El somán (o GD , EA 1210 , Zoman , PFMP , A-255 , nombre sistemático: O -pinacolil metilfosfonofluoridato) [1] es una sustancia química extremadamente tóxica. Es un agente nervioso que interfiere con el funcionamiento normal del sistema nervioso de los mamíferos al inhibir la enzima colinesterasa . Es un inhibidor tanto de la acetilcolinesterasa como de la butirilcolinesterasa . [2] Como arma química , está clasificado como arma de destrucción masiva por las Naciones Unidas según la Resolución 687 de la ONU . Su producción está estrictamente controlada y el almacenamiento está prohibido por la Convención sobre Armas Químicas de 1993, donde está clasificado como una sustancia de la Lista 1. El somán fue el tercero de los llamados agentes nerviosos de la serie G en ser descubiertos junto con GA (tabún), GB (sarín) y GF (ciclosarín).
En estado puro, el somán es un líquido volátil , corrosivo e incoloro con un ligero olor similar al de las bolas de naftalina o la fruta podrida. [3] Más comúnmente, es de color amarillo a marrón y tiene un fuerte olor descrito como similar al del alcanfor . La LCt50 para el somán es de 70 mg·min/m3 en humanos .
El GD se puede espesar para su uso como un aerosol químico utilizando un copolímero acriloide. También se puede utilizar como un arma química binaria ; sus precursores químicos son el difluoruro de metilfosfonilo y una mezcla de alcohol pinacolílico y una amina . [3] [ verificación fallida ]
Después de la Primera Guerra Mundial, durante la cual se utilizaron gas mostaza y fosgeno como agentes de guerra química, se firmó el Protocolo de Ginebra de 1925 en un intento de prohibir la guerra química. Sin embargo, la investigación sobre agentes de guerra química y su uso continuó. En 1936 se descubrió un nuevo agente químico más peligroso cuando Gerhard Schrader de IG Farben en Alemania aisló el tabún (denominado GA por el Agente Alemán A por los Estados Unidos), el primer agente nervioso, mientras desarrollaba nuevos insecticidas . A este descubrimiento le siguió el aislamiento del sarín (designado GB por los Estados Unidos) en 1938, también descubierto por Schrader.
Durante la Segunda Guerra Mundial, la investigación sobre agentes nerviosos continuó en Estados Unidos y Alemania. En el verano de 1944, los alemanes desarrollaron el somán, un líquido incoloro con olor a alcanfor (denominado GD por los Estados Unidos). El somán resultó ser incluso más tóxico que el tabún y el sarín. El premio Nobel Richard Kuhn junto con Konrad Henkel descubrieron el somán durante la investigación sobre la farmacología del tabún y el sarín en el Instituto de Investigación Médica Kaiser Wilhelm en Heidelberg . [4] Esta investigación fue encargada por el ejército alemán. El somán se produjo en pequeñas cantidades en una planta piloto en la fábrica de IG Farben en Ludwigshafen . Nunca se utilizó en la Segunda Guerra Mundial. [5]
La producción y el almacenamiento de somán fueron prohibidos por la Convención sobre Armas Químicas de 1993. Cuando la convención entró en vigor, las partes declararon existencias mundiales de 9.057 toneladas de somán. Las existencias fueron destruidas en 2018. [6]
La estructura cristalina del somán unido a la acetilcolinesterasa fue determinada por Millard et al. en 1999 mediante cristalografía de rayos X: 1som. Otras estructuras de acetilcolinesterasa resueltas con somán unido a ellas incluyen 2wfz, 2wg0 y 2wg1.
El somán (C(±)P(±)-somán) tiene cuatro estereoisómeros , cada uno con una toxicidad diferente, aunque en gran medida similares. Los estereoisómeros son C(+)P(+)-somán, C(+)P(−)-somán C(−)P(−)-somán y C(−)P(+)-somán. [7] [8]
El somán tiene un grupo fosfonilo con un fluoruro y un hidrocarburo (grande) unido de forma covalente a él. Por lo tanto, la estructura es similar a la del sarín, que solo tiene unido un grupo hidrocarburo más pequeño (isopropilo). Debido a la similitud entre las estructuras químicas, la reactividad de los dos compuestos es casi la misma. El somán y el sarín reaccionan utilizando el grupo fosfooxígeno, que puede unirse a aminoácidos como la serina.
La fabricación del somán es muy similar a la del gas sarín. La diferencia es que el isopropanol del proceso del gas sarín se sustituye por alcohol pinacolílico :
El somán se sintetiza mediante la reacción del alcohol pinacolílico con difluoruro de metilfosfonilo . El resultado de esta reacción es la formación del somán, que se describe como un “líquido incoloro con un olor algo afrutado”. La baja presión de vapor del somán también producirá la forma gaseosa volátil del somán. Además, se formará el ácido fluorhídrico debido a la eliminación del fluoruro y un protón. Este ácido es indirectamente peligroso para los humanos. El contacto de la piel con el fluoruro de hidrógeno provocará una reacción inmediata con el agua que produce ácido fluorhídrico . [5]
El somán es un agente nervioso organofosforado con un mecanismo de acción similar al tabún. Los agentes nerviosos inhiben la acetilcolinesterasa (AChE) al formar un aducto con la enzima a través de un residuo de serina en esa enzima. Estos aductos pueden descomponerse hidrolíticamente o, por ejemplo, por la acción de algunas oximas y, de ese modo, regenerar la enzima. Un segundo tipo de reacción, en la que el complejo enzima-organofosforado (OP) experimenta una reacción posterior, se suele describir como "envejecimiento". Una vez que el complejo enzima-OP ha envejecido, ya no se regenera mediante los reactivadores de oxima comunes. La velocidad de este proceso depende del OP. El somán es un OP que estimula la velocidad de envejecimiento más rápidamente, reduciendo la vida media a solo unos minutos.
La AChE es una enzima que interviene en la neurotransmisión. Debido a la marcada disminución de la vida media de esta enzima, la neurotransmisión se anula en cuestión de minutos. [5]
Una vez absorbido por el cuerpo humano, el somán no sólo inhibe la acetilcolina, sino que también es un sustrato para otras esterasas. La reacción del somán con estas esterasas permite la desintoxicación del compuesto. No se conocen reacciones metabólicas de intoxicación del somán.
El somán puede ser hidrolizado por una esterasa llamada A, más específicamente una diisopropilfluorofosfatasa. Esta esterasa, también llamada somanasa, reacciona con el enlace anhídrido entre el fósforo y el flúor y es responsable de la hidrólisis del fluoruro. La somanasa también hidroliza el grupo metilo del somán, lo que da como resultado la formación de ácido pinacolilmetilfosfónico (PMPA), que es un inhibidor de la AChE menos potente. [9] [10]
El somán también puede unirse a otras esterasas , por ejemplo, AChE , colinesterasa (ChE) y carboxilesterasas (CarbE). En esta unión, el somán pierde su fluoruro. Después de unirse a AChE o ChE, el somán también pierde su grupo fosforilo, lo que lleva a la formación de ácido metilfosfónico (MPA). La unión a CarbE reduce la concentración total de somán en la sangre, lo que resulta en una menor toxicidad. Además, CarbE está involucrado en la desintoxicación hidrolizando el somán a PMPA. Por lo tanto, CarbE explica la desintoxicación del somán de dos maneras. [9] [10]
La importancia de la desintoxicación del somán después de la exposición quedó ilustrada en los experimentos de Fonnum y Sterri (1981). Informaron que sólo el 5% de la LD50 inhibía la AChE en ratas, lo que resultaba en efectos tóxicos agudos. Esto demuestra que las reacciones metabólicas explicaban la desintoxicación del 95% restante de la dosis. [11]
Como el somán está estrechamente relacionado con compuestos como el sarín, las indicaciones de una intoxicación por somán son relativamente similares. Uno de los primeros signos observables de una intoxicación por somán es la miosis . Algunos de los síntomas posteriores, pero no todos, son vómitos, dolor muscular extremo y problemas del sistema nervioso periférico. Esos síntomas aparecen tan pronto como 10 minutos después de la exposición y pueden durar muchos días. [12]
Además de los efectos tóxicos directos sobre el sistema nervioso, las personas expuestas al somán pueden experimentar efectos a largo plazo, la mayoría de los cuales son psicológicos. Los sujetos expuestos a una pequeña dosis de somán sufrieron graves efectos tóxicos; una vez tratados, los sujetos a menudo desarrollaron depresión, tenían pensamientos antisociales, se retraían y se apaciguaban, dormían inquietos y tenían pesadillas. Estos síntomas duraron seis meses después de la exposición, pero desaparecieron sin causar daños duraderos. [13]
Se estima que la CL50 del somán en el aire es de 70 mg min por m3 . En comparación con el valor de CL50 para una rata, la concentración letal para el ser humano es mucho menor (954,3 mg min/m3 frente a 70 mg min/m3 ) . En el caso de compuestos como el somán, que también se puede utilizar como arma, a menudo los primeros efectos aparecen en una fracción de la dosis de CL50 . La miosis es uno de los primeros síntomas de intoxicación por somán y puede observarse en dosis inferiores al 1% de la CL50 . [ 14]
Se han realizado experimentos en los que se expuso a ratas al somán para comprobar si se podían observar efectos conductuales en dosis bajas sin generar síntomas evidentes. La exposición de las ratas al somán en una dosis inferior al 3 por ciento de la DL50 provocó alteraciones del comportamiento. La evitación activa de las ratas expuestas fue menor que la evitación de las ratas no expuestas (experimento de la caja de cambios bidireccional). También se vieron afectados la coordinación motora (tarea de salto de vallas), el comportamiento en campo abierto y el comportamiento de evitación activa y pasiva. Se puede concluir que las ratas expuestas al somán se desempeñaron con menos éxito en tareas que requieren actividad motora, así como la función de las estructuras superiores del sistema nervioso central (SNC) al mismo tiempo. En esto, el somán tiene un efecto predominantemente central.
El conocimiento de los efectos de dosis bajas de somán y otros inhibidores de la colina esterasa en ratas podría posiblemente utilizarse para explicar la incidencia relativamente alta de accidentes aéreos debidos a errores de los pilotos agrícolas. Si este conocimiento pudiera aplicarse a los humanos, se podría explicar esta alta incidencia con una actividad reducida de la colina esterasa debido a la exposición a pesticidas. No se sabe si se puede extrapolar de las ratas a los humanos. [15]