VX神经毒剂
无色无味油状液体的神经性毒剂
VX神经毒剂(英文名:VX nerve agent)是一种有机磷酸酯神经毒气,学名为O-乙基-S-(2-二异丙氨基乙基)甲基硫代膦酸酯(IUPAC:S-{2-[Di(propan2-yl)amino]乙酯} O-ethyl methylphosphonothioate),化学式为C11H26NO2PS,摩尔质量为267.37g/摩尔。VX神经毒剂是1950年英国帝国化学工业植物防护实验室的化学工作者在研究有机磷酸酯杀虫剂时发现,由于其高毒性无法作为杀虫剂安全使用,随后被开发成为化学战剂并武器化,美国苏联军队都曾大量储备VX战剂和化学武器。
VX神经毒素是一种无色无味的油状液体,接触到氧气,会变成气体。工业品呈微黄、黄或棕色,VX神经毒剂贮存时会分解出有臭味的硫醇,有助于判断VX的存在。VX属于高毒类毒物,是一种微量即可致死的毒剂,可以通过空气或水源传播,几乎无法察觉。人体皮肤与之接触或吸入就会导致中毒,所以被各国应用于军事领域。人接触VX神经毒剂后在数十分钟会出现的症状,包括针尖样瞳孔、流涎、多汗、恶心、呕吐、呼吸困难和惊厥,严重中毒常因呼吸抑制死亡。
1952年英国化学工业公司植物保护实验室的拉纳吉特·戈施的博士发现了一种物质。这种物质具有极大的毒性。它不仅能杀死害虫,还可能置人于死地。后来美国埃奇伍德学院的化学家对这种物质进行了改造,合成了一系列类似的化合物,并称之为“V类毒剂”。1958年,美军根据合成的V类系列毒剂,又对V类毒剂进行了筛选,选中了其中一种毒性极强又很适合战斗使用的毒剂作为装备毒剂,这种毒剂就是“VX”。1997年4月29日,《禁止化学武器公约》生效,VX神经毒剂在其禁用范围之内,包括朝鲜在内的少数国家未签署该公约。
发现历史
1952年,英国化学工业公司植物保护实验室的化学家试图研制一种新的杀虫剂。该公司有个名叫拉纳吉特·戈施的化学博士发现了一种物质。这种物质具有极大的毒性。它不仅能杀死害虫,还可能置人于死地。但英国并没有首先使用该类毒剂作为化学武器。戈施博士把一份样品及其化学分子式一并寄给了波顿研究所。
波顿的化学家们研究发现,虽然它在外观上和德国神经毒气不一样,比德国的沙林、梭曼神经性毒剂更重、更黏,但它具有神经性毒剂同样的毒害方式和毒害作用。它可以干扰控制肌肉运动必不可少的酶,看来是一种很有威力的毒剂。同年,在英国、美国加拿大三方交流会上,英国代表通报了这一新的研究成果。美国埃奇伍德学院的化学家对戈施博士发现的物质进行了改造,更换了分子中的一些化学成分,随后很快合成了一系列类似的化合物,并称之为“V类毒剂”。1958年,美军根据合成的V类系列毒剂,又对V类毒剂进行了筛选,选中了其中一种毒性极强又很适合战斗使用的毒剂作为装备毒剂,这种毒剂就是“VX”。
理化性质
VX神经毒剂为O-乙基-S-(2-二异丙氨基乙基)甲基硫代膦酸酯化学式:C11H26O2NPS,相对分子质量为267,熔点为-50℃,沸点为298 ℃,学名为S-β二异丙氨基乙基硫代甲膦酸乙酯。是一种无色无味的油状液体,一旦接触到氧气,就会变成气体。工业品呈微黄、黄或棕色,贮存时会分解出少量的硫醇,因而带有臭味。
合成路径
VX的磷原子具有手性。单个对映体被确定为SP-(−)-VX和RP-(+)-VX(其中“P”下标表示手性位于磷原子上)。VX毒剂是通过转移酯化过程的多阶段合成生产的。这个过程包括一系列步骤,首先将三氯化磷甲基化,以产生甲基磷酸二氯。然后将所得物质与乙醇反应形成二酯。这个二酯随后与N,N-二异丙氨基乙醇进行转移酯化,以产生混合膦酸盐(QL)。最后,这个直接前体与硫反应形成VX。
VX毒剂也可以通过更简单的合成方法来制备,这种方法用于含有两种前体的二元化学武器中,这两种前体在飞行中混合,形成VX毒剂后再释放。二元VX是通过将O-(2-二异丙氨基乙基)O′-乙基甲基膦酸盐(Q剂)与元素硫(N剂)混合来制备的。它也可以通过与硫化合物如液态二甲基多硫化物混合物(NM剂)混合来产生。
应用领域
VX神经毒剂可以通过空气或水源传播,几乎无法察觉。人体皮肤与之接触或吸入就会导致中毒,战时,其主要是用于迟滞性化学袭击,妨碍对方机动、阻止与限制对方利用有利地形和装备,以及削弱它的作战能力。但国际恐怖分子、非政府组织以及其他另有图谋的人可能把VX毒剂作为一种袭击手段,用来实施暗杀、恐怖袭击等行动。
生理作用
VX是一种乙酰胆碱酯酶抑制剂,它能阻断乙酰胆碱酯酶(AChE)的功能。正常情况下,当肌萎缩侧索硬化受到刺激时,它会释放神经递质乙酰胆碱(ACh)到神经元和相邻肌细胞之间的空间,即突触间隙。当乙酰胆碱与神经肌肉接头处的尼古丁受体结合时,就会刺激肌肉收缩。为了避免肌肉持续收缩,乙酰胆碱会被AChE分解(水解)为非活性物质冰醋和胆碱。VX会阻断AChE的作用,导致乙酰胆碱在神经元和肌肉细胞之间的空间积聚。在分子水平上,这导致所有受影响的毒蕈碱和烟碱乙酰胆碱受体不断受到刺激并最终疲劳。VX的极端毒性部分是由于该抑制剂被设计成乙酰胆碱酯酶天然底物(乙酰胆碱)过渡态的极好结构模拟物。VX与目标酶反应并形成稳定的P-O-C键(磷酸化)的“结合率”非常高。
对人的毒性
毒性
VX是典型的神经毒剂,属于高毒类毒物,是一种微量即可致死的毒剂,同时,VX毒剂属于持久性毒剂,杀伤作用持续时间为几小时至几昼夜。VX毒剂的毒害时间比其他神经毒气要长且毒性更强,VX进入生物体内后,它能够不可逆地抑制胆碱酯酶,使乙酰胆碱在突触间隙大量蓄积,从而引起中枢神经系统功能严重紊乱,呼吸停止,最终导致死亡。可能致命的剂量仅略高于任何有效果的剂量,而且致命剂量的效果非常迅速,以至于几乎没有时间进行治疗。
中毒症状
头痛恶心是感染这种毒气的主要症状。人接触VX神经毒剂后在数十分钟会出现的症状,包括针尖样瞳孔、流涎、多汗、恶心、呕吐、呼吸困难和惊厥,严重中毒常因呼吸抑制死亡。
挥发性
VX神经毒剂的挥发度较低,且具有一定的粘度,主要经皮肤、黏膜和眼睛等裸露部位接触中毒,在温度较高时。在20℃时仅为0.01 mg/L,因此其持续时间很长,在15℃时可达3~21天,-10℃时可达1~6周。部分VX神经毒剂可蒸发成气体,经呼吸道吸入染毒。化学武器中的VX神经毒剂在爆炸时可以形成气溶胶或气态毒剂,通过呼吸染毒,部分毒剂以液滴形式污染地面、车辆和物体表面,或者污染水源等,造成后续的接触染毒。
安全事宜
预防
VX毒剂以其液滴使地面和物体表面染毒;以其蒸气和气溶胶使空气染毒。对VX毒剂的防护与对其他神经毒气的防护相同,应采取全身防护器材,即防毒面具、防毒手套、防毒靴套等。
救治
预防神经毒剂中毒的基本要求是保护乙酰胆碱酯酶的完整。首先考虑从皮肤上除去液体剂,并将个体移至未受污染的区域和大气中。用家用漂白剂和清水冲洗伤员的污染区域,去污后去除污染的衣服,清除皮肤污渍。如果已经接触到神经剂或显示出神经剂暴露的确定体征/症状,应立注射神经药解毒剂阿托品(atropine)、普拉肟(2-聚丙烯酰胺),以及例如地西泮(diazepam)等镇静/抗癫痫药。
神经毒气中毒治疗中最大的难点在于酶的老化,所谓老化,即可被重活化的磷酰化酶变成不能被重活化的酶,主要原因是中毒酶负性部位带质子的羧基和磷酰氧形成氢键,促使烷氧键断裂、烷基脱落。因此,可以根据神经毒剂的中毒的各个环节针对性地进行救治。
在神经性毒剂中毒防治的各种治疗药物中,抗胆碱能药物主要用于中毒的急救和对症治疗,胆碱酯酶保护剂可用作中毒的预防,而重活化剂才是治疗神经性毒剂中毒的根本措施。肟类胆碱酯酶重活化剂解磷双复磷、H系列的HI-6、HL-7是目前常用且最经典的重活化剂。
如果遭遇VX暴露,基础的处理步骤是:先洗去中毒者皮肤表面的残留液体,然后将其转移到未受污染的空间,用家用漂白剂和清水冲洗中毒部位,除去可能被污染的衣服。可使用阿托品和氯解磷定进行治疗。
法规限制
1899年和1907年召开的2次海牙和平会议上,国际社会达成协议,禁止使用化学武器。1997年4月29日,《禁止化学武器公约》生效,VX神经毒剂在其禁用范围之内,包括朝鲜在内的少数国家未签署该公约。
相关事件
为检验VX的作战效果,在1963年到20世纪70年代初这段时间,美国军队国防部进行了“112项目”实验,其中部分工作是对不同船只和数百名海员喷射沙林和VX毒剂等神经毒气,以测试对该毒剂的洗消规程和安全防护措施的效果。
美军还曾把巴拿马共和国作为模拟热带丛林战场进行VX毒剂试验,并于1964年7月将3吨VX毒剂运到巴拿马,用于地雷导弹的试验。在1964年~1968年期间,美军使用VX毒剂进行地雷试验。每枚地雷重约10千克,在距离巴拿马运河出海口几十公里远的海滩上引爆地雷,观察这些化学武器在热带环境下的效果,这些地雷的残骸最后被装进油桶里扔进大海。
到1967年,美国军队已经生产了将近5 000吨VX毒剂。从此,新一代化学武器进入美国军火库。他们把VX毒剂装填进了地雷、炮弹、航空炸弹、喷洒器,后来甚至是战术导弹之中。不到10年的时间,一种有潜力的英国杀虫剂一跃成为美国武装部队中最有威力的化学武器。
1968年3月,美国陆军在犹他州达格韦试验场进行空中布洒VX毒剂试验时,一个装有毒剂的罐子出了故障,未按预定计划布洒出去。当时罐内还残留约9.07千克的VX毒剂。当飞机飞出它的航线时,VX毒剂从罐子中泄露出来,造成试验场外颅骨谷地6 000只羊死亡。时隔一年的1969年夏天,在日本冲绳岛美军基地,VX神经性毒剂又从一个容器里渗出,造成23名军人中毒住院。2017年2月13日,金正男马来西亚吉隆坡国际机场遇刺身亡。2月24日,马来西亚警方发表声明,马来西亚科技和创新部下属化学部门的化学武器分析中心对从死者眼部粘膜和脸部提取的样本进行分析检测,检出了VX神经毒剂。
相关文化
该片讲述了美国海军陆战队法兰(艾德•哈里斯 Ed Harris 饰)将军因不满政府对退伍、战死军人及其家属的补偿和福利不满,率领部下将美国军队最新研制的生化武器――VX毒气弹――偷运到罗克岛,劫持了81名正在该岛观光的游客,控制了该岛。要挟美国政府48小时内支付1亿元赎金否则将杀死人质并用毒气弹袭击旧金山
参考资料
..2024-09-20
科普文章-神经性毒剂VX.中国毒理协会.2024-09-20
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VX神经毒剂 到底是个啥.科技日报.2024-09-20
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..2024-09-20
勇闯夺命岛.豆瓣电影.2024-09-03
目录
概述
发现历史
理化性质
合成路径
应用领域
生理作用
对人的毒性
毒性
中毒症状
挥发性
安全事宜
预防
救治
法规限制
相关事件
相关文化
参考资料