Ciclopropan

Ben Valsler

În această săptămână, Katrina Krämer cu un gaz anestezic care a explodat în operații, poate un pic prea la propriu, în anii 1930.

Katrina Krämer

„Făceam o operație perfect de rutină, aproape minoră, la o femeie care avea nevoie de diatermie – intervenție chirurgicală cu ajutorul căldurii induse electric – pentru a îndepărta o tumoare non-malignă a limbii. Apoi a avut loc catastrofa. Ne-am trezit întinși pe podea, amețiți, iar urechile ne țiuiau din cauza unei explozii extraordinare. Am rămas complet surzi. Am fost, de asemenea, orbiți, presupun, din cauza exploziei, dar și din cauza resturilor din aer. Era un miros teribil de acru, îmi amintesc în mod special mirosul, presupun că era cauciucul ars al tubului, care conecta pacientul la aparatul de anestezie.”

Acestea au fost cuvintele chirurgului intern junior A Friedman, relatate lui Alan Macdonald și publicate într-un articol din 1994 în British Journal of Anaesthesia. Scena pe care o descriu nu s-a desfășurat în timpul unui război mondial. Explozia nu a fost provocată de o bombă, ci chiar de substanța care trebuia să mențină pacientul într-un somn nedureros în timpul procedurii invazive: ciclopropanul.

În 1957, când a avut loc această explozie, ciclopropanul era un anestezic obișnuit. Compusul fusese descoperit încă din 1881 de către chimistul austriac August Freund, care l-a numit inițial trimetilenă.

Din manuscrisul de 11 pagini1 care descria descoperirea, Freund a petrecut opt pentru a discerne cu minuțiozitate structura ciclopropanului. Fără acces la spectroscopie la acea vreme, el folosește un amestec de experiment și muncă de detectiv care l-ar face mândru pe Sherlock Holmes, ajungând la concluzia că substanța trebuie să aibă trei unități CH2 dispuse într-un triunghi – și a avut dreptate.

Nelul ciclopropan este cel mai mic carbociclu posibil. Este, de fapt, atât de mic încât legăturile chimice sunt distorsionate într-o formă categoric incomodă. De obicei, atunci când există o singură legătură între doi atomi de carbon, electronii de legătură stau chiar între cei doi atomi – o situație care este reprezentată destul de bine de liniile drepte din desenele de structură.

Nu la ciclopropan. Tensiunea intensă de deformare deformează legăturile carbon-carbon în ceea ce chimiștii numesc legături de tip banană – o descriere potrivită a norilor de electroni îndoiți care arată ca și cum ar fi pe punctul de a se rupe în bucăți. Așa că nu ar putea fi surprinzător faptul că ciclopropanul este destul de reactiv și predispus să explodeze atunci când este amestecat cu oxigen și o scânteie.

Aceasta nu i-a împiedicat pe oamenii de știință să îl încerce ca anestezic. La începutul secolului XX, medicii căutau să înlocuiască eterul. Deși acesta fusese principalul anestezic timp de peste 50 de ani, avea efecte secundare, provocând greață și vărsături după o intervenție chirurgicală.

În 1928, doi medici canadieni au început să testeze2 ciclopropanul pe animale. Odată ce au obținut amestecul corect – aproximativ 10% cu aer – s-a dovedit a fi destul de reușit. O pisică plasată într-un rezervor plin cu acest gaz a leșinat în câteva minute și, potrivit cercetătorilor, „nu a răspuns la împunsături”. După ce a fost scoasă din rezervor, „pisica a clipit și și-a mișcat limba într-un minut, s-a așezat și s-a plimbat în trei minute”. În cinci minute a toarce când a fost mângâiată. Era destul de normală o săptămână mai târziu.”

Ei au încercat gazul și pe un iepure ‘foarte gras’ de 2,5 kg. L-au anesteziat de trei ori la rând, fără efect advers aparent.

Până la mijlocul anilor 1930, ciclopropanul a fost produs în mod industrial, oferindu-le medicilor acces la gaz în cantități mari și de înaltă calitate. S-a dovedit a fi un anestezic puternic nu numai pentru pisici și iepuri, ci și pentru oameni. Oamenii își reveneau rapid în urma anesteziei induse de ciclopropan, iar mirosul său dulce a însemnat că inhalarea acestuia nu era în întregime neplăcută.

Dar popularitatea crescândă a ciclopropanului a însemnat că tot mai mulți oameni au început să experimenteze latura sa explozivă. În 1939, au avut loc 74 de explozii de ciclopropan în sălile de operație din SUA, dintre care 13 au fost fatale. Cu toate acestea, după cum a subliniat MacDonald în 1994: „Deși au fost identificați mulți factori cauzali, se pare că nu s-a învățat nicio lecție, deoarece exploziile fatale au continuat să aibă loc în fiecare an.”

Printre cauze se numărau scânteile provocate de electricitatea statică, de prizele de alimentare și de întrerupătoarele de la lămpi și echipamente chirurgicale. Într-un accident deosebit de macabru, o întreagă butelie de ciclopropan a explodat în timpul unei operații, aruncând schije și aprinzând alte câteva butelii de gaz din aceeași încăpere. Pacienții, doi copii operați simultan, și patru medici au fost uciși, iar două asistente și un alt medic au fost mutilați.

O anchetă a constatat că butelia de ciclopropan fusese umplută parțial cu oxigen din greșeală înainte de a fi adăugat ciclopropanul. Buteliile de gaz sunt deseori refolosite în spitale, dar de data aceasta practica de a folosi aceeași butelie pentru diferite gaze a produs un amestec mortal.

Ca urmare a creșterii utilizării ciclopropanului în sala de operație, au crescut și cercetările privind efectele sale secundare. După perioade prelungite de inconștiență, unii pacienți s-au prăbușit, deoarece tensiunea arterială a scăzut rapid, iar bătăile inimii lor au devenit neregulate. Acest așa-numit șoc al ciclopropanului a marcat în cele din urmă dispariția moleculei triunghiulare ca anestezic – probabil spre binele tuturor celor implicați. Astăzi, eterii fluorurați sunt cele mai utilizate anestezice volatile.

Chiar dacă ciclopropanul a provocat multe decese într-un loc care trebuia să vindece oamenii, chirurgul junior de la începutul poveștii noastre a scăpat nevătămat. „Spre uimirea tuturor celor care aud această poveste, pacientul a supraviețuit.”

Ben Valsler

Katrina Krämer, ajutată cu bunăvoință de echipa Chemistry World. Săptămâna viitoare, Brian Clegg revine cu o sclipire în ochi

Brian Clegg

Utilizarea zirconilor în bijuterii ne oferă o fereastră în istoria omenirii, dar cristalele acționează, de asemenea, ca niște mașini ale timpului, oferindu-le oamenilor de știință informații despre chimia Pământului timpuriu.

Ben Valsler

Alăturați-vă lui Brian data viitoare. Până atunci, liniile obișnuite de comunicare sunt deschise – e-mail [email protected] sau tweet @chemistryworld. Sunt Ben Valsler, vă mulțumesc că sunteți alături de mine.

.