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VX
Strukturformel und Molekülmodell
Strukturformel von VX
Molekülmodell von VX
Allgemeines
Molekularformel	C11huh26NEIN2PS
IUPAC-Name	O-Ethyl-S-[2-(diisopropylamino)ethyl]-methylphosphonothiolat
Molmasse	267,37 G/Maulwurf
LÄCHELN	CCOP(=O)(C)SCCN(C(C)C)C(C)C
CAS-Nummer	50782-69-9
PubChem	39793
Warnungen und Sicherheitsvorkehrungen
Achtung
H-Sätze	H300 - H310 - H330
EUH-Sätze	Nein
P-Sätze	P260 - P262 - P264 - P270 - P271 - P280 - P284
LD50 (Ratten)	(intravenös) 0,079[1] mg/kg
LD50 (Kaninchen)	(intravenös) 0,084[1] mg/kg
Physikalische Eigenschaften
Aggregatzustand	Flüssigkeit[2]
Farbe	ockergelb[3]
Dichte	1,008[2] g/cm³
Schmelzpunkt	−51[2] °C
Siedepunkt	(zersetzt) ​​298[4] °C
Dampfdruck	(bei 20°C) 0,0934[2] pa
Löslichkeit im Wasser	30[5] g/l
Mäßig löslich in	Wasser
Log(pau)	2,09
Wenn nicht anders angegeben normale Bedingungen gebraucht (298.15k oder 25 °C, 1 Bar).
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VX (O-Ethyl-S-(2-(diisopropylamino)ethyl)-methylphosphonothiolat) ist a Nervenagent das zu den Organophosphatester und das neben der extrem hohen Toxizität vor allem durch lange Beharrlichkeit im Boden (2-6 Tage).^[3] Organophosphate sind Acetylcholinesterasehemmer dass die Signalübertragung bei den cholinergikern Synapse wobei VX das stärkste Nervengift ist. Das LD50 bei Aufnahme über die Haut beträgt 10 mg pro 70 kg Mann.^[6] Im Körper führt VX zum Funktionsverlust der Atmungssystem, das Kreislauf und der Skelettmuskeln. EIN Gegenmittel bei einer VX-Infektion eine Injektion mit 2 mg Atropin, ein Acetylcholin-Gegner.^[3]

Geschichte

Entdeckung

VX gehört zu den Organophosphaten und ist zu Beginn des 21. Jahrhunderts am giftigsten chemische Waffe. Verbindungen dieser Kategorie wurden unabhängig von Ranaji Ghosh von . entdeckt Imperial Chemical Industries, Gerhard Schrader aus Bayer, und von Lars-Erik Tammelin vom Schwedischen Verteidigungsforschungsinstitut (FOA) in den Jahren 1952-1953.^[7] Organophosphate wurden ursprünglich für den Einsatz als Insektizide. Später wurde die Toxizität für den Menschen bekannt und die Produkte vom Markt genommen. Unter diesen Produkten war auch VG, auch bekannt als Amiton, ein Vorläufer von VX. Die britische Regierung hat daraufhin das Potenzial dieser Stoffe als chemische Waffe erkannt.

VX wurde erstmals 1955 von Ranaji Ghosh synthetisiert. Anschließend untersuchten Chemiewaffenspezialisten von Porton Down (ein militärisches Wissenschaftszentrum in Großbritannien) das Medikament auf Toxizität und physikalische Eigenschaften. Sie haben ihre Informationen mit dem Armee der vereinigten Staaten geteilt, auf dem FMC Corporation erhielt 1959 die Massenproduktionsrechte an VX. Ein ehemaliger Kernkraftwerk im Newport (Indiana) gewählt wurde, die zuvor für die Herstellung von schweres Wasser. Das Kernkraftwerk produzierte von 1961 bis 1968 täglich 10 Tonnen VX.^[8] Bis 2004 wurden in Newport 1200 Tonnen VX gelagert.^[8]

Die Herstellung von VX ist chemisch nicht schwierig, aber sehr gefährlich.^[9]

Seit 1997 ist der Besitz, die Produktion und die Entwicklung von VX untersagt Chemiewaffenkonvention.

Vorfälle

Der größte bekannte Unfall mit VX ereignete sich am 13. März 1968 in Dugway Versuchsgelände im Utah, wo 9 kg VX freigesetzt wurden und in den angrenzenden Gebieten etwa 6000 Schafe ums Leben kamen. Der Unfall ist bekannt als Vorfall mit Dugway-Schafen.^[10]

Die japanische Sekte Aum Shinrikyo in den 1990er Jahren hat beides sarin als VX, um Feinde zu eliminieren und in Japan allgemeine Panik zu verursachen. Im Zusammenhang mit Aum Shinrikyo und der Anwendung von VX wurden mindestens 20 Todesfälle gemeldet.^[11]

Es wurde berichtet, dass Irak unten Saddam Hussein produzierte 50 Tonnen VX und verwendete es gegen Kurden Bei der Giftgasangriff auf Halabja. Das Gift wäre auch während der Irak-Iran-Krieg. Es gibt keine Beweise dafür, dass Saddam Hussein Gift in der Golfkrieg.

Der Mord am 14. Februar 2017 von Kim Jong Nam, der Halbbruder des nordkoreanischen Machthabers Kim Jong-un, wurde nach einer vorläufigen Analyse der malaysischen Polizei mit dem Nervengift VX hingerichtet.^[9] Auf Kim Jong-Nams Gesicht sollen Spuren des Gases gefunden worden sein. Die Substanz wäre "binär" auf sein Gesicht aufgetragen worden, so dass sich das VX auf dem Gesicht bildete. Dies ermöglichte es Kim Jong-nam, für einige Zeit weiterzumachen.

Aufzeichnung

VX ist ein Öl, das bei Raumtemperatur langsam verdampft.^[9] Die Substanz ist viel weniger flüchtig (10,5 mg/m²³ bei 25°C) als andere Nervengifte wie sarin (22 000 mg/m²³ bei 25°C), so (3 900 mg/ml³ bei 25 °C) oder tabun (610mg/ml³ bei 15°C). Aus militärischer Sicht ist die Aufnahme über die Haut oder Lunge interessant. Die Aufnahme durch die Haut erfolgt mit der flüssigen Form von VX, während die Aufnahme durch die Lunge nur für VX wenn Aerosol oder Dampf möglich.^[3] Beide Alternativen wurden untersucht und unterscheiden sich in der Absorptionswirksamkeit, Geschwindigkeit und in Toxizität.

Toxikokinetik

Absorption

Die Zeit zwischen Hautkontakt mit VX und Auftreten der Symptome ist abhängig von der Konzentration, der Kontaktstelle mit dem Körper (Kopf, Fuß), Temperatur und Feuchtigkeit. Beim Einatmen von VX als Aerosol beträgt die Atemfrequenz die ratenbestimmender Schritt. Die Anatomie von Haut und Lunge macht deutlich, welcher Weg für die Resorption effektiver ist. Es Epithel zwischen den Alveolen und die Blutgefäße in der Lunge sind für VX dünn und passierbar, während die Aufnahme über die Haut weniger effektiv ist. Dadurch werden die Symptome von VX innerhalb von Sekunden bis Minuten (je nach Konzentration) nach der Inhalation sichtbar.^[3]

Stoffwechsel

Der Metabolismus von VX erfolgt durch enzymatische Hydrolyse. Die Hauptmetaboliten, die gebildet werden, sind Ethylmethylphosphorige Säure (EMPA) und Methylphosphorige Säure (MPA).^[12] Auch die Herstellung von aktiven Metaboliten wie der dealkylierten Form von VX, Desethyl-VX oder dem N-Oxid von VX ist möglich.^[13][14] In In-vitro-Studien mit VX wurde jedoch keiner dieser reaktiven Metaboliten im Blut nachgewiesen. Desethyl-VX war jedoch Blutplasma wo die enzymatische Hydrolyse von VX zu EMPA blockiert wurde. Möglicherweise verstärkt diese Blockade die Bildung von Desethyl-VX.^[2]

Stoffwechsel von VX

Toxikodynamik

VX und andere Nervengifte wirken hauptsächlich auf die Enzymfamilie der Cholinesterasen (ChE). Das wichtige Enzym Acetylcholinesterase (AChE), dass die NeurotransmitterAcetylcholin (ACh) auf der cholinergischSynapsehydrolysiert gehört zu dieser Familie.^[3]VX bindet mit einem High Affinität zu AChE und stört dadurch die Interaktion mit ACh (siehe SAR). Das sich ansammelnde ACh hat Auswirkungen auf die beiden Arten von ACh-Rezeptoren im Körper; die Nikotin- und Muskarinrezeptoren (N bzw. M).^[15] Die N-Rezeptoren sind ionotrope Rezeptorend. h. die Bindung von ACh an diese Rezeptoren führt zu Natrium-Zustrom und Depolarisation (Biologie), während M-Rezeptoren „metabotrope Rezeptoren“ sind (G-Protein-gekoppelter Rezeptor) sein. Metabotrope Rezeptoren sind verbunden mit G-Proteine und gehören zu den Second-Messenger-System. Dieses System hat verschiedene Funktionen, oft sind Ionenkanäle und Enzyme beteiligt oder es führt sogar zu einer veränderten Genexpression. N-Rezeptoren kommen in der zentrales Nervensystem (insbesondere im Rückenmark), in orthosympathisch und parasympathisch autonom Ganglien und in der motorischen Endplatte vor dem. M-Rezeptoren befinden sich im Das zentrale Nervensystem (insbesondere im Gehirn), in den postganglionären parasympathischen Nervenendigungen und im cholinergen, orthosympathischen Teil des Schweißdrüsen finden.^[16]Die permanente Bindung von ACh an diese Rezeptoren führt zu breiten klinischen Manifestationen.

Symptome

Bewegungsapparat

Die dauerhafte Aktivierung von Nikotinrezeptoren durch die Akkumulation von Acetylcholin im motorischen Endplatte hat schwerwiegende, oft tödliche Folgen. Wichtige Symptome des Bewegungsapparates sind zucken, Krämpfe, Lähmungen und Ataxia. Lähmung der Membran und der Brustmuskeln ist oft die gefährlichste Manifestation einer VX-Intoxikation.^[3][15]

Atmungssystem

Nicht weniger gefährlich sind die Manifestationen des Atmungssystems. Der beteiligte Rezeptor ist der muskarinische Acetylcholinrezeptor.^[15] Die Symptome sind in der Regel tödlich und werden auch zum Killer B's als Bronchorrhoe bezeichnet (erhöhte Auswurfproduktion), Bronchokonstriktion, Bradypnoe und Bronchospasmus.^[3]

Herz-Kreislauf-System

Hauptmanifestationen dieses Systems sind Bradykardie und Hypotonie.^[3] Manchmal ist die Bradykardie klinisch nicht erkennbar, weil die Hypoxie, verursacht durch die Killer B`s (siehe Atmungssystem), oft bis zu a orthosympathische Reaktion des Herz-Kreislauf-Systems. Dies führt letztendlich zu Tachykardie und Hypertonie.^[15]

Zentrales Nervensystem

Zu den Symptomen des zentralen Nervensystems zählen Kopfschmerzen, Verwirrtheit, Schwäche, Tremor und Koma.^[3][15] Verhaltensänderungen bei Freiwilligen zwischen 3,5 und 24 Stunden nach dermaler Verabreichung niedriger Konzentrationen wurden ebenfalls berichtet. Diese Menschen litten unter Angstzuständen, intellektuellen Problemen, seltsamen Träumen und psychomotorischen Depressionen.^[17]

Struktur-Wirkungs-Beziehungen (SAR)

Toxikophor von VX

Für die Hemmung der Cholinesterase ist es Organophosphor-Ester verantwortlich und dies ist der toxikophore Teil, d. h. die schädliche Wirkung dieses Moleküls. Dieser Organophosphorsäureester besteht aus einem Phosphor mit vier gebundenen Resten (R1: =O ; R2: -S-C ; R3: -C: R4: -O-C). Organophosphorsäureester können Cholinsterasen blockieren durch Phosphorylierung von a Serinrest (Hydroxylgruppe), die sich auf der Esterseite der Cholinesterase befindet.^[18] Während dieser Wechselwirkung kommt es zu einer spontanen Dealkylierung von VX zu Desethyl-VX und das Enzym wird irreversibel blockiert.^[19] Das halbes Leben dieser Abbauprozess von VX dauert über 40 Stunden, dh alle 40 Stunden geht die Hälfte der beteiligten Acetylcholinesterasen eine irreversible Bindung mit VX ein.^[20]

Toxizität

Akute Toxizität

Die Toxizität und insbesondere die LD₅₀ von VX wird bestimmt durch Tierversuch und nicht durch Humanforschung. Die erhaltenen Ergebnisse für Toxizität und LD₅₀ bei bestimmten Tieren werden dann in Menschen umgewandelt.^[21] VX kann auf verschiedene Weise in den Körper aufgenommen werden und der Aufnahmeweg bestimmt den Grad der Toxizität (siehe Tabelle).

Bei der Erforschung von VX, das über die Haut aufgenommen wird, sind mehrere Faktoren wie Kleidung und Windgeschwindigkeit wichtig.^[21] Wenn Menschen VX ausgesetzt sind und Kleidung tragen, erhöht sich der LCt₅₀-Wert von 6 mg-min/m³ (bei nackten Menschen, vergleiche Tabelle) bis 60 mg-min/m³ bei einer Windgeschwindigkeit von 32 km/h. Die Windgeschwindigkeit beeinflusst auch den Toxizitätsgrad von VX. In der Tabelle ist ein LCt₅₀ Wert von 6 mg-min/m³ und dies gilt für eine Windgeschwindigkeit von 32 km/h. Fällt er auf Null, steigt die LCt₅₀ Wert bis 360 mg-min/m³.^[21]

Chronische Exposition

Im Gegensatz zur akuten Toxizität wurde die chronische Toxizität wenig untersucht. Bei chronischer Exposition wurde eine verminderte Cholinesterase-Aktivität festgestellt.^[21]Es sind keine Studien bekannt, ob VX Karzinogen ist.^[21]Das mutagen Betrieb von VX ist in den USA Forschungs- und Entwicklungslabor für medizinisches Bioingenieurwesen der Armee untersucht. Die Ergebnisse aus dem Ames-Test sind negativ.^[25][25] Oder VX eins teratogen wurde an Schafen untersucht, die versehentlich VX ausgesetzt waren. Es stellt sich heraus, dass VX keinen Einfluss auf den Embryo hat.^[25][26] Es wurden auch Reproduktionsstudien an Schafen durchgeführt, die VX ausgesetzt waren. Das Fortpflanzungspotential wurde über drei Generationen untersucht und es wurden keine Auffälligkeiten festgestellt.^[26][27]

Entgiftung

VX kann sich in ungiftige Substanzen verwandeln. Dabei spielt die P-S-Bindung eine wichtige Rolle. Eine Entgiftung findet nur statt, wenn diese P-S-Bindung gebrochen ist. Verschiedene Arten von chemischen Reaktionen können zu einer Entgiftung führen. Eine typische Reaktion ist die mit anionischem Nukleophil zum Phosphor, wodurch die O-Alkyl und/oder die S-Alkylgruppen abgespalten werden.^[28] Außerdem reagiert VX mit freie Radikale oder Radikalanionen, die einen schrittweisen Abbau von VX ermöglichen, da anorganische Produkte gebildet werden können, die nicht mehr toxisch sind. Diese beiden Reaktionen scheinen ineffizient zu sein und daher werden neue Reaktionsmechanismen untersucht.^[29]Eine Möglichkeit ist Hydrolyse mit H₂Oh oder oh⁻, aber dies hängt von der Temperatur und dem pH-Wert ab und geschieht zudem sehr langsam.Eine andere Möglichkeit ist die Spaltung der C-S-Bindung mit a deprotoniert Aminogruppe, macht ungiftig Thiosäure entstehen können.^[29]Andere mögliche Entgiftungsreaktionen sind: Reaktionen mit huh₂Ö₂ und VX, die ebenfalls pH-abhängig sind, Reaktionen mit Alkoholat-Anionen, Oxidation mit Peroxysäuren und katalytische Hydrolyse.^[29]

Therapie

Um eine VX-Kontamination zu vermeiden, ist es notwendig, spezielle Kleidung zu tragen.^[7] Darüber hinaus wurden Hautcremes entwickelt, die selbst vor einer hohen Dosis von VX schützen können.^[30] Während der Golfkrieg ist Pyridostigmin-Bromid, ein reversibler Inhibitor von Acetylcholinesterase, verwendet, um den schädlichen Betrieb von VX zu verhindern.^[7]

Nach der Exposition muss eine infizierte Person sofort desinfiziert werden. Dies kann durch Ausziehen der Kleidung und gründliches Waschen mit Wasser und Seife erfolgen. Tropfen auf der Haut sollten nicht abgewischt werden, sondern mit saugfähigem Puder/^[7]Außerdem ist es notwendig, dass Atropinsulfat schnellstmöglich verabreicht. Dies sollte über einen längeren Zeitraum erfolgen und nach der ersten Dosis von 2 mg wird alle 10-15 Minuten eine neue Dosis verabreicht^[7]. Um die Acetylcholinesterase-Enzyme zu regenerieren, Oxime, wie Pralidoximsalze, so bald wie möglich in einer Dosis von 500 mg bis 1 g verabreicht.^[31]diazepam, ein allosterisch Regler für GABA Aktivität, bei einer Dosis von 5 mg ist auch intravenös verabreicht, um Krämpfen vorzubeugen. Zusätzliche Dosen (bis zu 15 mg) von Diazepam sollten alle 15 Minuten verabreicht werden.^[31]

Bleichmittel kann verwendet werden, um Bereiche zu desinfizieren.^[7]

Verwandte Formulare

Ein in Russland hergestelltes Isomer von VX, R-VX (Russisch-VX, S-2-(Diethylamino)ethyl-O-isobutylmethylphosphonothioat), hat analoge Eigenschaften.^[32]