Cyklopropan

Ben Valsler

I denne uge fortæller Katrina Krämer om en bedøvelsesgas, der eksploderede i kirurgiske operationer, måske lidt for bogstaveligt, i 1930’erne.

Katrina Krämer

“Vi foretog en helt rutinemæssig, næsten mindre operation på en kvinde, der havde brug for diatermi – kirurgi ved hjælp af elektrisk induceret varme – for at fjerne en ikke-malign tumor på tungen. Så skete katastrofen. Vi lå på gulvet og var forbløffede, og vores ører rungede efter en voldsom eksplosion. Vi blev helt døve. Vi blev også blændet, formodentlig på grund af lynet, men også på grund af de rester, der lå i luften. Der var en forfærdelig bitter lugt, jeg husker især lugten, jeg formoder, at det var det brændende gummi fra slangen, som forbandt patienten med bedøvelsesmaskinen.”

Dette var de ord, som junior-huslæge A Friedman fortalte Alan Macdonald, og som blev offentliggjort i en artikel i 1994 i British Journal of Anaesthesia. Den scene, de beskriver, udspillede sig ikke under en verdenskrig. Eksplosionen blev ikke forårsaget af en bombe, men af selve det stof, der skulle holde patienten i en smertefri dvale under den invasive procedure: Cyclopropan.

I 1957, da denne eksplosion fandt sted, var cyclopropan et almindeligt bedøvelsesmiddel. Forbindelsen var blevet opdaget tilbage i 1881 af den østrigske kemiker August Freund, som i første omgang gav den navnet trimethylen.

Ud af det 11-siders manuskript1, der beskrev opdagelsen, brugte Freund otte sider på at udrede cyklopropans struktur med møje og besvær. Uden adgang til spektroskopi på det tidspunkt bruger han en blanding af eksperiment og detektivarbejde, der ville gøre Sherlock Holmes stolt, og konkluderer, at stoffet må have tre CH2-enheder arrangeret i en trekant – og han havde ret.

Cyklopropanringen er den mindste mulige carbocykel. Den er faktisk så lille, at de kemiske bindinger bliver forvrænget til en decideret ubehagelig form. Normalt, når der er en enkelt binding mellem to kulstofatomer, sidder bindingselektronerne lige mellem de to atomer – en situation, der er ret godt repræsenteret af de lige linjer i strukturtegningerne.

Det er ikke tilfældet i cyclopropan. Intens belastning forvrænger kulstof-kulstof-forbindelserne til det, kemikere kalder bananbindinger – en rammende beskrivelse af de bøjede elektronskyer, der ser ud som om, de er på nippet til at gå i stykker. Så det er måske ikke overraskende, at cyclopropan er ret reaktivt og tilbøjeligt til at eksplodere, når det blandes med ilt og en gnist.

Det afholdt ikke forskerne fra at afprøve det som bedøvelsesmiddel. I begyndelsen af det 20. århundrede søgte lægerne at erstatte æter. Selv om dette havde været det primære bedøvelsesmiddel i mere end 50 år, havde det bivirkninger og forårsagede kvalme og opkastninger efter operationer.

I 1928 begyndte to canadiske læger at afprøve2 cyclopropan på dyr. Da de først fik den rette blanding – omkring 10 % med luft – viste det sig at være ganske vellykket. En kat, der blev anbragt i en tank fyldt med gassen, besvimede i løbet af få minutter og reagerede ifølge forskerne “ikke på at blive prikket”. Da katten blev taget ud af tanken, “blinkede den og bevægede sin tunge i løbet af et minut, satte sig op og gik rundt i løbet af tre minutter”. I løbet af fem minutter spurgte den, når den blev kælet. Den var helt normal en uge senere.”

De prøvede også gassen på en “meget fed” 2,5-kilos kanin på 2,5 kilo. De bedøvede den tre gange i træk uden tilsyneladende negativ virkning.

I midten af 1930’erne blev cyclopropan produceret industrielt, hvilket gav lægerne adgang til gassen i store mængder og af høj kvalitet. Det viste sig at være et potent bedøvelsesmiddel, ikke kun til katte og kaniner, men også til mennesker. Folk kom sig hurtigt efter en bedøvelse forårsaget af cyclopropan, og den søde lugt betød, at det ikke var helt ubehageligt at indånde det.

Men cyclopropans stigende popularitet betød, at flere mennesker begyndte at opleve dets eksplosive side. I 1939 var der 74 cyklopropaneksplosioner i amerikanske operationsstuer, hvoraf 13 var dødelige. Ikke desto mindre, som MacDonald påpegede i 1994: “Selv om der blev identificeret mange årsagsfaktorer, syntes man ikke at have lært noget, da der fortsat fandt dødelige eksplosioner sted hvert år.”

Men blandt årsagerne var gnister forårsaget af statisk elektricitet, stikkontakter og afbrydere på lamper og kirurgisk udstyr. I en særlig grusom ulykke eksploderede en hel cyklopropanflaske under en operation, hvorved der blev slynget granatsplinter og antændt flere andre gasflasker i samme rum. Patienterne, to børn, der blev opereret samtidig, og fire læger blev dræbt, to sygeplejersker og en anden læge blev lemlæstet.

En undersøgelse viste, at cyklopropanflasken ved et uheld var blevet delvist fyldt med ilt, før cyklopropan blev tilsat. Gasflasker genbruges ofte på hospitaler, men denne gang gav praksis med at bruge den samme flaske til forskellige gasser en dødelig blanding.

Da brugen af cyclopropan på operationsstuerne steg, steg også forskningen i dets bivirkninger. Efter længerevarende perioder med bevidstløshed kollapsede nogle patienter, da deres blodtryk faldt hurtigt, og deres hjerterytme blev uregelmæssig. Dette såkaldte cyclopropanchok markerede i sidste ende det trekantede molekyls undergang som bedøvelsesmiddel – sandsynligvis til gavn for alle involverede. I dag er fluorethere de mest udbredte flygtige anæstetika.

Men selv om cyclopropan forårsagede mange dødsfald på et sted, der skulle helbrede mennesker, slap juniorkirurgen fra begyndelsen af vores historie uskadt. ‘Til alles forbløffelse, som hører denne historie, overlevede patienten.’

Ben Valsler

Katrina Krämer, hjulpet på vej af kemiens verdenshold. I næste uge vender Brian Clegg tilbage med et glimt i øjet

Brian Clegg

Zirkoner, der bruges i smykker, giver os et vindue ind i menneskets historie, men krystallerne fungerer også som tidsmaskiner og giver forskerne indsigt i kemien på den tidlige jordklode.

Ben Valsler

Samtaler med Brian næste gang. Indtil da er de sædvanlige kommunikationslinjer åbne – send en e-mail til [email protected] eller tweet @chemistryworld. Jeg hedder Ben Valsler, tak fordi du kom med mig.