Soman

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Soman
Alerta sobre risco à saúde
Soman-2D-skeletal.png Soman-3D-balls.png
Nome IUPAC 3-[fluoro(metil)fosforil]oxi-2,2-dimetilbutano
Outros nomes GD. Soman. Trilão-300. EA-1210. PMPF; Pinacolil metilfluorofosfonato; TGD; VR-55;
Identificadores
Número CAS
Propriedades
Fórmula química C7H16FO2P
Massa molar 182.16 g mol-1
Aparência Quando puro, é um líquido sem cor.
Com impurezas, apresenta coloração marrom,
with oil of camphor odor
Densidade 1.022 g/cm³
Ponto de fusão

-42 °C, 231 K, -44 °F

Ponto de ebulição

198 °C, 471 K, 388 °F

Solubilidade em água Moderate
Pressão de vapor 0.40 mmHg (53 Pa)
Riscos associados
Principais riscos
associados
Toxic
NFPA 704
NFPA 704.svg
1
4
1
 
Compostos relacionados
Compostos relacionados Sarin
Exceto onde denotado, os dados referem-se a
materiais sob condições normais de temperatura e pressão

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

Soman[1] ou GD (G-serie´D`);(3-[fluoro(metil)fosforil]oxi-2,2-dimetilbutano) é uma molécula organofosforada sintética de formula C7H16FO2P, é um liquido incolor, sem gosto e cheiro quando puro, quando impuro é um liquido marrom, amarelo, laranja ou preto (a cor depende da sua impureza presente) e com odor frutado similar a de cânfora com noz-moscada, Álcool pinacolilico e casca de laranja (o cheiro vem dos precursores não reagidos ou impurezas presente neles).

Possui um ponto de ebulição de 198 graus Celsius (com decomposição a partir de 130 graus Celsius) podendo ser destilado a 84 graus Celsius em 15 milímetros de mercúrio, possui um ponto de fusão de -30 graus Celsius e com impurezas que podem dificultar muito o seu congelamento chegando a ter um ponto de fusão de até -80 graus Celsius, a mistura dos isômeros de Soman tende a gerar um liquido com ponto de fusão de -42 graus Celsius, soman possui uma meia-vida de 1 para 2 horas a 130 graus Celsius, é tão estável em agua quanto sarin, é solúvel em vários solventes orgânicos como Clorometano, Tolueno, Éter, Etanol e Dimetilformamida.

Soman possui a dose letal mediana em ratos de 0,062 miligramas por quilo de corpo e uma dose letal mediana mínima em pessoas de 0,7 miligramas, 4 miligramas já podem matar 5 soldados, é mais preferido que sarin em uso militar com uma proporção de 2 para 1.

É uma substância utilizada como arma química, do grupo dos anticolinesterásicos. Suas características são alta lipossolubilidade em membranas biológicas, sendo solúvel em compostos orgânicos, é altamente tóxico por todos meios de exposição. Age interferindo no sistema nervoso dos mamíferos através da inibição da enzima colinesterase. Seus precursores e sua produção são semelhantes ao do sarin e de agentes Trilon-300. É classificado como arma de destruição em massa, sua produção e armazenamento é proibida pela convenção de armas químicas.

História[2][editar | editar código-fonte]

Soman foi descoberto e sintetizado no ano de 1944 por Richard Kuhn e Konrad Henkel quando ambos esterificaram derivados do Dicloreto de metilfosforila e Difluoreto de metilfosforila para originar Soman[3].

No início de 1943, o Coronel Oskar Schmidt do Army Ordnance Office pediu a Richard Kuhn (1900-1967), diretor do Instituto de Química no Instituto Kaiser Wilhelm de Pesquisa Médica, em Heidelberg, analisar os efeitos de agentes nervosos sobre os sistemas periférico nervoso e central. Kuhn, um químico alemão, recebeu o Prêmio Nobel de Química em 1938 por seu trabalho em carotenóides e vitaminas.

Quando Kuhn e sua equipe começaram a pesquisa em 1943 sobre o mecanismo de agentes nervosos ação, ele não só conhecia o trabalho de Gerhard Schrader sobre a pesquisa de tabun e sarin, também conhecia o trabalho do fisiologista Inglês Henry Dale (1875-1968) e o fisiologista alemão Otto Loewi (1873-1961) sobre o papel fundamental da acetilcolina na parte parassimpático do sistema nervoso autônomo e do sistema nervoso periférico.

A equipe de Kuhn estudou a relação entre a estrutura química molecular e os efeitos biológicos sobre a colinesterase. Experimentos em ratos indicaram que substâncias químicas com certa similaridade estrutural com a acetilcolina causaram inibição da colinesterase de maneira similar. A síntese de uma série de ésteres de ácido sulfúrico com similaridade estrutural à acetilcolina não resultou em bons resultados em relação a inibição colinérgica, por isso optou-se por continuar os testes com ésteres de ácido metilfluorofosfórico, mais propriamente o 1-[Fluoro(metil)fosforil]oxi-3,3-dimetilbutano, uma variante de estrutura similar a acetilcolina.

Um colega de Kuhn, o químico alemão Konrad Henkel (1915-1999) sintetizou cerca de dez compostos por esterificação do fluoreto de metilfosfonil com vários álcoois. A reação com 3,3-dimetil-1-butanol (CAS 624-95-3) produziu um inibidor de colinesterase que era mais tóxico que o tabun, mas não havia reservas de 3,3-dimetil-1-butanol e era muito difícil de produzir, logo então foi escolhido o 3,3-dimetil-2-butanol (CAS 464-07-3), também conhecido como álcool pinacolílico, que produziu o O-pinacolil metilfosfonofluoridato, mais conhecido como soman. 1-[Fluoro(metil)fosforil]oxi-3,3-dimetilbutano foi descoberto antes de Soman recebendo o código de GC, sendo uma variante de toxicidade relativamente menor, tendo uma solubilidade maior em água e maior volatilidade, sendo mais tóxico que Sarin e Tabun[4],

Uso[editar | editar código-fonte]

Os agentes G-serie são um dos produtos químicos mais perigosos criados pelo homem, seu uso é restrito para uso civil, seu uso é como agente de guerra (Arma química), Sabe-se que já foi utilizado como agente de guerra no Vietnã, foi usado como agente de envenenamento quando soldados dos EUA colocaram este agente em comidas e deram para vietnamitas, Soman atravessa os alimentos como água na esponja, não se sabe quanto matou esta ação. Em geral é disseminado por compartimentos presos a explosivos como TNT, Nitroglicerina por meio da explosão destes, granadas pirotécnicas como Nitrato de potássio/Açúcar e propelentes diversos, aquecedores químicos e elétricos, pulverizadores por pressão e vácuo, umidificadores e são dissolvidos em Hidrocarbonetos halogenados como o Clorometano, Diclorometano, clorofórmio e Tetracloreto de carbono, em hidrocarbonetos como a mistura GLP, Pentanos, Hexanos e etc. Soman comumente é estocado, armazenado e usado em combate com seu solvente de síntese, comumente em misturas como GD-I, uma mistura junto com Tolueno, a mistura comumente é de 80% Soman e 20% Tolueno, GD-VI, uma mistura de 90% Soman e 10% Diclorometano, GD-CX, uma mistura de Soman com Fosgênio Oxima em uma proporção de 80% Soman e 20% CX, GD-GB, uma mistura de Sarin com Soman, uma mistura de 30% de Soman, 50% Sarin e 20% Tolueno, em uma potente mistura junto com Mostarda nitrogenada de código HN-1, em uma proporção de 60ml de Soman, 30ml de HN-1 e 10ml de Clorofórmio ou usando 50ml de Soman 30ml de HN-1 e 20ml de Diclorometano, utiliza-se junto quantidades de Gás mostarda HD-1, uma proporção de 60% Soman e 40% Soman, 1-10-GD mistura, uma mistura de 4-686-492-01 com Soman, em uma proporção de 30% 4-686-492-01, 60% Soman e 10% Solvente, comumente Acetona, Diclorometano ou Clorofórmio, Soman é usado em mistura também com agente sanguíneo AC, tal mistura forma PMPC (Pinacolil metilfosfono cianidrato) e quantidades de Fluoreto de hidrogênio, uma solução com cheiro de pungente de amêndoas e Fluoreto de hidrogênio, tal mistura gera também pequenas quantidades de Fluorocianeto de metilfosforila ou agente nervoso FCMP, a muitas misturas entre Soman e outros agentes G-série como o Etilsarin, Ciclosarin, Sarin, Metilsarin, Dietilsarin e entre outros[5][6].

Farmacologia e Bioquímica[editar | editar código-fonte]

agente convulsionante[7]: substância química que atua no tronco cerebral ou na medula espinhal para produzir convulsões tônicas ou clônicas, muitas vezes removendo o tom inibitório normal. Agentes convulsionantes foram usados como agentes estimulantes dos músculos como o Diafragma

Inibidor da colinesterase[8]: agente que inibe a colinesterase. O neurotransmissor ACETILCOLINA é rapidamente hidrolisado e, deste modo, inativado, pelas colinesterases. Quando as colinesterases são inibidas, a ação da acetilcolina liberada endogenamente nas sinapses colinérgicas é potencializada. Os inibidores da colinesterase são amplamente utilizados clinicamente para a potencialização de insumos colinérgicos no trato gastrointestinal e na bexiga urinária, nos músculos ocular e esquelético; Eles também são usados para seus efeitos no coração e no sistema nervoso central.

Exposição e efeitos[editar | editar código-fonte]

Soman é um composto organofosforado que tende penetrar muito na pele e tende ir na corrente sanguínea facilmente, praticamente minutos depois da exposição o Soman tende já estar na corrente sanguínea, pessoas expostas devem jogar água ou solução cáustica corrente no local exposto, o soman é um agente extremamente tóxico, em si, é mais tóxico, persistente, que sarin. Pessoas expostas ao agente devem jogar fora suas roupas pois o gás possui afinidade por compostos de carbono, principalmente porosos, não se deve fazer respiração boca a boca com pessoas expostas ao agente. Pessoas expostas ao agente não sabem que foram expostas, porém, envenenamento com compostos organofosforados tende a trazer sintomas como salivação excessiva, espasmos involuntários, Lacrimejamento, tontura, dificuldade para respirar, dor nos olhos e problemas de visão, problemas muscarínicos tais como miose, lacrimejamento, hipersecreção brônquica, sudorese, sialorreia, náuseas, vômitos, diarreia, cólica abdominal, incontinência urinária, hipotensão, bradicardia, tosse e cianose; em seguida aparecem os sinais nicotínicos, que podem ser fasciculações, cãibras, fraqueza muscular (inclusive respiratória), taquicardia, taquipneia e hipertensão. Além disso, pode haver manifestações decorrentes de alterações no SNC, como confusão mental, convulsões e coma são primeiros sintomas de exposição ao agente. Pessoas expostas ao Soman devem ser levadas em imediato para o Hospital, se não houver e estiver altamente intoxicado leve Atropina e pralidoxima para a pessoa e injete nela, se não estiver com muitos sintomas de manifestação pelo agente injete apenas Diazepam e leve logo para o hospital, se o quadro do paciente passou a apresentar sintomas nicotínicos, como taquipneia, taquicardia, aumento dos tremores, associados à intensificação dos sinais muscarínicos já presentes, como broncorreia, que era evidenciada no exame físico pela presença de estertores crepitantes bilateralmente. Neste momento, então é intoxicação pelo agente organofosforado.

  • Sudorese
  • Falta de ar
  • Diarréia
  • Descontrole de esfíncteres
  • náuseas
  • tosse
  • taquicardia

Ação Biológica[editar | editar código-fonte]

Soman possui uma estrutura de fósforo tetraédrico. Soman em contato com tecidos úmidos tende a se hidrolisar de forma lenta para Ácidos e causar queimaduras, raramente estes causam bolhas comparáveis a Gás mostarda, porém, seu produto ácido, o Ácido fluorídrico é muito tóxico e é um ácido levemente mediano e poderá causar feridas com severas intoxicações por fluoreto, Ácido fluorídrico é volátil, porém, possui um ponto de Ebulição de 18 graus Celsius e ficará retido na pele em quantidades consideráveis dissolvido com a água dos tecidos e penetrará muito nos tecidos das roupas, sendo necessária a retirada delas. Soman reage formando um aduto com resíduo de serina presente em um sitio ativo da enzima Acetilcolinesterase, sua ligação é muito estável, o bastante para formar uma ligação irreversível em pouco tempo, isso ocorre pela alta resistência em hidrólise e pela considerável quando em ligação com o residuário, Soman é mais apolar, Seu radical lábil é o Fluoreto, tanto a hidrólise ácida e básica tende a expulsar primeiro o Átomo de fluoreto, produzindo Ácido fluorídrico e derivados e Sais de Fluoreto, com posterior expulsão do Radical Pinacolóxido em forma de Pinacolol ou Sais de pinacolóxido, o radical metil é inativo, pois não possui elétrons livre para reação. A inalação de Soman leva entre segundos e minutos para causar efeitos colinérgicos, com efeito máximo em minutos ou logo após a exposição terminar, os efeitos colinérgicos de Soman demoram mais que Sarin.  Soman possui uma ligação estavel com o resíduo de serina, com consideravel resistência a oximas comuns e a Hidrolise em comparação a Sarin.

Ao contrario de sarin soman faz rapidamente ligação covalente com o resíduo particular de serina a fosforilando o que pode gerar em envelhecimento rápido da enzima colinesterase, e por isso deve-se injetar pralidoxima.

Toxicidade[editar | editar código-fonte]

Sua alta toxicidade é devida por causa do agente possuir afinidade pela acetilcolinesterase, ele reage nesta enzima com um resíduo particular de serina quando a acetilcolinesterase é inibida de degradar a acetilcolina, a acetilcolina fica cada vez mais nas junções musculares.

Tratamento[editar | editar código-fonte]

O tratamento contra soman é semelhante a intoxicação com organofosforados.

Desintoxicação Corporal[editar | editar código-fonte]

Soman logo faz ligação covalente com o resíduo de serina dentro de algumas horas o que gera em sequelas para o resto da vida se não é tratado em imediato, a desintoxicação por organofosforados duram 100 dias no mínimo.

Antídotos[editar | editar código-fonte]

Degradação[editar | editar código-fonte]

As reações químicas mais importantes de P(fósforo)-F(flúor) é na hidrólise, a ligação é facilmente quebrada por agentes nucleófilos, a solução de Hidróxido de sódio e água (50%/50%) decompõe rapidamente o soman para derivados do ácido fosfônico não tóxicos. Soman se degrada depois em um período que vária de semanas a meses. Seu prazo de validade pode ser encurtado por impurezas nos materiais precursores.

Estrutura[editar | editar código-fonte]

Soman possui quiralidade por haver quatro substituintes quimicamente diferentes, anexados a fósforo tetraédrica, além do fósforo o primeiro carbono do alcool também possui quiralidade, ou seja, Soman possui 4 enamtiômeros, a diferença de toxicidade entre os enamtiômeros e não se sabe quais destes são os mais tóxicos.

Síntese[editar | editar código-fonte]

A síntese de Soman é geralmente feita pelo processo, já final e terminal, no qual consiste na alcoólise do Difluoro com Álcool pinacolilico de forma bruta, podendo a reação ser catalisada por Aminas como a 3,3-Dimetilbutan-2-amina, a reação origina em Soman e Subprodutos do Fluoreto de hidrogênio[9].

Reação de Difluoro com ODBA mistura.png

O processo de inicio para a obtenção de Soman é semelhante ao Sarin, sendo feitas comumente em duas etapas, na qual a primeira consiste na obtenção do Dicloreto de metilfosfonila (DC), DC é obtido perante uma reação chamada Kinnear-Perren na qual consiste a formação de um Alquil fosfonil dihalido por meio da interação de uma mistura constituída por 1 mol de Tricloreto de fósforo e 1 mol ou 2 mol de Tricloreto de alumínio com uma atmosfera de um mol de um Hidrocarboneto halogenado (Neste caso o Clorometano) para originar um mol de complexo íonico.

Equação de formação do Sal iônico, a reação descrita se chama Kinnear-Perren.

Que é dissolvido em solvente apropriado como o Diclorometano (3 mol) e hidrolisado em Ácido clorídrico 22,442% (7 mol de H2O e 1 mol de HCl), a hidrólise origina uma massa semi sólida em temperatura ambiente, esta é protegida pela ação de solvente de portaum do Diclorometano, os gases emitidos determinam também o fim da reação, e a formação de uma fase superior constituída por água ácida (Ácido clorídrico), o DC é então separado junto ao seu solvente e ao Cloreto de alumínio hexahidratado por meio do funil de separação, sendo que o DC/CH2Cl2 mistura ficam na parte inferior da solução e o hidratado precipitado junto a mistura, logo o sal é filtrado e destilado o solvente pelo seu ponto de ebulição e o DC purificado perante destilação a vácuo em um túnel de Cloreto de cálcio para a absorção da água. O processo descrito é similar e discutido na patente US2744132A[10], a planta para a síntese é discutida na patente assinada pela Tennesse Valley Authority US2875245A[11].

Equação dr formação do DC.

Logo após isso a segunda etapa consiste em usar um mol do DC obtido para ser dissolvido em Tolueno ou Diclorometano e feito reagir com uma solução alcoólica (Pinacolol) de Fluoreto de sódio e Piridina para originar o Soman e impurezas, as impurezas são filtradas e o Soman destilado.

Equação para a síntese de Soman, processo Reação Semi GD-1.png

O processo descrito é o mais utilizado em Laboratórios comerciais ou clandestinos para a obtenção de Soman, esta síntese não é boa para a produção em massa de Soman devido aos seus precursores, principalmente o DC ficar preso e retido em canos de circulação, devido a instabilidade do Sal AlCl3:6H2O tende a se decompor para Hidróxido de alumínio e água o que acaba por destruir o DC, e os processos bastante brutos para a separação do DC diminuírem muito a vida útil dos maquinários.

Referências

  1. «SOMAN». Pubchem. 27 de março de 2005. Consultado em 8 de julho de 2017. 
  2. «Handbook of Toxicology of Chemical Warfare Agents». Ramesh C. Gupta. Consultado em 8 de julho de 2017. 
  3. «The neurotoxin Soman» (PDF). Consultado em 12 de abril de 2018. 
  4. «trilon D | cbrn.es». cbrn.es (em espanhol). Consultado em 13 de abril de 2018. 
  5. Ledgard, Jared (2006). A Laboratory History of Chemical Warfare Agents (em English). Place of publication not identified; Raleigh, N.C.: Jared Ledgard. ISBN 9780615136455 
  6. «The Preparatory Manual of Chemical Warfare Agents Third Edition». www.uvkchem.com. Consultado em 13 de abril de 2018. 
  7. «Convulsants». ncbi. Consultado em 8 de julho de 2017. 
  8. «Cholinesterase Inhibitors». ncbi. Consultado em 8 de julho de 2017. 
  9. Manufacture of phosphorus amides, 11 de abril de 1952, consultado em 1 de abril de 2018. 
  10. Method of producing alkyl phosphonyl dihalides, 7 de junho de 1952, consultado em 1 de abril de 2018. 
  11. Production of methyl dichloro phosphine oxide, 26 de setembro de 1955, consultado em 1 de abril de 2018.