Soman (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 clasificada como arma de destrucción masiva por las Naciones Unidas según la Resolución 687 de la ONU . Su producción está estrictamente controlada y su almacenamiento está prohibido por la Convención sobre Armas Químicas de 1993, donde está clasificada como sustancia de la Lista 1 . Soman fue el tercero de los llamados agentes nerviosos de la serie G descubiertos junto con GA (tabún), GB (sarín) y GF (ciclosarín).
Cuando está puro, el somán es un líquido volátil , corrosivo e incoloro con un ligero olor parecido al de las bolas de naftalina o a la fruta podrida. [3] Más comúnmente, es de un color amarillo a marrón y tiene un olor fuerte descrito como similar al alcanfor . La LCt 50 para el hombre es de 70 mg·min/m 3 en humanos.
El GD se puede espesar para usarlo como aerosol químico usando un copolímero acriloide. También puede utilizarse como arma química binaria ; sus químicos precursores 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, continuaron las investigaciones sobre agentes de guerra química y su uso. En 1936 se descubrió un agente químico nuevo y más peligroso cuando Gerhard Schrader de IG Farben en Alemania aisló el tabun (llamado GA por el agente alemán A en los Estados Unidos), el primer agente nervioso, mientras desarrollaba nuevos insecticidas . A este descubrimiento le siguió el aislamiento de 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 (designado GD por los Estados Unidos). El somán resultó ser incluso más tóxico que el tabún y el sarín. El premio Nobel Richard Kuhn y Konrad Henkel descubrieron el somán durante una investigación sobre la farmacología del tabún y el sarín en el Instituto Kaiser Wilhelm de Investigación Médica de Heidelberg . [4] Esta investigación fue encargada por el ejército alemán. Soman se produjo en pequeñas cantidades en una planta piloto en la fábrica de IG Farben en Ludwigshafen . Nunca fue utilizado en la Segunda Guerra Mundial. [5]
La producción o almacenamiento de somán estaba prohibida 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 reservas fueron destruidas en 2018. [6]
Millard et al. determinaron la estructura cristalina del somán complejado con acetilcolinesterasa . en 1999 por cristalografía de rayos X: 1som. Otras estructuras de acetilcolinesterasa resueltas con somán unido a ellas incluyen 2wfz, 2wg0 y 2wg1.
Soman (C(±)P(±)-soman) tiene cuatro estereoisómeros , cada uno con una toxicidad diferente, aunque en gran medida similar. Los estereoisómeros son C(+)P(+)-soman, C(+)P(-)-soman C(-)P(-)-soman y C(-)P(+)-soman. [7] [8]
Soman tiene un grupo fosfonilo con un fluoruro y un hidrocarburo (grande) unido covalentemente. Por tanto, la estructura es similar a la del sarín, que sólo tiene unido un grupo hidrocarbonado más pequeño (isopropilo). Debido a la similitud entre las estructuras químicas, la reactividad de los dos compuestos es casi la misma. Tanto el somán como el sarín reaccionarán utilizando el grupo fosfooxígeno, que puede unirse a aminoácidos como la serina.
La fabricación de somán es muy similar a la fabricación de sarín. La diferencia es que el isopropanol procedente de los procesos con sarín se sustituye por alcohol pinacolílico :
Soman se sintetiza haciendo reaccionar alcohol pinacolílico con difluoruro de metilfosfonilo . El resultado de esta reacción es la formación de 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, el fluoruro de hidrógeno ácido se formará debido a la eliminación del fluoruro y un protón. Este ácido es indirectamente peligroso para los humanos. El contacto de la piel con fluoruro de hidrógeno provocará una reacción inmediata con el agua que produce ácido fluorhídrico . [5]
Soman es un agente nervioso organofosforado con un mecanismo de acción similar al Tabun. Los agentes nerviosos inhiben la acetilcolina esterasa (AChE) formando un aducto con la enzima a través de un residuo de serina en esa enzima. Estos aductos pueden descomponerse hidrolíticamente o, por ejemplo, mediante la acción de algunas oximas y regenerar así la enzima. Un segundo tipo de reacción, aquel en el que el complejo enzima-organofosforado (OP) sufre una reacción posterior, suele describirse como "envejecimiento". Una vez que el complejo enzima-OP ha envejecido, los reactivadores de oxima comunes ya no lo regeneran. La velocidad de este proceso depende del OP. Soman es un OP que estimula la tasa de envejecimiento más rápidamente disminuyendo la vida media a solo unos minutos.
La AChE es una enzima implicada en la neurotransmisión. Debido a la grave disminución de la vida media de esta enzima, la neurotransmisión se elimina en cuestión de minutos. [5]
Una vez absorbido por el cuerpo humano, el soman no sólo inhibe la AChE, sino que también es sustrato de otras esterasas. La reacción del soman con estas esterasas permite la desintoxicación del compuesto. No se conocen reacciones de toxificación metabólica en el hombre.
Soman puede ser hidrolizado por la llamada A-esterasa, más específicamente una diisopropilfluorofosfatasa. Esta esterasa, también llamada somanasa, reacciona con el enlace anhídrido entre el fósforo y el flúor y explica la hidrólisis del fluoruro. La somanasa también hidroliza el grupo metilo del somán, lo que da como resultado la formación de ácido pinacolil metilfosfónico (PMPA), que es un inhibidor de la AChE menos potente. [9] [10]
Soman 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 hombre también pierde su grupo fosforilo, lo que lleva a la formación de ácido metilfosfónico (MPA). La unión a CarbE reduce la concentración total de soman en la sangre, lo que resulta en una menor toxicidad. Además, los CarbE participan en la desintoxicación al hidrolizar el sodio a PMPA. Entonces CarbE explica la desintoxicación del hombre de dos maneras. [9] [10]
La importancia de la desintoxicación del hombre después de la exposición quedó ilustrada en experimentos de Fonnum y Sterri (1981). Informaron que sólo el 5% de la LD50 inhibía la AChE en ratas, lo que provocaba efectos tóxicos agudos. Esto muestra que las reacciones metabólicas representaron la desintoxicación del 95% restante de la dosis. [11]
Como el somán está estrechamente relacionado con compuestos como el sarín, las indicaciones de intoxicación por somán son relativamente similares. Uno de los primeros signos observables de una intoxicación por somán es la miosis . Algunas de las indicaciones posteriores, pero no todas, son vómitos, dolores musculares extremos 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 que estuvieron expuestos a una pequeña dosis de somán sufrieron efectos tóxicos graves; Una vez tratados, los sujetos a menudo desarrollaron depresión, tenían pensamientos antisociales, estaban retraídos y apagados, dormían inquietos y tenían pesadillas. Estos síntomas duraron seis meses después de la exposición pero desaparecieron sin daños duraderos. [13]
Se estima que la LC50 del somán en el aire es de 70 mg min por m 3 . En comparación con el valor CL 50 de una rata, la concentración letal en humanos es mucho menor (954,3 mg min/m 3 frente a 70 mg min/m 3 ). Para compuestos como el somán, que también puede usarse como arma, a menudo es en una fracción de la dosis de LC 50 donde aparecen los primeros efectos. La miosis es uno de los primeros síntomas de la intoxicación somática y puede observarse en dosis inferiores al 1% de la LC 50 . [14]
Se han realizado experimentos en los que se expusieron ratas a 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 LD 50 provocó alteraciones del comportamiento. La evitación activa de las ratas expuestas fue menor que la evitación de las ratas no expuestas (experimento de lanzadera de dos vías). También se vieron afectados la coordinación motora (tarea de saltar obstáculos), el comportamiento en campo abierto y el comportamiento de evitación activa y pasiva. Se puede concluir que las ratas expuestas al somán tuvieron menos éxito en tareas que requieren actividad motora y la función de 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 debido a errores de los pilotos agrícolas. Si este conocimiento pudiera aplicarse a los humanos, se podría explicar esta alta incidencia de actividad de colina esterasa deprimida debido a la exposición a pesticidas. No se sabe si se puede hacer la extrapolación de ratas a humanos. [15]