em humanos, uma dose oral de 40-60 mL de etanol a 96% é recomendada, seguida por 1,0-1,5 g / kg de etanol 5-10% por via intravenosa durante a primeira hora e 0,1 g / kg durante as 6-8 horas seguintes. Essa terapia se destina ao envenenamento por fluoroacetato (FA), que é um composto altamente relacionado ao MFA, portanto, essa terapia voltada para o MFA pode resultar em outros resultados. Além disso, o tratamento com monoacetina ajudou contra o envenenamento por AF. Ajuda a aumentar os níveis de acetato no sangue e diminui os níveis de citrato no coração, cérebro e rins. No entanto, isso só é testado experimentalmente. Em macacos, a monoacetina até reverte os efeitos da AF: todos os efeitos biológicos normalizados. Tal como acontece com o etanol, a monoacetina é eficaz contra o envenenamento por AF. Não existe, até agora, nenhum tratamento comprovado contra o MFA. No entanto, os tratamentos acima mencionados podem fornecer pontos de partida para a terapia direcionada ao MFA, uma vez que o FA e o MFA são compostos intimamente relacionados.