芥子氣（英文名稱：Mustard gas）為有機糜爛性毒劑，學名β,β′-二(2-氯乙基)硫醚，化學式為C4H8Cl2S，摩爾質量為159.08g/摩爾。芥子氣為無色至黃色油狀液體或晶體，有大蒜或芥末氣味，滲透性強，微溶于水，易溶于醇、脂肪、含氯溶劑等。會發生水解反應，易被氧化劑氧化，其中的氫原子可被氯原子取代生成無糜爛作用的多氯化物。
1822年，德斯普雷茲（Desprez）發現了芥子氣。1886年，德國的邁耶（又譯梅耶或邁爾，Meyer）首次人工合成純凈的芥子氣；他發明的合成方法至今仍是芥子氣最重要的合成方法之一。在第一次世界大戰中已被德國軍隊制成毒氣彈使用。
芥子氣對己糖激酶、胃蛋白酶、膽堿酯酶和某些脫氫酶和氧化酶等至少30多種酶有抑制作用。抑制后可影響糖的酵解和轉化，引起糖代謝障礙和組織營養失調，使機體抵抗力減低，易發生繼發感染。可與蛋白質和氨基酸上的許多功能基團，使蛋白質變性，影響機體的免疫功能。皮膚接觸芥子氣后，局部漸漸出現紅斑、起皰以致潰爛。眼睛染毒出現炎癥，可引起結膜炎，合并感染可成膿性。經呼吸道吸入容易使呼吸道黏膜受損壞死，出現劇烈的咳嗽并有黏稠濃痰。神經系統早期出現惡心、嘔吐，隨后有頭痛、頭暈、煩躁不安。極端嚴重中毒的傷員有陣發性驚厥、譫[zhān]妄和神志不清，以后出現全身肌肉松弛、麻痹、以致死亡。心血管系統早期心跳加快、心音亢進、血壓升高及期外收縮等。嚴重者心跳變慢、心律失常、內臟血管麻痹擴張出現絲狀脈、血壓下降或虛脫，乃至嚴重循環衰竭。泌尿系統中毒嚴重者可見急性中毒性腎炎，腎小管上皮細胞及腎小球變性。
芥子氣與脫氧核糖核酸可發生烴化，單烴化則多引起DNA遺傳信息障礙，與致突變、致癌、致畸等遺傳毒性密切相關。2017年10月27日，世界衛生組織國際癌癥研究機構公布的致癌物清單初步整理參考中，硫芥子氣屬于1類致癌物。
相關歷史
1822年，德斯普雷茲（Desprez）發現了芥子氣。1886年，德國的邁耶（又譯梅耶或邁爾，Meyer）首次人工合成純凈的芥子氣；他發明的合成方法至今仍是芥子氣最重要的合成方法之一。在第一次世界大戰中已被德國聯邦國防軍制成毒氣彈使用。
一戰后期，德國首先使用芥子氣，引起交戰各方紛紛效仿。據統計，一戰因毒氣傷亡人數達到130萬，88.9%是因芥子氣中毒。在第一次世界大戰中，各交戰國共生產芥子氣13500噸，其中12000噸用于實戰。最為著名的傷害案例是，當時身為巴伐利亞州步兵班長的阿道夫·希特勒，被英軍的芥子氣炮彈毒傷，眼睛曾一度失明。芥子氣不僅殺傷力大，而且受害者會受到極大的痛苦和折磨。所以它早在第一次世界大戰時就被世界各國定為非人道主義武器，也為《日內瓦公約》所明文禁止。
但歷史上最慘烈的一次芥子氣傷害事件發生在意大利的巴里港。1936年，德軍飛機擊中了一艘停泊在這里的美國軍隊運輸船，船上秘密存放著100噸芥子氣。毒氣泄露之后與油料混合污染了海面，毒霧籠罩在城市上空，造成近兩千名不明真相的市民死亡，后人將這個事件稱為芥子武器發展初期發生的“最慘烈的大試驗”。慘劇發生后，包括12個民族的40具典型受害者尸體被軍方運走進行研究。
第二次世界大戰期間，除侵華日軍外，其他戰場均未使用化學武器。日軍在中國18個省的戰場上使用了毒氣彈，造成中國軍民大批傷亡。日本投降前，日軍又將大量毒氣彈隱藏，隨時可能會給公眾帶來危害。20世紀90年代，聯合國通過的《禁化武公約》中還明確了此類化學武器遺棄國必須承擔相應的責任。
2003年8月4日，在中國齊齊哈爾市某一建筑工地內挖出5個鐵桶致使1人當場受傷，自此，在不到1個月的時間內先后有40余人中毒。經專家鑒定，這幾個鐵桶是日軍侵華戰爭時遺棄的化學武器，桶內所裝的物質正是此事件的元兇，它就是被稱為毒氣之王的軍事毒劑——芥子氣。
生理代謝
芥子氣經不同途徑吸收進入血流后能廣泛分布于體內各組織。根據鼠、兔、狗的實驗，其中以腎、肺、肝含量最多，骨髓中的含量很少，但后者的變化卻很顯著說明骨髓對芥子氣是很敏感的。其它器官和脂肪組織對芥子氣無選擇性蓄積作用。給小鼠和大鼠注射含有S35的芥子氣后，大部分S35主要以二羥二乙硫醚的形式從尿中排出體外，尿中代謝物也可作為染毒的生物標志物。
芥子氣在體內有多種代謝途徑。芥子氣可與脫氧核糖核酸（DNA）、核糖核酸(核糖核酸）、某些蛋白質、酶等起反應，形成烴化產物。芥子氣也可直接與谷胱甘肽作用成結合體排出體外，或在機體內經水解、氧化等反應后產生硫代二乙醇、芥子亞堿砜[fēng]、硫代二冰醋、硫代二乙酸砜等代謝產物以及這些化合物與谷胱甘肽或半胱氨酸的結合體。少部分芥子氣可轉變成乙磺酸、磺基醋酸及無機硫酸鹽等。原形芥子氣在體內存留時間很短，狗交叉循環實驗證明血液中游離芥子氣存留時間不超過半小時，在體外37℃血液中半水解時間為十幾分鐘。
毒性
中毒機制
臨床表現
較大面積皮膚、消化道食入和呼吸道吸入染毒，都可引起全身吸收中毒。潛伏期后出現不同程度的神經、消化、血液和心血管系統癥狀和體征。早期有惡心、嘔吐、食欲不振、頭痛、頭暈。外周血白細胞總數暫時增加，2~3天后迅速減少。中毒越嚴重，白細胞減少癥越明顯，細胞質量改變和淋巴細胞減少亦越明顯。嚴重中毒時心律失常，血壓下降，白細胞極度減少，紅細胞和血小板也明顯減少。中性粒細胞和淋巴細胞形態上可見核濃縮、核破裂、異形，胞漿空泡或中毒顆粒。
皮膚損傷：皮膚是中毒的最主要靶器官之一，皮膚損傷常發生在身體的暴露處及會陰、腋窩、胸窩等皮膚薄嫩而敏感部位。液態比氣態芥子氣染毒引起的損傷潛伏期短且嚴重。潛伏期后出現紅斑、水腫，損傷輕時紅斑逐漸減退，損傷重時通常于紅斑期后出現水皰，數日后水疤破裂形成潰瘍（糜爛）。嚴重損傷時可不發生水疤，直接形成凝固性壞死，傷口愈合緩慢。液態芥子氣對人皮膚損傷分五種類型：紅斑、淺Ⅱ度水皰、深Ⅱ度水皰、深Ⅱ度壞死痂、Ⅲ度壞死痂（少見）。一般以紅斑及水皰性病變為多見。氣霧態芥子氣對人皮膚損傷的嚴重程度與濃度及接觸時間長短有關，以紅斑損傷為多見，但也可產生水皰性病變。
眼損傷：眼睛對芥子氣比皮膚和呼吸道更為敏感。眼中毒一般由蒸氣或霧狀芥子氣所引起，極少數由液滴狀芥子氣直接濺入眼內所致。潛伏期后出現不同程度的結膜炎、眼瞼炎和角膜炎等癥狀，液滴態染毒常致重度中毒，可引起虹膜睫狀體炎，角膜潰瘍、壞死，甚至穿孔，但重度少見，最后可導致眼球萎縮失明。
呼吸道損傷：呼吸道損傷是由于吸入芥子氣蒸氣或霧滴引起，損傷程度取決于毒劑濃度和接觸時間。上呼吸道損傷程度一般較下呼吸道重。潛伏期后，中毒癥狀為急性鼻慢性咽炎、氣管炎和支氣管炎等癥狀。嚴重時可致出血和假膜性氣管、支氣管炎。
消化道損傷：消化道損傷主要由于誤服芥子氣染毒水或食物所引起，重度皮膚及呼吸道吸收中毒也可見到有消化道癥狀。經口中毒的特點是損傷上消化道，以胃為主。非經口吸收中毒的特點是損傷下消化道，以小腸為主。
神經系統：早期出現惡心、嘔吐，隨后有頭痛、頭暈、煩躁不安。繼則情緒低落、抑郁寡言、神情淡漠、反應遲鈍、無力和嗜睡等。嚴重中毒傷員，可能出現類似休克的情形；極端嚴重中毒的傷員有陣發性驚厥、譫妄和神志不清，以后出現全身肌肉松弛、麻痹、以致死亡。
心血管系統：早期心跳加快、心音亢進、血壓升高及期外收縮等。嚴重者心跳變慢、心律失常、內臟血管麻痹擴張出現絲狀脈、血壓下降或虛脫，乃至嚴重循環衰竭。
泌尿系統：中毒嚴重者可見急性中毒性腎炎，腎小管上皮細胞及腎小球變性。尿量減少，出現蛋白尿、管型尿及血尿。
后遺癥：芥子氣中毒后可遺留有多種后遺癥。如：皮膚損傷后可引起過敏現象，再次染毒時可出現麻疹樣皮炎，在原損傷區附近產生濕疹樣皮炎；皮膚疤痕形成可引起功能障礙如損傷肢體的運動障礙、尿道狹窄、包皮與龜頭粘連等；中、重度眼損傷可遺留結膜炎、角膜炎、角膜潰瘍、視力減退乃至失明。芥子氣遲發效應，可使癌變和畸變率增高。癥狀特點：無防護人員常在數小時潛伏期后相繼出現眼、呼吸道和皮膚損傷，甚至伴有神經、血液和消化系統損傷的臨床表現。
應用領域
醫藥領域
芥子氣可以用于治療銀屑病時，雖然顯效快，皮損在1周左右就能消退，但復發也快，而且多次使用后會使皮損變得頑固，緩解期縮短，皮疹加重，甚至可產生紅皮病。大面積外涂時，因能被吸收而產生腎臟損害，長期應用有致突變、致畸的作用。因此，這類藥物雖然短期應用效果較好，但臨床上已很少應用，也不作為銀屑病治療的一線藥物，僅用于局部增厚明顯、其他藥物治療不佳的斑塊，并和內服藥物等聯合治療。
最早的有效抗癌藥物之一正是在研究芥子氣時發現的。很多癌癥的化學療法都是通過殺死快速分裂的細胞來發揮作用的，而分裂速度快正是癌細胞的特點之一。不過，這些化學試劑也會同時殺死那些分裂速度快的健康細胞，如毛囊、消化道、骨髓中的細胞等。令人意外的是抗癌藥物的發現過程，第二次世界大戰時有1000多人意外接觸了美國制造的芥子氣，而最早的有效抗癌藥物之一正是美國藥理學家艾爾弗雷德·吉爾曼（Alfred G. Gilman）和路易斯·古德曼（Louis S Goodman）在秘密研究芥子氣時發現的。他們發現這種化學武器可以傷害快速增長的白細胞，因此科學家推測，這或許對特定的淋巴瘤（特定白細胞的癌癥）有療效。
理化性質
物理性質
芥子氣純品為無色至黃色油狀液體或晶體，有大蒜或芥末氣味，工業用品由于氧化和雜質可能呈現棕色、深褐色甚至黑色。熔點為13.5℃，沸點為216℃，閃點為105℃，揮發度小，液體密度為1.27g/cm3，氣體密度為5.5g/cm3，滲透性強，能滲透皮膚、布、皮革、橡膠、塑料等。微溶于水，25℃時水中的溶解度為0.0068g/100mL（難溶），易溶于醇、苯、醚、脂肪、二硫化碳、含氯溶劑等。
化學性質
水解反應
升溫和加堿都能促進芥子氣的水解，因此可以通過加堿煮沸法對芥子氣污染的物品消毒。
氧化反應
芥子氣可被漂白粉、三合二（三次氯酸鈣合二氫氧化鈣，含有效氯56%）、次氯酸、硝酸、過氧化氫、氯胺等氧化，生成無糜爛作用的芥子亞砜。但與強氧化劑（如高錳酸鉀）作用生成芥子砜，芥子砜仍有糜爛作用。
氯化反應
芥子氣中的氫原子可被氯原子取代生成無糜爛作用的多氯化物，因此可用含活性氯原子的物質對芥子氣污染的物品進行消毒，常用的物質如三合二、ca(clo)2、氯氨等。
分子結構
芥子氣為雙功能烴化劑，化學結構中含有二價硫原子和2個β-氯乙基。芥子氣中的硫原子具有2對未共用的電子，呈正誘導效應，是還原劑；而β-氯乙基的氯原子電負性（3.0）較強，呈負誘導效應，是電子受體。由于正負誘導效應，硫原子上未共用電子對沿著氯原子誘導效應的方向移動，促進氯原子分離。所以，溶解于水或體液等極性溶液中的芥子氣分子迅速離解，內部電子重新排列環化形成正硫化物。這種中間體具有很強的親電子性，鏈性強，活性高，反應速度快、比率高。極易與生物大分子的親核性原子（N、S、O等）起烴化作用，形成以共價鍵結合的不可逆的烴化產物，使得脫氧核糖核酸對其作用高度敏感。
檢測方式
化學比色法
①γ-(4-硝基芐基)-吡啶法：在一定條件下，芥子氣能使吡及其衍生物，如γ-(4-硝基基)-吡啶烴化，烴化產物在堿性條件下呈藍紫色。加溫使反應加速。如將γ-(4-硝基芐基)-吡啶制成高氯酸鹽，反應產物用苯提取變成紅色產物可提高檢定靈敏度。用雙吲哚基吡啶基甲烷類化合物靈敏度更高。
②麝香草酚酞法：芥子氣在堿性溶液中與麝香草酚酞在加熱條件下作用生成橙黃色化合物可用于芥子氣的定量測定。
③硫腺-鹽法：芥子氣使硫烴化，形成季化合物，后者在弱堿條件下分解成相應的硫醇，硫醇在氨溶液里和鎳鹽結合生成紅色配位化合物，反應在加熱條件下進行。
④氯化金（或鉑）法，芥子氣與三氯化金反應得黃色化合物。反應時常加入少量氯化鈀。在二價鉑鹽或四價鉑鹽的水溶液中與芥子氣生成紫色絡合物。
⑤有機磷化合物轉化法：由于芥子氣是一親核試劑，而有機磷化合物是一親電子試劑，兩者易結合為一新的膽堿酯酶抑制劑，如用有機硫趕有機磷酸酯銀鹽與芥子氣形成膽堿酶抑制劑的時間只需1~5min。檢定方法同神經性的生化反應法。
⑥由⑤得到的生成物可用氯化汞與氰化鉀裂解為硫醇，而硫醇可以催化乙水楊酸為水楊酸。再以三氯化鐵檢定水楊酸以檢定芥子氣。
上述化學比色法①、②和⑤、⑥的靈敏度，均可達到飲水安全濃度的規定。
色譜分析法
①紙層析法：最適于尿排泄液中芥子氣及其代謝產物的分離。
②薄層層析法：可作芥子氣與硫代雙乙二醇或其他雜質的分離。用矽膠G薄層，展開劑為三氯甲烷:丙酮（50:40），顯色劑為1%高錳酸鉀溶液（在6%碳酸鈉溶液中）。在紅色背景上可見一黃色斑點。如用碘鉑酸鉀作噴灑劑，在白色背景上顯藍綠色斑點。
③氣液色譜法：用3%琥珀酸二甲酯的環己烷[wán]液，作固定相的100—120目Gas-ChromG柱，在120℃柱溫，火焰離子化檢定器，熱導池及硫火焰光度計等檢定器以分離芥子氣及其水解產物。
④氣相色譜-質譜聯用技術（GC-MS）檢測芥子氣原形及其水解產物硫二甘醇的分析方法已較成熟，并已應用于實際樣品如土壤、糧食、尿樣等的檢測。
紅外光譜法
芥子氣的功能基在紅外光譜上1220-1450cm-1和 2800—3000cm-1處為-CH伸展振動，710cm-1處顯脂肪族C-CI強吸收峰。
合成方法
芥子氣的學名是β,β′-二(2-氯乙基)硫醚，因帶有芥子的氣味而俗稱芥子氣。其制備方法如下：
安全事宜
安全標識
象形圖
GHS 危險性說明
H300 （100%）：吞咽致命 [危險 急性毒性，經口]
H310 （100%）： 皮膚接觸致命 [危險 急性中毒，皮膚]
H315 （100%）：引起皮膚刺激 [警告皮膚腐蝕/刺激]
H319 （100%）：引起嚴重的眼睛刺激 [警告：嚴重的眼睛損傷/眼睛刺激]
H330 （100%）：吸入致命 [危險 急性中毒，吸入]
H335 （100%）：可能引起呼吸道刺激 [警告 特異性靶器官毒性，單次暴露;呼吸道刺激]
急救措施
一旦懷疑或確診為芥子氣中毒，迅速脫離現場，將傷員移至通風良好無毒處，脫去衣物，并用溫水沖洗全身，采用一般對癥綜合治療。
皮膚清洗 脫去污染的衣物，置塑料袋中，有毒劑時先用吸水紙或紗布去毒汁，立即用水沖洗污染皮膚，最好用溫水沖洗，有條件時用消毒液進行消毒，20%二氯胺乙醇溶液或1:5漂白粉漿、1:10ca(clo)2懸浮液、漂白粉和Talcum powder1:1混合粉劑，為減少皮膚刺激，消毒10min后，再用水沖洗。立即就醫。
眼睛的清洗 眼睛染毒后要立即清洗，可用清水或生理鹽水沖洗，也可用2%碳酸氫鈉、0.5%氯胺沖洗液，以減輕化學損傷。沖洗時越快越好，否則效果不佳。立即就醫
呼吸道和消化道的清洗 立即用清水漱口和沖洗鼻咽部，也可用2%碳酸氫鈉、0.5%氯胺水溶液漱口和清洗鼻咽部。立即就醫
參考資料 >
Mustard gas | C4H8Cl2S | CID 10461 - PubChem.PubChem.2023-12-01
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“8.4”中毒事件元兇:“毒氣之王”芥子氣.新浪網.2023-12-09
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