أيزوسيانات الميثيل

ميثيل أيزوسيانات ( MIC ) مركب عضوي صيغته الجزيئية CH₃NCO _. من مرادفاته أيزوسياناتوميثان وميثيل كاربيلامين . يُعد ميثيل أيزوسيانات وسيطًا كيميائيًا في إعادة ترتيب هوفمان للأسيتاميد وإنتاج مبيدات الكاربامات (مثل كارباريل ، كاربوفوران ، ميثوميل ، وألديكارب ) . كما استُخدم في صناعة المطاط والمواد اللاصقة . وباعتباره مركبًا شديد السمية والتهيج، فهو شديد الخطورة على صحة الإنسان. كان ميثيل أيزوسيانات المادة السامة الرئيسية المتسببة في كارثة غاز بوبال ، التي أودت بحياة ما بين 4000 و8000 شخص على المدى القصير، وتسببت في إصابات دائمة ووفيات مبكرة لما يقرب من 15000 إلى 20000 شخص. ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]} وهو أيضًا عامل مُدمع قوي جدًا . ^{[ 11 ]}

ميثيل أيزوسيانات سائل عديم اللون، سام، ومُدمع ( عامل مُسبب للدموع )، وقابل للاشتعال. ^{[ 12 ]} وهو قابل للذوبان في الماء بنسبة 6-10 أجزاء لكل 100 جزء، ولكنه يتفاعل أيضًا مع الماء (انظر التفاعلات أدناه).

يبلغ معامل انكساره 1.363 بطول موجي 589  نانومتر عند درجة حرارة 20  درجة مئوية. ^{[ 13 ]}

يُصنع إيزوسيانات الميثيل عادةً من تفاعل أحادي ميثيل أمين مع الفوسجين . ولإنتاجه على نطاق واسع، يُفضّل دمج هذين المتفاعلين عند درجة حرارة أعلى في الحالة الغازية. يتكون خليط من إيزوسيانات الميثيل ومولين من كلوريد الهيدروجين ، ولكن عند تكثيف الخليط، يتكون كلوريد N-ميثيل كاربامويل (MCC)، تاركًا مولًا واحدًا من كلوريد الهيدروجين في الحالة الغازية.

يتم الحصول على ميثيل إيزوسيانات عن طريق معالجة السليلوز البلوري الدقيق (MCC) بأمين ثالثي ، مثل N ، N- ثنائي ميثيل أنيلين ، أو بالبيريدين ، ^{[ 14 ]} أو عن طريق فصله باستخدام تقنيات التقطير . ^{[ 15 ]}

يُصنع إيزوسيانات الميثيل أيضًا من N- ميثيل فورماميد والهواء. في هذه العملية الأخيرة، يُستهلك فورًا في عملية مغلقة لإنتاج ميثوميل . ^{[ 16 ]} وقد تم الإبلاغ عن طرق تصنيع أخرى. ^{[ 17 ] [ 18 ]}

يتفاعل ميثيل أيزوسيانات بسهولة مع العديد من المواد التي تحتوي على مجموعات NH أو OH. يتفاعل مع الماء مُكَوِّنًا 1،3-ثنائي ميثيل يوريا وثاني أكسيد الكربون مع انطلاق حرارة (1358.5 جول، أو 325 سعرة حرارية، لكل غرام من ميثيل أيزوسيانات). يكون تفاعله بطيئًا نسبيًا عند درجات حرارة أقل من 20  درجة مئوية (68  درجة فهرنهايت)، ولكنه يزداد سرعةً مع ارتفاع درجات الحرارة أو في وجود حمض أو قاعدة. ^{[ 19 ]}

عند درجة حرارة ٢٥  درجة مئوية (٧٧  درجة فهرنهايت)، وفي وجود كمية زائدة من الماء، يُستهلك نصف كمية ميثيل أيزوسيانات (MIC) خلال ٩ دقائق؛ ^{[ ٢٠ ]} إذا لم تُزال الحرارة بكفاءة من خليط التفاعل، سيزداد معدل التفاعل ويؤدي سريعًا إلى غليان ميثيل أيزوسيانات. وقد تسبب هذا التفاعل في كارثة بوبال بعد إضافة كمية كبيرة من الماء إلى خزان تخزين ميثيل أيزوسيانات. وكانت نتيجة هذه العملية الطاردة للحرارة الخارجة عن السيطرة تفاعلًا متسارعًا وانبعاثًا مباشرًا لـ ٤٢ طنًا من ميثيل أيزوسيانات إلى الغلاف الجوي.

في حال زيادة تركيز ميثيل أيزوثيازولينون (MIC)، يتكون 1،3،5 -ثلاثي ميثيل بيوريت مع ثاني أكسيد الكربون . ^{[ 12 ]} تتفاعل الكحولات والفينولات ، التي تحتوي على مجموعة هيدروكسيل (OH ) ، ببطء مع ميثيل أيزوثيازولينون، ولكن يمكن تحفيز التفاعل بواسطة ثلاثي ألكيل أمينات أو ثنائي ألكيل القصدير ثنائي الكربوكسيلات. كما تتفاعل الأوكسيمات والهيدروكسيل أمينات والإينولات مع ميثيل أيزوثيازولينون لتكوين ميثيل كاربامات. ^{[ 12 ]} تُنتج هذه التفاعلات المنتجات الموضحة أدناه ( الاستخدامات ).

تتفاعل الأمونيا والأمينات الأولية والثانوية بسرعة مع ميثيل أيزوثيازولينون لتكوين اليوريا المستبدلة . أما مركبات الأمونيا الأخرى، مثل الأميدات واليوريا ، فتتفاعل مع ميثيل أيزوثيازولينون ببطء شديد. ^{[ 21 ]}

يتفاعل أيضًا مع نفسه لتكوين ثلاثي الوحدات أو بوليمرات ذات وزن جزيئي أعلى. في وجود المحفزات ، يتفاعل MIC مع نفسه لتكوين ثلاثي الوحدات الصلب، أو إيزوسيانورات ثلاثي الميثيل، أو بوليمر ذي وزن جزيئي أعلى.

يحفز ميثوكسيد الصوديوم ، وفوسفين ثلاثي الإيثيل ، وكلوريد الحديديك ، وبعض المركبات المعدنية الأخرى، تكوين ثلاثي وحدات ميثيل أيزوسيانورات (MIC)، بينما يحفز تكوين البوليمر ذي الوزن الجزيئي العالي بواسطة بعض ثلاثي ألكيل الأمينات. ولأن تكوين ثلاثي وحدات MIC طارد للحرارة (1246 جول، أو 298 سعرة حرارية، لكل غرام من MIC)، فقد يؤدي التفاعل إلى غليان شديد لـ MIC. يتحلل البوليمر ذو الوزن الجزيئي العالي في الماء الساخن لتكوين ثلاثي ميثيل أيزوسيانورات . ونظرًا لإمكانية تكوّن أملاح معدنية محفزة من الشوائب الموجودة في MIC والفولاذ التجاريين، يجب عدم تخزين هذا المنتج في براميل أو خزانات فولاذية. ^{[ 12 ]}

مادة ميثيل أيزوسيانات شديدة السمية ، ولا يوجد لها ترياق معروف . وقد حددت الجمعية الأمريكية لخبراء الصحة الصناعية الحكوميين الحد الأقصى المسموح به لتركيزها بـ 0.02 جزء في المليون . وتُعدّ هذه المادة سامة عند استنشاقها أو ابتلاعها أو ملامستها بكميات منخفضة تصل إلى 0.4 جزء في المليون . تشمل أعراض التعرض لها السعال، وألم الصدر ، وضيق التنفس ، والربو ، وتهيج العينين والأنف والحلق ، بالإضافة إلى تلف الجلد . أما التعرض لمستويات أعلى من 21 جزء في المليون، فقد يؤدي إلى وذمة رئوية ، وانتفاخ الرئة، ونزيف ، والتهاب رئوي قصبي، وقد يُفضي إلى الوفاة . على الرغم من أن رائحة ميثيل أيزوسيانات لا يمكن تمييزها عند تركيز 5 جزء في المليون لدى معظم الناس، إلا أن خصائصها المُسببة للدموع القوية تُعدّ مؤشراً واضحاً على وجودها (عند تركيز 2-4 جزء في المليون، تُصاب العيون المُعرّضة لها بالتهيج، بينما عند تركيز 21 جزء في المليون، لا يستطيع الأشخاص تحمّل وجود ميثيل أيزوسيانات في الهواء). ^{[ 11 ]} وتتوسط مستقبلات TRPA1، المسؤولة عن تهيج العين وغازات الدموع، في النهايات العصبية الحسية للألم في العين، التأثيرات المُهيّجة لميثيل أيزوسيانات. ^{[ 22 ]}

يجب توخي الحذر عند تخزين ميثيل أيزوسيانات نظرًا لسهولة بلمرته الطاردة للحرارة (انظر قسم التفاعلات ) وحساسيته المماثلة للماء. يُنصح باستخدام عبوات من الفولاذ المقاوم للصدأ أو الزجاج فقط ؛ ويجب تخزين ميثيل أيزوسيانات في درجات حرارة أقل من 40 درجة مئوية (104 درجة فهرنهايت)، ويفضل عند 4 درجات مئوية (39 درجة فهرنهايت) .    

تجلّى الأثر السام لهذا المركب في كارثة بوبال عام 1984 ، حين تسرب حوالي 42 ألف كيلوغرام (93 ألف رطل) من ميثيل أيزوسيانات وغازات أخرى من خزانات تحت الأرض تابعة لمصنع شركة يونيون كاربايد إنديا المحدودة (UCIL)، فوق منطقة مأهولة بالسكان في 3 ديسمبر 1984، ما أسفر عن مقتل حوالي 3500 شخص على الفور، و8000 شخص خلال أول 48 ساعة، و15 ألف شخص آخرين على مدى السنوات التالية. كما عانى 200 ألف شخص من آثار صحية طويلة الأمد جراء هذه الكارثة. ^{[ 23 ] [ 24 ]} 

أثناء الحرائق الهيكلية، يمكن أن تساهم المواد الطبيعية في إطلاق الإيزوسيانات بما في ذلك إيزوسيانات الميثيل. ^{[ 25 ]}

في 30 يوليو 2015، أفاد العلماء أنه عند أول هبوط للمركبة الفضائية فيلاي على سطح المذنب 67/P ، كشفت القياسات التي أجرتها أجهزة COSAC وPtolemy عن ستة عشر مركباً عضوياً ، أربعة منها شوهدت لأول مرة على سطح مذنب ، بما في ذلك الأسيتاميد والأسيتون وميثيل إيزوسيانات والبروبيونالدهيد . ^{[ 32 ] [ 33 ] [ 34 ]}

في عام 2017، اكتشف فريقان من علماء الفلك باستخدام مصفوفة أتاكاما الكبيرة للمليمتر (ALMA) المكونة من 66 تلسكوبًا راديويًا في صحراء أتاكاما (شمال تشيلي ) وجود MIC حول النجوم الشابة الشبيهة بالشمس. ^{[ 31 ]}

يُعتبر MIC جزيئًا ما قبل حيوي كما أوضح مكتشفو نتائج ALMA في IRAS 16293-2422 ، وهو نظام متعدد من النجوم الفتية جدًا: "تشارك هذه العائلة من الجزيئات العضوية في تخليق الببتيدات والأحماض الأمينية ، والتي، في شكل بروتينات ، هي الأساس البيولوجي للحياة كما نعرفها". ^{[ 31 ]}

• موضوع السلامة والصحة المهنية في المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية: الإيزوسيانات ، من موقع المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (NIOSH).
• المكتبة الوطنية الأمريكية للطب: قاعدة بيانات المواد الخطرة – ميثيل أيزوسيانات