Краткая токсикологическая характеристика ФОВ

К ОВ и ядам нервно-паралитического действия относятся химические вещества, вызывающие у человека приступы острого удушья и конвульсии, которые сменяются параличом скелетных мышц и адинамией.

Первые фосфорорганические соединения были получены французским ученым Тенаром в 1846 году. В XIX веке имелось два центра по исследованию фосфорорганических соединений: один центр в России - в Казани, где работал А.Е. Арбузов, другой— в Германии, в Ростоке, под руководством Михаэлиса. В 1905 году А.Е. Арбузов открыл способ получения эфиров фосфорной кислоты («перегруппировка Арбузова»), весьма способствовавший дальнейшему прогрессу исследований в области химии органических соединений фосфора.

ФОВ имеют общую формулу:

где R₁ и R₂ могут быть различными или одинаковыми алкилами, алкоксилами, алкиламинами, X –остаток органической или неорганической кислоты (галогены, циан-группа, остаток нитрофенола, у многих ФОВ – остаток замещенной фосфорной кислоты).

Впервые клиника отравления фосфорорганическими соединениями была опубликована в 1932 году доцентом Берлинского университета Вилли Ланге и студенткой Гердой Крюгер в монографии «Об эфирах монофторфосфорных кислот». С 1934 г. в Германии под руководством Шрадера начались широкие исследования по изысканию эффективных химических инсектицидных средств, прежде всего среди фосфороорганических соединений, но большее внимание уделялось вопросу получения новых боевых отравляющих веществ. В результате исследований в этом направлении уже в 1937 году в лабораториях концерна «И.Г. Фарбениндустри» Шрадером был получен табун. В 1938 году Шрадер синтезировал зарин. Табун в заводских условиях начал производиться в мае 1943 года: до конца войны было произведено почти 12 тысяч тонн табуна. Первый производственный синтез зарина был осуществлен в июне 1944 года. В 1945 году в фашистской Германии было две производственные установки для выпуска зарина с суммарной мощностью 600 тонн в месяц. Еще более токсичное вещество — зоман — к моменту разгрома гитлеровской Германии находилось в стадии лабораторных исследований.

В США работа по изысканию ФОВ начались проводиться с 1942 г. После 2-ой мировой войны американцы привлекли к работе по созданию ОВ, превосходящих по токсичности зарин и зоман. опыт немецких ученых.
В 50-х гг. шведский химик Таммелин синтезировал высокотоксичные аминотиоловые эфиры фосфоновых кислот, на основе которых в США с 1955 г. появились ОВ под условным названием «V-газы». В 1960 году была произведена лабораторная проверка V-газов. после чего были проведены полевые испытания V-газов.

Соединения фосфора являются жизненно необходимыми для организма. В частности аденозинтрифосфорная кислота – одно из основных макроэргических соединений, участвующих в биоэнергетических процессах клетки. В то же время фосфорорганические эфиры являются высокотоксичными веществами нервно-паралитического действия. В настоящее время известно более 12 тысяч эфиров различных фосфорсодержащих кислот. Многие их них нашли широкое применение в сельском хозяйстве в качестве инсектицидов для уничтожения насекомых-вредителей сельскохозяйственных культур, акарицидов (средства для уничтожения клещей), фунгицидов (средства для борьбы с возбудителями болезней растений), гербицидов (средства для борьбы с сорными растениями), дефолиантов (средства, вызывающие опадение листьев и облегчающие созревание и механизированную уборку некоторых культур), десикантов (средства, способствующие подсушиванию растений), родентицидов (средства для борьбы с грызунами), а также в системе санитарно-противоэпидемических организаций, некоторые ФОС применяются в медицине в качестве лекарственных средств, и, наконец, ряд соединений являются табельными боевыми отравляющими средствами (табл. 23).

Таблица 23 – Основные группы ОВТВ нервно-паралитического действия

Боевые отравляющие вещества	Ядохимикаты и промышленные яды	Лекарственные средства
Зарин (GB) Зоман (GD) V-газы	Октаметил, хлорофос, карбофос, интратион. Никотин, анабазин, карбатион и др.	Армин, физостигмин, галантамин, прозерин, карбахолин, цититон, лобелин

По химическому строению ФОС относятся к следующим группам:

1. Эфиры тиофосфорной кислоты (метафос, метаэтилтиофос, метилнитрофос, трихлорметафос, трихлорметафос-3.

2. Эфиры дитиофосфорной кислоты (карбофос, фосфамид, фталофос, фозалон.

3. Амиды пирофосфорной кислоты (октаметиламид).

4. Эфиры фосфоновой кислоты (хлорофос, дихлордивинилфосфон).

ФОВ представляют собой либо твердые кристаллические вещества, либо прозрачные или желтовато-коричневые, часто маслянистые жидкости, имеющие неприятный специфический запах.

Большинство ФОВ обладают высокой летучестью, тяжелее воды (плотность 1,1-1,7), хорошо растворимы в органических растворителях (ксилоле, толуоле, ацетоне, хлороформе) и плохо растворимы в воде, однако некоторые представители (хлорофос, метилацетофос) обладают хорошей растворимостью в воде. Высокий коэффициент распределения ФОВ между маслом и водой обусловливает их свободное проникновение через неповрежденную кожу.

Под влиянием внешних физических и химических факторов внешней среды ФОВ подвергаются своеобразному превращению: изомеризации, трансалкилированию, в процессе которых образуются более химически активные и токсичные соединения. Например, при температуре 35⁰ С в течение дня токсичность метилмеркаптофоса увеличивается в 30 раз.

Фосфорорганические ОВ нервно-паралитического действия в настоящее время являются самым опасным химическим оружием быстрого и смертельного действия, некоторые рецептуры являются табельными для ряда армий стран НАТО: армия США имеет на своем вооружении V-газы и зарин. В других странах НАТО производится кроме того и зоман.

Почему же именно ФОВ являются главными, основными в многочисленном арсенале современных отравляющих веществ? Это «привилегированное» положение определяется рядом причин:

- высокой токсичностью, превосходящей все другие известные группы БОВ (например, иприта - в 1000 раз);

- способностью проникать в организм любыми путями (через кожу, слизистые, органы дыхания, желудочно-кишечный тракт, раневые поверхности);

- коротким скрытым периодом (как правило, минуты), быстрыми темпами нарастания тяжести поражения, отсутствием характерных органолептических признаков;

- способностью вызывать молниеносную форму поражений (смерть наступает через 5-10 мин. на поле боя до получения необходимой медицинской помощи);

- физико-химическими свойствами: низкой температурой замерзания, относительно высокой температурой кипения, что позволяет применять ФОВ в широком диапазоне погодных условий;

- возможностью заражать местность на различные сроки (зарин - часы, Vx - недели);

- стойкостью при хранении, возможностью создания больших запасов, относительной дешевизной, безопасностью при хранении в виде бинарных систем и т.д.

Как уже было сказано ранее, ФОВ могут поступать в организм любыми путями. Токсиканты быстро проникают в кровь, проходят через гематопаренхиматозные и гематоэнцефалический барьеры во все органы и ткани, где распределяются равномерно.

Ферментативный гидролиз ФОВ является главным способом обезвреживания их в организме человека, при котором осуществляется переход липофильных веществ в водорастворимые с последующей их экскрецией почками. Гидролиз ФОВ происходит преимущественно в печени с помощью различных гидролаз – фосфатазы, карбоксилэстеразы, карбоксиламидазы. Впоследствии происходит конъюгация промежуточных метаболитов с глюкуроновой кислотой, а также глутамином.

Значительная часть ФОВ в организме подвергается метаболическим превращениям – окислению различными оксидазами (окислительная десульфурация, N-деалкилирование, О-деалкилирование, деарилирование, окисление тиофосфатов, окисление боковых групп) в микросомальной системе клеток печени и других тканей. Следует отметить, что при окислительной десульфурацииза, т.е. замене серы, связанной с фосфором, кислородом, вследствие большей электрофильности последнего, образуются более активные и токсичные соединения. Так, при вышеуказанном пути метаболизма тиофиса, карбофоса, метафоса активность его промежуточных метаболитов (параоксона, малаоксона, метаоксона) повышается в 10000 раз.

Определенную роль в процессе метаболизма ФОВ играют процессы восстановления, протекающие в печени и почках при участии редуктаз в присутствии кофермента НАДФ. Вышеуказанные реакции протекают в щелочной среде. В результате восстановления ФОВ могут также образовываться более токсичные метаболиты, например, при дегидрохлорировании хлорофоса.

Таким образом, наибольшую опасность представляют пероральные интоксикации ФОВ, способствующие их быстрому проникновению в печень, где зачастую метаболические превращения ФОВ в организме протекают по типу «летального синтеза».