Nereistoxine is een in 1962 geïdentificeerd toxisch natuurproduct. De chemische naam is 4-dimethylamino-1,2-dithiolaan of N,N-dimethyl-1,2-dithiolaan-4-amine.. De stof was al in 1934 geïsoleerd uit een in zee levende ringworm, Lumbriconereis heteropoda. De toxiciteit van de verbinding is het gevolg van het blokkeren van de ook voor nicotine gevoelige acetylcholinereceptor.
Onderzoekers van de Japanse firma hebben de verbinding onderzocht als insecticide. Ook enkele analoge verbindingen zijn voor dit doel getest. De analogie heeft betrekking op de keten van drie koolstofatomen waarvan het middelste een dimethylamino-groep draagt en de twee buitenste een zwavel-substituent hebben. Een aantal voorbeelden hiervan zijn de stoffen met de ISO triviale namen bensultap, cartap, thiocyclam en thiosultap.
Structuur en synthese Eerste totaalsynthese (1965) De eerste totaalsynthese van nereistoxine verliep volgens onderstaand schema. Als synthese is deze route een bewijs voor de correcte structuurtoewijzing van nereistoxine (In het begin van de jaren 60 was voor veel chemici de structuur van een natuurstof pas echt bewezen, als het product van een eenduidige synthese identiek was aan het natuurproduct). De synthese had als belangrijk nadeel een zeer lage opbrengst door isomerisatie naar de 1,2-dithioether in stap II (chlorering) als stap III (reactie met dimethylamine). 80px + 2 80px ->[\ce{Na}][\ce{- \ 2 NaCl}] 110px ->[\ce{SOCl2}][\ce{- H2SO4}] 110px + 72px ->[][\ce{- HCl}] 110px ->[\ce{Na}][\ce{NH3_{(liq)}}] 80px ->[\ce{Oxidatie}] 90px Reactie I II III IV V Verbeterde versie (1968) 70px + 80px ->[][\ce{- HBr}] 80px ->[\ce{Cl2}] 90px + 2 80px ->[\ce{Na / KOH}][\ce{- \ 2 NaCl}] 110px ->[\ce{Li}][\ce{NH3_{(liq)}}] 90px Reactie I II III IV Deze synthese heeft twee belangrijke voordelen: ten eerste is de reactieserie een stap korter en ten tweede treedt wel is waar ook isomerisatie op in stap III, maar nu is, na de reactie, blijkbaar het symetrische isomeer het meest stabiel en het voornaamste product. De isomerisatie verloopt zoals hieronder is aangegeven.
Derivaten Bensultap (hieronder \ R=SO2C6H5 \ ) ontstaat in de reactie van natriumbenzeenthiosulfonaat (C6H5SO2SNa) met of in ethanol. Zoals hierboven is aangegeven isomeriseert isomeriseert het intermediair makkelijk. Onafhankelijk van de uitgangsstof wordt hetzelfde product gevormd. Het reactieverloop is vergelijkbaar met de manier waarop mosterdgas met nucleofielen reageert. Bensultap kan omgezet worden in nereistoxine met behulp van alkali.
Geschiedenis en derivaten Japanse vissers gebruikten de in zee levende ringworm als aas. Na een aantal gevallen van per ongeluk vergiftigingen werd de chemische verbinding die daar verantwoordelijk voor was geïdentificeerd als nereistoxine. In de jaren 60 werd de verbinding gesynthetiseerd, evenals een aantal derivaten. Gemeenschappelijk kenmerk van de verbindingen was de keten van drie koolstof-atomen met op de middelste koolstof een dimethylaminogroep en op de twee buitenste koolstof-atomen een zwavel-substituent.
De derivaten zijn minder toxisch voor zoogdieren, maar bleven actief tegen insecten. Vervolgens kon worden aangetoond dat alle derivaten met insecticide-activieit, in het milieu werden afgebroken tot nereistoxine of een toxisch dithiol.
Werkingsmechanisme Nereistoxine vertoont chemisch een zekere gelijkenis met acetylcholine, een neurotransmitter. In eerste instantie werd gedacht aan interferentie met acetylcholinesterase, het enzym dat voorkomt dat een eenmaal afgegeven hoeveelheid acetylcholine de doelcel blijft activeren. Later werd duidelijk dat de nicotine gevoelige receptor voor acetylcholine in de centraal zenuwstelsel van insecten het punt van interactie is. Het dithiol dat uit alle derivaten gevormd wordt is het werkzame insecticide. Toepassingen Nereistoxine en zijn derivaten zijn als bestrijdingsmiddel op de markt gebracht in vooral Japan en China, met name ter bestrijding van de stengelboorder in rijst. In Europa en de VS waren de middelen niet toegestaan en inmiddels zijn ze vervangen door middelen met een vergelijkbare werking, maar minder toxisch voor zoogdieren.
Categorie:Insecticide Categorie:Heterocyclische zwavelverbinding Categorie:Amine