Зарин

редактировать

Зарин
Sarin-2D-by-AHRLS-2011.png
S-Sarin
Имена
Произношение
Предпочтительное имя IUPAC (RS) - Пропан-2-илметилфосфонофторидат
Другие названия (RS) -O-изопропилметилфосфонофторидат; IMPF;. GB;. 2- (фторметилфосфорил) оксипропан;. Фосфонофторидная кислота, P-метил-, 1-метилэтиловый эфир
Идентификаторы
Номер CAS
3D-модель (JSmol )
ChEBI
ChEMBL
  • ChEMBL509554
ChemSpider
PubChem CID
UNII
Comp Панель управления (EPA )
InChI
УЛЫБКА
Свойства
Химическая формула C4H10FO2P
Молярная масса 140,094 г · моль
Внешний видПрозрачная бесцветная жидкость, при загрязнении коричневатого цвета
Запах В чистом виде без запаха. Загрязненный зарин может пахнуть горчицей или горелой резиной.
Плотность 1,0887 г / см (25 ° C). 1,102 г / см (20 ° C)
Точка плавления -56 ° C (-69 ° F, 217 K)
Точка кипения 158 ° C (316 ° F, 431 K)
S растворимость в воде Смешиваемый
log P 0,30
Опасности
Основные опасности Чрезвычайно смертельный холинергический агент.
Паспорт безопасности Смертельный нервно-паралитический агент зарин (Великобритания)
Пиктограммы GHS GHS06: Toxic
NFPA 704 (огненный ромб)четырехцветный ромб NFPA 704 1 4 1
Пороговое значение (TLV)0,00003 мг / м (TWA), 0,0001 мг / м (STEL)
Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
LD50(средняя доза )39 мкг / кг (внутривенно, крыса)
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США):
IDLH (непосредственная опасность)0,1 мг / м
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандарте состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N (что такое ?)
Ссылки на инфобокс

зарин (Обозначение НАТО GB [сокращение от G-series, «B»]) представляет собой чрезвычайно токсичное синтетическое фосфорорганическое соединение. Бесцветная жидкость без запаха, она используется в качестве химического оружия из-за ее чрезвычайной эффективности в качестве нервно-паралитического агента. Воздействие смертельно даже при очень низких концентрациях, когда смерть может наступить в течение одной-десяти минут после прямого вдыхания смертельной дозы из-за удушья от паралича дыхания, если не будут быстро введены антидоты. Люди, которые поглотили несмертельную дозу, но не получили немедленной медицинской помощи, могут получить стойкое неврологическое повреждение.

Зарин обычно считается оружием массового поражения. Производство и хранение зарина были запрещены с апреля 1997 года Конвенцией о химическом оружии 1993 года, и он классифицирован как вещество Списка 1.

Содержание

  • 1 Воздействие на здоровье
    • 1.1 Управление
    • 1.2 Механизм действия
    • 1.3 Диагностические тесты
    • 1.4 Токсичность
  • 2 Производство и структура
  • 3 Деградация и срок годности
  • 4 История
    • 4.1 Использование в качестве оружия
  • 5 См. Также
  • 6 Ссылки
  • 7 Внешние ссылки

Воздействие на здоровье

Зарин (красный), ацетилхолинэстераза (желтый), ацетилхолин (синий)

Как и некоторые другие нервно-паралитические вещества, влияющие на нейротрансмиттер ацетилхолин, зарин атакует нервную систему, препятствуя деградации нейромедиатора ацетилхолина в нервно-мышечных соединениях. Смерть обычно наступает в результате асфиксии из-за неспособности контролировать мышцы, участвующие в дыхании.

Начальными симптомами после воздействия зарина являются насморк, стеснение в груди и сужение зрачков. Вскоре после этого у человека будет затруднено дыхание, и он будет испытывать тошноту и слюнотечение. По мере того как они продолжают терять контроль над функциями организма, они могут рвать, испражняться и мочиться. За этой фазой следуют подергивания и подергивания. В конечном итоге человек впадает в кому и задыхается от серии судорожных спазмов. Более того, распространенной мнемоникой симптоматики отравления фосфорорганическими соединениями, включая зарин, являются «смертельные факторы» бронхореи и бронхоспазма, потому что они являются основной причиной смерти, и слизью. - слюноотделение, слезотечение, мочеиспускание, дефекация, желудочно-кишечные расстройства и рвота (рвота). Смерть может наступить через одну-десять минут после прямого вдыхания.

Зарин имеет высокую летучесть (легкость, с которой жидкость может превращаться в пар) по сравнению с аналогичными нервно-паралитическими агентами, поэтому вдыхание очень легкое, и даже пар может немедленно проникнуть через кожу. Одежда человека может выделять зарин в течение примерно 30 минут после контакта с газом зарина, что может привести к контакту с другими людьми.

Управление

Описаны меры лечения. Лечение обычно проводится антидотами атропином и пралидоксимом. Атропин, антагонист к мускариновым рецепторам ацетилхолина, назначают для лечения физиологических симптомов отравления. Поскольку мышечный ответ на ацетилхолин опосредуется никотиновыми рецепторами ацетилхолина, атропин не противодействует мышечным симптомам. Пралидоксим может регенерировать холинэстеразы при введении в течение примерно пяти часов. Бипериден, синтетический антагонист ацетилхолина, был предложен в качестве альтернативы атропину из-за его лучшего проникновения через гематоэнцефалический барьер и более высокой эффективности.

Механизм действия

В частности, зарин является сильным ингибитором ацетилхолинэстеразы, фермента, который расщепляет нейротрансмиттер ацетилхолин после его высвобождения. в синаптическую щель . У позвоночных ацетилхолин является нейромедиатором, используемым в нервно-мышечном соединении, где сигналы передаются между нейронами от центральной нервной системы к мышечным волокнам. Обычно ацетилхолин высвобождается из нейрона для стимуляции мышцы, после чего он расщепляется ацетилхолинэстеразой, позволяя мышце расслабиться. Накопление ацетилхолина в синаптической щели из-за ингибирования ацетилхолинэстеразы означает, что нейротрансмиттер продолжает действовать на мышечные волокна, так что любые нервные импульсы эффективно передаются непрерывно.

Зарин действует на ацетилхолинэстеразу, образу ковалентную связь с конкретным остатком серина в активном центре. Фторид - это уходящая группа, в результате чего получается прочный и биологически неактивный.

Его механизм действия напоминает механизм действия некоторых обычно используемых инсектицидов, таких как малатион. По биологической активности он похож на инсектициды карбамата, такие как Севин, и лекарства пиридостигмин, неостигмин и физостигмин.

Диагностические тесты

Контролируемые исследования на здоровых мужчинах показали, что нетоксичная доза 0,43 мг перорально, вводимая несколькими порциями в течение 3-дневного интервала, вызывала в среднем максимальные депрессии в плазме на 22 и 30% соответственно. и уровни ацетилхолинэстеразы эритроцитов. Однократная однократная доза 0,5 мг вызвала легкие симптомы интоксикации и в среднем на 38% снижение обоих показателей активности ацетилхолинэстеразы. В крови зарин быстро разлагается как in vivo, так и in vitro. Его первичные неактивные метаболиты имеют период полураспада in vivo в сыворотке крови приблизительно 24 часа. Сывороточный уровень несвязанного (IMPA) продукта гидролиза зарина колебался от 2 до 135 мкг / л у выживших после террористического нападения в течение первых четырех часов после воздействия. Зарин или его метаболиты могут быть определены в крови или моче с помощью газовой или жидкостной хроматографии, тогда как активность ацетилхолинэстеразы обычно измеряется ферментативными методами.

Более новый метод, называемый «регенерация фторида» или «фторид» реактивация »обнаруживает присутствие нервно-паралитических агентов в течение более длительного периода после воздействия, чем методы, описанные выше. Реактивация фтора - это метод, который изучается по крайней мере с начала 2000-х годов. Этот метод устраняет некоторые недостатки старых процедур. Зарин не только реагирует с водой в плазме крови посредством гидролиза (образуя так называемые «свободные метаболиты»), но также вступает в реакцию с различными белками с образованием «белковых аддуктов». Эти белковые аддукты не так легко выводятся из организма и остаются в течение более длительного периода времени, чем свободные метаболиты. Одним из явных преимуществ этого процесса является то, что период после воздействия для определения воздействия зарина намного дольше, возможно, от пяти до восьми недель, согласно по крайней мере одному исследованию.

Токсичность

Как нервно-паралитический газ в чистом виде зарин в 26 раз опаснее, чем цианид. LD50 подкожно введенного зарина у мышей составляет 172 мкг / кг.

Зарин высокотоксичен как при контакте с кожей, так и при вдыхании. Токсичность зарина для человека в значительной степени основана на по расчетам по исследованиям на животных. Смертельная концентрация зарина в воздухе составляет примерно 28-35 мг на кубический метр в минуту при двухминутном времени воздействия при нормальном дыхании здорового взрослого человека (при обмене 15 литров воздуха в минуту, более низкое значение 28 мг / м для населения в целом).). Это число представляет собой расчетную летальную концентрацию для 50% пострадавших, подвергшихся воздействию, значение LCt50. Значение LCt95 или LCt100 оценивается в 40–83 мг на кубический метр при времени воздействия в течение двух минут. Для расчета эффектов для различных времен воздействия и концентраций необходимо следовать конкретным моделям токсической нагрузки. В общем, кратковременное воздействие более высоких концентраций более смертоносно, чем сопоставимое длительное воздействие низких концентраций. Есть много способов провести относительное сравнение токсичных веществ. В приведенном ниже списке зарин сравнивается с некоторыми существующими и историческими боевыми химическими агентами, с прямым сравнением с респираторным LCt50:

  • Цианистый водород, 2 860 мг · мин / м - зарин в 81 раз смертоноснее
  • Фосген, 1500 мг · мин / м - зарин в 43 раза смертоноснее
  • Сера иприта, 1000 мг · мин / м - зарин в 28 раз смертельнее
  • Хлор, 19000 мг · мин / м - зарин в 543 раза более смертоносен

Производство и структура

Зарин является хиральной молекулой, потому что он имеет четыре химически различных заместителя, прикрепленных к тетраэдрический фосфорный центр. Форма S P ((-) оптический изомер ) является более активным энантиомером из-за его большей аффинности связывания с ацетилхолинэстераза. Связь P-F легко разрушается нуклеофильными агентами, такими как вода и гидроксид. При высоком pH зарин быстро разлагается до нетоксичных производных фосфоновой кислоты.

Обычно он производится и используется в качестве рацемической смеси (1 : 1 смесь двух его энантиомерных форм), так как он включает более простой синтетический процесс, обеспечивая при этом адекватное оружие.

Для создания зарина можно использовать ряд производственных путей. Конечная реакция обычно включает присоединение изопропоксигруппы к фосфору с помощью алкоголиза с помощью изопропилового спирта. Распространены два варианта этого процесса. Один из них - реакция метилфосфонилдифторида с изопропиловым спиртом, в результате которой образуется рацемическая смесь энантиомеров зарина с плавиковой кислотой в качестве побочного продукта:

Синтез зарина с рацемической стереохимией.png

Во втором процессе используются равные количества метилфосфонилдифторид и дихлорид метилфосфоновой кислоты, смесь «ди-ди» в этом процессе, а не только дифторид. Эта реакция также дает зарин, но вместо этого в качестве побочного продукта соляную кислоту. Процесс Ди-Ди использовался Соединенными Штатами для производства своих единых запасов зарина.

На схеме ниже показан общий пример процесса Ди-Ди; в действительности, от выбора реагентов и условий реакции зависит как структура продукта, так и выход. Выбор энантиомера смешанного промежуточного хлорфтора, показанного на диаграмме, является произвольным, но конечное замещение является селективным для хлора по сравнению с фтором в качестве уходящей группы . Инертная атмосфера и безводные условия (методы Шленка ) используются для синтеза зарина и других органофосфатов.

An example of "di-di" process using arbitrary reagents.

Поскольку обе реакции оставляют в продукте значительное количество кислоты, и, следовательно, зарин, полученный в больших количествах этими методами, имеет короткое период полураспада без дальнейшей обработки и может вызвать коррозию контейнеров и повредить системы оружия. Для решения этих проблем были испробованы различные методы. Помимо промышленных методов рафинирования для очистки самого химического вещества, были опробованы различные добавки для борьбы с действием кислоты, такие как:

Другим побочным продуктом этих двух химических процессов является диизопропилметилфосфонат, образующийся, когда второй изопропиловый спирт реагирует с самим зарином. Это химическое вещество разлагается до изопропилметилфосфоновой кислоты.

Разложение и срок хранения

Кролик использовался для проверки утечек на бывшем заводе по производству зарина (Арсенал Скалистых гор ), 1970

Самый большой Важными химическими реакциями фосфорилгалогенидов является гидролиз связи между фосфором и фторидом. Эта связь P-F легко разрушается нуклеофильными агентами, такими как вода и гидроксид. При высоком pH зарин быстро разлагается до нетоксичных производных фосфоновой кислоты. Первоначальный распад зарина происходит на изопропилметилфосфоновую кислоту (IMPA), химическое вещество, которое обычно не встречается в природе, за исключением продукта распада зарина (это полезно для обнаружения недавнего использования зарина в качестве оружия). Затем IMPA разлагается до метилфосфоновой кислоты (MPA), которая также может быть продуцирована другими органофосфатами.

Зарин с остаточной кислотой разлагается через период от нескольких недель до нескольких месяцев. Срок годности может быть сокращен из-за примесей в исходных материалах. По данным ЦРУ, некоторые иракские зарин имели срок годности всего несколько недель, в основном из-за нечистых предшественников.

Наряду с нервно-паралитическими веществами, такими как tabun и VX, зарин может иметь короткий срок хранения. Следовательно, он обычно хранится в виде двух отдельных прекурсоров, которые в сочетании образуют зарин. Срок годности зарина может быть увеличен за счет повышения чистоты предшественника и промежуточных продуктов и включения стабилизаторов, таких как трибутиламин. В некоторых составах трибутиламин заменен на диизопропилкарбодиимид (DIC), что позволяет хранить зарин в алюминиевых оболочках. В бинарном химическом оружии два прекурсора хранятся отдельно в одной и той же оболочке и смешиваются с образованием агента непосредственно перед или во время полета снаряда. Такой подход имеет двойное преимущество: он решает проблему стабильности и повышает безопасность зариновых боеприпасов.

История

Зарин был открыт в 1938 году в Вуппертале -Эльберфельде в Германии учеными из IG Farben, которые пытались создать более сильные пестициды; это самый токсичный из четырех нервно-паралитических агентов серии G, производимых в Германии. Соединение, появившееся после открытия нервно-паралитического агента табун, было названо в честь его первооткрывателей: Schrader, Ambros, Gerhard R Иттер и фон дер Л в де.

Использование в качестве оружия

В середине 1939 г. формула агента была передана в химическое оружие отдела Управления вооружений немецкой армии, который приказал запустить его в массовое производство для использования в военное время. К концу Великой Отечественной войны были построены опытные заводы, а к концу Второй мировой войны строился (но не был достроен) высокопроизводительный объект. По оценкам, общий объем производства зарина нацистской Германией колеблется от 500 кг до 10 тонн. Хотя зарин, табун и зоман были включены в артиллерийские снаряды, Германия не использовала нервно-паралитические вещества против союзных целей.

США Ракета Честного Джона разрез боеголовки, демонстрирующий M134 Зариновые бомбы (ок. 1960) Файл: Зарин против животных - эксперимент с оружием.ogv Воспроизвести Зарин, использованный против животных в эксперименте с оружием.
  • 1950-е ( ранее): НАТО приняло зарин в качестве стандартного химического оружия, а СССР и США производили зарин для военных целей.
  • 1953: 20-летний Рональд Мэддисон, инженер Королевских ВВС из Консетт, графство Дарем, погиб при испытании зарина на людях на химическом предприятии Портон-Даун. испытательный центр в Уилтшире, Англия. Через десять дней после его смерти следствие было тайным, и было вынесено решение о несчастном случае. В 2004 году расследование было возобновлено, и после 64-дневного слушания присяжные постановили, что Мэддисон был незаконно убит «применением нервно-паралитического агента в нетерапевтическом эксперименте».
  • 1957: Регулярное производство зарина химического оружия прекратилось в Соединенных Штатах, хотя существующие запасы большого количества зарина подвергались повторной дистилляции до 1970 года.
  • 1976: Служба разведки Чили, DINA, назначила биохимика Эухенио Берриос разрабатывает газ зарин в рамках своей программы Proyecto Andrea, который будет использоваться в качестве оружия против его противников. Одной из целей DINA было упаковать его в аэрозольные баллончики для удобного использования, что, согласно показаниям бывшего агента DINA Майкла Таунли, было одной из запланированных процедур при убийстве Орландо Летелье в 1976 году. Позже Берриос показал, что он использовался в ряде убийств.
  • март 1988 г.: химическая атака в Халабдже ; В течение двух дней марта этнический курдский город Халабджа на севере Ирака (население 70 000 человек) подвергся бомбардировке Саддама Хусейна иракских ВВС. реактивные самолеты с химическими бомбами, включая зарин. Приблизительно 5000 человек погибли, почти все гражданские лица.
  • Апрель 1988 г.: зарин был использован четыре раза против иранских солдат в конце ирано-иракской войны, что помогло иракским войскам вернуть контроль над полуостров аль-Фау во время Второй битвы при аль-Фау.
  • 1993: 162 страны-участницы подписали Конвенцию Организации Объединенных Наций о химическом оружии, запрещающую производство и накопление большого количества химического оружия, включая зарин. Она вступила в силу 29 апреля 1997 года и призвала к полному уничтожению всех указанных запасов химического оружия к апрелю 2007 года. Когда конвенция вступила в силу, стороны объявили о мировых запасах зарина в размере 15 047 тонн. По состоянию на 28 ноября 2019 г. 98% запасов было уничтожено.
  • 1994: инцидент в Мацумото ; японская религиозная секта Аум Синрикё выпустила нечистую форму зарина в Мацумото, Нагано, убив восемь человек и причинив вред более 200. Австралийская овцеводческая станция Банджаварн была испытательный полигон.
  • 1995: атака зарином в токийском метро ; секта Аум Синрикё выпустила нечистую форму зарина в метро Токио. Двенадцать человек погибли и более 6200 человек получили ранения.
  • 2002: Про- чеченский боевик Ибн аль-Хаттаб мог быть убит российским правительством с помощью зарина.
  • Май 2004 г.: Иракские повстанцы взорвали 155-мм снаряд, содержащий бинарные прекурсоры для зарина, возле американского конвоя в Ираке. Оболочка была разработана для смешивания химикатов во время полета. Взорвавшийся снаряд высвободил лишь небольшое количество зарина либо потому, что в результате взрыва не удалось должным образом смешать бинарные агенты, либо потому, что химические вещества внутри снаряда со временем разложились. Двое солдат Соединенных Штатов прошли курс лечения после того, как у них появились первые симптомы воздействия зарина.
  • март 2013 г.: химическая атака Хан аль-Ассал ; Зарин был использован при нападении на город к западу от Алеппо города Сирии, в результате чего было убито 28 и ранено 124.
  • август 2013 г.: химическая атака в Гуте ; Зарин использовался в нескольких одновременных атаках в районе Гута провинции Риф-Димашк Сирии во время гражданской войны в Сирии. По разным источникам, погибло от 322 до 1729 человек.
  • Апрель 2017 г.: химическая атака Хан-Шейхуна ; Газ зарин был выпущен в удерживаемой повстанцами провинции Идлиб в Сирии сирийскими военно-воздушными силами во время авиаудара.
  • апрель 2018 г.: химическая атака в Думе у жертв, по сообщениям, наблюдались симптомы с воздействием зарина и других агентов. 6 июля 2018 года Миссия по установлению фактов (МУФ) ОЗХО опубликовала свой промежуточный отчет. В отчете говорится: «Результаты показывают, что фосфорорганические [зарин] нервно-паралитические агенты или продукты их разложения не были обнаружены в образцах окружающей среды или в образцах плазмы, взятых у предполагаемых пострадавших».
  • 2019: Сообщается, что зарин был обнаружен в письме, отправленном в штаб-квартиру Facebook в Менло-Парк, Калифорния, но снято как ложная тревога после дальнейшего расследования властями.

См. также

Ссылки

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-06-07 03:00:03
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте