Sarin

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Sarin
Alerta sobre risco à saúde[1]
Sarin-skeletal.png Sarin-3D-balls.png
Nome IUPAC 2-(fluoro-metil-fosforil)oxipropano
Outros nomes Metilfosfonofluoridrato de O-isopropila[2]
Identificadores
Número CAS 107-44-8
PubChem 7871
SMILES
InChI InChI=1/C4H10FO2P/c1-4
(2)7-8(3,5)6/h4H,1-3H3
Propriedades
Fórmula molecular C4H10FO2P
Massa molar 140.09 g/mol
Aparência Líquido incolor. Inodoro na forma pura.
Densidade 1.0887 g/cm³ at 25 °C
1.102 g/cm³ at 20 °C
Ponto de fusão

-56 °C, 217 K, -69 °F

Ponto de ebulição

158 °C, 431 K, 316 °F

Solubilidade em água miscível
Riscos associados
Classificação UE Extremely Toxic (T+), Corrosive (C), Liquid form burns skin
NFPA 704
NFPA 704.svg
0
4
2
 
Compostos relacionados
Ésteres do ácido metilfosfonofluorídrico relacionados Soman (metilfosfonofluoridrato de o-pinacolila)
Compostos relacionados Difluoreto de metilfosfonila (CH3POF2)
Excepto onde denotado, os dados referem-se a
materiais sob condições PTN

Referências e avisos gerais sobre esta caixa.
Alerta sobre risco à saúde.

Sarin, ou GB, é um composto organofosforado na formulação [(CH3)2CHO]CH3P(O)F. É um líquido sem cor e sem cheiro,[3] usado como arma química devido à sua extrema potência sob o sistema nervoso. O gás sarin foi classificado como arma de destruição em massa na Resolução 687 das Nações Unidas.[4] A produção e o armazenamento de sarin foram proibidas na Convenção sobre Armas Químicas, de 1993, na qual o sarin é classificado como "Substância do Anexo 1".[5] [2]

Produção e estrutura[editar | editar código-fonte]

O sarin é uma molécula quiral porque tem quatro substituintes quimicamente diferentes ligados ao centro de fósforo tetraédrico.[6] A forma SP (o (–) isómero ótico) é o enantiômero mais ativo devido à sua maior ligação por afinidade a acetilcolinesterase.[7] [8] É geralmente fabricado como mistura racémica - uma mistura em partes iguais de ambas as formas de enantioméricas - da reação de alcoólise do metilfosfonil difluoreto com álcool isopropílico:

Sarin synth with racemic stereochemistry.png

A Isopropilamina está também incluída na reacção para neutralizar o subproduto do fluoreto de hidrogénio. Como arma química binária ou bicomponente, podendo ser gerada in situ por esta mesma reacção.

Efeitos biológicos[editar | editar código-fonte]

O sarin é especificamente um potente inibidor da enzima acetilcolinesterase,[9] uma proteína que degrada o neurotransmissor acetilcolina depois de liberado na fenda sináptica. Nos vertebrados, a acetilcolina é o neurotransmissor presente na junção neuromuscular, em que os sinais são transmitidos entre os neurônios do sistema nervoso central às fibras musculares. Normalmente, a acetilcolina é libertada do neurônio para estimular o músculo, após degradada pela acetilcolinesterase, permitindo assim o relaxamento do músculo. A acumulação de acetilcolina na fenda sináptica, devido à inibição da colinesterase, significa que o neurotransmissor continua a actuar sobre a fibra muscular, de modo que quaisquer impulsos nervosos são transmitidos continuamente.

O sarin age sobre a colinesterase, formando um ligação covalente com o resíduo particular de serina no sítio ativo. O flúor é o grupo lábil, e o fosfoéster resultante é robusto e biologicamente inativo.[10] [11]

Degradação e prazo de validade[editar | editar código-fonte]

Um coelho sendo exposto para verificar se há vazamentos de sarin na planta de produção, Arsenal de Rocky Mountain (1970)

As reações químicas mais importantes de halogenetos de fosforilo é a hidrólise do vínculo entre o fósforo e o flúor. Esta ligação P - F é facilmente quebrada por agentes nucleófilos, tais como água e hidróxido. A elevados níveis de pH, decompõe-se rapidamente para derivados do ácido fosfônico atóxicos.[12]

O sarin se degrada depois de um período de várias semanas a vários meses. Seu prazo de validade pode ser encurtado por impurezas nos materiais precursores. De acordo com a CIA, alguns tipos de sarin iraquiano tinham uma vida útil de apenas algumas semanas, devido principalmente à impurezas de precursores.[13]

Efeitos e tratamento[editar | editar código-fonte]

O sarin tem alta volatilidade (facilidade com que um líquido pode transformar-se em gás) relativamente semelhantes à outros agentes do sistema nervoso, portanto não só sua inalação pode ser muito perigosa como até concentrações de seu vapor podem penetrar a pele de imediato. As roupas de uma pessoa podem liberar sarin em cerca de 30 minutos depois de ter entrado em contato com o gás o que pode levar à exposição de outras pessoas.[14]

Mesmo em concentrações muito baixas, o sarin pode ser fatal. A morte pode seguir cerca de um minuto após a ingestão direta de uma dose letal a menos que antídotos, tipicamente atropina e pralidoxima, sejam rapidamente administrados. [3] A Atropina , um antagonista a receptor de acetilcolina muscarínicos, é administrado para tratar os sintomas fisiológicos da intoxicação. Uma vez que a resposta à acetilcolina muscular é mediada através dos receptores nicotínicos da acetilcolina, a atropina não contrariará os sintomas musculares. A pralidoxima pode regenerar a colinesterases quando administrado dentro de aproximadamente cinco horas. O Biperideno, um antagonista sintético da acetilcolina, tem sido sugerido como uma alternativa para a atropina, devido à sua melhor penetração barreira sangue-cérebro e maior eficácia.[15]

O sarin é estimada em mais de 500 vezes mais tóxico do que cianeto.[16] O LD50 de sarin injectados subcutaneamente em ratos é de 172 μg/kg.[17] Segundo o Centers for Disease Control and Prevention (Centros para Controle e Prevenção de Doenças) nos Estados Unidos, os sintomas da exposição ao sarin são:[18]

  • coriza
  • olhos lacrimejantes
  • pupilas muito contraídas
  • dor nos olhos
  • visão turva
  • salivação e transpiração excessiva
  • tosse
  • aperto no peito
  • respiração rápida
  • diarreia
  • náusea, vômito e/ou dor abdominal
  • aumento da frequência urinária
  • confusão
  • sonolência
  • fraqueza
  • dor de cabeça
  • frequência cardíaca lenta ou rápida
  • pressão sanguínea baixa ou alta

Os sintomas iniciais após a exposição ao sarin são a coriza, sensação de aperto no peito e constrição das pupila s. Logo depois, a vítima tem dificuldade em respirar e tem náuseas e salivação excessiva. Como a vítima continua a perder o controle de funções corporais, vomita, defeca e urina. Esta fase é seguida por espasmos. Por fim, a vítima entra em coma e sufoca numa série de espasmo s convulsivos. Além disso, mnemônicos comuns para a sintomatologia de intoxicação por organofosforado, incluindo o gás sarin, são o "Bs assassinos", a broncorréia e o broncoespasmo, porque são a principal causa de morte,[19] e SLUDGE - Salivação, lacrimejamento, micção, diarréia, desconforto gastrointestinal e emese.

Testes de diagnóstico[editar | editar código-fonte]

Estudos controlados em homens saudáveis ​​têm demonstrado que uma dose oral atóxica de 0,43 mg administrada em várias porções durante um intervalo de 3 dias provocou depressões máximas médias de 22 e 30%, respectivamente, no plasma e nos níveis de colinesterase dos eritrócitos. Uma dose única de 0,5 mg causou sintomas leves de intoxicação e uma redução média de 38% em ambas as medidas de atividade da colinesterase. O sarin no sangue é rapidamente degradado in vivo ou in vitro. Os seus metabolitos primários inactivos in vivo têm meia-vida do soro de cerca de 24 horas. O nível de soro não acoplado ao ácido isopropilmetilfosfonico (IMPA), um produto de hidrólise sarin, variou de 2-135 µg/L em sobreviventes de um ataque terrorista, durante as primeiras 4 horas após a exposição. O sarin ou seus metabolitos pode ser determinados no sangue ou na urina por cromatografia gasosa ou líquida, enquanto que a actividade da colinesterase é geralmente medida por métodos enzimáticos.[20]

História[editar | editar código-fonte]

O sarin foi descoberto em 1938 em Wuppertal-Elberfeld na Alemanha por cientistas da IG Farben que tentavam criar pesticidas mais fortes, sendo o sarim o mais tóxico dos agente neurotóxico da Série G feitos pela Alemanha. O composto, que se seguiu à descoberta do agente neurotóxico tabun, foi nomeado em homenagem a seus descobridores: Gerhard Schrader, Otto Ambros, Rüdiger e Van der Linde.[21]

Uso como arma[editar | editar código-fonte]

Ogiva do míssil norte-americano Honest John cortado mostrando bombas contendo sarin (c. 1960)

Em meados de 1939, a fórmula para o agente foi passado para o departamento de guerra química do exército alemão que ordenou que fosse colocado em produção em massa para uso em tempos de guerra. Um certo número de fábricas-piloto foram construída, e uma instalação de alta produção estava em construção (mas não foi terminada) até o final da Segunda Guerra Mundial. As estimativas para a produção total de sarin pela Alemanha nazista é de cerca de 500kg a 10 toneladas.[22]

  • 1950s (início): a OTAN adotaram o sarin como arma química padrão, tanto a União Soviética quanto os Estados Unidos produziram sarin para fins militares.
  • 1953: Ronald Maddison, um engenheiro da Força Aérea de Consett, Condado de Durham, morreu em testes humanos de sarin na estação de testes com armas químicas Porton Down em Wiltshire. Dez dias depois de sua morte um inquérito foi realizado em segredo, o que retornou um veredicto de "infortúnio". Em 2004, o inquérito foi reaberto e, depois de uma audiência de 64 dias, o júri decidiu que Maddison tinha sido ilegalmente morto pela "aplicação de um agente neurotóxico em um experimento não terapêutico."[23]
  • Março 1988: Durante o período de dois dias em março, a cidade curda de Halabja no norte do Iraque (70.000 habitantes), foi bombardeado com bombas químicas e de cluster, que incluiam o sarin, no Massacre de Halabja. Estima-se que 5.000 pessoas morreram.[24]
  • Abril 1988: O sarin foi usado quatro vezes contra soldados iranianos em abril de 1988, no final da Guerra Irã-Iraque, ajudando as forças iraquianas a retomar o controle da Península de al-Faw durante a Segunda Batalha de al-Faw. Usando imagens de satélite, os Estados Unidos ajudaram as forças iraquianas a localizar a posição das tropas iranianas durante esses ataques.[25]
  • 1993: As Convenção sobre Armas Químicas das Nações Unidas foi assinada por 162 países membros, o tratado proíbe a produção e o armazenamento de muitas armas químicas inclusive o sarin. O acordo entrou em vigor em 29 de Abril de 1997, e pediu a destruição completa de todos os arsenais das armas químicas especificadas até Abril de 2007.[26]
  • 1994: A seita religiosa japonesa Aum Shinrikyo lançou um forma impura de sarin em Matsumoto, Nagano, matando oito pessoas e ferindo mais de 200.
  • 1995: Novamente, a seita religiosa japonesa Aum Shinrikyo liberou sarin no metrô de Tóquio. Trinta pessoas morreram.
  • 1998: Nos EUA, a Time Magazine e a CNN publicaram notícias não-confirmadas de relatos alegando que, em 1970, a unidade da Força aére norte-americana A-1E Skyraiders envolveu-se em uma operação secreta chamada Operação Tailwind, em que deliberadamente deixaram cair as armas contendo sarin sob tropas americanas que desertaram no Laos. A CNN e a Time Magazine depois se retratou sobre as histórias e demitiu os produtores responsáveis​​.[27] Os produtores, Oliver e Smith foram punidos, mas defenderam sua posição, reunindo um documento de 77 páginas suportando a história com depoimentos de militares que confirmam a utilização de sarin.
  • 2004: insurgentes iraquianos detonaram capsulas 155mm contendo precursores bi-componentes para sarin perto de um comboio dos EUA no Iraque. A capsula foi desenhada para misturar os produtos químicos ao girar durante o vôo. A cápsula detonada libera apenas uma pequena quantidade de gás sarin para a explosão não misturar os agentes correctamente ou porque os produtos químicos dentro do reservatório tinha se degradado com a idade. Dois soldados Estados Unidos foram tratados após a exibição dos primeiros sintomas de exposição ao sarin.[28]
  • 21 agosto de 2013: Mortes causadas por Sarin ocorreram em 21 agosto de 2013, em Ghouta região do Rif Dimashq Governatorato da Síria durante a Guerra Civil Síria. Várias fontes[29] estimam de 322[30] a 1,729 mortes e que nenhuma das vítimas apresentavam ferimentos aparentes[31]

Referências

  1. Material Safety Data Sheet -- Lethal Nerve Agent Sarin (GB). 103d Congress, 2d Session. United States Senate (May 25, 1994). Página visitada em 2004-11-06.
  2. a b Relação de Produtos Controlados pelo Exército Brasileiro - site oficial
  3. a b Sarin (GB). Emergency Response Safety and Health Database. National Institute for Occupational Safety and Health. Accessed April 20, 2009.
  4. Nações Unidas, Resolução 687 (1991),
  5. Nações Unidas,Convenção sobre a Proibição do Desenvolvimento, Produção, Armazenagem e Utilização de Armas Químicas e sua Destruição
  6. D. E. C. Corbridge "Phosphorus: An Outline of its Chemistry, Biochemistry, and Technology" 5th Edition Elsevier: Amsterdam 1995. ISBN 0-444-89307-5.
  7. Kovarik, Zrinka. (March 2003). "Acetylcholinesterase active centre and gorge conformations analysed by combinatorial mutations and enantiomeric phosphonates". Biochem. J. 373: 33–40. DOI:10.1042/BJ20021862.
  8. (1988) "Nerve agent stereoisomers: analysis, isolation and toxicology". Acc. Chem. Res. 21 (10): 368–374. DOI:10.1021/ar00154a003.
  9. Abu-Qare AW, Abou-Donia MB. (October 2002). "Sarin: health effects, metabolism, and methods of analysis". Food Chem. Toxicol. 40 (10): 1327–33. DOI:10.1016/S0278-6915(02)00079-0. PMID 12387297.
  10. Millard CB, Kryger G, Ordentlich A, et al.. (June 1999). "Crystal structures of aged phosphonylated acetylcholinesterase: nerve agent reaction products at the atomic level". Biochemistry 38 (22): 7032–9. DOI:10.1021/bi982678l. PMID 10353814.
  11. (2007) "Crystal Structures of Acetylcholinesterase in Complex with Organophosphorus Compounds Suggest that the Acyl Pocket Modulates the Aging Reaction by Precluding the Formation of the Trigonal Bipyramidal Transition State†,‡". Biochemistry 46 (16): 4815–4825. DOI:10.1021/bi0621361. PMID 17402711.
  12. Nerve agents.
  13. Stability of Iraq's Chemical Weapon Stockpile. United States Central Intelligence Agency (July 15, 1996). Página visitada em 2007-08-03.
  14. Facts About Sarin.Centers for Disease Control and Prevention, 17 May 2004. Retrieved 23 December 2012.
  15. Shim, TM; McDonough JH. (May 2000). "Efficacy of biperiden and atropine as anticonvulsant treatment for organophosphorus nerve agent intoxication.". Archives of Toxicology 74 (3): 165–172. DOI:10.1007/s002040050670.
  16. Council on Foreign Relations — Sarin. Página visitada em 2007-08-13.
  17. Inns, RH; NJ Tuckwell, JE Bright, TC Marrs. (July 1990). "Histochemical Demonstration of Calcium Accumulation in Muscle Fibres after Experimental Organophosphate Poisoning". Hum Exp Toxicol 9 (4): 245–250. DOI:10.1177/096032719000900407.
  18. Facts About Sarin. Página visitada em 2011-03-27.
  19. Gussow, Leon. Nerve Agents: Three Mechanisms, Three Antidotes. Emergency Medicine News. 27(7):12, July 2005.
  20. R. Baselt, Disposition of Toxic Drugs and Chemicals in Man, 9th edition, Biomedical Publications, Seal Beach, CA, 2011, pp. 1531-1533.
  21. Richard J. Evans (2008), The Third Reich at War, 1939-1945, Penguin, p. 669, ISBN 978-1-59420-206-3, http://books.google.com/books?id=0XZHSyTLyIMC&pg=PA669, visitado em 13 January 2013 
  22. "A Short History of the Development of Nerve Gases", Noblis.
  23. "Nerve gas death was 'unlawful'", BBC News Online, 15/Nov/2004.
  24. "1988: Thousands die in Halabja gas attack", BBC News, 1988-03-16. Página visitada em 2011-10-31.
  25. Harris, Shane; Matthew M. Aid (2013-08-26). Exclusive: CIA Files Prove America Helped Saddam as He Gassed Iran. Foreign Policy. Página visitada em 2013-08-26. Cópia arquivada em 2013-08-26.
  26. Convention on the Prohibition of the Development, Production, Stockpiling and Use of Chemical Weapons and on their Destruction. Organisation for the Prohibition of Chemical Weapons. Página visitada em 2011-03-27.
  27. "Cohen: No nerve gas used in Operation Tailwind", CNN, July 21, 1998. Página visitada em 2007-08-03.
  28. "Bomb said to hold deadly sarin gas explodes in Iraq", MSNBC, May 17, 2004. Página visitada em 2007-08-03.
  29. Syria: Thousands suffering neurotoxic symptoms treated in hospitals supported by MSF. Médecins Sans Frontières (2013-08-24). Página visitada em 2013-08-24. Cópia arquivada em 2013-08-24.
  30. "NGO says 322 died in Syria 'toxic gas' attacks", 25 August 2013. Página visitada em 24 August 2013.
  31. Bodies still being found after alleged Syria chemical attack: opposition. Dailystar.com.lb. Página visitada em 24 August 2013.