沙林毒氣(Sarin)──「20世紀最惡劣的武器」

沙林毒氣(Sarin)──「20世紀最惡劣的武器」
臺北市立第一女子高級中學二年級蔣采蓉/臺北市立第一女子高級中學化學科許名智老師

1995年3月20日早晨，日本爆發東京地鐵沙林毒氣事件。日本邪教團體奧姆真理教的10名教徒分別在地下鐵的5班列車釋放沙林毒氣，共造成13人死亡和6252人輕重傷。此事件是日本自二次大戰結束後最嚴重的恐怖攻擊事件。

沙林最早是在1938年被德國納粹的科學家發現，並以這些發現者的姓式開頭命名。德國在二次大戰期間大量製造沙林，但並未使用。1988年伊拉克以化學武器大量屠殺庫德族人，沙林毒氣也參與其中。

各式化學武器因造價低廉且具無孔不入的殺傷力而有「窮國的原子彈」之稱，那麼，名列其中的沙林究竟是何許物質，能造成如此可怕的殺傷力呢？

沙林的基本性質

沙林別名甲氟磷異丙酯，化學式為[(CH3)2CHO]CH3P(O)F，是一種有機磷化合物。它是一種無色、無臭、具高揮發性的液體，且為一種神經毒素，常被應用於化學武器。沙林在聯合國安理會687號決議中被歸類為大規模殺傷性武器，同時也在1993年的禁止化學武器公約被歸類為第一類物質，其生產與儲存都是違法的。

沙林的結構與製備

沙林具有手性，因為它的結構是一個以磷為中心，且有四個不同取代基的四面體。其結構如下： (圖片來源：Wikipedia)

沙林對人體的危害

像其他神經毒氣一樣，沙林會攻擊神經系統。沙林是膽鹼酯酶(cholinesterase)的有效抑制劑。沙林的氟會以離子的形式脫離，它所連結的磷酸官能基就在膽鹼酯酶的絲胺酸(serine)上的羥基形成共價鍵，這將導致膽鹼酯酶失去活性。當乙醯膽鹼酯酶遭到抑制的時候，乙醯膽鹼無法被分解，便會堆積過多的乙醯膽鹼，使得神經衝動不斷地傳遞，而肌肉和器官就無法進行正常的作用。

因此，當人體由皮膚或呼吸道吸入高劑量的沙林毒氣後，肺部周圍的肌肉就會被癱瘓，致使肺部充滿黏液與唾液，受害者便會窒息死亡。

沙林的降解作用和保存期

沙林的磷-氟鍵很容易被水解，尤其是在鹼性的環境下，沙林會快速地分解為無毒的膦酸(phosphonic acid)衍生物。因此，沙林通常只有幾周到幾個月的保存期，若其中含有雜質則時間更短。假如要延長沙林的保存期，則必須提高其純度或是將其和三丁胺等穩定劑結合。因為沙林具有危害性及保存上的困難，所以真正在製作沙林砲彈時，是把它的兩個反應物分開置於砲彈中，直到砲彈發射前或是飛行過程中才使其快速反應生成沙林。

沙林的解藥

沙林的解藥包含阿托品(atropine)和氯解磷定(pralidoxime)。阿托品是M蕈毒鹼受器的抑制劑（Muscarinic receptor antagonist），可阻礙乙醯膽鹼與蕈毒鹼受器結合，使肌肉或器官不會因過高的乙醯膽鹼濃度而持續做不正常的反應。氯解磷定則是一種可用於肌內注射或靜脈注射的乙醯膽鹼酯酶復活藥。

參考資料：

1. 沙林http://en.wikipedia.org/wiki/Sarin

2. 沙林http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%B2%99%E6%9E%97

3. http://www.cna.com.tw/News/aOPL/201212040156-1.aspx

4. 東京地鐵沙林毒氣事件http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%9D%B1%E4%BA%AC%E5%9C%B0%E9%90%B5%E6%B2%99%E6%9E%97%E6%AF%92%E6%B0%A3%E4%BA%8B%E4%BB%B6

5. 阿托品http://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%98%BF%E6%89%98%E5%93%81

6. 氯解磷定http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%B0%AF%E8%A7%A3%E7%A3%B7%E5%AE%9A