甲醇、乙醇只差一个碳,结构相似,为什么甲醇剧毒,乙醇毒性较小?


甲醇和乙醇,那中间不是还差了一个碳呢么?

现实中,很多一个元素都不差,甚至结构都几乎没差别的东西,一个有毒一个没毒的,有的是。

自然界中有很多物质,就像我们的双手一样,是一模一样但互为镜像的,这就是所谓的手性(chirality)。因为大分子都是由小分子组成的,所以如果小分子有手性,手性也会延续到大分子上。

所谓的有毒没毒,一般其实是针对人体而言的。而人体中的很多东西,是只有单一手性的。比如氨基酸,一般认为就只有左手氨基酸。人体中的许多蛋白质,也是只有左手,没有对应的右手的。

因此,许多分子,只有左手分子进入人体才能和人体正常产生作用,而如果是右手分子,可能就无法产生作用,甚至产生副作用或毒性。

简单点说,你可以理解为,你的左手和右手一模一样,但你的左手无毒,你的右手就有毒。

现实中,离大家最近的就是药物,比如左氧氟沙星,右美沙芬,这个药名中的左右就是药物的手性。有些药物是几乎不区分手性的,但也有些药物,左右手性不同,药效差别极大。

比如历史上非常有名的海豹儿事件,就是沙利度胺(Thalidomide)的手性造成的。沙利度胺最初是用于治疗妊娠呕吐的。但许多使用该药物的孕妇生下了畸形儿。

后来经过研究,发现沙利度胺是区分手性的。左手沙利度胺可以减轻孕妇呕吐且没什么严重的副作用,但右手沙利度胺则会导致婴儿畸形。

分子手性这事,在目前的化学合成和提纯上都是很前沿的。因为左右手分子的化学结构以及元素组成都是一模一样的,只不过是排列方式互为镜像。所以,左右手分子往往具有相同的溶点、沸点、和各种物理化学属性,很难通过常规理化手段分离。

目前世界上使用的上千种药物,有一半都是手性药物。如果你真对化学感兴趣,研究研究这些,可比研究甲醇乙醇多个碳少个碳有意义多了哦。

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其实所谓的毒性,不是绝对的概念,而是一个相对的概念。

有毒没毒,其实是相对于剂量和目标来说的一个概念。抛开剂量和目标去谈毒性,就是瞎扯淡。

先说目标,巧克力、咖啡有毒吗?对于人来说,这些东西几乎就是没毒的。但对于猫狗之类的很多动物,这些东西里含有的咖啡因、可可碱、茶碱就是有毒的。几克就能造成急性中毒,几十克就能造成消化神经和心脏系统的衰竭,进而造成死亡。

又比如腐肉,对于人类就是有毒有害的。但对于很多食腐动物,不仅无毒,还是天然的美味。本质上,因为腐肉中的各种细菌和毒素,人体没有处理的能力,但很多食腐动物的免疫和消化系统是完全有能力处理的。比如秃鹫,它的胃酸酸性极强,几乎与硫酸的 PH 值差不多了,连一些金属都能腐蚀,别说腐肉中的细菌、微生物和代谢的毒素产物了。

再说剂量。水有没有毒?肯定不会有人认为我们每天喝的水有毒吧?但实际上,是有水中毒这个概念的。原理上来说,当你短时间摄入大量的水,水分无法及时排出,就会滞留在体内并且融入血液,导致血液增多且渗透压下降。严重的话,可以造成死亡。

酒精有没有毒?显然酒精是有毒的。但为啥每年那么多人喝酒,也没见几个被毒死的?本质上,就是大家平时喝酒喝的量不够。酒的核心是乙醇,它是脂溶性的,通过血液到达全身甚至大脑后,可以很快的穿透胞膜作用于神经系统。你喝酒之后的兴奋感,其实就是来源于乙醇对中枢神经系统的抑制作用,本质上就是一种中毒反应。只不过,剂量不够的情况下,影响不会太大,过段时间乙醇被身体代谢出去,也就结束了。但如果剂量增加,乙醇严重影响到小脑,就会引起各种失调,作用于网状结构,会引起昏睡甚至昏迷。如果摄入剂量再大一些,抑制作用到达中枢,甚至会引起呼吸和循环的系统衰竭。

甚至,这个所谓的剂量,在人类这个群体之中,也是个体差异极大的。

还是拿酒精举例子,它在人体的代谢路径是进入肝脏,然后由乙醇脱氢酶转化成乙醛,再由乙醛脱氢酶转化成乙酸,再水解成水和二氧化碳。

为什么有人千杯不醉,有人醉的快但第二天不难受,有人喝点酒就瞬间脸红,有人喝酒没事但第二天宿醉严重?就是因为每个人体内各种酶的量是不同的。

比如有人喝酒醉的快,就是乙醇脱氢酶不足,导致体内乙醇代谢不掉,很容易堆积抑制脑部功能。又比如有人喝酒不醉,但就是脸红,就是体内乙醇脱氢酶充足,可以很快把乙醇转化成乙醛。但乙醛脱氢酶缺乏,导致体内乙醛堆积。乙醛是有毒性的,还会引起毛细血管扩张,导致面部发红。

总的来说,一个物质所谓的有毒无毒,不是物质本身的客观属性,而是取决于人类的自身能力。

一个物质进入人体,人体有相应的处理机制可以应对,那就是无毒。人体能应对,但也会造成一定的损害,那就是弱毒性。人体完全处理不了,进来一点点就得玩完,那就是剧毒。

所以,为什么很多很类似的物质,却一个有毒一个无毒?真正的区别其实并不取决于这个物质,而是取决于我们人类自己的身体哦。

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