(–)-Nikotin [1] [2] | |||
---|---|---|---|
| |||
Generel | |||
Systematisk navn |
( S )-3-(1-methyl-2-pyrrolidinyl)pyridin | ||
Chem. formel | C10H14N2 _ _ _ _ _ | ||
Fysiske egenskaber | |||
Molar masse | 162,23 g/ mol | ||
Massefylde | 1,01 g/cm³ | ||
Ioniseringsenergi | 8,01 ± 0,01 eV [3] | ||
Termiske egenskaber | |||
Temperatur | |||
• smeltning | -79°C | ||
• kogning | 247°C | ||
• nedbrydning | 482±1℉ [3] | ||
• blinker | 101°C | ||
• spontan antændelse | 244°C | ||
Eksplosionsgrænser | 0,75-4 % | ||
Entalpi | |||
• uddannelse | 39,3 kJ/mol | ||
Damptryk | 5,1 Pa | ||
Kemiske egenskaber | |||
Opløselighed | |||
• i vand | blandet | ||
• i ethanol | 5 g/100 ml | ||
Optiske egenskaber | |||
Brydningsindeks | 1,5882 | ||
Klassifikation | |||
Reg. CAS nummer | 54-11-5 | ||
PubChem | 89594 | ||
Reg. EINECS nummer | 200-193-3 | ||
SMIL | N=1C=CC=C(C1)C2N(C)CCC2 | ||
InChI | InChI=1S/C10H14N2/c1-12-7-3-5-10(12)9-4-2-6-11-8-9/h2,4,6,8,10H,3,5,7H2, 1H3/t10-/m0/s1SNICXCGAKADSCV-JTQLQIEISA-N | ||
RTECS | QS5250000 | ||
CHEBI | 17688 | ||
ChemSpider | 80863 | ||
Sikkerhed | |||
LD 50 |
50 mg/kg (rotter, oralt); 0,33 mg/kg (mus oral); 0,3 mg/kg (mus, IM) |
||
Toksicitet | meget giftig, er et ganglionisk toksin, påvirker centralnervesystemet ; ekstremt giftig for koldblodede dyr og insekter | ||
Kort karakter. fare (H) | H301 , H310 , H400 , H411 | ||
Forebyggende foranstaltninger. (P) | P273 , P280 , P301+P310 , P302+P350 , P310 | ||
GHS piktogrammer | |||
NFPA 704 | en fire 0 | ||
Data er baseret på standardbetingelser (25 °C, 100 kPa), medmindre andet er angivet. | |||
Mediefiler på Wikimedia Commons |
Nikotin (fra lat. Nicotiána - tobak ) er et giftigt pyridinalkaloid indeholdt i planter af natskyggefamilien ( Solanaceae ) , hovedsageligt i blade og stængler af tobak (tør koncentration fra 0,3 til 5 vægtprocent), shag (2-14 % ). ), i mindre mængder - i tomater , kartofler , auberginer , grøn peber . Nikotinalkaloider ( anabasin og andre) er også til stede i kokablade . Biosyntesen af nikotin sker i rødderne, og ophobningen af nikotin sker i bladene. Nikotin er giftigt for nogle insekter ; som følge heraf blev nikotin tidligere meget brugt som insekticid , og på nuværende tidspunkt bliver syntetiske analoger af nikotin, de såkaldte neonicotinoider , fortsat brugt i samme kapacitet .
Nikotin er vanedannende ved regelmæssig brug [4] .
Fysiologien og biomekanismen af virkningerne af nikotin på kroppen er forbundet med dets interaktion med de H-cholinerge receptorer i de kolinerge nervesynapser , der indeholder dem og som et resultat af excitationen af visse dele af det parasympatiske nervesystem (virkningerne afhænger af på dosis: i små doser stimulerer det synapsereceptorerne, binder til dem, for eksempel hos rygere, en stigning i hyppigheden og styrken af hjertesammentrækninger (hjerteslag), øget spytudskillelse og tarmmotilitet osv., i store doser, tværtimod blokerer den kompetitivt receptorer for virkningerne af acetylcholin) [5] . En dødelig enkeltdosis for akut forgiftning for en person er 0,5-1 g [6] (en cigaret , afhængig af mærke og type, indeholder sædvanligvis 0,1-1,0 mg nikotin uden at tage hensyn til dets tab under forbrænding under rygning) [5 ] [7] [8] .
Fra 2014 er der forskningsdata om nikotins bidrag til risikoen for visse typer ondartede tumorer, som fra 2015 kun er blevet identificeret i in vitro forsøg og ikke er blevet bekræftet af kliniske studier i levende organismer [9 ] [10] .
Indtagelse af nikotin og rygning er forbundet med hjerte-kar-sygdomme, fødselsdefekter og forgiftning [10] .
Når kvinder ryger tobak under graviditeten, er der risiko for, at det ufødte barn udvikler type 2-diabetes , fedme , hypertension , forskellige neuroadfærdsdefekter, respiratorisk dysfunktion og infertilitet senere i livet [11] [12] [13] .
Navnet "nikotin" kommer fra det latinske navn for tobak Nicotiana tabacum , som igen blev opfundet til ære for Jean Nicot , den franske ambassadør ved det portugisiske hof, som i 1560 sendte noget tobak til dronning Catherine de Medici , og anbefalede det. som et middel mod migræne [14] [15] .
Nikotin har længe været kendt i sin rå form. Den første omtale af "tobaksolie" tilhører den franske alkymist Jacques Goori , en tilhænger af Paracelsus , som flittigt søgte en mulighed for at studere planter bragt fra Amerika. Hans værk " Instruction sur l'herbe petum " (1572) indeholder den første beskrivelse af destillation af tobaksblade . "Tobaksolie", nævnt i kilderne fra det 17. og 18. århundrede som et eksternt middel til behandling af hudsygdomme, blev dengang opnået på denne måde. En detaljeret beskrivelse af fremstillingen af nikotin fra tobaksblade findes i bogen " Traité de la chymie " (1660) af en anden fransk kemiker Nicolas Lefebvre . Som en illustration af princippet om adskillelse af stoffer, og på grund af dets medicinske betydning, beskriver han i detaljer en proces, der i det væsentlige er dampdestillation . Som et resultat af denne proces fører fordampende vand nikotin bort med damp, og der dannes to lag i modtagekolben, vandige og organiske. Det organiske lag blev adskilt, renset og brugt til at bekæmpe astma , betændelse i milten og epilepsi [16] .
I 1809 udgav den franske analytiske kemiker Louis Nicolas Vauquelin et papir om en grundig analyse af Virginia-tobak. Som en del af dette arbejde var Vauquelin i stand til at isolere en rimelig ren prøve af nikotin og også isoleret æblesyre , som nikotin er bundet til i tobak. På trods af fremragende analytisk arbejde, regnes Vauquelin ikke for opdageren af nikotin, da han ikke genkendte et alkaloid i nikotin, men mente, at stoffets hovedegenskaber er forbundet med en blanding af ammoniak, mens alkaloider i sig selv er baser [16] .
Nikotin blev opdaget af de tyske kemikere Christian Wilhelm Posselt og Carl Ludwig Reimann . I 1828 indsendte de et papir om tobaks aktive princip og vandt Heidelberg Universitets årlige pris for det bedste arbejde. Posselt og Reimanns forskning blev kritiseret, fordi mange kemikere nægtede at tro, at alkaloidet kunne være en væske , men en specielt oprettet kommission genkontrollerede og bekræftede resultaterne [16] .
I 1843 fandt Louis Melsens en empirisk formel for nikotin. Nikotins struktur blev meget diskuteret i 80'erne og begyndelsen af 90'erne af det 19. århundrede, og i 1893 blev den etableret af den tyske kemiker Adolf Pinner . For at bekræfte strukturen var syntesen af dette stof påkrævet: det blev realiseret af Ame Pict i 1904. I en række artikler publicerede Pictet ikke kun en metode til at opnå syntetisk nikotin, der er identisk med naturlig nikotin, men også to produkter af dets oxidation, nikotyrin og dihydronikotyrin. Desværre forløb nogle stadier af syntesen under meget barske forhold, hvilket kunne rejse tvivl om værdien af Pictet-syntesen som en metode til at bekræfte strukturen. En senere syntese (1928), udført under milde forhold, bekræftede imidlertid rigtigheden af den etablerede formel [16] .
Den første syntese af optisk aktiv ( S )-nikotin blev udført i 1982. Optisk aktiv substitueret pyrrolidin tjente som udgangsmateriale , og pyridinringen blev skabt under syntesen [17] .
Nikotin er forbundet med et opsigtsvækkende tilfælde af forgiftning i Belgien i 1850, da grev Bokarme blev anklaget for at forgifte sin kones bror. Den belgiske kemiker Jean Serve Stas fungerede som konsulent , der i løbet af en vanskelig analyse ikke blot konstaterede, at forgiftningen var forårsaget af nikotin, men også udviklede en metode til påvisning af alkaloider , som med små modifikationer stadig bruges i analytisk kemi i dag [16] .
Den franske kemiker Mathieu Orfila var også involveret i undersøgelsen , som efter at have hørt om sagen og udført toksikologiske forsøg på dyr kom med en metode til bestemmelse af alkaloider, svarende til Stas-metoden. Desuden offentliggjorde Orfila i intervallet mellem afslutningen af efterforskningen og retssagen sine resultater, mens Stas, som var ekspert i sagen, blev tvunget til at tie. Den belgiske presse anklagede Orfila for bedrageri, men Stas gav i sine publikationer ikke desto mindre Orfila sin ret, hvilket ikke desto mindre indikerede, at han selv var opdageren [16] .
Nikotin er en hygroskopisk olieagtig væske med en bitter smag, let blandbar med vand (ved temperaturer under 60°C og over 210°C) i sin basisform .
Nikotin er letopløseligt i organiske opløsningsmidler og i vand. Vandige opløsninger med koncentrationer fra 7,89 til 82% bliver uklare ved temperaturer fra 89 til 82155 °C , ved disse temperaturer ændres deres brydningsindeks og specifikke rotation . Opløsninger med koncentrationer under 7,89 % og over 82 % er homogene uanset temperatur [18] .
Ren nikotin roterer lysets polariseringsplan til venstre, (α) D =169.
Densiteten af nikotin er 1,009 g/cm 3 [18] .
Nikotinmolekylet består af pyridin- og pyrrolidinringe . Pyrrolidinringen antager en "kappe"-konformation med trans -arrangementet af pyridinringen og N - methylgruppen [ 19] .
Da nikotin er en base (p K b ( pyrrolidin ) = 8,02, p K b ( pyridin ) = 3,12), reagerer nikotin med syrer og danner salte (normalt faste og vandopløselige). Sorption af nikotin over biologiske membraner er pH -afhængig og for slimhinder accelereres ved høje pH-værdier, når nikotinmolekylet ikke har nogen ladning. Ved fysiologiske pH-værdier er nikotin 69 % protoneret . Nikotin er af lav polaritet og meget opløseligt i medier med lav polaritet, så det absorberes godt gennem huden og trænger ind i hjernevævet gennem blod-hjerne-barrieren [19] .
Nikotin oxideres let til fysiologisk vigtig og aktiv i kroppen hos varmblodede dyr nikotinsyre- vitamin PP , mens pyrrolidincyklussen erstattes af en carboxylgruppe . Også under påvirkning af forskellige oxidationsmidler og ultraviolet stråling oxideres nikotin til methylamin og nikotinoxid [20] .
Når nikotin kommer ind i kroppen, spredes det hurtigt gennem blodet og kan krydse blod-hjerne-barrieren . I gennemsnit tager det 7 sekunder efter indånding af tobaksrøg, før nikotin når hjernen . Halveringstiden for nikotin fra kroppen er omkring to timer [21] . Den nikotin, der indåndes med tobaksrøg ved rygning, udgør en lille del af den nikotin, der findes i tobaksblade (det meste af stoffet forbrændes). Mængden af nikotin, der absorberes af kroppen, når den ryges, afhænger af mange faktorer, herunder typen af tobak, om al røgen inhaleres, og om der bruges et filter. I tilfælde af tyggetobak og snus , som lægges i munden og tygges eller inhaleres gennem næsen, er mængden af nikotin, der kommer ind i kroppen, meget større end ved tobaksrygning. Nikotin metaboliseres i leveren af cytochrom P450 -enzymet (hovedsageligt CYP2A6 , men også CYP2B6 ). Hovedmetabolitten er cotinin . _
Nikotin virker på nikotiniske acetylcholin-receptorer : det protonerede nitrogenatom i pyrrolidinringen i nikotin efterligner det kvaternære nitrogenatom i acetylcholin, og pyridin -nitrogenatomet har karakter af en Lewis-base , ligesom oxygenet i ketogruppen af acetylcholin [22] . Ved lave koncentrationer øger det aktiviteten af disse receptorer, hvilket blandt andet fører til en stigning i mængden af det stimulerende hormon adrenalin (epinephrin). Frigivelsen af adrenalin fører til en øget hjertefrekvens, øget blodtryk og vejrtrækning samt højere blodsukkerniveauer .
Det sympatiske nervesystem , der virker gennem de splanchniske nerver på binyremarven , stimulerer frigivelsen af adrenalin. Acetylcholin , produceret af de præganglioniske sympatiske fibre af disse nerver, virker på nikotiniske acetylcholin-receptorer og forårsager celledepolarisering og calciumtilstrømning gennem spændingsstyrede calciumkanaler . Calcium udløser exocytose af chromaffingranulat og fremmer derved frigivelsen af adrenalin (og noradrenalin ) til blodet .
Kotinin er et biprodukt af nikotinabsorption, der forbliver i blodet i op til 48 timer og kan bruges som en indikator for, om en person er udsat for rygning eller andre former for nikotinbrug. Ved høje doser fører nikotin til blokering af den nikotiniske acetylcholin-receptor, som er årsagen til nikotintoksicitet og dens effektivitet som insekticid .
Nikotin øger blandt andet dopaminniveauet i nydelsescentrets baner i hjernen . Tobaksrygning har vist sig at hæmme monoaminoxidase , et enzym , der er ansvarligt for at nedbryde monoamin-neurotransmittere (såsom dopamin) i hjernen. Det menes, at nikotin i sig selv ikke undertrykker produktionen af monoaminoxidase, andre komponenter af tobaksrøg er ansvarlige for dette. Det øgede indhold af dopamin ophidser hjernens lystcentre, de samme centre i hjernen er ansvarlige for " kroppens smertetærskel " derfor er spørgsmålet om, hvorvidt en person, der ryger, stadig åbent.
På trods af dets stærke toksicitet virker nikotin som et psykostimulerende middel , når det bruges i små doser (for eksempel ved rygning ) . Nikotins indvirkning på humøret varierer. Ved at forårsage frigivelse af glukose fra leveren og adrenalin (epinephrin) fra binyremarven , forårsager det excitation. Fra et subjektivt synspunkt manifesteres dette af følelser af afslapning, ro og livlighed samt en moderat euforisk tilstand.
Brugen af nikotin fører til et fald i kropsvægt, hvilket reducerer appetitten som følge af dets stimulering af POMC-neuroner [23] og en stigning i blodsukkerniveauet (glukose, der virker på mætheds- og sultcentrene i hjernens hypothalamus , dæmper følelsen af sult ).
Nikotin metaboliseres primært i leveren ved oxidation og N-demethylering. I dette tilfælde går pyrrolidinringen i stykker, og der sker N-methylering af pyridinringen, og oxidationen af nikotin fører til cotinin. Disse metabolitter udskilles fra kroppen i urinen.
Nikotin er vanedannende og giftigt [ 18] og nikotinen fundet i tobak har et højere vanedannende potentiale end heroin . Sandsynligheden for at udvikle afhængighed efter en enkelt rygning af tobak er 32 % (for den næstmest vanedannende heroin - 23 % ) [4] .
Ifølge amerikanske eksperter ryger omkring 20% af den amerikanske befolkning produkter, der indeholder nikotin , mens mere end halvdelen af cigaretterne ryges af mennesker med psykiske lidelser, hvoraf 60 til 80% er mennesker diagnosticeret med ADHD , skizofreni og bipolar lidelse [24] .
Historisk set har nikotin ofte været brugt til medicinske formål. Brugen af nikotin til behandling af forskellige sygdomme er også under udvikling. Den mest almindelige retning er tilførsel af nikotin til kroppen ad alternative veje til behandling af nikotinafhængighed . Muligheden for at bruge nikotin på andre områder undersøges, for eksempel som smertestillende middel , et middel mod opmærksomhedsforstyrrelser , Alzheimers sygdom , Parkinsons sygdom , colitis , herpes , tuberkulose [15] og skizofreni [25] . I 2020 forsøgte franske videnskabsmænd at bevise nikotinets forebyggende og terapeutiske rolle i forhold til COVID-19 [26] .
I begyndelsen af det 20. århundrede var nikotin det vigtigste insekticid , der blev brugt til plantebeskyttelse. Til disse formål blev nikotin brugt i form af et rent stof, dets sulfat , tobaksstøv, og det rene stof, som også er giftigt for pattedyr , havde den højeste aktivitet . Årsagen til den insekticide virkning af nikotin er den samme som årsagen til toksicitet: ved høje doser blokerer den nikotiniske acetylcholin-receptorer . Senere blev nikotin erstattet af dets syntetiske analoger: imidacloprid , acetamiprid og andre [27] .
Som agrotoksin i landbruget blev der brugt nikotinsulfat, tobaksstøv, røg, afkog, ekstrakt og også indocust, en blanding af nikotinsulfat med nylæsket kalk eller calciumarsenat [18] .
Nikotin er ekstremt giftigt for koldblodede dyr . Virker som et neurotoksin , der forårsager lammelse af nervesystemet (åndedrætsstop, ophør af hjerteaktivitet, død ).
Giftig ved høje doser og for varmblodede dyr . Den gennemsnitlige dødelige dosis for mennesker er 6,5-13 mg/kg oralt [28] , for rotter 140 mg/kg via huden, for mus 0,8 mg/kg intravenøst og 5,9 mg/kg intraperitonealt [29] .
Gentagen brug af nikotin gennem rygning forårsager fysisk og mental afhængighed [30] . Langvarig brug i form af cigaretter kan forårsage sygdomme og dysfunktioner såsom hyperglykæmi , arteriel hypertension , åreforkalkning , takykardi , arytmi , angina pectoris , koronar hjertesygdom , hjertesvigt og myokardieinfarkt [31] . I kombination med tjære bidrager nikotin til udviklingen af onkologiske sygdomme, herunder kræft i lunger [31] [32] , tunge og strubehoved. Fremmer udviklingen af tandkødsbetændelse og stomatitis .
Der er undersøgelser, der beviser en udtalt nootrop effekt af nikotin på grund af frigivelsen af acetylcholin a [33] .
Patienter med psykiske lidelser har en øget afhængighed af rygning. Et stort antal undersøgelser rundt om i verden hævder, at patienter med skizofreni er mere tilbøjelige til at ryge (20 forskellige lande undersøgte i alt 7593 patienter med skizofreni, hvoraf 62% var rygere) [34] . Fra 2006 ryger 80 % eller flere af personer med skizofreni i USA sammenlignet med 20 % af den generelle befolkning af ikke-rygere (ifølge NCI ) [35] . Der er en række hypoteser om årsagerne til denne afhængighed, der forklarer det som et ønske om at modstå symptomerne på lidelsen og et ønske om at modstå de negative virkninger af antipsykotika . Ifølge en hypotese skader nikotin i sig selv psyken [36] .
Ifølge en undersøgelse reducerede injektioner af nikotin i mus koncentrationen af det DNA - methylerende enzym DNMT1 og øgede ekspressionen af det GABA -producerende enzym GAD67 i den præfrontale cortex hos gnavere [37] . Den foreslår, at cigaretafhængighed hos patienter delvist kan forklares med nikotins evne til at vende de negative epigenetiske virkninger af forhøjede DNMT1-niveauer. Det er dog ikke klart, om psykiske lidelser fører til en ubalance af DNMT1 og GAD67, der kræver korrektion, og de antipsykotika, de tager, ændrer mange parametre, herunder GABAergic [38] .
Ifølge en undersøgelse fra 2017 eliminerer nikotin hypofrontalitet - utilstrækkelig cerebral blodgennemstrømning i den præfrontale cortex , karakteristisk for skizofreni, således, ifølge forskere, teoretisk set kan nikotin have en gavnlig terapeutisk effekt på patienter med skizofreni [25] . Et nyt lægemiddel, en delvis agonist af α7- nikotinacetylcholin-receptoren , GTS-21 (DMBX-A), er ved at blive undersøgt [39] .
Nikotin spiller en direkte rolle i carcinogenese gennem en række forskellige mekanismer, herunder at øge aktiviteten af tumorvækstfremmende transkriptionsfaktorer, mindske apoptose og øge angiogenese i tumorer. Derudover findes specifikke typer nikotinacetylcholin-receptorer – f.eks. alfa 7-receptorer, som stimuleres af nikotin – i mange ondartede tumorer og menes at spille en rolle i tumorprogression.12 Blokering af alfa 7-nikotinacetylcholin-receptorer har vist sig at fald i væksten af visse kræftformer. Disse resultater var imidlertid fra in vitro undersøgelser, og de bekymringer, de rejste, er ikke blevet afspejlet i in vivo undersøgelser. På trods af at have været på markedet i 30 år, har nikotinerstatningsterapi endnu ikke været forbundet med nogen "virkelig verden"-stigning i kræftrisiko.
af alkaloider | Hovedtyper|
---|---|
pyrrolidin | Gigrin |
Tropan | |
Piperidin | |
Quinolizidin | |
pyridin | |
isoquinolin | |
Quinolin | |
Indol | |
Purin | |
Phenylethylamin | |
Terpener | |
Andet |
Cigaretter | |
---|---|
Sorter |
|
Komponenter | |
inventar |
|
Rygekultur _ | |
Sundhedspåvirkning |
|
tobaksindustrien |
|
Lovlig regulering |
|
Anti-tobak ferier | |
Lister |
|
|
Ordbøger og encyklopædier | |
---|---|
I bibliografiske kataloger |