VX (нервно-паралитический агент)

редактировать
Химическое соединение и боевой химический агент нервно-паралитического действия

VX
Стереоструктурная формула VX ((S) -фосфинат) . SP- (-) - VX энантиомер
Модель VX ((R) -фосфината) с мячом и клюшкой
VX-S-enantiomer-3D-vdW.png
Имена
Название ИЮПАК Этил ({2- [бис (пропан-2-ил) амино] этил} сульфанил) (метил) фосфинат
Систематическое название ИЮПАК Этил ({ 2- [бис (пропан-2-ил) амино] этил} сульфанил) (метил) фосфинат
Другие названия [2- (Диизопропиламино) этил] -O-этилметилфосфонотиоат. Этил {[2- (диизопропиламино) этил] сульфанил} (метил) фосфинат. Этил-N-2-диизопропиламиноэтилметилфосфонотиолат
Идентификаторы
Номер CAS
3D-модель (JSmol )
ChEBI
ChEMBL
  • ChEMBL483105
ChemSpider
MeSH VX
PubChem CID
UNII
CompTox Dashboard (EPA )
InChI
УЛЫБАЕТСЯ
Свойства
Химическая формула C11H26NO2PS
Молярная масса 267,37 г · моль
Плотность 1,0083 г / см
Точка плавления -51 ° C (-60 ° F; 222 K)
Температура кипения 300 ° C (572 ° F; 573 K)
log P 2,047
Давление пара 0,09 Па
Опасности
NFPA 704 (огненный алмаз)NFPA 704 четырехцветный ромб 1 4 1
Температура вспышки 159 ° C (318 ° F; 432 K)
Летальная доза или концентрация (LD, LC):
LD50(средняя доза )7 мкг / кг (внутривенно, крыса)
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒ N (что такое ?)
Ссылки ink

VX- это чрезвычайно токсичное синтетическое химическое соединение из класса фосфорорганических, в частности, тиофосфонат. В классе нервно-паралитических агентов он был разработан для военного использования в химической войне после перевода более ранних открытий органофосфата токсичности в пестициды исследования. В последние годы выяснилось, что VX был агентом, использованным в убийстве Ким Чен Нама. В чистом виде VX представляет собой маслянистую, относительно нелетучую жидкость янтарного цвета. Из-за своей низкой летучести VX сохраняется в средах, где он рассредоточен.

VX, сокращение от «ядовитого агента X», является одним из наиболее известных агентов нервно-паралитического действия V и впервые был обнаружен в Портон-Даун в Англии в начале 1950-х годов на основе исследований, впервые проведенных Герхардом Шрадером, химиком, работавшим на IG Farben в Германии в 1930-х годах. Теперь они являются одними из более широкой серии агентов V, они классифицируются как нервно-паралитические вещества и использовались в качестве химического оружия в различных зарегистрированных смертоносных атаках. VX смертельный исход происходит при воздействии десятков миллиграммов при вдыхании или абсорбции через кожу; Таким образом, VX более эффективен, чем зарин, другое нервно-паралитическое средство с аналогичным механизмом действия. При таком воздействии эти агенты серьезно нарушают передачу сигналов в организме между нервной и мышечной системой, что приводит к длительной нервно-мышечной блокаде, вялому параличу всех мышц тела, включая диафрагму, и смерть от удушья.

. Опасность VX, в частности, заключается в прямом воздействии химического агента, остающегося там, где он был рассредоточен, и не в результате его испарения и распространения в виде пара (т. е. не является «паровой опасностью»). VX считается оружием с ограничением площади из-за этих физических и биохимических характеристик. Как химическое оружие, оно классифицируется как оружие массового уничтожения ООН и запрещено Конвенцией о химическом оружии 1993 года, когда производство и складирование VX, превышающее 100 граммов (3,53 унции) в год, объявлены вне закона. Единственное исключение - для «исследовательских, медицинских или фармацевтических целей за пределами одного небольшого объекта в совокупных количествах, не превышающих 10 кг (22 фунта) в год на объект».

Содержание

  • 1 Физические свойства
  • 2 Механизм действия
  • 3 Химия
    • 3.1 Синтез
    • 3.2 Сольволиз
  • 4 Медицинские аспекты
    • 4.1 Симптомы воздействия
    • 4.2 Токсикология
    • 4.3 Лечение
    • 4.4 Диагностические тесты
  • 5 История
    • 5.1 Открытие
    • 5.2 Использование в качестве оружия
    • 5.3 Мировые запасы
      • 5.3.1 Уничтожение запасов
  • 6 В популярной культуре
  • 7 См. Также
  • 8 Ссылки
  • 9 Внешние ссылки

Физические свойства

VX представляет собой хиральное фосфорорганическое соединение без запаха и вкуса с молекулярной массой 267,37 г / моль. В стандартных условиях это жидкость янтарного цвета с температурой кипения 298 ° C (568 ° F) и температурой замерзания -51 ° C (-60 ° F). Его плотность аналогична плотности воды. Он имеет значение log P 2,047, что означает, что он относительно гидрофобен с примерно в 100 раз большим распределением на октанол по сравнению с водой. Его низкое давление пара 0,09 паскалей (1,3 × 10 фунт / кв.дюйм) придает ему низкую летучесть, что приводит к высокой стойкости в окружающей среде.

При использовании в качестве оружия он может диспергироваться в виде жидкости, аэрозоль или смесь с глиной или тальком в виде загустителя.

Механизм действия

VX представляет собой ингибитор ацетилхолинэстеразы. Он работает, блокируя функцию ацетилхолинэстеразы (AChE). Обычно, когда двигательный нейрон стимулируется, он высвобождает нейромедиатор ацетилхолин (ACh) в пространство между нейроном и соседней мышечной клеткой, в синаптическую щель. Когда ацетилхолин поглощается мышечной клеткой, он стимулирует сокращение мышц. Чтобы избежать состояния постоянного сокращения мышц, ацетилхолин затем расщепляется (гидролизован ) на неактивные вещества уксусную кислоту и холин под действием AChE. VX блокирует действие AChE, что приводит к накоплению ацетилхолина в пространстве между нейроном и мышечной клеткой. На молекулярном уровне это приводит к постоянной стимуляции и возможной усталости всех пораженных мускариновых и никотиновых рецепторов ACh. Это приводит к начальным резким сокращениям, за которыми следует «устойчивое сверхсокращение, ограниченное жидкостью (саркоплазмой ) субсоединительной замыкательной пластинки, и длительная деполяризующая нервно-мышечная блокада ». Продолжительная блокада приводит к вялому параличу всех мышц тела, и именно такой стойкий паралич мышцы диафрагмы вызывает смерть от удушья. Накопление ацетилхолина в головном мозге также вызывает нейрональную эксайтотоксичность из-за активации никотиновых рецепторов и высвобождения глутамата.

Чрезвычайная токсичность VX Отчасти это связано с тем, что ингибитор был разработан как отличный структурный имитатор переходного состояния природного субстрата (ацетилхолина) ацетилхолинэстеразы. VX имеет очень высокую скорость реакции с целевым ферментом и образования стабильной связи P-O-C (фосфорилирование). Однако по сравнению с другими высокотоксичными нервно-паралитическими агентами, такими как зоман или зарин, VX претерпевает относительно медленное «старение». Старение - это зависящая от времени побочная реакция (потеря алкоксильной группы), которая происходит на нервно-паралитических агентах после фосфонилирования и делает комплекс нервно-паралитического агента-ацетилхолинэстераза высоко устойчивым к регенерации любым известным антидотом. Более медленное старение с помощью VX предполагает возможность разработки более эффективных антидотов и методов лечения.

Продукты реакции ацетилхолинэстеразы с VX до и после реакции «старения» были решены с помощью рентгеновской кристаллографии, близкой к атомному разрешению, чтобы помочь в разработке противоядия. Рентгеновские структуры выявили определенные части молекулы VX, которые взаимодействуют с ключевыми остатками и участками целевого фермента. Структурная кинетика фосфонилирования с последующим старением также показала неожиданное конформационное изменение в каталитической триаде, указывающее на «индуцированное соответствие» между молекулой VX и ацетилхолинэстеразой.

Химия

Синтез

VX является хиральным по своему атому фосфора. Индивидуальные энантиомеры обозначены как S P - (-) - VX и R P - (+) - VX (где нижний индекс «P» выделяет (что хиральность соответствует фосфору).

VX получают с помощью процесса переэтерификации, который дает рацемическую смесь двух энантиомеров. Это влечет за собой серию стадий, на которых трихлорид фосфора метилируют с образованием метилфосфонистого дихлорида. Полученный материал подвергают взаимодействию с этанолом с образованием сложного диэфира. Затем его переэтерифицируют с N, N-диизопропиламиноэтанолом с получением смешанного фосфонита. Наконец, этот непосредственный предшественник реагирует с серой с образованием VX.

VX TransesterProcess. svg

VX также может быть доставлен в виде бинарного химического оружия, которое смешивается в полете с образованием агента перед выпуском. Бинарный VX обозначается как VX2 и создается путем смешивания O- (2-диизопропиламиноэтил) O'-этилметилфосфонита (Агент QL ) с элементарной серой (Агент NE), как это делается в Воздушная химическая бомба Bigeye. Его также можно получить путем смешивания с соединениями серы, как с жидкой смесью диметилполисульфида (Агент NM) в отмененной программе XM736 8-дюймовый снаряд.

Сольволиз

Как и другие фосфорорганические нервно-паралитические агенты, VX может разрушаться в результате реакции с сильными нуклеофилами. Реакция VX с концентрированным водным гидроксидом натрия приводит к двум конкурирующим реакциям сольволиза : расщеплению эфиров P – O или P – S. Хотя расщепление P – S является доминирующим путем, продуктом расщепления связи P – O является токсичный фосфоновый тиоэфир EA-2192, и обе реакции протекают медленно. Напротив, реакция с анионом гидропероксида (гидропероксидолиз) приводит к исключительному разрыву связи P – S и более быстрой общей реакции.

Расщепление P – S (нетоксичные продукты) Расщепление PO (EA-2192 продукт все еще токсичен)

Медицинские аспекты

Симптомы воздействия

Ранние симптомы чрескожного воздействия (контакта с кожей) включают местное потоотделение и мышечные подергивания в области воздействия, за которыми следует тошнота или рвота. Ранние симптомы воздействия паров VX включают ринорею (насморк) и / или ощущение стеснения в груди с одышкой (сужение бронхов). Миоз (точное определение зрачков) может быть ранним признаком воздействия агента, но обычно не используется в качестве единственного индикатора воздействия.

Токсикология

VX - это «особо токсичный нервно-паралитический агент». Потенциально смертельная доза лишь немного выше, чем доза, оказывающая какое-либо действие, а эффект смертельной дозы настолько быстр, что на лечение остается мало времени. средняя смертельная доза (LD 50) - воздействие, необходимое для уничтожения половины исследуемой популяции - по оценкам для мужчин весом 70 кг при контакте с кожей, как сообщается, составляет 5 - 10 мг (0,00035 унций), и (LCt 50), измеряющая концентрацию пара или аэрозоля за период времени воздействия, оценивается для VX как 10-15 мг · мин / м для воздействия время две минуты при минутном объеме 15 л (минутный объем 15 л соответствует легкой физической активности, такой как медленная ходьба).

Лечение

При лечении воздействия VX первоочередное внимание уделяется удаление жидкого агента с кожи перед перемещением человека в незагрязненное место или атмосферу. После этого пострадавшего дезинфицируют, промывая зараженные участки бытовым отбеливателем и промывая чистой водой с последующим снятием зараженной одежды и дальнейшей дезактивацией кожи. Если возможно, дезактивация завершается до того, как пострадавший будет доставлен для дальнейшего лечения.

Обычно дается человеку, который, как известно, подвергся воздействию нервно-паралитического агента или проявляет определенные признаки или симптомы воздействия нервно-паралитического агента. антидоты атропин и пралидоксим (2-PAM), а в случае судорог - вводимое седативное / противоэпилептическое средство, такое как диазепам. В некоторых странах противоядия от нервно-паралитического агента выпускаются для военнослужащих в виде автоинъектора, например, в армии США Mark I NAAK.

Атропин блокирует подмножество рецепторов ацетилхолина, известное как мускариновые рецепторы ацетилхолина (mAchRs), так что накопление ацетилхолина, продуцируемое потерей функции ацетилхолинэстеразы, оказывает пониженное влияние на их рецептор-мишень. 2-PAM реактивирует фермент ацетилхолинэстеразу (AChE), таким образом обращая действие VX. VX и другие органофосфаты блокируют активность AChE за счет связывания с ферментом посредством переноса фосфонатной части от VX к активному сайту AChE; это инактивирует AChE и производит неактивный побочный продукт из оставшейся части молекулы VX. Пралидоксим (2-PAM) удаляет эту фосфатную группу.

Диагностические тесты

Этилметилфосфоновая кислота. R1 = этил, R2 = водород, R3 = метил.

Контролируемые исследования на людях показали что минимально токсичные дозы вызывают 70–75% угнетение эритроцитов холинэстеразы в течение нескольких часов после воздействия. Уровень в сыворотке (EMPA), продукта гидролиза VX, был измерен для подтверждения воздействия у одной жертвы отравления. Также существуют процедуры для определения продуктов гидролиза VX в моче и аддуктов VX к альбумину в крови.

История

Discovery

Химики Ранаджит Гош и Дж. Ф. Ньюман открыли Нервно-паралитические вещества серии V в британской фирме ICI в 1952 г., патент на диэтил-S-2-диэтиламиноэтилфосфонотиоат (агент VG ) в ноябре 1952 г. Дальнейшие коммерческие исследования подобных соединений прекратились в 1955 г. когда была обнаружена его смертельная опасность для людей. В США началось производство большого количества VX в 1961 году на Newport Chemical Depot.

. Открытие произошло, когда химики исследовали класс органофосфатных соединений (органофосфат сложные эфиры замещенные аминоэтантиолы). Подобно Герхарду Шредеру, ранее исследовавшему органофосфаты, Гош обнаружил, что они были весьма эффективными пестицидами. В 1954 году компания ICI выпустила одну из них под торговым названием Amiton . Впоследствии его отозвали, так как он был слишком токсичным для безопасного использования. Токсичность не осталась незамеченной, и ее образцы были отправлены в исследовательский центр британских вооруженных сил в Портон-Даун для оценки. После завершения оценки несколько представителей этого класса соединений стали новой группой нервно-паралитических агентов, V-агентами. Самым известным из них, вероятно, является VX, которому присвоен UK Rainbow Code Purple Possum, с Russian V-Agent (VR), идущим на втором месте (Амитон в значительной степени забыт как VG.). Название является сокращением слов «ядовитый агент X».

Начиная с 1959 года, армия Соединенных Штатов начала добровольные испытания VX на людях. Доктор Ван М. Сим перенес внутривенную инфузию VX, чтобы оценить его эффекты и установить основу для будущих экспериментов. Примерно через 3,5 часа после первоначального введения агента Сим внезапно побледнел и начал бредить. Эксперимент был немедленно прекращен, чтобы сохранить ему жизнь. В своем заключении исследователи подсчитали, что 2,12 мкг / кг VX, введенного внутривенно в течение нескольких часов, будут максимально допустимой дозой, и что любое другое введение может привести к смерти человека.

Использование в качестве оружия.

В 1988 году расследование ООН установило, что Куба была ответственна за развертывание VX против ангольских повстанцев во время гражданской войны в Анголе. Токсикологи ООН получили микроэлементы VX из образцов почвы, воды и растений, взятых в районах, где кубинские войска недавно проводили операции по борьбе с повстанцами. Пациенты, демонстрирующие симптомы воздействия нервно-паралитических агентов, впервые начали появляться в ангольских больницах примерно в 1984 году.

Были доказательства использования комбинации химических агентов Ираком против курдов в Химическая атака Халабджи в 1988 году при Саддаме Хусейне, включая VX. Позже Хусейн свидетельствовал ЮНСКОМ, что Ирак исследовал VX, но не смог вооружить агент из-за сбоя производства. После вторжения США и их союзников в Ирак ни агента VX, ни производственного объекта не обнаружено. Однако лаборатории ЮНСКОМ обнаружили следы VX на остатках боеголовок.

В декабре 1994 г. и январе 1995 г. Масами Цучия из Аум Синрикё синтезировал от 100 до 200 граммов (от 3,5 до 7,1 унций) VX, который был использован для нападения на трех человек. Два человека были ранены и один 28-летний мужчина умер, который стал первой жертвой VX, когда-либо зарегистрированной в мире на тот момент. Жертва VX, которую Соко Асахара подозревал в шпионаже, подверглась нападению в 7:00 утра 12 декабря 1994 года на улице в Осаке Томомицу Нийми и другим членом АУМ, который посыпал нервно-паралитическим веществом его шею. Он преследовал их около 90 метров (100 ярдов), прежде чем потерял сознание и умер десять дней спустя, так и не выйдя из глубокой комы. Врачи в больнице подозревали, что в то время он был отравлен фосфорорганическим пестицидом, но причина смерти была установлена ​​только после того, как члены секты, арестованные за нападение на метро, признались в убийстве. Метаболиты VX, такие как этилметилфосфонат, метилфосфоновая кислота и диизопропил-2- (метилтио) этиламин, были позже обнаружены в образцах крови жертвы через семь месяцев после его убийства. В отличие от случаев с газом зарин (инцидент с Мацумото и нападение на токийское метро ), VX не использовался для массовых убийств.

13 февраля 2017 года Ким Чен Нам, сводный брат лидера Северной Кореи Ким Чен Ына, скончался в результате нападения в международном аэропорту Куала-Лумпура в Малайзии. По утверждениям властей, он был убит, отравив VX, который был обнаружен на его лице. Власти также сообщили, что одна из женщин, подозреваемых в применении нервно-паралитического агента, испытала некоторые физические симптомы отравления VX. Директор программы исследований не- распространения в Миддлберийском институте международных исследований в Монтерее заявил, что пары VX убили бы подозреваемых нападавших, даже если бы они были в перчатках, предполагая, что VX применялся как два несмертельных компонента, которые смешивались с образованием VX только на лице жертвы.

Мировые запасы

Некоторые страны, которые, как известно, обладают VX, являются США, Великобритания, Россия, Северная Корея и Сирия. Суданский фармацевтический объект, фармацевтический завод Аль-Шифа, подвергся бомбардировке США в 1998 году на основании информации о том, что они производили VX и что происхождение агента было связано с Ираком и Аль-Каида. В США были получены образцы почвы, идентифицированные как содержащие O-этилгидметилфосфонотиоат (EMPTA), химическое вещество, используемое в производстве VX, которое также может иметь коммерческое применение. Позже специалисты по химическому оружию предположили, что широко применяемый фосфорорганический инсектицид фонофос мог быть ошибочно принят за EMPTA. Куба получила VX в 1980-х годах и развернула его во время своей длительной военной интервенции в Анголу.

В 1969 году правительство США отменило свои программы химического оружия, запретило производство VX в Соединенных Штатах и ​​начало уничтожение своих запасы агентов различными методами. Ранняя утилизация включала программу CHASE (Cut Holes And Sink 'Em) армии США, в которой старые корабли были заполнены запасами химического оружия, а затем затоплены. CHASE 8 был проведен 15 июня 1967 года, когда пароход Cpl. Эрик Г. Гибсон был снаряжен 7,380 ракетами VX и затоплен на глубине 2200 м (7200 футов) у побережья Атлантик-Сити, Нью-Джерси. Сжигание использовалось для уничтожения запасов VX, начиная с 1990 года с Системы утилизации химических агентов на атолле Джонстон в северной части Тихого океана с другими заводами по сжиганию, следующими за Дезеретским химическим складом, Арсенал Пайн Блафф, Склад химикатов Уматилла и Армейский склад Энистон с последним инвентарем VX, уничтоженным 24 декабря 2008 года.

Уничтожение запасов

По всему миру утилизация VX продолжается с 1997 года в соответствии с требованиями Конвенции о химическом оружии. Когда конвенция вступила в силу, стороны объявили о мировых запасах VX в размере 19 586 тонн (21 590 коротких тонн). По состоянию на декабрь 2015 года 98% запасов было уничтожено.

В 2008 финансовом году США Министерство обороны опубликовало результаты исследования, согласно которым Соединенные Штаты сбросили не менее 112 тонн (124 коротких тонны) VX в Атлантический океан у берегов Нью-Йорка / Нью-Джерси и Флориды в период с 1969 по 1970 годы. из почти 22000 ракет M55, 19 контейнеров для массовых грузов, содержащих 640 кг (1400 фунтов) каждый, и одной химической наземной мины M23.

Newport Chemical Depot начал ликвидацию запасов VX с использованием химическая нейтрализация в 2005 году. VX был гидролизован до гораздо менее токсичных побочных продуктов с использованием концентрированного щелочного раствора, а полученные отходы были отправлены за пределы предприятия для дальнейшей обработки. Технические и политические проблемы, связанные с этим вторичным побочным продуктом, привели к задержкам, но склад завершил уничтожение запасов VX в августе 2008 года.

Оставшиеся запасы VX в США будут обработаны химическим агентом Blue Grass - Пилотный завод по уничтожению в Кентукки, часть программы Исполнительного офиса программы, альтернативы химическому оружию в сборе. Программа была создана как альтернатива процессу сжигания, успешно используемому Армейским агентством по химическим материалам, которое завершило свою деятельность по уничтожению запасов в марте 2012 года. Опытная установка Blue Grass страдает от неоднократных перерасходов и срывы в графике с момента ее создания.

В России США оказывают поддержку этим мероприятиям по уничтожению в рамках Инициативы глобального сотрудничества Нанна-Лугара. Инициатива смогла превратить бывший склад химического оружия в Щучье, Курганская область в объект по уничтожению этого химического оружия. Новое предприятие, открывшееся в мае 2009 года, работает над уничтожением почти 5 400 тонн (5 950 коротких тонн) нервно-паралитических агентов, хранящихся в бывшем складском комплексе. Однако на этом объекте хранится только около 14% российского химического оружия, которое хранится на семи объектах.

В массовой культуре

Одно из самых известных упоминаний VX в популярной культуре - это его использование в фильме 1996 года Скала, в котором рассказывается об угрозе VX-атаки на Сан-Франциско с острова Алькатрас. В фильме используется художественная лицензия, в частности, VX приписывают разъедающую силу, которой он не обладает, что разрешает раннюю сцену, в которой жертва VX показана с плавящимся лицом, а не умирающей от удушья.

Другие ссылки на VX можно найти в фильме 2012 года It's a Disaster, в котором раскрывается, что ближайшая грязная бомба на самом деле была атакой VX, что побудило три пары, обдумывающие договор о самоубийстве, а также фильм 2015 года Миссия невыполнима - Нация изгоев, где в начальной сцене Итан Хант крадет нервно-паралитический газ VX у чеченских сепаратистов на пути в Сирию. Также похожий сюжет имеет сериал 24 (сезон 5).

Альбом VIVIsectVI индустриальной группы Skinny Puppy содержит песню о химическом оружии под названием VX Gas Attack.

В шоу BBC Призраки, серия 2, эпизод 5, грязная бомба с использованием VX, как утверждается, взорвалась во время «тренировочного упражнения».

В видеоигре Everybody's Gone to the Rapture VX упоминается как нервно-паралитический агент, используемый правительством для сдерживания паттерна, который заражает и убивает людей и других животных.

См. Также

Ссылки

Внешние ссылки

На Викискладе есть материалы, связанные с нервно-паралитический агент VX.
Последняя правка сделана 2021-06-18 07:58:21
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте