看《007:太空城》的時候看到一款分子,如下圖:

兩名科學家聞了一下蒸汽就嗝屁了!有這麼毒嗎?


路過發現小眾問題下有大佬神仙打架,進來插一腳:

題主提了兩個問題,第一個是「這個分子是啥」,第二個是「有毒嗎」。

先解決第一個問題。我用ChemDraw試著畫了一下,除了左下角的苯環鄰位環氧含磷四元環有點奇怪,剩下的看起來還好……

我嘗試著用ChemDraw里的「Convert Structure to name」來命名,但是它告訴我「A name could not be generated for this structure(狗頭)」。為了命名,我把結構中的D換成非放射性的同位素氕,得到的結果是:

1-(4-acetyl-5-(6-(5,5-dichloro-2-(2-((8,8-diethoxy-4-nitro-7-oxa-8l5-phosphabicyclo[4.2.0]octa-1(6),2,4-trien-8-yl)thio)ethyl)-1-mercapto-1-phenylpent-4-en-1-yl)-1-methyltetradecahydroanthracen-1-yl)cyclopent-1-en-1-yl)-3-cyclopentylpropan-2-one

更新:氘(D)也是不具有放射性的,感謝評論區 @Wang.J 指正。

該物質的SMILE是:

SC(C1CCC(CC(C(C)(C2C(C(C)=O)CC=C2CC(CC3CCCC3)=O)CCC4)C4C5)C5C1)(C(CCSP(C6=C7C=C([N+]([O-])=O)C=C6)(O7)(OCC)OCC)CC=C(Cl)Cl)C8=CC=CC=C8

試著再用「convert name to structure」把名字轉回結構,結果是:

除了氕和氘的問題之外,完美!好的,第一個問題我們已經解決了。這個物質的英文名就是上邊引用部分的文字(氘代),結構就是上邊的圖片。

(ChemDraw支持用D來表示氘,但是不知道為什麼我每次試的時候在複雜大分子上就沒法正常生成名字了,各位大佬可以試試)


第二個問題……我覺得現有的資料庫里應該不包含這種物質,所以我又回到了我的本行,找出了毒理學中常用的毒性預測軟體。這類軟體有很多,我比較常用的有T.E.S.T和Toxtree。這裡以後者為例試著使用AI預測一下該分子的毒性。

(步驟:將ChemDraw中畫出的圖以mol格式保存,然後用Toxtree讀取)

Toxtree中有若干決策樹,分別應用於各個不同方面的毒性,使用者也可以構建自己的決策樹。這裡先來一個常用的:致癌性預測。

結果是:

Structural Alert for genetoxic carcinogenicity,即演算法認為該物質的結構會產生基因毒性與致癌性。通常來說此類物質會在細胞核內與DNA結合,導致DNA變異、錯配甚至斷裂,對細胞造成損害,以至於積累成癌症。這類物質統稱為DNA加合物,包括黃曲霉素、亞硝胺(亞硝酸鹽的代謝產物)、乙醛(酒精的代謝產物)等。同理,使用其他決策樹,我們可以得出一系列結論,包括其經口毒性較高、對眼睛沒有腐蝕性等。

這裡補充一下T.E.S.T預測出來的大鼠經口LD50的值:

(個人感覺T.E.S.T比Toxtree準確且定量效果好一些)

預估的大鼠經口LD50是64.4mg/kg體重,按照Hodge和Sterner的分類標準應該屬於中等毒性。

而按照Gosselin, Smith和Hodge的分類方法則屬於「非常有毒」。

那麼第二個問題也基本得到了解決:計算機演算法認為此物質有較大概率有致癌性,此外經口毒性預期也比較大,因此可以將其視為一般意義上的「有毒」。


綜上,得出結論:

第一,該物質的去氘代版本叫做1-(4-acetyl-5-(6-(5,5-dichloro-2-(2-((8,8-diethoxy-4-nitro-7-oxa-8l5-phosphabicyclo[4.2.0]octa-1(6),2,4-trien-8-yl)thio)ethyl)-1-mercapto-1-phenylpent-4-en-1-yl)-1-methyltetradecahydroanthracen-1-yl)cyclopent-1-en-1-yl)-3-cyclopentylpropan-2-one

第二,該物質很可能有毒且致癌。

回答完畢,不知道題主 @Triborg 滿意否?


老實說,這張圖,給得實在是太太太太太模糊了,鍵也沒有連好,導致我奇思妙想了半個多小時,拼拼湊湊的弄出了幾種可能的結構。

在給出答案之前,先作出一點點改動:

第一,是圖中的氘代巰基(—SD)為了搜索方便,已用巰基(—SH)代替;

第二,三氯甲基連的是次甲基,不符合規則,我改成了亞甲基;

第三,是圖中的磷酸酯部分給的有些滿臉問號??一個磷原子連了一個硫醚鍵,一個苯環,兩個乙氧基,怎麼可能再連雙鍵氧?一個磷還能連六個鍵?(所以我自作主張給了兩種結構,一種按照塔崩的結構刪掉一個乙氧基,一種刪掉了對硝基苯環部分)。

為圖方便,甚至沒有打開chemdraw

然後用結構和SMILES兩種方式在Scifinder上按相似性搜了一下,結果非常的amazing啊:

什麼也沒有找到,就連和這個基本結構相似的物質都沒有找到。

所以我的想法是,這個物質是按照現有的分子,虛構出來的(當然也有可能是我技術差)。

合成倒是能合成出來,有沒有電影里的那麼玄乎那就真不知道了。

不過從描述和結構中能輕易發現一個特徵:這種毒氣是神經毒氣。(不過我挺疑問的,這麼大的分子量還能是氣體??)

007太空城中對該毒氣的描述,來源:百度百科。當然對人有害對其他生物無害是有些太扯了

結構中很明顯的磷酸酯部分也表明其原型來源於神經毒氣家族,該家族還包括著名的G類毒劑塔崩(tabun)、沙林(sarin)、梭曼(soman)和V類毒劑維埃克斯(VX)。

塔崩吸入中毒的半致死劑量(LD50)約為400mg·min/m3,半失能劑量約為300mg·min/m3;經皮半致死劑量LD50為14~21mg/L。

沙林經呼吸道致毒時,其絕對致死量為0.1 mg·min/L,半數致死劑量視體重的不同為0.025~0.07 mg·min/L。梭曼吸入毒性是沙林的2-4倍,皮膚毒性是沙林的5-10倍。

在提及的神經毒劑中,毒性大小是:

維埃克斯>>梭曼>沙林>塔崩

這樣小的LD50堪稱極毒,把一大堆人毒死和切菜一樣簡單。

它們均屬於有機磷或者有機磷酸酯化合物,能夠迅速通過皮膚、粘膜、呼吸進入體內,能夠特異性抑制乙醯膽鹼酯酶,從而導致體內乙醯膽鹼蓄積過多,從而瞳孔縮小、流涎、噁心、嘔吐、肌顫、痙攣和神經麻痹、大小便失禁及死亡,也就是俗稱的毒蕈鹼樣癥狀(M樣癥狀)。

一般來說,這種生化武器作用極快,從吸入到癥狀發生幾乎是幾分鐘的事情,濃度大立倒也是有可能的,而且還極難處理,一旦泄露或者使用,那就是滿眼所見哀鴻遍野

沙林毒氣甚至被稱為「窮國的原子彈」,其威力和範圍打擊可想而知

不過其他部分倒是很難想出原型,比如結構有些地方挺像有有機磷農藥對硫磷和有機氯農藥DDT,不過總覺得證據不是很充分。所以啊,我還是偏向相信這種物質就是由神經毒劑虛構出來的。


這麼大一個分子……我覺得他們可能是被蒸氣燙死的


三氯甲基的α位怎麼是個CH……這個C只成了三根鍵啊,行吧就當它是打錯了


鍵線就鍵線,結構簡式就結構簡式

這樣個畫法,別說投文章了

畫工作報告里,開組會老闆都要打人了

(強迫症患者路過)


畢竟不能指導犯罪嘛。

常見的神經毒劑是氟磷酸酯(衍生自沙林),英國在俄雙面間j諜d案里對諾維喬克(Novichok)系列毒劑結構的猜測,基本都是氟磷酸酯。這個硫取代的結構更像是VX和一些農藥。

VX

此外這個結構明顯不像是從植物里提取的,所謂Orchidae Nigra/ Black Orchid,應該是為了營造出一種神秘的氛圍。

簡單猜一猜。

這個不像是氣體的「拼盤結構」里「硫代磷酸酯」結構大概是想說這是「一種神經毒劑」,有毒。

有類似結構的化合物是——巴拉松/對硫磷 /1605(英文名:Parathion),是一種高效且劇毒有機磷殺蟲劑,不及時救治死亡率甚高,好像已經禁售了。說不定就是高溫下分解出了這個化合物,把人整倒了。

Gy?rgy Matolcsy, Miklós Nádasy and Viktor Andriska (Eds.) - Pesticide Chemistry

這個農藥是真的毒,有因為不知道這農藥的厲害,簡單防護,噴著噴著人就不行了的案例。而且皮膚接觸也會導致中毒,以前與之相關的中毒案例很多。

韓亞軍, 李躍漢. 對硫磷中毒機理的研究和治療現狀[J]. 現代中西醫結合雜誌, 2002, 11(8):775-777.

三氯甲基那塊可能是想說「化學上是不可能的」,別想合成。當然,「靈感」也可能是來自著名殺蟲劑DDT的結構。其實農藥中的類似結構很多,DDT最廣為認知罷了。

DS-不知道是什麼,可能是dodecyl sulfate?

而那個蒽環(三個並起來的六元環)似乎是想圓一下「來自植物」這一點,很多源自植物的天然產物比如大黃素類、茜素類中都有類似的結構。我還傻傻地瞟了一眼蘭花里有沒有蒽醌類的化合物,似乎沒有類似的。

Journal of Medicinal Plants Research Vol. 4(8), pp. 592-638, 18 April 2010

蒽醌類化合物就是這個畫風,三個並起來的六元環,也不知道當時的電影的道具組是從什麼化合物的結構那裡抄的,相似化合物太多了。

Zhang Z, Pan HX and Tang GL. New insights into bacterial type II polyketide biosynthesis

至於小說,電影對原著小說進行了改編,原著中Moonraker是一種導彈,飛船+毒氣是電影的再創作。所以這個化學結構是電影為了營造恐怖氣氛加的。

原作者Ian Fleming可不會犯這種問題,因為他精通有機化學,還出版過Molecular Orbitals and Organic Chemical Reactions 等一眾有機化學書籍……

Ian Fleming寫的小說。

Ian Fleming寫的有機書。

(其實只是同名同姓而已)


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