med_history (med_history) wrote,
med_history
med_history

Categories:

История закиси азота - одного из главных наркозов до сих пор

Один из авторов нашего блога, Алексей Паевский, ведёт в журнале "Химия и жизнь" колонку про вещества. И в апрельском номере за 2015 год была опубликована история закиси азота - самого, пожалуй, распространенного наркоза в мире.

...В химию я пришёл через олимпиады. И уже в седьмом классе (у нас было десятилетнее образование) мы чертили структурно-валентные формулы разных простеньких веществ. Именно тогда, готовясь к олимпиадам, я с удивлением узнал, что в оксиде азота (I), знаменитом веселящем газе, о существовании которого я вообще узнал из песни Гребенщикова (помните – «из кухонных кранов бьёт веселящий газ»…) – в общем, там – азот не одновалентный, как нас учили в школе. Еще и волшебное слово «резонансная структура» появилось в лексиконе у нас, восьмиклассников, что заметно помогло нам впоследствии справиться с ароматическими соединениями.

Что же, давайте разберемся с этим интереснейшим соединением, которое совсем не так просто, как кажется из его брутто-формулы N2O.

JPriestley_Portrait.jpg

Джозеф Пристли

Впервые человечество познакомил с нашим героем британский химик (впрочем, тогда было принято говорить «натурфилософ», первооткрыватель кислорода, Джозеф Пристли. В своей книге «Эксперименты и наблюдения за разными видами воздуха», вышедшей в 1775 году, он рассказал, как тремя годами ранее он получил «флогистинированный нитрозный воздух» нагреванием железных опилок, смоченных азотной кислотой. Кстати, тогда же он открыл и монооксид азота NO. Его
Пристли назвал «селитряным возухом». Впрочем, сейчас не о «старшем брате» нашего героя.

Experiments and observations on different kinds of air / by Joseph Priestly, LL.D.F.R.S

Experiments and observations on different kinds of air / by Joseph Priestly, LL.D.F.R.S

Книга Пристли и его приборы

Названий у N2O – множество. Закись азота, оксид азота (I), веселящий газ, оксонитрид азота (I), оксид диазота… «Химия ваша обильна и богата, а порядку в ней нет». Что же представляло собой открытие Пристли. Газ, бесцветный, негорючий, сладковатый приятный запах и даже привкус… Очень небольшая разница между температурами кипения и замерзания – при -88 С он еще веселящий газ, а при -91 С – это уже веселящий снег. Чуть больше двух градусов кельвина – интервал существования жидкой фазы!


1280838055_james-watt.jpg

Джеймс Уатт

Практического применения нашему герою довелось ждать чуть более двух десятков лет. В 1794 году вышла книга одного из изобретателей паровой машины Джеймса Уатта и реформатора медицины Томаса Беддоу «Соображения о медицинском использовании и производстве искусственных воздухов» (именно так, тогда воздухов было много – как мы помним, оксиды азота Пристли называл воздухами).


beddoes_thomas_1760-1808_-2.jpg

Томас Беддоу

В этой книге было два важных момента. Во-первых, Уатт в ней предложил «машину» для производства N2O, а также ингаляционный прибор для медицинского использования газов. А во-вторых, Беддоу представил новую теорию о том, что туберкулёз и другие легочные заболевания могут быть излечены ингаляциями «искусственных воздухов». Не сработало, конечно, зато способ употребления был найден.


g_20131008_151128_0.jpg

Горацио Уэллс

Прошло еще полвека, и Горацио Уэллс, американский стоматолог, провел первое в истории удаление зуба с анестезией веселящим газом. Впрочем, наркотический качества веселящего газа стали понятны еще в XVIII веке. С 1799 года и минимум до 1863 года источники отмечают новую забаву среди высшего света в Великобритании – «вечеринки веселящего газа», где салонная публика собиралась для того, чтобы надышаться закисью азота до явления короля Артура.

Wells.jpg

Удаление зуба с анестезией веселящим газом Горацио Уэллсом

Интересно, что наркотический и обезболивающий эффекты оксида азота обеспечиваются двумя разными механизмами. Первый - активацией эндогенной опиоидной системы и взаимодействии ее с нисходящей норадренергической системой.
Второй – воздействием N2O на мезолимбический путь и выделение избыточного дофамина в зоне награды. Такая маленькая молекула, а такое сложное действие!

Любителям автотюнинга наш герой тоже добавляет веселья. А точнее – бодрости двигателю их автомобиля. Впрыск N2O в цилиндры снижает температуру всасываемого в цилиндры воздуха, увеличивая плотность смеси и повышает скорость сгорания топлива. Кстати, любопытно, что и это применение оксида азота – не ново, первым в двигателях его использовал еще пионер ракетного дела Роберт Годдард, в прошлом году исполнилось ровно век со дня начала зажигательной карьеры веселящего газа.

Но вернёмся, в завершение нашей статьи, к олимпиаде и структурным формулам. Так как же выглядит на самом деле молекула оксида азота? Неужели кажущаяся логичной структурная формула N-O-N – неправильна?

Совершенно верно. Молекула N2O cовсем не такая, и дело даже не в кратности связей. Даже топологически она устроена иначе – два атома азота соединены друг с другом, и к одному из них присоединён атом кислорода.

Строение_молекулы_оксида_азота(I).png

Строение_молекулы_оксида_азота(I)

Более того, одной структурной формулой тут не обойтись. Есть целых четыре структуры, которые описывают эту молекулу и вносят в ее настоящий вид каждая свой вклад (рис.) Здесь нет одинарных, двойных и тройных связей, если выражаться точно, то связь азот-азот имеет кратность 2,73, а связь азот-кислород -1,61. Так что можно только поражаться, сколько сложностей, тонкостей и неожиданностей могут прятаться всего в трёх атомах – или трёх знаках знакомой со школы формулы N2O.


Написано для журнала "Химия и жизнь"
Tags: scienceblogger, история препаратов, наркоз
Subscribe

Buy for 10 tokens
Buy promo for minimal price.
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 2 comments