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] Es un} líquido incoloro e inodoro que se utiliza como arma química debido a su extrema potencia como agente nervioso . La exposición puede ser letal incluso a concentraciones muy bajas, y la muerte puede producirse 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 antídotos rápidamente. ^[4] Las personas que absorben una dosis no letal y no reciben tratamiento médico inmediato pueden sufrir daño neurológico permanente. ^{[ cita requerida ]}

El gas sarín se considera ampliamente un arma de destrucción masiva . La producción y el almacenamiento de gas 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 sobre la salud

Efectos biológicos del gas sarín en la unión neuromuscular. Gas sarín (rojo), acetilcolinesterasa (amarillo), acetilcolina (azul) ^{[ necesita aclaración ]}

Al igual que otros agentes nerviosos que afectan al neurotransmisor acetilcolina , el sarín ataca el sistema nervioso al interferir con la degradación del neurotransmisor acetilcolina en las uniones neuromusculares . La muerte suele producirse como resultado de asfixia debido a la incapacidad de controlar los músculos implicados en la respiración. ^[7]

Los síntomas iniciales tras 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. Esto progresa hasta perder el control de las funciones corporales, lo que puede hacer que la persona vomite, defeque y orine. Esta fase es seguida por espasmos y sacudidas. Finalmente, la persona entra en coma y se asfixia en una serie de espasmos convulsivos . Las mnemotecnias comunes para la sintomatología de la intoxicación por organofosforados, incluido el sarín, son las "B asesinas" de broncorrea y broncoespasmo porque son la principal causa de muerte, ^[8] y SLUDGE - salivación, lagrimeo , micción, defecación, malestar gastrointestinal y emesis (vómitos). La muerte puede sobrevenir entre uno y diez minutos después de la inhalación directa, pero también puede ocurrir después de un retraso que va desde horas hasta varias semanas, en casos en que la exposición es limitada pero no se aplica ningún antídoto. ^[7]

El gas sarín tiene una alta volatilidad (facilidad con la que un líquido puede convertirse en vapor) en comparación con agentes nerviosos similares, lo que hace que sea muy fácil inhalarlo e incluso puede absorberse a través de la piel. La ropa de una persona puede liberar gas sarín durante unos 30 minutos después de haber entrado en contacto con él, lo que puede provocar la exposición de otras personas. ^[9]

Gestión

Se han descrito medidas de tratamiento. ^[9] El tratamiento es típicamente con los antídotos atropina y pralidoxima . ^[4] La atropina, un antagonista de los receptores muscarínicos de acetilcolina , se administra para tratar los síntomas fisiológicos de intoxicación. Dado que la respuesta muscular a la acetilcolina está mediada por los receptores nicotínicos de acetilcolina , la atropina no contrarresta los síntomas musculares. La pralidoxima puede regenerar las colinesterasas si se administra en un plazo de aproximadamente cinco horas. El biperideno , un antagonista sintético de la acetilcolina , se ha sugerido como una alternativa a la atropina debido a su mejor penetración de la barrera hematoencefálica y su mayor eficacia. ^[10]

Mecanismo de acción

El sarín es un potente inhibidor de la acetilcolinesterasa , ^[11] 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 desde el sistema nervioso central hasta las fibras musculares. Normalmente, la acetilcolina se libera de la neurona para estimular el músculo, después de lo cual es degradada por la acetilcolinesterasa , lo que permite 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 cualquier impulso nervioso se transmite continuamente de manera efectiva.

El sarín actúa sobre la acetilcolinesterasa formando un enlace covalente con el residuo de serina específico en el sitio activo. El flúor es el grupo saliente y el organofosfoéster resultante es robusto y biológicamente inactivo . ^{[12] [13]}

Su mecanismo de acción se asemeja al de algunos insecticidas de uso común , como el malatión . En términos de actividad biológica, se asemeja a los insecticidas carbamatos , como el 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 causó depresiones máximas promedio de 22 y 30%, respectivamente, en los niveles de acetilcolinesterasa plasmática y eritrocitaria. Una dosis aguda única de 0,5 mg causó síntomas leves de intoxicación y una reducción promedio de 38% en ambas medidas de actividad de acetilcolinesterasa. El sarín en sangre se degrada rápidamente in vivo o in vitro . Sus metabolitos inactivos primarios tienen semividas séricas in vivo de aproximadamente 24 horas. El nivel sérico de ácido isopropilmetilfosfónico (IMPA) no unido, un producto de hidrólisis del sarín , osciló entre 2 y 135 μg/L en sobrevivientes de un ataque terrorista durante las primeras cuatro horas posteriores a la exposición. El sarín o sus metabolitos pueden determinarse en sangre u orina mediante cromatografía de gases o líquida , mientras que la actividad de la acetilcolinesterasa generalmente se mide mediante métodos enzimáticos. ^[14]

Un método más nuevo, denominado "regeneración del flúor" o "reactivación del flúor", detecta la presencia de agentes nerviosos durante un período más prolongado después de la exposición que los métodos descritos anteriormente. La reactivación del flúor 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 denominados "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 la determinación de la exposición al sarín es mucho más largo, posiblemente de cinco a ocho semanas según al menos un estudio. ^{[15] [16]}

Toxicidad

Se estima que el sarín en su forma más pura, como gas nervioso, es 26 veces más letal que el cianuro . ^[17] La ​​DL50 del sarín inyectado por vía subcutánea en ratones es de 172 μg / kg. ^[18]

El sarín es altamente tóxico, ya sea por contacto con la piel o inhalado. 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 28-35 mg por metro cúbico por minuto para un tiempo de exposición de dos minutos para un adulto sano que respira normalmente (intercambiando 15 litros de aire por minuto, el valor inferior de 28 mg/m3 ^es para la población general). ^[19] Este número representa la concentración letal estimada para el 50% de las víctimas expuestas, el valor LCt _50. El valor LCt ₉₅ o LCt ₁₀₀ se estima en 40-83 mg por metro cúbico para un tiempo de exposición de dos minutos. ^{[20] [21]} 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 comparables de largo plazo a concentraciones bajas. ^[22] Hay muchas formas 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 ) ^[23] – El sarín es 81 veces más letal
• Fosgeno , 1.500 mg/(min·m ³ ) ^[23] – El sarín es 43 veces más letal
• Mostaza de azufre , 1.000 mg/(min·m ³ ) ^[23] – El sarín es 28 veces más letal
• Cloro , 19.000 mg/(min·m ³ ) ^[24] – 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. ^[25] La forma S _P (el isómero óptico (–) ) es el enantiómero más activo debido a su mayor afinidad de unión a la acetilcolinesterasa . ^{[26] [27]} El enlace PF se rompe fácilmente por agentes nucleofílicos , como el agua y el hidróxido. A pH alto , el sarín se descompone rápidamente en derivados no tóxicos del ácido fosfónico . ^[28]

Casi siempre se fabrica como una mezcla racémica (una mezcla 1:1 de sus formas enantioméricas), ya que esto implica una síntesis mucho más simple y al mismo tiempo proporciona un arma adecuada. ^{[26] [27]}

Se pueden utilizar varias vías de producción para crear sarín. La reacción final generalmente implica la unión del grupo isopropoxi al fósforo con una alcoholisis con alcohol isopropílico . Son comunes dos variantes de este paso final. 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: ^[28]

El segundo proceso, conocido como proceso "Di-Di", utiliza cantidades equimolares de difluoruro de metilfosfonilo (Difluoro) y dicloruro de metilfosfonilo (Dicloro). Esta reacción produce sarín, ácido clorhídrico y otros subproductos menores. El proceso Di-Di fue utilizado por los Estados Unidos para la producción de su reserva unitaria de sarín. ^[28]

El esquema que se muestra a continuación muestra un ejemplo genérico que emplea el método Di-Di como paso final de esterificación; en realidad, la selección de reactivos y 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 el cloro sobre el flúor como grupo saliente . Se utilizan atmósferas inertes y condiciones anhidras ( técnicas de Schlenk ) para la síntesis de sarín y otros organofosfatos. ^[28]

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

Como ambas reacciones dejan una cantidad considerable de ácido en el producto, el sarín producido en grandes cantidades mediante estos métodos tiene una vida media corta sin un procesamiento posterior y sería corrosivo para los contenedores y perjudicial para los sistemas de armas. Se han probado varios métodos para resolver estos problemas. Además de las técnicas de refinación industrial para purificar la propia sustancia química, se han probado varios aditivos para combatir los efectos del ácido, como:

• Se añadió tributilamina al gas sarín estadounidense producido en el Arsenal de las Montañas Rocosas . ^[29]
• Se añadió trietilamina al gas sarín del Reino Unido, con un éxito relativamente pobre. ^[30] La secta Aum Shinrikyo también experimentó con trietilamina. ^[31]
• Aum Shinrikyo utilizó N , N -dietilanilina para la reducción de ácido. ^[32]
• Se añadió N , N′ -diisopropilcarbodimida al sarín producido en el Arsenal de las Montañas Rocosas para combatir la corrosión. ^[33]
• La isopropilamina se incluyó como parte del proyectil de artillería de campaña M687 de 155 mm, que era un sistema de arma de gas sarín binario desarrollado por el Ejército de los EE. UU. ^[34]

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 desproporción del sarín, cuando se destila incorrectamente. El factor de su formación en la esterificación es que a medida que disminuye la concentración de DF-DCl, aumenta la concentración de sarín, y la probabilidad de formación de DIMP es mayor. El DIMP es una impureza natural del sarín, que es casi imposible de eliminar, matemáticamente, cuando la reacción es una "corriente única" de 1 mol-1 mol. ^[35]

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

Este producto químico se degrada en ácido isopropilmetilfosfónico. ^[36]

Degradación y vida útil

Conejo utilizado para comprobar si había fugas en una antigua planta de producción de gas 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 un pH alto , el sarín se descompone rápidamente en derivados no tóxicos del ácido fosfónico . ^{[37] [38]} 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 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 producirse mediante otros organofosforados. ^[39]

El sarín con ácido residual se degrada después de un período de varias semanas a varios meses. La vida útil puede verse acortada por las impurezas en los materiales precursores . Según la CIA , algunos sarines iraquíes tenían una vida útil de sólo unas pocas semanas, debido principalmente a precursores impuros. ^[40]

Junto con 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. ^[41] La vida útil del sarín se puede extender aumentando la pureza del precursor y los intermediarios 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 la misma carcasa y se mezclan para formar el agente inmediatamente antes o cuando la carcasa está en vuelo. Este enfoque tiene el doble beneficio de resolver el problema de la estabilidad y aumentar la seguridad de las municiones de 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 surgió después del descubrimiento del agente nervioso tabun , recibió el nombre en honor a sus descubridores: el químico Gerhard Schrader , el químico Otto Ambros , el químico Gerhard Ritter  [de] y el químico de Heereswaffenamt Hans-Jürgen von der Löwen de . ^[42]

Usar como arma

A mediados de 1939, la fórmula del agente fue enviada a la sección de guerra química de la Oficina de Armamento del Ejército Alemán , que ordenó que se lo pusiera en producción en masa para su uso en tiempos de guerra. Se construyeron plantas piloto y una instalación de producción estaba en construcción (pero no estaba terminada) al final de la Segunda Guerra Mundial . Las estimaciones de la producción total de sarín por parte de la Alemania nazi varían de 500 kg a 10 toneladas. ^[43]

Aunque el gas sarín, el tabún y el somán se incorporaron 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. ^[44]

Corte transversal de la cabeza de guerra del misil estadounidense Honest John , que muestra bombas de gas sarín M134 (hacia 1960)

Gas sarín utilizado contra animales en un experimento con armas

• Década de 1950 (principios): la OTAN adoptó el gas sarín como arma química estándar. La URSS y los Estados Unidos produjeron el gas sarín con fines militares.
• 1953: Ronald Maddison , un ingeniero de la Real Fuerza Aérea de 20 años de Consett , condado de Durham , murió durante una prueba con gas sarín en humanos 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 en secreto que arrojó un veredicto de accidente . En 2004, la investigación se reabrió y, después de una audiencia de investigación de 64 días, el jurado dictaminó que Maddison había sido asesinado ilegalmente por la "aplicación de un agente nervioso en un experimento no terapéutico". ^[45]
• 1957: La producción regular de armas químicas de sarín cesó en los Estados Unidos, aunque las reservas existentes de sarín a granel fueron redestiladas hasta 1970. ^[29]
• 1976: El servicio de inteligencia de Chile, DINA , asignó al bioquímico Eugenio Berríos para desarrollar gas sarín dentro de su programa Proyecto Andrea , para ser utilizado como arma contra sus oponentes. ^[46] Uno de los objetivos de la DINA era envasarlo 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. ^[46] Berríos testificó más tarde que se utilizó en varios asesinatos y que se planeó usarlo para matar a los habitantes, a través del envenenamiento del suministro de agua de la capital argentina , Buenos Aires , en caso de que se llevara a cabo la Operación Soberanía . ^{[47] [48]}
• Marzo de 1988: Ataque químico en Halabja . En el mes de marzo, durante dos días, la ciudad de Halabja, de etnia kurda y con una población de 70.000 habitantes, situada en el norte de Irak, fue bombardeada por los aviones de combate de la Fuerza Aérea iraquí de Saddam Hussein con bombas químicas, entre ellas gas sarín. Se calcula que murieron unas 5.000 personas, casi todas civiles. ^[49]
• Abril de 1988: Irak utilizó sarín cuatro veces contra soldados iraníes al final de la guerra entre Irán e Irak , ayudando a las fuerzas iraquíes a recuperar 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 las Armas Químicas, que prohíbe la producción y el almacenamiento de muchas armas químicas, incluido el gas sarín. La Convención entró en vigor el 29 de abril de 1997 y exigía la destrucción completa de todos los arsenales específicos de armas químicas para abril de 2007. ^[50] Cuando la Convención entró en vigor, las partes declararon que había en todo el mundo arsenales de 15.047 toneladas de gas sarín. Al 28 de noviembre de 2019, se había destruido el 98% de los arsenales. ^[51]
• 1994: Incidente de Matsumoto ; la secta religiosa japonesa Aum Shinrikyo liberó una forma impura de gas sarín en Matsumoto, Nagano , matando a ocho personas e hiriendo a más de 500. La estación australiana de ovejas de 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 gas sarín en el metro de Tokio . Doce personas murieron y más de 6.200 resultaron heridas. ^{[52] [53]}
• 2002: El militante pro checheno Ibn al-Khattab podría haber sido asesinado con gas sarín por el gobierno ruso. ^{[54] [55]}
• Mayo de 2004: insurgentes iraquíes detonaron un proyectil de 155 mm que contenía precursores binarios de gas sarín cerca de un convoy estadounidense en Irak . El proyectil estaba diseñado para mezclar los productos químicos mientras giraba durante el vuelo. El proyectil detonado liberó sólo una pequeña cantidad de gas sarín, ya sea porque la explosión no mezcló adecuadamente los agentes binarios o porque los productos químicos dentro del proyectil se habían degradado con el tiempo. Dos soldados estadounidenses recibieron tratamiento después de presentar los primeros síntomas de exposición al gas sarín. ^[56]
• Marzo de 2013: Ataque químico en Khan al-Assal ; se utilizó gas sarín en un ataque a una ciudad al oeste de la ciudad de Alepo en Siria , matando a 28 personas e hiriendo a 124. ^[57]
• Agosto de 2013: Ataque químico en Ghouta ; el gas sarín se utilizó en múltiples ataques simultáneos en la región de Ghouta , en la Gobernación de Rif Dimashq , durante la Guerra Civil Siria . ^[58] Diversas ^[59] fuentes dieron una cifra de muertos de 322 ^[60] a 1.729. ^[61]
• Abril de 2017: Ataque químico en Khan Shaykhun : La Fuerza Aérea Siria liberó gas sarín en la provincia de Idlib controlada por los rebeldes en Siria durante un ataque aéreo . ^{[62] [63]}
• Abril de 2018: Las víctimas del ataque químico de Duma en Siria informaron de síntomas compatibles con la exposición al gas sarín y otros agentes. El 6 de julio de 2018, la Misión de Investigación de la OPAQ publicó su informe provisional. En el informe se afirmaba 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 las presuntas víctimas". El agente químico utilizado en el ataque se identificó posteriormente como cloro elemental . ^[64]
• 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. ^[65]

Véase también

• Clorosarina
• Etilsarín
• Tiosarina
• Síndrome de la Guerra del Golfo
• Intoxicación por organofosforados

Referencias

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Enlaces externos

• Hoja de datos de seguridad del material
• Nota de la CIA: La estabilidad del arsenal de armas químicas de Irak
• Hoja informativa de los CDC sobre el sarín
• Tarjeta de respuesta a emergencias de sarín de los CDC