Arsenorganische Verbindungen

Arsenorganische Verbindungen oder Organoarsenverbindungen sind eine Stoffgruppe der organischen Chemie. Diese umfasst Verbindungen, die mindestens eine Kohlenstoff-Arsen-Bindung enthalten. Arsen ist in den allermeisten Fällen drei- oder fünfbindig. Eine wichtige Unterklasse an Verbindungen sind die Arsane, bei denen das dreiwertige Arsen bis zu drei organische Reste trägt sowie zum Teil Wasserstoff- oder Halogensubstituenten. Daneben sind die Arsinoxide als Oxidationsprodukte der Arsane, die Arsonsäuren und Arsinsäuren als organische Oxosäuren des Arsens und die fünfwertigen Arsorane relevant. Außerdem umfassen die Organoarsenverbindungen auch viele Heterocyclen. Arsane werden durch die Reaktion von Arsenhalogeniden mit Grignard-Verbindungen und anderen Organometallverbindungen hergestellt, viele andere Untergruppen der Organoarsenverbindungen sind durch Umwandlungen ineinander zugänglich.

Die ersten Organoarsenverbindungen wurden bereits im 18. Jahrhundert hergestellt, allerdings wurde erst Mitte des 19. Jahrhunderts ihre Struktur aufgeklärt. In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts hatten Organoarsenverbindungen mehrere wichtige Anwendungen, vor allem in Medizin und als chemische Kampfstoffe. Das synthetische Medikament Salvarsan wurde Anfang des 20. Jahrhunderts entdeckt und brachte einen Durchbruch bei der Behandlung der Syphilis. Diese und andere Organoarsenverbindungen wurden über Jahrzehnte medizinisch eingesetzt, bis sie durch die Entdeckung des Penicillins in den 1940er-Jahren weitgehend verdrängt wurden. Im Ersten Weltkrieg wurden verschiedene Organoarsenverbindungen wie das Ethylarsindichlorid als chemische Kampfstoffe eingesetzt. Auch im Zweiten Weltkrieg und darüber hinaus wurden solche Verbindungen, beispielsweise Lewisit, in großen Mengen produziert, allerdings kaum eingesetzt. Heute haben Organoarsenverbindungen aus gesundheitlichen und Umweltschutzgründen nur noch wenige Anwendungen. Einzelne Verbindungen werden aber noch als Pestizide sowie in Medizin, Tiermedizin und Analytik verwendet.

Organoarsenverbindungen sind in der Natur weitverbreitet, vor allem in Meereslebewesen, die sie vermutlich aus dem im Meerwasser vorkommenden Arsenat bilden. Besonders weit verbreitet sind das Arsenobetain und diverse methylierte Verbindungen. Weiterhin sind auch komplexere Naturstoffe bekannt, unter anderem arsenhaltige Kohlenhydrate und Lipide. Die methylierten Verbindungen werden von Menschen und den meisten anderen Lebewesen durch Biomethylierung beim Metabolismus von Arsenverbindungen gebildet, auch anorganischen wie Arsenit oder Arsenat. Organoarsenverbindungen sind überwiegend giftig, allerdings gibt es bei der schädlichen Wirkung große Unterschiede. So werden bei der Biomethylierung einerseits fünfwertige Verbindungen wie Methylarsonsäure und Dimethylarsinsäure gebildet, die wenig giftig sind und gut eliminiert werden können, was vermutlich der Entgiftung durch Biotransformation dient. Andererseits entstehen als Intermediate dreiwertige Verbindungen wie methylarsonige Säure und dimethylarsinige Säure, die hochtoxisch und krebserregend sind und möglicherweise auch eine wichtige Rolle bei der Giftigkeit anderer Arsenverbindungen spielen, aus denen sie im Körper gebildet werden.