stringtranslate.com

Люизит

Люизит ( L ) ( A-243 ) — это мышьякорганическое соединение . Когда-то он производился в США, Японии, Германии [2] и Советском Союзе [3] для использования в качестве химического оружия , действуя как нарывное (кожно-нарывное) вещество и раздражитель легких . Хотя вещество в чистом виде бесцветно и не имеет запаха, неочищенные образцы люизита представляют собой маслянистую жидкость желтого, коричневого, фиолетово-черного, зеленого или янтарного цвета с характерным запахом, который описывается как похожий на запах герани . [4] [5] [6]

Люизит назван в честь американского химика и солдата Уинфорда Ли Льюиса (1878–1943). За исключением его использования в качестве оружия, это соединение бесполезно; химик из лабораторий химического оружия армии США сказал, что «никто никогда не находил никакого применения для этого соединения». [7]

Химические реакции

Соединение получают путем добавления трихлорида мышьяка к ацетилену в присутствии подходящего катализатора:

AsCl 3 + C 2 H 2 → ClCHCHAsCl 2 (люизит)

Этот химический процесс может происходить второй или третий раз, давая люизит 2 и люизит 3 в качестве побочных продуктов. [8]

Люизит, как и другие хлориды мышьяка, гидролизуется в воде с образованием соляной кислоты и оксида хлорвинилмышьяка (менее сильного отравляющего вещества кожно-нарывного действия): [5]

ClCHCHAsCl 2 + 2 H 2 O → ClCHCHAs(OH) 2 + 2 HCl

Эта реакция ускоряется в щелочных растворах и образует ацетилен и тринатрийарсенат . [5]

Люизит реагирует с металлами, образуя водород. Он горюч, но трудно воспламеняется. [5]

Приложения

Помимо преднамеренного нанесения увечий и убийства людей, люизит не имеет коммерческого, промышленного или научного применения. [7] В статье 1959 года, посвященной разработке пакетного процесса синтеза люизита, Гордон Джармен из Лабораторий химического оружия армии США сказал:

Производство может быть одним из самых простых и экономичных в металлоорганической области, и жаль, что никто так и не нашел применения для этого соединения. Жаль тратить такой аккуратный процесс. [7]

Хотя само соединение не имеет полезного применения, в отчете Агентства по ядерной обороне США за 1993 год подробно описываются попытки российских химиков «исследовать процессы преобразования этих агентов в товарные продукты», включая извлечение мышьяка высокой чистоты для использования в легировании полупроводников (в виде арсенида галлия ). Однако в отчете делается вывод о том, что «инжиниринг и масштабирование процесса до уровня производства могут быть чрезмерно сложными» и что «если не будут удалены другие металлические примеси, которые, вероятно, будут обнаружены в люизите, высокая чистота, необходимая для применения в чипах, может потребовать дополнительных шагов», отмечая, что мировой спрос на соединения мышьяка (уже снижавшийся в то время) должен был сократиться еще больше, и что предлагаемая экономика процесса преобразования не соответствовала текущим ценам на арсенид галлия. [9]

Механизм действия

Люизит является ингибитором самоубийства компонента E3 пируватдегидрогеназы . Пируватдегидрогеназа, как эффективный метод получения АТФ, участвует в превращении пирувата в ацетил-КоА . Последний впоследствии входит в цикл трикарбоновых кислот . Патология периферической нервной системы обычно возникает в результате воздействия люизита, поскольку нервная система по существу полагается на глюкозу как на свое единственное катаболическое топливо. [10]

Испытание люизита (верхний ряд) и горчичного газа с концентрациями от 0,01% до 0,06%

Он легко проникает через обычную одежду и резиновые перчатки из латекса. При контакте с кожей он вызывает немедленное покалывание, жгучую боль и зуд, которые могут длиться в течение 24 часов. В течение нескольких минут появляется сыпь, и вещество впитывается через кожу. Большие, заполненные жидкостью волдыри (похожие на те, которые возникают при воздействии горчичного газа ) появляются примерно через 12 часов и вызывают боль в течение 2–3 дней. [4] [5] Это тяжелые химические ожоги , которые начинаются с небольших волдырей на красных участках кожи в течение 2–3 часов и ухудшаются, охватывая всю красную область, в течение последующих 12–18 часов после первоначального воздействия. Жидкий люизит оказывает более быстрое действие, чем пары люизита. [5] Достаточное поглощение может вызвать смертельный некроз печени .

У людей, подвергшихся воздействию люизита, может развиться рефрактерная гипотония (низкое кровяное давление), известная как люизитовый шок, с некоторыми признаками токсичности мышьяка. [11] Люизит повреждает капилляры , которые затем становятся проницаемыми, уменьшая объем крови, необходимый для поддержания кровяного давления, состояние, называемое гиповолемией . Когда кровяное давление низкое, почки могут не получать достаточно кислорода и могут быть повреждены . [5]

Вдыхание, наиболее распространенный путь воздействия, вызывает жгучую боль и раздражение во всех дыхательных путях, носовое кровотечение (эпистаксис), ларингит , чихание , кашель , рвоту , затрудненное дыхание ( одышку ), а в тяжелых случаях воздействия может вызвать смертельный отек легких , пневмонит или дыхательную недостаточность . Проглатывание приводит к сильной боли, тошноте, рвоте и повреждению тканей. [4] [5] Результаты воздействия на глаза могут варьироваться от жжения, жжения и сильного раздражения до образования волдырей и рубцов на роговице , а также блефароспазма , слезотечения и отека век и периорбитальной области . Глаза могут опухать и закрываться, что может защитить глаза от дальнейшего воздействия. Наиболее серьезными последствиями воздействия люизита на глаза являются перфорация глазного яблока и слепота . [5] Обобщенные симптомы также включают беспокойство, слабость, гипотермию и низкое кровяное давление.

Возможно, что люизит является канцерогенным : мышьяк классифицируется как респираторный канцероген Международным агентством по изучению рака , хотя не было подтверждено, что люизит является канцерогеном. [12]

Люизит вызывает повреждение дыхательных путей при уровнях ниже порога обнаружения запаха. Раннее повреждение тканей вызывает боль. [5]

Гидролиз приводит к образованию хлорвиниларсонистой кислоты, ХВАК.

Уход

Британский антилюизит , также называемый димеркапролом, является антидотом люизита. Его можно вводить инъекциями для предотвращения системной токсичности, но он не предотвратит повреждение кожи, глаз или слизистых оболочек. Химически димеркапрол связывается с мышьяком в люизите. Он противопоказан людям с аллергией на арахис . [5]

Другое лечение при воздействии люизита в первую очередь поддерживающее. Первая помощь при воздействии люизита заключается в дезактивации и промывании любых участков, которые подверглись воздействию. При необходимости могут использоваться другие меры, такие как управление дыхательными путями , вспомогательная вентиляция и мониторинг жизненно важных показателей . В условиях расширенного ухода поддерживающее лечение может включать восполнение жидкости и электролитов. Поскольку трубка может повредить или перфорировать пищевод, промывание желудка противопоказано. [5]

Долгосрочные эффекты

У человека, вдохнувшего люизит, от одного острого воздействия может развиться хроническое респираторное заболевание ; воздействие люизита на глаза может вызвать постоянное нарушение зрения или слепоту. [5]

Хроническое воздействие люизита может вызвать отравление мышьяком (из-за содержания мышьяка) и развитие аллергии на люизит . Он также может вызвать длительные заболевания или постоянное повреждение органов, в зависимости от того, где произошло воздействие, включая конъюнктивит , отвращение к свету ( фотофобия ), нарушение зрения, двоение в глазах ( диплопия ), слезотечение ( слезотечение ), сухость слизистых оболочек, чесночное дыхание , жгучую боль в носу и во рту, токсическую энцефалопатию , периферическую невропатию , судороги , тошноту , рвоту, хроническую обструктивную болезнь легких (ХОБЛ), бронхит , дерматит , язвы кожи , базальноклеточную карциному и плоскоклеточную карциному . [5]

Химический состав

Люизит может быть смесью молекул с различным числом винилхлоридных групп на хлориде мышьяка: сам люизит (дихлорид 2-хлорвиниларсоновой кислоты), а также бис (2-хлорвинил)арсиновой кислоты ( люизит 2 ) и трис (2-хлорвинил)арсин ( люизит 3 ). [13] Кроме того, иногда присутствуют изомерные примеси: сам люизит в основном представляет собой транс -дихлорид 2-хлорвиниларсоновой кислоты, но также могут присутствовать цис -стереоизомер и конституционный изомер (дихлорид 1-хлорвиниларсоновой кислоты). [14]

Экспериментальные и вычислительные исследования показывают, что транс -2-хлор изомер является наиболее стабильным, и что связь углерод-мышьяк имеет конформацию , в которой неподеленная пара мышьяка приблизительно выровнена с винильной группой. [14]

История

Плакат-идентификатор люизита времен Второй мировой войны .

Люизит был синтезирован в 1904 году Юлиусом Артуром Ниувландом во время его работы над докторской диссертацией. [15] [16] [17] В своей диссертации он описал реакцию между ацетиленом и трихлоридом мышьяка, которая привела к образованию люизита. [18] Воздействие полученного соединения сделало Ниувланда настолько больным, что он был госпитализирован на несколько дней. [16]

Люизит назван в честь американского химика и солдата Уинфорда Ли Льюиса (1878–1943). [19] В 1918 году Джон Гриффин, научный руководитель Джулиуса Артура Ниуланда, обратил внимание Льюиса на диссертацию Ниуланда в Мэлони-холле , химической лаборатории Католического университета Америки в Вашингтоне , округ Колумбия. [20] Затем Льюис попытался очистить соединение путем перегонки, но обнаружил, что смесь взрывается при нагревании, пока ее не промыли HCl. [20]

Люизит был разработан как секретное оружие на объекте, расположенном в Кливленде , штат Огайо (The Cleveland Plant) на Ист-стрит 131 и Тафт-авеню, [19] [21] и получил название «G-34», которое ранее было кодом для горчичного газа, чтобы спутать его разработку с горчичным газом. [22] 1 ноября 1918 года началось производство на заводе в Уиллоуби, штат Огайо . [23] Он не использовался в Первой мировой войне , но Великобритания экспериментировала с ним в 1920-х годах как с «росой смерти». [24]

После Первой мировой войны США заинтересовались люизитом, поскольку он не был горючим. Вплоть до Второй мировой войны он имел военное обозначение «M1», после чего его сменили на «L». Полевые испытания люизита во время Второй мировой войны показали, что концентрации поражения недостижимы при высокой влажности из-за скорости гидролиза и характерного запаха химиката, а образование слез вынуждало солдат надевать маски и избегать зараженных территорий. [ необходима цитата ] Соединенные Штаты произвели около 20 000 тонн люизита, держа его под рукой в ​​основном в качестве антифриза для горчичного газа или для проникновения через защитную одежду в особых ситуациях.

Люизит был заменен на горчичный газ HT (смесь сернистого иприта и O-иприта в соотношении 60:40 ) и был объявлен устаревшим в 1950-х годах. Отравление люизитом можно эффективно лечить британским антилюизитом (димеркапролом). Большинство запасов люизита были нейтрализованы отбеливателем и сброшены в Мексиканский залив . [25] Последние оставшиеся запасы США на химическом складе Дезерет , расположенном за пределами Солт-Лейк-Сити , штат Юта, были уничтожены в январе 2012 года. [26]

Производство количеств, превышающих 100 граммов в год на объект, было запрещено Приложением 1 Конвенции о химическом оружии 1993 года . Когда конвенция вступила в силу в 1997 году, стороны заявили о мировых запасах в размере 6747 тонн. К концу 2015 года 98% заявленных запасов были уничтожены. [27]

В 2001 году люизит был найден на складе оружия времен Первой мировой войны в Вашингтоне, округ Колумбия [28]

В июле 2023 года представитель Вооруженных сил Украины заявил, что во время битвы за Бахмут российская артиллерийская атака против украинских войск включала люизит, вызывающий симптомы тошноты, рвоты и в некоторых случаях потери сознания. [29] Однако никакой информации об анализе образцов опубликовано не было.

Споры вокруг японских месторождений люизита в Китае

В середине 2006 года Китай и Япония вели переговоры об утилизации запасов люизита на северо-востоке Китая, оставленных японскими военными во время Второй мировой войны. За предыдущие двадцать лет люди погибли от случайного воздействия этих запасов. [30]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Люизит I – Краткое описание соединений, PubChem .
  2. ↑ Митчелл, Джон (27 июля 2013 г.). «Капля в море: сброс химического оружия в море на Окинаве» – через Japan Times Online.
  3. ^ «Россия завершила уничтожение первых 10 тонн люизита – Анализ – NTI». www.nti.org .
  4. ^ abc Национальный исследовательский совет США, Комитет по обзору и оценке Программы утилизации нерезервированных химических материалов армии (1999). Утилизация наборов для идентификации химических агентов. National Academies Press. стр. 16. ISBN 0-309-06879-7.
  5. ^ abcdefghijklmn "CDC – База данных по безопасности и охране труда при чрезвычайных ситуациях: Отравляющее вещество кожно-нарывного действия: Льюсит (Л) – NIOSH". www.cdc.gov . Получено 14.01.2016 .
  6. ^ Goldman, Max; Dacre, Jack C. (14 февраля 1989 г.). Ware, George W. (ред.). «Обзоры загрязнения окружающей среды и токсикологии: продолжение обзоров остатков». Обзоры загрязнения окружающей среды и токсикологии . 110. Springer: 75–115. doi :10.1007/978-1-4684-7092-5_2. PMID  2692088 – через Springer Link.
  7. ^ abc Джармен, Гордон Н. (1 января 1959 г.). «Опыт химического корпуса в производстве люизита». Металлоорганические соединения. Достижения в химии. Т. 23. Американское химическое общество. С. 328–337. doi :10.1021/ba-1959-0023.ch031. ISBN 978-0-8412-0024-1.
  8. ^ Химия сернистого иприта и люизита https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK236079/
  9. ^ Боско, Сальваторе (май 1993 г.). «Коммерческие продукты от операций по демилитаризации» (PDF) . Агентство по ядерной обороне.
  10. ^ Берг, Дж.; Тимочко, Дж.Л.; Страйер, Л. (2007). Биохимия (6-е изд.). Нью-Йорк: Фриман. стр. 494–495. ISBN 978-0-7167-8724-2.
  11. ^ Чаухан, С.; Чаухан, С.; Д'Круз, Р.; Фаруки, С.; Сингх, К.К.; Варма, С.; Сингх, М.; Картик, В. Боевые отравляющие вещества. Environ. Toxicol. Pharmacol. 2008, 26, 113–122
  12. ^ Дои, М.; Хаттори, Н.; Ёкояма, А.; Онари, Й.; Канехара, М.; Масуда, К.; Тонда, Т.; Отаки, М.; Коно, Н. Влияние воздействия горчичного газа на заболеваемость раком легких: продольное исследование. Американский журнал эпидемиологии 2011, 173, 659–666.
  13. ^ Макнатт, Патрик М.; Трейси Л., Гамильтон (2015). «Глазная токсичность боевых отравляющих веществ». Справочник по токсикологии боевых отравляющих веществ . Academic Press. С. 535–555.
  14. ^ аб Урбан, Джозеф Дж.; фон Терш, Роберт Л. (1999). «Конформационный анализ изомеров люизита». Дж. Физ. Орг. Хим . 12 (2): 95–102. doi : 10.1002/(SICI)1099-1395(199902)12:2<95::AID-POC91>3.0.CO;2-V .
  15. ^ Юлиус Артур Нивланд (1904) Некоторые реакции ацетилена , докторская диссертация, Университет Нотр-Дам (Нотр-Дам, Индиана).
  16. ^ ab Vilensky, JA (2005). Роса смерти – История люизита, американского оружия массового поражения времен Первой мировой войны . Indiana University Press. стр. 4. ISBN 0253346126.
  17. ^ Виленский, JA; Редман, К. (2003). «Британский антилюизит (димеркапрол): удивительная история». Annals of Emergency Medicine . 41 (3): 378–383. doi :10.1067/mem.2003.72. PMID  12605205.
  18. ^ Виленский, Дж. «Отец Ньюланд и «роса смерти » ».
  19. ^ ab "Самый смертоносный яд, обнаруженный американцем". Early County News. 29 мая 1919 г. стр. 7. Получено 30 июля 2020 г.
  20. ^ ab Vilensky, JA (2005). Роса смерти – История люизита, американского оружия массового поражения времен Первой мировой войны . Indiana University Press. С. 21–23. ISBN 0253346126.
  21. ^ «Роль уроженца Аптона была лучшей защитой; маски Первой мировой войны были сорваны». Архивировано из оригинала 18 декабря 2007 г.
  22. ↑ Джоэл А. Виленски, Роса смерти: история люизита, американского оружия массового поражения времен Первой мировой войны (Блумингтон, Индиана: Издательство Индианского университета, 2005), стр. 36.
  23. ^ Виленский, JA (2005). Роса смерти – История люизита, американского оружия массового поражения времен Первой мировой войны . Indiana University Press. стр. 50. ISBN 0253346126.
  24. ^ Табангкура, Д. младший; Доуберт, ГП «Британская антилюизитная разработка». Молекула месяца . Химический факультет Бристольского университета.
  25. ^ Code Red – Онлайн-ресурсы по оружию массового поражения; – Нарывные отравляющие вещества
  26. ↑ Moulton, Kristen (18.01.2012). «Командир: мир стал безопаснее, когда исчезли запасы химикатов». The Salt Lake Tribune . Получено 25 января 2024 г.
  27. ^ Организация по запрещению химического оружия (30 ноября 2016 г.). «Приложение 3». Доклад ОЗХО о выполнении Конвенции о запрещении разработки, производства, накопления и применения химического оружия и о его уничтожении в 2015 г. (Доклад). стр. 42. Получено 8 марта 2017 г.
  28. ^ Такер, Дж. Б. (2001). «Химическое оружие: захоронено на заднем дворе» (PDF) . Бюллетень ученых-атомщиков . 57 (5): 51–56. doi :10.2968/057005014.
  29. ^ Браун, Стив; Коршак, Стефан (05.07.2023). «Россия использовала химическое оружие во время артиллерийских бомбардировок Бахмута, утверждают украинские официальные лица». kyivpost.com . Получено 05.07.2023 .
  30. ^ "Брошенное химическое оружие (ACW) в Китае" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 5 марта 2012 г.