sarín

Compuesto químico y agente nervioso de guerra química.

Compuesto químico

El sarín ( designación OTAN GB [abreviatura de serie G , "B"]) es un compuesto organofosforado extremadamente tóxico . ^[4] Líquido incoloro e inodoro , se utiliza como arma química debido a su extrema potencia como agente nervioso . La exposición puede ser letal incluso en concentraciones muy bajas, donde la muerte puede ocurrir entre uno y diez minutos después de la inhalación directa de una dosis letal, ^{[5] [6]} debido a asfixia por parálisis respiratoria, a menos que se administren rápidamente antídotos. ^[4] Las personas que absorben una dosis no letal y no reciben tratamiento médico inmediato pueden sufrir daños neurológicos permanentes. ^{[ cita necesaria ]}

El sarín es ampliamente considerado un arma de destrucción masiva . La producción y el almacenamiento de sarín fueron prohibidos en abril de 1997 por la Convención sobre Armas Químicas de 1993, y está clasificado como una sustancia de la Lista 1 .

Efectos en la salud

Sarín (rojo), acetilcolinesterasa (amarillo), acetilcolina (azul) ^{[ se necesita aclaración ]}

Al igual que otros agentes nerviosos que afectan al neurotransmisor acetilcolina , el sarín ataca el sistema nervioso interfiriendo con la degradación del neurotransmisor acetilcolina en las uniones neuromusculares . La muerte suele producirse como consecuencia de asfixia debido a la incapacidad de controlar los músculos implicados en la respiración.

Los síntomas iniciales después de la exposición al sarín son secreción nasal , opresión en el pecho y constricción de las pupilas . Poco después, la persona tendrá dificultad para respirar y experimentará náuseas y babeo. A medida que continúan perdiendo el control de las funciones corporales, pueden vomitar, defecar y orinar. A esta fase le siguen espasmos y sacudidas. Al final, la persona entra en coma y se asfixia en una serie de espasmos convulsivos . Los mnemónicos comunes para la sintomatología del envenenamiento por organofosforados, incluido el sarín, son las "B asesinas" de la broncorrea y el broncoespasmo porque son la principal causa de muerte, ^[7] y SLUDGE : salivación, lagrimeo , micción, defecación, malestar gastrointestinal y vómito. (vómitos). La muerte puede sobrevenir entre uno y diez minutos después de la inhalación directa.

El sarín tiene una alta volatilidad (facilidad con la que un líquido puede convertirse en vapor) en relación con agentes nerviosos similares, lo que hace que la inhalación sea muy fácil e incluso puede absorberse a través de la piel. La ropa de una persona puede liberar sarín durante unos 30 minutos después de haber entrado en contacto con el gas sarín, lo que puede provocar la exposición de otras personas. ^[8]

Gestión

Se han descrito medidas de tratamiento. ^[8] El tratamiento suele ser con los antídotos atropina y pralidoxima . ^[4] La atropina, un antagonista de los receptores muscarínicos de acetilcolina , se administra para tratar los síntomas fisiológicos del envenenamiento. Dado que la respuesta muscular a la acetilcolina está mediada por receptores nicotínicos de acetilcolina , la atropina no contrarresta los síntomas musculares. La pralidoxima puede regenerar las colinesterasas si se administra en aproximadamente cinco horas. Se ha sugerido el biperideno , un antagonista sintético de la acetilcolina , como alternativa a la atropina debido a su mejor penetración en la barrera hematoencefálica y su mayor eficacia. ^[9]

Mecanismo de acción

El sarín es un potente inhibidor de la acetilcolinesterasa , ^[10] una enzima que degrada el neurotransmisor acetilcolina después de que se libera en la hendidura sináptica . En los vertebrados, la acetilcolina es el neurotransmisor utilizado en la unión neuromuscular, donde se transmiten señales entre las neuronas del sistema nervioso central a las fibras musculares. Normalmente, la acetilcolina se libera de la neurona para estimular el músculo, después de lo cual la acetilcolinesterasa la degrada , permitiendo que el músculo se relaje. Una acumulación de acetilcolina en la hendidura sináptica debido a la inhibición de la acetilcolinesterasa significa que el neurotransmisor continúa actuando sobre la fibra muscular, de modo que los impulsos nerviosos se transmiten de manera eficaz y continua.

El sarín actúa sobre la acetilcolinesterasa formando un enlace covalente con el residuo de serina particular en el sitio activo. El fluoruro es el grupo saliente y el organofosfoéster resultante es robusto y biológicamente inactivo . ^{[11] [12]}

Su mecanismo de acción se asemeja al de algunos insecticidas de uso común , como el malatión . En términos de actividad biológica, se parece a los insecticidas de carbamato , como Sevin , y a los medicamentos piridostigmina , neostigmina y fisostigmina .

Pruebas de diagnóstico

Estudios controlados en hombres sanos han demostrado que una dosis oral no tóxica de 0,43 mg administrada en varias porciones durante un intervalo de 3 días provocó depresiones máximas promedio de 22 y 30%, respectivamente, en los niveles de acetilcolinesterasa en plasma y eritrocitos. Una dosis única aguda de 0,5 mg provocó síntomas leves de intoxicación y una reducción promedio del 38% en ambas medidas de la actividad de la acetilcolinesterasa. El sarín en sangre se degrada rápidamente ya sea in vivo o in vitro . Sus principales metabolitos inactivos tienen vidas medias séricas in vivo de aproximadamente 24 horas. El nivel sérico de ácido isopropilmetilfosfónico (IMPA) libre, un producto de la hidrólisis del sarín , osciló entre 2 y 135 μg/l en los supervivientes de un ataque terrorista durante las primeras cuatro horas posteriores a la exposición. El sarín o sus metabolitos se pueden determinar en sangre u orina mediante cromatografía de gases o líquidos , mientras que la actividad de la acetilcolinesterasa generalmente se mide mediante métodos enzimáticos. ^[13]

Un método más nuevo llamado "regeneración de fluoruro" o "reactivación de fluoruro" detecta la presencia de agentes nerviosos durante un período más largo después de la exposición que los métodos descritos anteriormente. La reactivación del fluoruro es una técnica que se ha explorado al menos desde principios de la década de 2000. Esta técnica obvia algunas de las deficiencias de los procedimientos más antiguos. El sarín no sólo reacciona con el agua del plasma sanguíneo mediante hidrólisis (formando los llamados "metabolitos libres"), sino que también reacciona con diversas proteínas para formar "aductos proteicos". Estos aductos proteicos no se eliminan tan fácilmente del cuerpo y permanecen durante un período de tiempo más largo que los metabolitos libres. Una clara ventaja de este proceso es que el período posterior a la exposición para determinar la exposición al sarín es mucho más largo, posiblemente de cinco a ocho semanas, según al menos un estudio. ^{[14] [15]}

Toxicidad

Como gas nervioso, se estima que el sarín en su forma más pura es 26 veces más mortal que el cianuro . ^[16] La LD ₅₀ del sarín inyectado por vía subcutánea en ratones es de 172 μg/kg. ^[17]

El sarín es muy tóxico, ya sea por contacto con la piel o por inhalación. La toxicidad del sarín en humanos se basa en gran medida en cálculos de estudios con animales. La concentración letal de sarín en el aire es de aproximadamente 28 a 35 mg por metro cúbico por minuto durante un tiempo de exposición de dos minutos por parte de un adulto sano que respira normalmente (intercambiando 15 litros de aire por minuto; el valor inferior de 28 mg/m ³ es para uso general). población). ^[18] Este número representa la concentración letal estimada para el 50% de las víctimas expuestas, el valor LCt ₅₀ . Se estima que el valor LCt ₉₅ o LCt ₁₀₀ es de 40 a 83 mg por metro cúbico durante un tiempo de exposición de dos minutos. ^{[19] [20]} Calcular los efectos para diferentes tiempos de exposición y concentraciones requiere seguir modelos de carga tóxica específicos. En general, las exposiciones breves a concentraciones más altas son más letales que las exposiciones prolongadas comparables a concentraciones bajas. ^[21] Hay muchas maneras de hacer comparaciones relativas entre sustancias tóxicas. La siguiente lista compara el sarín con algunos agentes de guerra química actuales e históricos, con una comparación directa con el LCt ₅₀ respiratorio :

• Cianuro de hidrógeno , 2.860 mg/(min·m ³ ) ^[22] – El sarín es 81 veces más letal
• Fosgeno , 1.500 mg/(min·m ³ ) ^[22] – El sarín es 43 veces más letal
• Mostaza de azufre , 1.000 mg/(min·m ³ ) ^[22] – El sarín es 28 veces más letal
• Cloro , 19.000 mg/(min·m ³ ) ^[23] – El sarín es 543 veces más letal

Producción y estructura

El sarín es una molécula quiral porque tiene cuatro sustituyentes químicamente distintos unidos al centro tetraédrico de fósforo. ^[24] La _forma SP (el isómero óptico (–) ) es el enantiómero más activo debido a su mayor afinidad de unión a la acetilcolinesterasa . ^{[25] [26]} El enlace PF se rompe fácilmente con agentes nucleofílicos , como el agua y el hidróxido. A un pH alto , el sarín se descompone rápidamente en derivados no tóxicos del ácido fosfónico . ^[27]

Casi siempre se fabrica como una mezcla racémica (una mezcla 1:1 de sus formas enantioméricas), ya que implica un proceso sintético mucho más simple y al mismo tiempo proporciona un arma adecuada. ^{[25] [26]}

Se pueden utilizar varias vías de producción para crear sarín. La reacción final normalmente implica la unión del grupo isopropoxi al fósforo con una alcohólisis con alcohol isopropílico . Son comunes dos variantes de este proceso. Una es la reacción del difluoruro de metilfosfonilo con alcohol isopropílico, que produce una mezcla racémica de enantiómeros de sarín con ácido fluorhídrico como subproducto: ^[27]

El segundo proceso, conocido como proceso "Di-Di", utiliza cantidades iguales de difluoruro de metilfosfonilo (Difluoro) y dicloruro de metilfosfonilo (Dicloro), en lugar de solo el difluoruro. Esta reacción también produce sarín, pero en su lugar ácido clorhídrico como subproducto. Estados Unidos utilizó el proceso Di-Di para la producción de su reserva unitaria de sarín. ^[27]

El siguiente esquema muestra un ejemplo genérico del proceso Di-Di; en realidad, la selección de reactivos y las condiciones de reacción dictan tanto la estructura del producto como el rendimiento. La elección del enantiómero del intermedio cloro fluoro mixto que se muestra en el diagrama es arbitraria, pero la sustitución final es selectiva para cloro sobre fluoro como grupo saliente . Para la síntesis de sarín y otros organofosforados se utilizan atmósferas inertes y condiciones anhidras ( técnicas de Schlenk ). ^[27]

Un ejemplo de proceso "di-di" utilizando reactivos arbitrarios.

Como ambas reacciones dejan una cantidad considerable de ácido en el producto, el sarín producido a granel mediante estos métodos tiene una vida media corta sin procesamiento adicional y sería corrosivo para los contenedores y dañino para los sistemas de armas. Se han probado varios métodos para resolver estos problemas. Además de las técnicas de refinado industrial para purificar el propio producto químico, se han probado diversos aditivos para combatir los efectos del ácido, como por ejemplo:

• Se añadió tributilamina al sarín estadounidense producido en el Rocky Mountain Arsenal . ^[28]
• Se añadió trietilamina al sarín del Reino Unido, con relativamente poco éxito. ^[29] El culto Aum Shinrikyo también experimentó con trietilamina. ^[30]
• Aum Shinrikyo utilizó N , N -Dietilanilina para la reducción de ácido. ^[31]
• Se añadió N , N′ -Diisopropilcarbodimida al sarín producido en Rocky Mountain Arsenal para combatir la corrosión. ^[32]
• La isopropilamina se incluyó como parte del proyectil de artillería de campaña M687 de 155 mm, que era un sistema binario de arma sarín desarrollado por el ejército de EE. UU. ^[33]

Otro subproducto de estos dos procesos químicos es el metilfosfonato de diisopropilo , que se forma cuando un segundo alcohol isopropílico reacciona con el propio sarín y por la desproporción del sarín, cuando se destila incorrectamente. El factor de su formación durante la esterificación es que a medida que disminuye la concentración de DF-DCl, aumenta la concentración de sarín y aumenta la probabilidad de formación de DIMP. DIMP es una impureza natural del sarín, que es casi imposible de eliminar, matemáticamente, cuando la reacción es de "una sola corriente" de 1 mol-1 mol. ^[34]

${\displaystyle {\ce {(CH3)2CHO- + CH3P(O)FOCH(CH3)2 -> CH3P(O)(OCH(CH3)2)2 + F-}}}$

Esta sustancia química se degrada en ácido isopropilmetilfosfónico. ^[35]

Degradación y vida útil.

Conejo utilizado para comprobar si había fugas en la antigua planta de producción de sarín ( Rocky Mountain Arsenal ), 1970

La reacción química más importante de los haluros de fosforilo es la hidrólisis del enlace entre el fósforo y el fluoruro. Este enlace PF se rompe fácilmente con agentes nucleofílicos, como el agua y el hidróxido . A pH alto , el sarín se descompone rápidamente en derivados no tóxicos del ácido fosfónico . ^{[36] [37]} La ​​descomposición inicial del sarín se produce en ácido isopropilmetilfosfónico (IMPA), una sustancia química que no se encuentra comúnmente en la naturaleza, excepto como producto de la descomposición del sarín (esto es útil para detectar el reciente uso del sarín como arma). ). Luego, el IMPA se degrada en ácido metilfosfónico (MPA), que también puede ser producido por otros organofosforados. ^[38]

El sarín con ácido residual se degrada después de un período de varias semanas a varios meses. La vida útil puede verse acortada por impurezas en los materiales precursores . Según la CIA , parte del sarín iraquí tenía una vida útil de sólo unas pocas semanas, debido principalmente a precursores impuros. ^[39]

Junto con los agentes nerviosos como el tabún y el VX , el sarín puede tener una vida útil corta. Por lo tanto, generalmente se almacena como dos precursores separados que producen sarín cuando se combinan. ^[40] La vida útil del sarín se puede extender aumentando la pureza del precursor y los productos intermedios e incorporando estabilizadores como la tributilamina . En algunas formulaciones, la tributilamina se reemplaza por diisopropilcarbodiimida (DIC), lo que permite almacenar el sarín en carcasas de aluminio . En las armas químicas binarias , los dos precursores se almacenan por separado en el mismo caparazón y se mezclan para formar el agente inmediatamente antes o cuando el caparazón está en vuelo. Este enfoque tiene el doble beneficio de resolver el problema de la estabilidad y aumentar la seguridad de las municiones sarín.

Historia

El sarín fue descubierto en 1938 en Wuppertal -Elberfeld, Alemania, por científicos de IG Farben que intentaban crear pesticidas más fuertes; es el más tóxico de los cuatro agentes nerviosos de la Serie G fabricados en Alemania. El compuesto, que siguió al descubrimiento del agente nervioso tabun , recibió su nombre en honor a sus descubridores: el químico Gerhard Schrader , el químico Otto Ambros , el químico Gerhard Ritter  [de] y de Heereswaffenamt Hans-Jürgen von der L in de. ^[41]

Usar como arma

A mediados de 1939, la fórmula del agente pasó a la sección de guerra química de la Oficina de Armas del Ejército Alemán , que ordenó que se produjera en masa para su uso en tiempos de guerra. Se construyeron plantas piloto y al final de la Segunda Guerra Mundial se estaba construyendo una instalación de producción (pero no estaba terminada) . Las estimaciones de la producción total de sarín por parte de la Alemania nazi oscilan entre 500 kg y 10 toneladas. ^[42]

Aunque se incorporaron gas sarín, tabún y somán a los proyectiles de artillería , Alemania no utilizó agentes nerviosos contra objetivos aliados . Adolf Hitler se negó a iniciar el uso de gases como el sarín como armas. ^[43]

Corte de una ojiva de misil estadounidense Honest John que muestra bombas sarín M134 (c. 1960)

Gas sarín utilizado contra animales en un experimento de armas.

• Década de 1950 (principios): la OTAN adoptó el sarín como arma química estándar, y tanto la URSS como Estados Unidos produjeron sarín con fines militares.
• 1953: Ronald Maddison , de 20 años , un ingeniero de la Royal Air Force de Consett , condado de Durham , muere en pruebas con humanos de sarín en las instalaciones de pruebas de guerra química de Porton Down en Wiltshire , Inglaterra. Diez días después de su muerte se llevó a cabo una investigación secreta que arrojó un veredicto de desventura . En 2004, se reabrió la investigación y, después de una audiencia de investigación de 64 días, el jurado dictaminó que Maddison había sido asesinado ilegalmente mediante la "aplicación de un agente nervioso en un experimento no terapéutico". ^[44]
• 1957: Cesó la producción regular de armas químicas sarín en los Estados Unidos, aunque las existencias existentes de sarín a granel se redestilaron hasta 1970. ^[28]
• 1976: El servicio de inteligencia de Chile, DINA , asigna al bioquímico Eugenio Berríos el desarrollo de gas sarín dentro de su programa Proyecto Andrea , para utilizarlo como arma contra sus opositores. ^[45] Uno de los objetivos de la DINA era empaquetarlo en latas de aerosol para facilitar su uso, lo que, según el testimonio del ex agente de la DINA Michael Townley , fue uno de los procedimientos planificados en el asesinato de Orlando Letelier en 1976 . ^[45] Berríos testificó más tarde que se utilizó en varios asesinatos y que se planeó usarlo para matar a los habitantes, envenenando el suministro de agua de la capital argentina , Buenos Aires , en caso de que se llevara a cabo la Operación Soberanía . ^{[46] [47]}
• Marzo de 1988: ataque químico a Halabja ; Durante dos días en marzo, la ciudad étnica kurda de Halabja en el norte de Irak (con una población de 70.000 habitantes) fue bombardeada por aviones de la Fuerza Aérea Iraquí de Saddam Hussein con bombas químicas, incluido gas sarín. Se calcula que murieron unas 5.000 personas, casi todas civiles. ^[48]
• Abril de 1988: El sarín se utilizó cuatro veces contra soldados iraníes al final de la guerra entre Irán e Irak , ayudando a las fuerzas iraquíes a retomar el control de la península de al-Faw durante la Segunda Batalla de al-Faw .
• 1993: 162 países miembros firmaron la Convención de las Naciones Unidas sobre Armas Químicas , que prohíbe la producción y el almacenamiento de muchas armas químicas, incluido el sarín. Entró en vigor el 29 de abril de 1997 y exigía la destrucción completa de todos los arsenales especificados de armas químicas para abril de 2007. ^[49] Cuando la convención entró en vigor, las partes declararon arsenales mundiales de 15.047 toneladas de sarín. Al 28 de noviembre de 2019, el 98% de las existencias habían sido destruidas. ^[50]
• 1994: incidente de Matsumoto ; la secta religiosa japonesa Aum Shinrikyo liberó una forma impura de sarín en Matsumoto, Nagano , matando a ocho personas e hiriendo a más de 500. La estación australiana de ovejas Banjawarn fue un campo de pruebas.
• 1995: Ataque con gas sarín en el metro de Tokio ; La secta Aum Shinrikyo liberó una forma impura de sarín en el metro de Tokio . Doce personas murieron y más de 6.200 resultaron heridas. ^{[51] [52]}
• 2002: El militante prochecheno Ibn al-Khattab puede haber sido asesinado con sarín por el gobierno ruso. ^{[53] [54]}
• Mayo de 2004: insurgentes iraquíes detonaron un proyectil de 155 mm que contenía precursores binarios de sarín cerca de un convoy estadounidense en Irak . El caparazón fue diseñado para mezclar los químicos mientras giraba durante el vuelo. El proyectil detonado liberó sólo una pequeña cantidad de gas sarín, ya sea porque la explosión no logró mezclar los agentes binarios adecuadamente o porque los químicos dentro del proyectil se habían degradado con el tiempo. Dos soldados estadounidenses fueron tratados después de mostrar los primeros síntomas de exposición al sarín. ^[55]
• Marzo de 2013: ataque químico a Khan al-Assal ; Se utilizó sarín en un ataque contra una ciudad al oeste de la ciudad de Alepo en Siria , matando a 28 personas e hiriendo a 124. ^[56]
• Agosto de 2013: ataque químico en Ghouta ; El sarín se utilizó en múltiples ataques simultáneos en la región de Ghouta de la gobernación de Rif Dimashq en Siria durante la Guerra Civil Siria . ^[57] Diversas ^[58] fuentes dieron un número de muertos de 322 ^[59] a 1.729. ^[60]
• Abril de 2017: ataque químico a Khan Shaykhun ; La Fuerza Aérea Siria liberó gas sarín en la provincia de Idlib, controlada por los rebeldes, en Siria, durante un ataque aéreo . ^{[61] [62]}
• Abril de 2018: Las víctimas del ataque químico de Douma informaron que tenían síntomas consistentes con la exposición al sarín y otros agentes. El 6 de julio de 2018, la Misión de Investigación (FFM) de la OPAQ publicó su informe provisional. El informe afirma que "los resultados muestran que no se detectaron agentes nerviosos organofosforados [sarín] ni sus productos de degradación en las muestras ambientales ni en las muestras de plasma tomadas de presuntas víctimas". El agente químico utilizado en el ataque fue posteriormente identificado como cloro elemental . ^[63]
• Julio de 2023: Estados Unidos destruyó la última de sus armas químicas declaradas, un cohete M55 lleno de agente nervioso sarín , el 7 de julio de 2023. ^[64]

Ver también

• clorosarina
• etilsarina
• tiosarina
• Síndrome de la Guerra del Golfo

Referencias

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enlaces externos

• Ficha de datos de seguridad de materiales
• Memorándum de la CIA: La estabilidad del arsenal de armas químicas de Irak
• Hoja informativa de los CDC sobre sarín
• Tarjeta de respuesta a emergencias contra sarín de los CDC