Биологическое окисление ФОС. Ферментативные реакции ФОС
Большую роль в биологическом окислении играют ферментные системы. Реакции окисления чужеродных соединений протекают с участием кофермента — восстановленного никотинадениндинуклеотида.
1. Окислительная десульфурация доказана для метафоса, карбофоса, фосфамида, метилнитрофоса, ЕГ-20 и др. Большая скорость этой реакции наблюдается у насекомых, с чем, вероятно, связана избирательность действия тиофосфатов по отношению к насекомым.
2. Окислительное N-деалкилирование. Окислительному N-деалкилированию подвергаются диалкиламидопроизводные кислот фосфора. Реакция протекает поэтапно. Вначале гидроксилируется метильная или этильная группа по а-углеродному атому. Затем следует отщепление алкоксильной группы в виде альдегида.
3. Окислительное О-деалкилирование. В результате О-деалкилированиятриэфиры преобразуются в диэфиры, обладающие меньшей антихолинэстеразной активностью и токсичностью. В связи с этим процесс превращения ФОС рассматривают как детоксикацию. О-деалкилирование показано для хлорфенвинфоса и гордоны.
4. О-деарилирование. В отличие от О-деалкилирования, которое характерно для фосфатов, эта реакция протекает только с фосфоротиоатами (тионатами). О-деарилирование доказано для тиофоса и базудина. Обычно эта реакция протекает одновременно с окислительной десульфурацией. В отличие от последней в результате О-деарилирования образуются продукты, лишенные антихолинэстеразных свойств и обладающие меньшей токсичностью.
5. Окисление тиоэфиров.
6. Окисление алкильных групп. Окисление алкильной группы впервые было установлено для триортокрезилфосфата. Образование циклического соединения идет через стадию гидроксилирования метильной группы с последующей циклизацией. Циклический продукт обладает более выраженной антихолинэстеразной активностью и токсичностью. Окисление заместителей в алифатическом ядре характерно для диазинона, ТПЭФ, фенитротиона, метилпаратиона. Этот процесс протекает ступенчато с окислением простых алкильных групп до уровня гидрокси-, окси- или карбоксипроизводных.
Реакции восстановления протекают при участии редуктаз, в присутствии кофермента НАДФ. Известны реакции восстановления нитрогруппы в аминогруппу и альдегидной группы в спиртовую. Примером реакции восстановления является восстановление нитрофенольной группы тиофоса в аминофенольную. Эту реакцию рассматривают как детоксикацию тиофоса, поскольку аминогруппа обладает электронодонорными свойствами и в силу индукционного эффекта снижает величину положительного заряда на атоме фосфора, что делает невозможным взаимодействие аминопроизводного тиофоса с эстеразным центром фермента. Восстановление альдегидной группы антио приводит к образованию фосфамида (диметоата) — более токсичного, чем антио.
Реакции дегидрохлорирования могут протекать в живом организме. Однако доказательств ферментативного характера этого процесса пока не имеется. По данным С.С.Михайлова и И.Г.Щербак, реакция дегидрохлорирования в организме животных может осуществляться спонтанно. В результате дегидрохлорирования хлорофоса образуется более токсичный ДДВФ (дихлофос).