沙林

沙林（Sarin），北約編號GB，是G系列中的B。是一種劇毒的有機磷化合物，也是神經毒劑，由於其極強效性，經常被用作化學武器。根據1993年《化學武器公約》，自1997年4月起，禁止生產和儲存沙林，並將其列為第一類物質。

1938年，沙林由德國法本公司的研究者格哈德·施拉德(Gerhard Schrader)、奧托·安布羅斯(Otto Ambros)、G.李特爾(Gerhard Ritter)、范·德爾·林德(Van der Linde)首次發現，為研製新型殺蟲劑的副產物，這種毒劑就是以上述4個人的姓中的5個字母命名為「Sarin」。德國人很快發現這種毒氣的軍事價值，並投入生產，但是二戰期間並未使用。二戰後，這種毒劑才開始在世界範圍內生產。美軍代號GB，蘇軍代號P-35。

## 合成

沙林有多種合成路線，從DC（甲膦醯二氯）出發合成沙林的反應如下：

CH3POCl2 + KHF2 → CH3POF2 + KCl + HCl

CH3POCl2 + (CH3)2CHOH (異丙醇) → (CH3)2CHOOPClCH3 + HCl

CH3POF2 + (CH3)2CHOH → (CH3)2CH2OOPFCH3 + HF

(CH3)2CH2OOPClCH3 + HF → (CH3)2CHOOPFCH3 + HCl

## 物理性質

無色水樣液體，純淨時無氣味，只有在混入雜質時才會散發氣味。沸點158℃，易與水混溶，可溶於多數有機溶劑中。

## 化學性質

易與鹼作用，其水解產物：CH3-(i-PrO)-P=O-OH並無毒性，且其水解速率隨鹼性度而改變。其分解產物及前體甲膦酸二異丙酯（DIMP）在政府測試中被用作沙林的模擬劑，並且能於存在氟離子的酸性條件下再次生成沙林。

對金屬或鋼鐵微起腐蝕作用。

## 生理毒性

像其他一些影響神經遞質乙醯膽鹼的神經毒劑一樣，沙林可經由皮膚、眼睛接觸、呼吸道吸入或由口食入等途徑危害身體。沙林的揮發性很高（即液體轉化為氣體的容易程度），這使得其非常容易被吸入。它甚至可以通過皮膚吸收。即使在接觸到沙林氣體後約30分鐘，一件衣服仍可能釋放出沙林，從而導致其他人暴露。

其半數致死量(LCt50，大鼠，吸入)為26.2ppm(150 mg/m³)/10min，其立即威脅生命健康濃度(IDLH，大鼠，吸入)為0.0175 ppm(0.1 mg/m³)。

沙林毒氣的致死機理和其他神經類毒氣類似，通過妨害突觸間隙神經遞質的作用麻痹肌肉，包括呼吸系統所必需的肌肉，從而造成窒息。即使非致死劑量的沙林侵入人體，也會造成瞳孔縮小、視力困難、胸部緊塞、頭痛、噁心以及嘔吐等症狀，更大濃度時亦會使人暈眩、焦慮、心智損傷、肌肉痙攣、呼吸困難，甚至死亡。原因是呼吸麻痹導致窒息，除非迅速採取解毒措施。那些吸收了非致死劑量的個體，如果未立即接受醫療救治，仍可能遭受永久性的神經系統損傷。

- 對自律神經系統的影響：呼吸困難、視力減退、瞳孔縮小、流涎、出汗、腹瀉、噁心、腹痛和嘔吐。
- 對中樞神經系統的影響：呼吸次數減少、頭痛、痙攣、昏迷、呼吸停止、意識不清、譫妄和抑鬱。

## 診斷測試

在針對健康男性開展的對照研究中，受試者在三天內分次攝入總量為0.43毫克的無毒性劑量後，血漿和紅細胞中的乙醯膽鹼酯酶水平分別平均下降22%和30%。若一次性攝入0.5毫克的急性劑量，則會出現輕微中毒症狀，同時上述兩種乙醯膽鹼酯酶活性指標均平均下降38%。沙林在血液中（無論是在體內還是體外）都會迅速分解。其主要非活性代謝產物在體內的血清半衰期約為24小時。在某次恐怖襲擊的倖存者中，暴露後最初四小時內，未結合的異丙基甲基膦酸（IMPA，即沙林的水解產物）血清濃度範圍為2–135微克/升。可採用氣相色譜法或液相色譜法檢測血液或尿液中的沙林及其代謝產物，而乙醯膽鹼酯酶活性通常通過酶學方法進行測定。

另一種較新的檢測技術稱為「氟化物再生」或「氟化物活化」，可延長暴露後檢測神經毒劑的時間窗口。該技術自2000年代初開始研究，能夠克服一些傳統方法的局限。沙林不僅會與血液中的水發生水解反應（生成所謂的「游離代謝物」），還會與多種蛋白質結合，形成「蛋白加合物」。這些蛋白加合物在體內清除較慢，存在時間遠長於游離代謝物。該方法的一大優勢在於，可大幅延長檢測沙林暴露的時間窗口；根據至少一項研究，該窗口最長可達五至八周。

## 解毒劑

沙林的吸入半致死數為35mg-min/m³（3ppm暴露2min）。可為病患注射阿托品以減輕繼發症狀，提高其存活率。應優先救治仍有心跳和脈搏明顯的患者。

可能的解藥：

- 解磷定
- 長托寧（鹽酸戊乙奎醚）

## 降解與保質期

磷醯鹵化物的降解過程始於磷-氟鍵的水解。該 P-F 鍵容易受到水或氫氧根等親核試劑的攻擊，通過 SN2 機製發生斷裂。在高 pH 值條件下，沙林會迅速分解為相對無毒的膦酸衍生物。其初始分解產物為異丙基甲基膦酸（IMPA），這是一種在自然界中較為罕見、主要作為沙林分解產物的化學物質（這一特性對於檢測近期是否使用沙林作為武器非常有用）。IMPA 會進一步降解為甲基膦酸（MPA），後者也可由其他有機磷化合物生成。

若沙林中殘留有酸，則會在幾周到幾個月內開始降解。雜質的存在會縮短其保質期。據中央情報局稱，伊拉克製造的部分沙林保質期僅有幾周，主要原因是前體材料中含有雜質。

與氫氰酸和 VX 等毒劑類似，沙林的保質期也可能較短。因此，沙林通常以兩種單獨的前體形式儲存，在使用時混合生成。通過提高前體及中間體的純度，並加入三丁胺等穩定劑，可以延長沙林的保質期。在某些配方中，三丁胺被二異丙基碳二亞胺（DIC）取代，從而使沙林能夠儲存在鋁製容器中。在雙組分化學武器中，兩種前體分別存放於彈體內部，在發射前或飛行過程中混合生成沙林。這種方法既解決了穩定性問題，也提高了沙林彈藥的安全性。

## 作為武器的使用

1939年年中，沙林的配方被轉交給德國陸軍武器局的化學戰部門，該部門隨即下令將其投入戰時大規模生產。納粹德國建立了中試工廠，並在第二次世界大戰結束前一直在建設生產設施（但未能完工）。據估計，納粹德國生產的沙林總量在500公斤至10噸之間。

儘管沙林、麴黴菌素和魚胺已被裝填進炮彈，但德國並未對盟軍目標使用神經毒劑。阿道夫·希特勒拒絕啟動將沙林等毒氣用作武器的行動。

- 1950年代早期：北大西洋公約組織（NATO）將沙林列為標準化學武器。蘇聯和美國均開始為軍事目的生產沙林。
- 1953年：來自英國達勒姆郡康塞特的20歲皇家空軍工程師羅納德·馬迪森，在英格蘭威爾特郡波頓唐化學武器試驗設施進行的沙林人體試驗中死亡。其死亡十天後，舉行了一場秘密的聽證會，結果以「意外事故」作為結論。2004年，調查重新啟動，經過64天的聆訊，陪審團裁定馬迪森因「在非治療性實驗中施用神經毒劑」而被非法殺害。
- 1957年：美國停止常規生產沙林化學武器，但現有散裝沙林庫存的再蒸餾工作一直持續到1970年。
- 1970年：在「風暴行動」中，美軍可能對寮國共產黨的親托派以及投靠寮國共產黨的美國叛逃者使用了沙林。
- 1976年：智利情報機構DINA指派生物化學家歐亨尼奧·貝里奧斯在其「安德烈計劃」框架內研發沙林毒氣，用於對付政敵。DINA的目標之一是將其裝入噴霧罐以便於使用。據前DINA特工麥可·湯利證詞，這是1976年刺殺奧蘭多·萊特列爾計劃中的一環。貝里奧斯後來作證稱，沙林曾被用於多起暗殺，並計劃在「主權行動」爆發時，通過毒害阿根廷首都布宜諾斯艾利斯的供水系統來消滅居民。
- 1988年3月：哈拉布賈化學武器襲擊。在持續兩天的攻擊中，伊拉克北部庫爾德城市哈拉布賈（人口約7萬）遭到薩達姆·海珊政權下伊拉克空軍戰機投擲的化學炸彈轟炸，其中包含沙林。約5000人喪生，幾乎全部為平民。
- 1988年4月：兩伊戰爭末期，伊拉克在四次作戰中對伊朗士兵使用了沙林，幫助伊拉克軍隊在第二次法奧戰役中重新控制法奧半島。
- 1993年：162個成員國簽署了聯合國《化學武器公約》，禁止生產並儲存包括沙林在內的多種化學武器。該公約於1997年4月29日生效，並要求在2007年4月前徹底銷毀所有指定的化學武器庫存。公約生效時，各締約國宣布全球沙林庫存總量為15,047噸。截至2019年11月28日，98%的庫存已被銷毀。
- 1994年：松本事件。日本邪教組織奧姆真理教在長野縣松本市釋放了不純的沙林，造成8人死亡、500餘人受傷。該組織曾將澳大利亞班賈旺牧羊站作為試驗場。
- 1995年：東京地鐵沙林襲擊事件。奧姆真理教在東京地鐵釋放了不純的沙林，導致13人死亡，超過6200人受傷。
- 2002年：支持車臣的武裝分子伊本·哈塔卜可能被俄羅斯政府使用沙林暗殺。
- 2004年5月：伊拉克反對武裝在伊拉克境內向美軍車隊發射了一枚裝有沙林二元前體的155毫米炮彈。該炮彈設計為在飛行旋轉過程中混合化學物質。但由於爆炸未能使二元組分充分混合，或內部化學物質因年代久遠而降解，實際釋放的沙林氣體量很少。兩名美軍士兵在出現早期沙林暴露症狀後接受了治療。
- 2013年3月：汗阿薩勒化學武器襲擊。敘利亞阿勒頗市以西的一個小鎮遭到沙林襲擊，造成28人死亡、124人受傷。
- 2013年8月：古塔化學武器襲擊。在敘利亞內戰期間，敘利亞里法迪馬什省古塔地區發生了多起同時進行的沙林襲擊。不同來源報告的死亡人數在322人至1729人之間。
- 2017年4月：漢謝洪化學武器襲擊。敘利亞空軍在空襲中對反對派控制的伊德利卜省釋放了沙林毒氣。
- 2018年4月：敘利亞杜馬化學武器襲擊的受害者被報告出現接觸沙林及其他毒劑後的症狀。2018年7月6日，禁化武組織實況調查團發布了中期報告。報告指出：「結果表明，在環境樣本或據稱受害者的血漿樣本中均未檢測到有機磷神經毒劑（沙林）或其降解產物。」後來確定襲擊中使用的化學試劑為氯氣。
- 2023年7月：美國於2023年7月7日銷毀了其最後一批申報的化學武器——一枚裝填沙林神經毒劑的M55火箭。

## 關聯項目

- 東京地鐵沙林毒氣事件
- 松本沙林毒氣事件
- 2013年敘利亞化學武器襲擊事件

## 基本資料

- 域：沙林的化學結構
- IUPACName：(RS)-2-(fluoro-methyl-phosphoryl)oxypropane
- 其他名稱：甲氟膦酸異丙酯
- ChemSpiderID：7583
- InChI1：1/C4H10FO2P/c1-4(2)7-8(3,5)6/h4H,1-3H3
- InChIKey1：DYAHQFWOVKZOOW-UHFFFAOYAY
- ChEBI：75701
- ChEMBL：509554
- StdInChI：1S/C4H10FO2P/c1-4(2)7-8(3,5)6/h4H,1-3H3
- StdInChIKey：DYAHQFWOVKZOOW-UHFFFAOYSA-N
- CASNo：107-44-8
- PubChem：7871
- UNII：B4XG72QGFM
- 3D模型（JSmol）：FP(=O)(OC(C)C)C
- InChI：1/C4H10FO2P/c1-4(2)7-8(3,5)6/h4H,1-3H3
- 化學式：C4H10FO2P
- MolarMass：140.09
- 外貌：無色水狀液體
- BoilingPt：158 °C
- MeltingPt：−56 °C
- 水溶性：易溶於水
- 密度：1.0887 g/cm³(25°C)、1.102 g/cm³（20°C）
- VaporPressure：197 Pa（20°C）
- SPhrases：遠離食品、飲料、飼料等-發生事故或感到不適時立即求醫，可能的話出示標籤
- NFPA-H：4
- NFPA-F：1
- NFPA-R：0