Люизит

Люизи́т (Брагон, Галит, Вещество № 17, Р-43) — смесь изомеров β-хлорвинилдихлорарсина (α-люизита), бис-(β-хлорвинил)хлорарсина (β-люизита) и трихлорида мышьяка. Тёмно-коричневая ядовитая жидкость с резким раздражающим запахом, напоминающим запах герани, боевое отравляющее вещество кожно-нарывного действия, названа по имени американского химика Уинфорда Ли Льюиса (Winford Lee Lewis 1879–1943). Военными в просторечии называется «роса смерти».

Люизит
Общие
Систематическое наименование	2-​хлорвинилдихлорарсин
Традиционные названия	α-Люизит
Хим. формула	ClCH=CHAsCl2
Рац. формула	C2H2AsCl3
Физические свойства
Состояние	темно-коричневая жидкость, с запахом герани
Молярная масса	207,32 г/моль
Плотность	1,89 г/см³
Термические свойства
Температура
• плавления	–2,4 (транс-)
• кипения	196,6 (транс-) °C
Оптические свойства
Показатель преломления	1,6076
Классификация
Рег. номер CAS	541-25-3
PubChem	5372798
SMILES	C(=C[As](Cl)Cl)Cl
InChI	InChI=1S/C2H2AsCl3/c4-2-1-3(5)6/h1-2H/b2-1+ GIKLTQKNOXNBNY-OWOJBTEDSA-N
Номер ООН	2810
ChemSpider	4522971
Безопасность
ЛД50	36,5 мг/кг (человек, накожно)
Токсичность	Высокотоксичное вещество, с сильным кожно-нарывным действием
Пиктограммы ECB
NFPA 704	1 4 1
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Синтез и свойства

Люизит синтезируется катализируемым дихлоридом ртути или кислотами Льюиса присоединением ацетилена к трихлориду мышьяка, при этом образуются как β-хлорвинилдихлорарсин (α-люизит), так и продукт присоединения второй молекулы ацетилена к α-люизиту - бис-(β-хлорвинил)хлорарсин (β-люизит):

HC≡CH + AsCl₃ ${\displaystyle \to }$ ClCH=CHAsCl₂

HC≡CH + ClCH=CHAsCl₂ ${\displaystyle \to }$ (ClCH=CH)₂AsCl

β-Хлорвинилдихлорарсин, бесцветная жидкость без запаха, является основным компонентом люизита и может существовать в виде двух изомеров - транс- и цис-; в техническом люизите преобладает транс-изомер.

Атомы хлора при мышьяке в люизите подвижны и легко подвергаются реакциям нуклеофильного замещения. Так, α-люизит легко гидролизуется водой с образованием высокотоксичного β-хлорвиниларсиноксида:

ClCH=CHAsCl₂ + H₂O ${\displaystyle \to }$ ClCH=CHAs=O + 2HCl

Под действием водных растворов щелочей α-люизит гидролизуется с образованием солей мышьяковистой кислоты, путь элиминирования хлорвинильного фрагмента при этом зависит от конфигурации двойной связи: транс-изомер элиминирует ацетилен:

транс-ClCH=CHAsCl₂ + 6NaOH ${\displaystyle \to }$ HC≡CH + Na₃AsO₃ +3NaCl

цис-изомер в этих условиях отщепляет винилхлорид:

цис-ClCH=CHAsCl₂ + 5NaOH ${\displaystyle \to }$ H₂C=CHCl + Na₃AsO₃ +2NaCl

Люизит также легко реагирует с тиолами, образуя соответствующие малотоксичные продукты замещения, на этой реакции основано применение 2,3-димеркаптопропанола, унитиола при терапии поражений люизитом.

Взаимодействие люизита с газообразным аммиаком не приводит к реакции замещения хлора при атоме мышьяка: в силу того, что люизит, будучи замещенным дихлорарсином, является кислотой Льюиса, с аммиаком, являющимся льюисовым основанием, образуется летучий аддукт:

ClCH=CHAsCl₂ + 4NH₃ ${\displaystyle \to }$ ClCH=CHAsCl₂•4NH₃

который при нагревании до 500-800 °C в атмосфере аммиака разлагается с образованием ацетилена и элементарного мышьяка:

2[ClCH=CHAsCl₂•4NH₃] ${\displaystyle \to }$ 2HC≡CH + 2As + 6NH₄Cl + N₂,

эта последовательность реакций предложена в качестве промышленного метода уничтожения люизита^[1].

При взаимодействии с водными растворами гипохлоритов щелочных и щелочноземельных металлов, а также с N-хлораминов, α-люизит подвергается окислительному гидролизу до β-хлорвинилмышьяковой кислоты:

ClCH=CHAsCl₂ + [O] + 2H₂O ${\displaystyle \to }$ ClCH=CHAs(O)(OH)₂ + 2HCl

Окисление люизита водными растворами гипохлоритов является одним из методов дегазации.

Токсическое действие

Люизит относят к стойким отравляющим веществам. Он обладает общеядовитым и кожно-нарывным действием. Токсичен для человека при любых формах воздействия, способен проникать через материалы защитных костюмов и противогаза. Люизиту присуще также раздражающее действие на слизистые оболочки и органы дыхания.

Общетоксическое действие

Общетоксическое действие люизита на организм многогранно: он поражает сердечно-сосудистую, периферическую и центральную нервную систему, органы дыхания, желудочно-кишечный тракт. Общеотравляющее действие люизита обусловлено его способностью вмешиваться в процессы внутриклеточного углеводного обмена. Выступая в качестве ферментного яда, люизит блокирует процессы как внутриклеточного, так и тканевого дыхания, тем самым препятствуя способности превращения глюкозы в продукты её окисления, идущего с выделением энергии, необходимой для нормального функционирования всех систем организма.

Кожно-нарывное действие

Механизм кожно-нарывного действия люизита связан с разрушением клеточных структур. Действуя в капельно-жидком состоянии, люизит быстро проникает в толщу кожи (3-5 минут). Скрытый период практически отсутствует. Сразу развиваются признаки поражения: ощущается боль, жжение на месте воздействия. Затем проявляются воспалительные изменения кожи, выраженность которых определяет степень тяжести поражения. Лёгкое поражение характеризуется наличием болезненной эритемы. Поражение средней степени приводит к образованию поверхностного пузыря. Последний быстро вскрывается. Эрозивная поверхность эпителизуется в течение нескольких недель. Тяжёлое поражение — это глубокая, длительно незаживающая язва. При поражении кожи парами люизита наблюдается скрытый период продолжительностью 4-6 часов, за которым следует период разлитой эритемы, прежде всего на открытых участках кожи. Действуя в высоких концентрациях, вещество может вызывать развитие поверхностных пузырей. Заживление в среднем 8-15 дней.

Признаки поражения

Люизит почти не имеет периода скрытого действия, признаки поражения проявляются уже через 3-5 минут после попадания его на кожу или в организм. Тяжесть поражения зависит от дозы или времени пребывания в атмосфере, заражённой люизитом. При вдыхании паров или аэрозоля люизита в первую очередь поражаются верхние дыхательные пути, что проявляется после короткого периода скрытого действия в виде кашля, чихания, выделений из носа. При лёгких отравлениях эти явления исчезают через несколько суток. Тяжёлые отравления сопровождаются тошнотой, головными болями, потерей голоса, рвотой, общим недомоганием. Одышка, спазмы в груди — признаки очень тяжёлого отравления. Очень чувствительны к действию люизита органы зрения. Попадание в глаза капель люизита приводит к потере зрения уже через 7-10 суток.

Опасные концентрации

Пребывание в течение 15 минут в атмосфере, содержащей люизит в концентрации 0,01 мг на литр воздуха, приводит к покраснению слизистых глаз и отёку век. При более высоких концентрациях ощущается жжение в глазах, слезотечение, спазмы век. Пары люизита действуют на кожные покровы. При концентрации 1,2 мг/л уже через одну минуту наблюдается покраснение кожи, отёк; при более высоких концентрациях на коже появляются пузыри. Действие жидкого люизита на кожу проявляется ещё быстрее. При плотности заражения кожных покровов в 0,05-0,1 мг/см² происходит их покраснение; при концентрации 0,2 мг/см² образуются пузыри. Смертельная доза для человека составляет 20 мг на 1 кг веса, то есть люизит при кожной резорбции примерно в 2-2,5 раза токсичнее иприта. Однако это его преимущество несколько нивелируется отсутствием периода скрытого действия, что даёт возможность своевременно принять противоядие и/или обработать поражённые участки кожи с помощью индивидуального противохимического пакета. При попадании люизита в желудочно-кишечный тракт возникает обильное слюнотечение и рвота, сопровождающаяся острыми болями, падением кровяного давления, поражением внутренних органов. Смертельная доза люизита при попадании его внутрь организма составляет 5-10 мг на 1 кг веса.

Защита от поражения

Защита от поражающего действия люизита достигается применением современных противогазов и специальных защитных костюмов.

Антидоты

В качестве антидотов применяются соединения, содержащие сульфгидрильные группы, легко взаимодействующие с люизитом — Унитиол (димеркаптопропансульфат натрия) и БАЛ — «Британский АнтиЛюизит» (димеркаптопропанол). Унитиол хорошо растворим в воде и, в силу этого, эффективнее БАЛа, при тяжёлых поражениях унитиол может применяться внутривенно; БАЛ применяется в масляных растворах. Терапевтическая широта унитиола (1:20) также значительно выше, чем у БАЛа (1:4).

И унитиол и БАЛ реагируют как со свободным люизитом, так и продуктами его взаимодействия с сульфгидрильными группами ферментов, восстанавливая их активность.

Конверсия

Вероятно, люизит является единственным боевым отравляющим веществом, уничтожение запасов которого является экономически выгодным — в процессе его переработки получается чистый мышьяк, сырьё для производства полупроводника арсенида галлия.

В культуре

Фантастический роман «Люизит», описывающий развязанную Германией химическую войну с использованием люизита, написан Иоганессом Бехером.

Примечания

1. Кунцевич А. Д. et al. Способ уничтожения люизита. Патент РФ № 2096057, 1997