快速銷毀化學(xué)武器的新化學(xué)物質(zhì)

胡德良

2013年，敘利亞軍方涉嫌將沙林毒氣火箭發(fā)射到叛軍控制的鎮(zhèn)子上，造成數(shù)百人死亡。經(jīng)過外交斡旋，敘方同意銷毀這些武器。之后，國際組織開始了這項危險的工作。處理化學(xué)武器的一個障礙是：溫濕環(huán)境很快就會將能夠廢掉化武中致命化學(xué)物質(zhì)的酶分解掉。現(xiàn)在，研究人員開發(fā)出一種極為穩(wěn)定的化合物，這種化合物在幾分鐘之內(nèi)就能夠?qū)⑸沉种惿窠?jīng)性毒劑的活性阻斷。

為了制造出這種化合物，美國伊利諾斯州西北大學(xué)化學(xué)家奧馬爾·法哈等人在大自然中尋找靈感。細(xì)菌產(chǎn)生一種叫作磷酸三酯酶的酶，這種酶能夠以極快的速度阻斷某些殺蟲劑以及化學(xué)類神經(jīng)性毒氣的活性，在數(shù)毫秒的時間內(nèi)就能夠銷毀化學(xué)武器。但是，這樣的酶很不穩(wěn)定，極易降解。

研究人員利用金屬有機(jī)骨架進(jìn)行研究。金屬有機(jī)骨架是最近開發(fā)出來的一類由金屬構(gòu)成的多孔化合物，其中的金屬被排列在由碳基分子連接的晶體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中。金屬有機(jī)骨架是具有高度適應(yīng)性的材料，科學(xué)家們可以通過換掉其中的金屬或換掉連接分子來優(yōu)化這種材料，使其具有多種用途，例如用于二氧化碳的捕獲以及氫和甲烷的存儲。由于金屬有機(jī)骨架是多孔結(jié)構(gòu)，因而這種材料擁有較大的表面積，可以快速產(chǎn)生化學(xué)鍵，使其成為理想的催化劑候選材料。

在天然磷酸三酯酶中，兩個鋅原子充當(dāng)所謂的路易斯酸，接受跟神經(jīng)毒劑結(jié)合的電子。一旦跟這種毒劑結(jié)合在一起，就會發(fā)生水解——水分子開始襲擊這種毒劑，將基本化學(xué)鍵切割開來，從而使其失去活性。研究人員設(shè)計了一種具有同樣結(jié)構(gòu)的金屬有機(jī)骨架，但是他們利用鋯代替了鋅，鋯同樣能夠起到路易斯酸的作用，有利于制造一種超穩(wěn)定的金屬有機(jī)骨架。

研究人員針對一種化學(xué)性質(zhì)類似神經(jīng)毒劑的殺蟲劑測試了這種被稱為NU-1000的化合物，在15分鐘之內(nèi)，NU-1000使一半的殺蟲劑失去了活性。對于這種有毒化學(xué)物質(zhì)，這是利用金屬有機(jī)骨架所取得的最快分解速度。

研究小組將這種化合物送到美國陸軍設(shè)備處，測試表明，這種化合物破壞梭曼的速度比以前的金屬有機(jī)骨架快了80倍。而梭曼是一種比沙林毒性更強(qiáng)的化學(xué)武器。

可是，要想備好NU-1000，隨時將其投入使用，還需要做更多的研究。比如，將NU-1000用在防毒面具上的話，其凈化毒氣的速度還不夠快，因為防毒面具中的空氣一定要盡快得到凈化，以便適合戰(zhàn)士們呼吸。

研究人員希望，他們最終能夠在投產(chǎn)之前預(yù)測到這種化學(xué)物到底會發(fā)揮多大的作用。