بيروفوسفات رباعي الإيثيل

بيروفوسفات رباعي الإيثيل ، ويُختصر بـ TEPP _، هو مركب فوسفات عضوي صيغته الكيميائية [ (C₂H₅O ₎ ₂P ₍ O)] _₂O . وهو مشتق رباعي الإيثيل _من بيروفوسفات (P₂O₇⁴⁻ ₎ . وهو زيت عديم اللون يتجمد قرب درجة حرارة الغرفة. يُستخدم كمبيد حشري ^. يتحلل هذا المركب مائيًا بسرعة. ^{[ 3 ]}

يُعدّ مركب TEPP مبيدًا حشريًا فعالًا ضدّ المنّ، والعثّ، والعناكب، والبق الدقيقي، ونطاطات الأوراق، وبقّ الليغوس، والتربس، وحفارات الأوراق، والعديد من الآفات الأخرى. ^{[ 4 ]} يُعتبر مركب TEPP وغيره من الفوسفات العضوية من أكثر المبيدات استخدامًا في الولايات المتحدة نظرًا لفعاليتها وتأثيرها البيئي المحدود نسبيًا، وذلك لسهولة تحلّل هذا المركب الفوسفاتي العضوي.

استُخدم العلاج بتقنية TEPP لعلاج الوهن العضلي الوبيل، وهو مرض مناعي ذاتي . ويهدف هذا العلاج إلى زيادة القوة. ^{[ 5 ]}

استندت عملية التخليق التي قام بها دي كليرمون وموشنين إلى العمل السابق لألكسندر ويليامسون (المعروف بتخليق إيثر ويليامسون ). ^{[ 6 ]} وقد استخدموا في عملية التخليق هذه يوديد الإيثيل وأملاح الفضة لتكوين الإسترات بالاشتراك مع البيروفوسفات. ^{[ 7 ]}

Ag ₄ P ₂ O ₇ + 4EtI → [ (EtO) ₂ P(O)] ₂ O + 4AgI

تعتمد الطرق التجارية لإنتاج ثلاثي إيثيل الفوسفات (TEPP) غالبًا على أساليب طورها كل من شريدر وودستوك وتوي. يتفاعل ثلاثي إيثيل الفوسفات مع أوكسي كلوريد الفوسفور (طريقة شريدر) أو خماسي أكسيد الفوسفور (طريقة وودستوك). ^{[ 8 ] [ 9 ]} وبدلاً من ذلك، ينتج المركب عن التحلل المائي المتحكم به لثنائي إيثيل فوسفوروكلوريد . ^{[ 10 ] [ 11 ]}

2(EtO) ₂ P(O)Cl + H ₂ O → [ (EtO) ₂ P(O)] ₂ O + 2HCl

يتم تحضير رباعي بنزيل بيروفوسفات ذي الصلة عن طريق تجفيف حمض ثنائي بنزيل الفوسفوريك: ^{[ 12 ]}

2(RO) ₂ P(O)OH → [ (EtO) ₂ P(O)] ₂ O + H ₂ O

يُعدّ مركب TEPP ومعظم مركبات الفوسفات العضوية الأخرى عرضةً للتحلل المائي. ^{[ 13 ]} والناتج هو فوسفات ثنائي الإيثيل. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

يُعدّ TEPP نشطًا بيولوجيًا كمثبط لإنزيم أستيل كولين إستراز . يتفاعل مع مجموعة الهيدروكسيل في السيرين في الموقع النشط، مما يمنع هذا الإنزيم من العمل على ركيزته الطبيعية، وهي الناقل العصبي أستيل كولين .

يُعدّ مركب TEPP شديد السمية لجميع الحيوانات ذوات الدم الحار، بما في ذلك البشر. ^{[ 15 ]} وقد ظهرت ثلاثة أنواع من التأثيرات على هذه الحيوانات خلال الدراسات المختبرية.

• عن طريق الجلد: LD50 ₌ 2.4  ملغم/كغم (جرذ ذكر)
• عن طريق الفم: LD50 ₌ 1.12  ملغم/كغم (جرذ) ^{[ 4 ]}

يعود سبب الوفاة في الغالب إلى فشل الجهاز التنفسي، وفي بعض الحالات إلى توقف القلب. وقد يكون مسار الامتصاص مسؤولاً عن نطاق التأثير على بعض أجهزة الجسم. ^{[ 16 ]}

تختلف التأثيرات قليلاً بالنسبة للحيوانات ذوات الدم البارد. ففي دراسة أُجريت على الضفادع، تسبب التعرض الحاد في انخفاض عدد كريات الدم الحمراء. كما لوحظ انخفاض في عدد خلايا الدم البيضاء، وخاصة العدلات والليمفاويات. ولم يظهر أي تلف واضح في الأوعية الدموية يُفسر فقدان خلايا الدم. علاوة على ذلك، لم تظهر أي علامات مثل فرط إفراز اللعاب أو الدموع كما هو الحال في الحيوانات ذوات الدم الحار، على الرغم من وجود نقص في توتر العضلات أدى إلى الشلل. ^{[ 17 ]}

تم تركيبه لأول مرة على يد فلاديمير موشنين عام 1854 أثناء عمله مع أدولف وورتز . وكثيراً ما يُنسب اكتشاف TEPP خطأً إلى زميله الطالب فيليب دي كليرمون، على الرغم من اعترافه بأسبقية موشنين في منشورين. ^{[ 18 ]}

يتجلى جهل دي كليرمون نفسه بالسمية المحتملة لمركب TEPP، إذ وصف طعمه بأنه لاذع وله رائحة مميزة. ^{[ 6 ]} ورغم أن كيميائيين آخرين قاموا بتخليق TEPP مرارًا وتكرارًا خلال السنوات اللاحقة، لم تُلاحظ أي آثار جانبية له حتى ثلاثينيات القرن العشرين. علاوة على ذلك، لم تُبلغ عائلة فيليب دي كليرمون عن أي مرض حتى وفاته عن عمر يناهز التسعين عامًا. في هذه الأثناء، بدأت كيمياء المركبات الفوسفورية العضوية بالتطور بشكل ملحوظ بفضل جهود كل من أ. و. فون هوفمان، وكارل أرنولد أوغست مايكليس، وألكسندر أربوزوف . ^{[ 19 ]}

لم يتم التعرف على الآثار الضارة الأولى لمركبات مشابهة لـ TEPP إلا في عام 1932. وكان ويلي لانج وجيردا فون كروجر أول من أبلغ عن هذه الآثار، ونُشر البيان التالي في مقالتهما (باللغة الألمانية): ^{[ 20 ]}

من المثير للاهتمام أننا رصدنا التأثير القوي لإسترات ألكيل حمض الفوسفوريك أحادي فلوروفوسفات على جسم الإنسان. يتميز بخار هذه المركبات برائحة زكية وعطرية نفاذة. بعد دقائق معدودة من استنشاق البخار، يشعر المريض بضغط شديد على الحنجرة، مصحوبًا بضيق في التنفس. ثم يتبع ذلك انخفاض في مستوى الوعي، ورؤية عتامات، وظواهر مبهرة تسبب حساسية مؤلمة للعين تجاه الضوء. ولا يزول هذا الشعور إلا بعد عدة ساعات. ويبدو أن هذه الأعراض لا تنتج عن نواتج التحلل الحمضية للإستر، بل يُرجح أنها ناجمة عن أحادي فلوروفوسفات ثنائي الألكيل نفسه. وتظهر هذه التأثيرات حتى مع كميات ضئيلة جدًا.

بدأت الحكومة الألمانية في عام 1935 بجمع معلومات حول مواد سامة جديدة، بعضها صُنِّف سرًّا من قِبَل وزارة الدفاع الألمانية . ^{[ 19 ]} وكان غيرهارد شرادر ، الذي اشتهر بدراساته حول مبيدات الحشرات الفوسفورية العضوية وغازات الأعصاب، أحد الكيميائيين الذين درسوا مادة TEPP. ولاحظ، خلال دراساته، ولا سيما دراساته حول الجوانب البيولوجية، إمكانية استخدام هذا الكاشف كمبيد حشري. وهذا من شأنه أن يجعل تصنيف المركب سرًّا أمرًا غير مواتٍ للشركات التجارية. ^{[ 19 ]}

مع بداية الحرب العالمية الثانية تقريبًا ، اكتُشف أن مادة TEPP مثبطٌ لإنزيمات الكولينستراز. ^{[ 6 ]} أشار شرادر إلى دراسات إيبرهارد غروس، الذي كان أول من اكتشف آلية عمل TEPP عام 1939. أُجريت تجارب أخرى، من بينها تجارب هانز غريملس، الذي أكد نتائج غروس. ^{[ 19 ]} كان غريملس أيضًا مشاركًا في تطوير غازات الأعصاب في ذلك الوقت. شملت دراساته عدة أنواع من الحيوانات ومتطوعين بشريين. في نفس الفترة تقريبًا، اكتُشف الأتروبين كترياق محتمل لتأثير TEPP المثبط لإنزيمات الكولينستراز .

بعد الحرب العالمية الثانية، كان شرادر من بين العديد من العلماء الألمان الذين استجوبهم علماء إنجليز، وغيرهم. خلال الحرب، كان الإنجليز يطورون أسلحة كيميائية خاصة بهم لمفاجأة أعدائهم. في هذه الاستجوابات، تم الكشف عن وجود مادة TEPP ومبيدات حشرية أخرى. مع ذلك، أبقى الجيش سرًا وجود غازات الأعصاب، الذي كشف عنه شرادر أيضًا. ^{[ 10 ]}