Các hợp chất asen hữu cơ trong tự nhiên

Chứng cứ cho rằng asen có thể là chất dinh dưỡng có lợi khi ở mức dấu vết dưới ngưỡng mà các sinh vật thường phơi nhiễm đã từng được xem xét lại.[3] Một số hợp chất asen hữu cơ tìm thấy trong tự nhiên là arsenobetain và arsenocholin,[4] với cả hai đều được tìm thấy trong nhiều loài sinh vật biển.[2] Một số nucleoside chứa As (các dẫn xuất đường) cũng được biết đến.[5] Một số các hợp chất asen hữu cơ sinh ra từ các quá trình methyl hóa. Chẳng hạn, loài nấm mốc Scopulariopsis brevicaulis sinh ra một lượng đáng kể trimethylarsin nếu có mặt các hợp chất asen vô cơ.[6] Hợp chất asen hữu cơ arsenobetain được tìm thấy trong một số thực phẩm nguồn gốc từ biển như cá và tảo cũng như trong một số loài nấm với hàm lượng tương đối lớn. Mức hấp thụ asen trung bình của con người là khoảng 10–50 µg/ngày. Các giá trị ở mức khoảng 1000 µg là không bất thường sau khi ăn cá hoặc nấm; tuy nhiên, có rất ít nguy hiểm trong việc ăn cá do hợp chất này của asen là gần như vô hại.[7]

• Các hợp chất asen hữu cơ đại diện được tìm thấy trong tự nhiên.
• Arsenobetain, một trong các hợp chất asen hữu cơ phổ biến nhất trong tự nhiên. Cũng phổ biến còn có arsenocholin, với nhóm CH2OH thế chỗ cho nhóm CO2H).
• Trimethylasin, được sinh ra từ phản ứng vi sinh đối với các sắc tố chứa asenat.
• Dẫn xuất ribose chứa asen (R = một vài nhóm)

Nguồn cục bộ chứa asen là các chất nhuộm màu xanh lục, một thời phổ biến trong các loại giấy dán tường, như lục Paris. Một loạt các loại bệnh tật đã từng được quy cho hợp chất này, mặc dù độc tính của nó đã bị thổi phồng.[8]

Trimethylasin ((CH3)3As), một thời được biết đến như là khí Gosio, là một hợp chất asen hữu cơ nặng mùi được sinh ra khá phổ biến trong các phản ứng vi sinh trên các chất nền chứa asen vô cơ.[9]

Các hợp chất asen hóa trị 5 dễ dàng bị khử thành hợp chất asen hóa trị 3 và có thể đã từng có vai trò như là một tác nhân nhận electron trên Trái Đất nguyên thủy.[10] Các hồ chứa một lượng đáng kể asen vô cơ hòa tan là nơi nuôi dưỡng các vùng sinh vật chịu được asen.

Các tuyên bố không chính xác về sự sống dựa trên asen

Mặc dù các phosphat và asenat là tương tự về cấu trúc, nhưng không có chứng cứ cho thấy là asen thay thế cho photpho trong DNA hay RNA.[11][12][13] Một thực nghiệm năm 2010 sử dụng vi khuẩn GFAJ-1 để ra tuyên bố về sự thay thế này đã bị phủ nhận vào năm 2012.

Các hợp chất asen nguồn gốc nhân tạo

Các nguồn asen nhân tạo (do con người tạo ra), giống như các nguồn tự nhiên, chủ yếu là các oxit asen cùng các anion có liên quan. Các nguồn asen nhân tạo, bao gồm cả phế thải từ khai thác chế biến khoáng sản, các trang trại chăn nuôi lợn và gia cầm.[14] Chẳng hạn, nhiều loại quặng, đặc biệt là các loại khoáng vật sulfide, đều chứa asen ở một hàm lượng nào đó và nó được giải phóng ra trong quá trình thiêu kết (đốt trong không khí). Trong các quá trình như vậy, asenua được chuyển hóa thành asen trioxit (As2O3), là chất bay hơi ở nhiệt độ cao (> 465 °C) và được giải phóng vào khí quyển. Các trang trại chăn nuôi gia cầm và lợn cũng từng sử dụng nhiều hợp chất asen hữu cơ roxarsone như là một loại kháng sinh trong thức ăn.[15][16] Một số loại gỗ được xử lý bằng đồng asenat trong vai trò của chất bảo quản. Cơ chế mà theo đó các nguồn này tác động tới các sinh vật trong chuỗi kế tiếp là chưa rõ nhưng có lẽ là đa dạng. Một trong những cách thức được nhắc tới nhiều nhất là methyl hóa.[17]

Axit monomethyl hóa, axit methanearsonic (CH3AsO(OH)2), là tiền chất cho một số loại thuốc diệt nấm (tên thương mại Neoasozin) trong gieo trồng lúa và bông. Các dẫn xuất của axit phenylarsonic (C6H5AsO(OH)2) được sử dụng như là phụ gia trong thức ăn chăn nuôi, bao gồm axit 4-hydroxy-3-nitrobenzenearsonic (3-NHPAA hay Roxarsone), axit ureidophenylarsonic và axit p-arsanilic. Các ứng dụng này gây nhiều mâu thuẫn do chúng đưa các dạng hòa tan của asen vào môi trường.

Dược phẩm chứa asen

Mặc cho, hoặc có lẽ là do, độc tính được biết đến từ lâu của nó, các loại dược phẩm và thuốc độc chứa asen có lịch sử trong y học và lang băm vẫn còn tiếp diễn trong thế kỷ 21.[18][19] Từ đầu thế kỷ 19 và tiếp diễn trong thế kỷ 20, dung dịch Fowler, một loại thuốc độc pha chế từ kali asenit (KAsO2), đã từng được mua bán như một loại thuốc để điều trị ung thư bạch cầu. Hợp chất asen hữu cơ Salvarsan (arsphenamine, hợp chất 606) là tác nhân hóa học trị liệu tổng hợp đầu tiên để điều trị giang mai và bệnh trùng mũi khoan, do Paul Ehrlich phát minh.[19] Tuy nhiên, việc điều trị này dẫn tới nhiều vấn đề gây ra các biến chứng sức khỏe kéo dài.[20] Vào khoảng năm 1943 nó cuối cùng đã bị thay thế bằng penicillin. Loại thuốc có liên quan là Melarsoprol vẫn còn được sử dụng để điều trị bệnh trùng mũi khoan (bệnh ngủ Trypanosoma châu Phi) giai đoạn cuối, mặc dù độc tính cao và các tác dụng phụ có thể gây tử vong của nó.

Các nghiên cứu in vitro gợi ý rằng asen trioxit (As2O3) ngăn ngừa sự phát triển của các tế bào u tủy xương thông qua ngăn chặn chu trình tế bào cũng như khởi động sự chết tế bào.[21] Các kết quả này gợi ý rằng asen trioxit có thể là hữu ích lâm sàng trong điều trị các bệnh nhân với bệnh u tủy xương đa phát[21] hay ung thư bạch cầu.[22]