氰和腈类化合物

氰化物可分为无机氰化物和有机氰化物 （或称腈化物），分子中都含有CN基团。其毒性及毒作用特征，在很大程度上取决于代谢过程中析出氰离子(CN-)的速度和量。如氰化氢、氰化钾和丙烯腈等在体内都能迅速析出氰离子，因此毒性很高，易造成急性中毒。亚铁氰化物和铁氰化物，在一般条件下是低毒的，但与酸或酸性盐类相互作用，并加热至40～50℃时，即可析出剧毒的氰化氢。而氰酸酯或其盐类、异氰酸酯类、氨基腈类及二氰胺类等不能析出氰离子，不具有氰化物的特异作用，一般毒性低，以局部刺激作用为主。异氰酸酯类化合物可致支气管哮喘。硫氰化物慢性作用可致血压降低和甲状腺功能减退。
氰和腈类化合物是重要的化工原料，广泛用于制造药物、合成纤维和塑料，也应用于电镀、钢的淬火和选矿等工业。氢氰酸及其盐类主要用于电镀业、采矿业（提取金银），制造各种树脂和合成腈类化合物。有时也用于仓库和船舱烟熏灭鼠。丙烯腈、甲基丙烯腈等都是合成纤维、合成橡胶和塑料的重要原料。此外，某些植物的果实和核仁中，如苦杏仁、枇杷仁、桃仁、木薯、白果等，都含有氰化物。过量摄入后，尤其是儿童，可发生中毒，甚至死亡。
氰和腈类化合物对动物的毒性因种属不同而差异甚大，狗和豚鼠最为敏感，其次为小鼠和兔，而大鼠最不敏感。人的敏感性属中等。
氰离子抑制细胞色素氧化酶，引起细胞内窒息，是毒作用的主要机理。细胞色素氧化酶催化着细胞中物质的氧化反应。但当氰离子与酶中的三价铁结合后，由于亲和力较强，阻止其还原，即阻断了氧化过程中的电子传递，使组织细胞不能利用氧，造成内窒息。目前已发现氰化物可抑制40多种酶的反应，其中大多数酶的结构中都含有铁和铜，但以细胞色素氧化酶对氰化物最敏感，实际上10-8M的氰化物，对此酶还有50%的抑制作用。此外，氰化物的作用原理还可能包括夺去某些酶的其他金属，与酶的辅基和底物中的羰基相结合，或使二硫键断裂。
氰化物的蓄积作用较弱。但长期接触一定量氰化物的工人可出现神经衰弱综合征，伴有眼及上呼吸道刺激症状，周围血象可有血红蛋白和红细胞代偿性增多，以及血压偏低等。本类物质的一些非氰离子所致的作用，可能在小剂量慢性作用时显示出来。这类作用与各品种的分子结构及其代谢产物有关。例如，近年来实验表明，丙烯腈具有致癌和诱变作用，提示其在体内的代谢方式可能与氯乙烯相似，即氧化成环氧化物而获得烷化剂样作用。本类物质最常见的代谢产物有硫氰酸盐以及相应的醇、醛、酸和胺及酰胺化合物。
职业性无机氰化物中毒，主要是吸入氰化氢气体或氰化物盐类粉尘所致。腈类化合物中毒，除吸入其蒸气外，经皮肤吸收也占重要地位。生活性氰化物中毒以误服为主。本类化合物经胃肠道吸收较完全，有的经口腔粘膜即可吸收。入体后，除整个分子可发生作用外，主要是析出的氰离子与高铁型细胞色素氧化酶结合，成为氰化高铁型细胞色素氧化酶，失去传递氧的作用，引起组织缺氧而致中毒。氰离子在体内多数形成硫氰酸盐随尿排出。这一过程主要在肝脏内进行，通过硫氰酸酶的作用，使氰基与巯基结合形成硫氰酸盐。但后者还可在硫氰酸盐氧化酶作用下缓慢地释出氰基。小部分氰基与胱氨酸结合，形成2-亚胺基-噻唑烷-4-羧酸，或与葡萄糖结合成微毒的腈类，经肾脏排出。此外，氰基可转化为甲酸盐，进一步参与一碳化合物的代谢。氰基在体内也可转化为氰化氢或分解为二氧化碳和氨，然后随呼气排出。
烷基氰化物的代谢途径大致有以下四种：

以上四个反应中前两个反应可形成CN-，随之形成SCN-及较原腈化物少一个碳原子的酸。第一个反应系氰基水解，第二个反应系腈化物先经α-氧化为氰醇，再分解为醛和CN-。第三和第四两个反应不析出CN-，而形成酰胺和烷基胺，最后产生氨及相应的酸。
在芳香基氰化物中，氰基直接连结于苯环，代谢时不产生CN-，因此不具有氰化物的特异毒作用，毒性较烷基氰化物为低。一般多数是苯环上的其他取代基团被氧化，而仅少量的氰基可水解为羧基和氨。
芳香基烷基氰化物的代谢与烷基氰化物相同。
体内氰离子的主要转化产物硫氰酸盐迅速随尿排出，因此血和尿中的含量，只能反映近几天内所吸收的氰化物的量。此外，吸烟和食物的种类对其含量影响较大。吸烟者尿硫氰酸盐量比不吸烟者增加1倍。
氰化钠、氰化钾等系高毒物质，应严加管理。无机氰化物受热分解或遇酸可放出高毒的氰化氢气体，故存放氰化物的仓库应防热、防酸。生产中主要防止吸入无机氰化物粉末；对有机氰化物，应防止蒸气吸入和皮肤污染。对异氰酸酯类严重过敏者应调离接触。
氰化物中毒发展快，故急性中毒抢救应强调就地应用解毒剂。解毒主要利用亚硝酸异戊酯和亚硝酸钠等高铁血红蛋白形成剂，使体内形成一定量的高铁血红蛋白与游离氰基结合成不太稳定的氰化高铁血红蛋白，暂时保护细胞色素氧化酶。然后用硫代硫酸钠作为供硫源，将氰离子转化为硫氰酸盐后随尿排出。
无机氰化物
氢氰酸(HCN) 无色液体，具苦杏仁特殊气味。沸点25.7℃。一般将气体状态的称为氰化氢，溶解于水中的称为氢氰酸。属高毒类，各种温血动物的中毒表现基本相同。
氢氰酸对人的急性吸入毒性见下表。本品可经皮肤吸收。人的经口MLD为0.7～3.5mg/kg。嗅觉阈为0.22～5.71mg/m³。

氢氰酸对人的急性吸入毒性

浓度(mg/m3)	致 毒 作 用
300 200 150 120～150	立即致死 10分钟后死亡 30分钟后死亡 对生命有危险，一般在1小时内死亡
50～60	能耐受30分钟至1小时，无即时的或后遗 的作用
20～40	接触几小时后出现轻度症状如头痛、恶心、 呕吐、心悸
5～20	个别人感到头痛、头晕

氰化钠和氰化钾(NaCN;KCN) 均为白色结晶。熔点分别为564℃和636 ℃。俗统称山奈。用于提取金银、镀铜、镀锌、渗碳和制药。属高毒类。人口服致死量为1～2mg/kg，吸入其粉尘引起与氢氰酸相同的毒作用。氰化钾粉尘还可致皮肤顽固性湿疹、溃疡等。遇酸能产生氢氰酸，危害大为增加。
氯化氰(ClCN) 无色液体，具有刺激性臭味。熔点—6℃。沸点13.8℃。用于有机合成。属高毒类。毒作用与氢氰酸相似。接触10分钟引起人眼和咽部刺激的阈浓度为2.5mg/m3。50mg/m3时，不能耐受1分钟以上。在120mg/m3下30分钟可致命。低浓度引起气管炎和支气管炎； 高浓度时可致肺水肿，甚至迅速死亡。
氰尿酰氯(N:CClN:CClN:CCl) 白色结晶，有刺激气味。熔点145℃。是活性染料的中间体，也用于制备药物、炸药和表面活性剂等。属中等毒类。系一种催泪毒气，对呼吸道的刺激作用与氯化氰相似。小鼠经口LD50为400～800mg/kg。豚鼠皮肤的原发性反应为轻度刺激，以后可以形成焦痂。
氰(N≡C—C≡N) 无色气体。高浓度具刺鼻的气味，低浓度具杏仁气味。用作熏蒸剂。高炉气体含有氰。氰的作用与氰化氢同，但毒性小得多，而刺激性略较氰化氢为强。
亚铁氰化钾[K4Fe(CN)6·3H2O] 俗名黄血盐。柠檬色固体。当存在游离酸或酸性盐时，加热至40～50℃可释出HCN。主要用作化学试剂。属低毒类。大鼠经口LD₅₀为1,600～3,200mg/kg。本品中毒时可引起肾脏损害而出现糖尿。
铁氰化钾[K3Fe(CN)6] 俗名赤血盐。红色固体。用途和毒性同亚铁氰化钾。
有机氰化物——腈类
乙腈(CH3CN) 又称甲基氰。无色液体，有芳香气味。沸点81.6℃。用于有机合成，制造药物、香料。属中等毒类。小鼠经口LD50为200～453.2mg/kg，吸入2小时的LC50为3,860～9,651mg/m3。小鼠皮下注射乙腈0.01ml/g(2.5%乙腈溶液)后2小时，血浆中SCN-含量增加，7小时达高峰。无明显蓄积作用。人的嗅觉阈为67.2mg/m3。在840mg/m3下短期吸入时，鼻和咽部出现刺激症状；840mg/m³以上可以引起恶心、呕吐、胸痛、腹痛和血管变化等。本品曾有职业中毒的报告。
丙腈(C₂H₅CN) 又名乙基氰。无色液体。沸点97.1℃。主要用于有机合成。属高毒类。大鼠经口LD50为50～100mg/kg。毒作用与氢氰酸相似，但中毒发展较慢。对皮肤粘膜仅有轻微刺激作用。
丙酮氰醇[(CH3)2C(OH)CN] 无色液体。沸点82℃(23mmHg)。用于制造塑料。属高毒类。小鼠经口LD50为15mg/kg。豚鼠经皮LD50为140mg/kg。兔涂皮100mg/kg，在5～180分钟后均死亡。兔眼内滴入1滴立即致命。本品蒸气和液体对皮肤、粘膜均有刺激作用，可致皮炎。国外曾有职业中毒死亡病例的报告。
丙烯腈(CH2CHCN) 无色液体，具特殊杏仁气味。沸点77.3℃。制造腈纶的主要原料。属高毒类。毒作用似氢氰酸。小鼠经口LD50为20～102mg/kg,LC50为571mg/m3(2小时)。人吸入1,000mg/m3,1～2小时可致死；吸入300～500mg/m3,5～10分钟，出现上呼吸道粘膜灼痛和流泪；吸入35～220mg/m3,20～45分钟，除粘膜刺激症状外，还可出现头部钝痛、胸闷、兴奋和恐惧感，皮肤发痒。人的嗅觉阈为46.6mg/m3。对皮肤、粘膜的刺激作用属中等。本品的蓄积作用不明显。动物实验发现有致肿瘤和致畸作用，但对人未证实。曾屡见职业中毒的报告。
甲基丙烯腈[CH2C(CH3)CN] 无色液体，具轻度杏仁样气味。沸点90.3℃。用于合成橡胶、弹性塑料和塑料漆。属高毒类。毒作用似丙烯腈。经口LD50: 小鼠为20～25mg/kg，大鼠为25～50mg/kg。LC50小鼠为99.1mg/m3，大鼠为898.7～1,918mg/m3。兔经皮LD50为256mg/kg。本品对皮肤无明显刺激作用。
偶氮二异丁腈([N(CH3)2CCN]2) 白色晶体。熔点106℃。加热时形成四甲基丁二腈([(CH₃)₂CCN]2)和氮。用作制造泡沫塑料和泡沫橡胶的发泡剂，也用作树脂聚合的引发剂。属高毒类。经口LD50小鼠为17.2～25mg/kg，大鼠为25～30mg/kg。大鼠吸入本品32mg/m330小时可致死。含本品的泡沫塑料加热或切割时产生的挥发性物质可刺激咽喉，使接触者感口苦，并致呕吐和腹痛。本品的热分解产物四甲基丁二腈亦属高毒类，大鼠经口LD50为30mg/kg，吸入其蒸气334mg/m3 2～3小时可致死。曾见职业中毒的报告。
异氰酸酯类 多数是不易挥发的液体，具有明显气味。有些是固体。主要用于生产聚氨酯泡沫塑料、合成纤维、粘合剂和涂料。本类化合物不具有氰离子所致的毒作用；主要对上呼吸道、眼和皮肤有不同程度的刺激作用。其中不少有催泪作用，此作用随化合物的分子量增大而减弱。有些异氰酸酯可致过敏性哮喘发作。
二异氰酸甲苯酯[TDI,CH₃C₆H₃(NCO)₂] 白色液体。沸点250℃。属低毒类。小鼠经口LD50为1,365mg/kg,4小时吸入LC50为69.8mg/m3。对呼吸道粘膜有明显刺激作用，但对皮肤刺激性较小，不能经无损皮肤进入体内。人的嗅觉阈为3mg/m³。浓度3～3.6mg/m³时，对粘膜有刺激； 16mg/m³时，工作3～4周后不少人出现急性上呼吸道炎； 0.5mg/m³时，工作1周内出现典型的剧烈咳嗽和呼吸困难； 0.07～0.2mg/m³时，工作3个月未出现症状。少数人可产生过敏，而发生哮喘性支气管炎或支气管哮喘以及过敏性皮炎。
硫氰化物 分为无机的（硫氰酸盐）和有机的（硫氰酸酯） 两类。硫氰酸盐并无氰离子的特异作用。本类化合物毒性较低，但长期作用可抑制甲状腺机能。低碳硫氰酸酯具有类似HCN的作用。
硫氰酸钠(NaSCN) 无色结晶或呈白色粉末。熔点287℃。属低毒类。小鼠经口LD50为598.4mg/kg。小鼠腹腔注射硫氰酸盐出现震颤、活动增加、强直性和阵挛性抽搐，故本品可能有原发性中枢神经毒作用。慢性作用可损害肾功能和抑制甲状腺机能。