Разработка ОВ кожно-нарывного действия в I половине XX века

Нитрозокарбаматы

В годы Второй мировой войны ученые из Национального исследовательского комитета по вопросам обороны США (NDRC), занимавшиеся разработкой химического оружия, обратили внимание на соединение под названием N-метил-N-нитрозокарбамат. Вещество использовалось в химической промышленности и часто вызывало тяжелое поражение кожи у контактировавших с ним работников. Однако он не обладал уровнем токсичности достаточным для применения в качестве Боевого Отравляющего Вещества. Взяв за основу его молекулу, было синтезировано и проведено токсикологическое исследование 35 нитрозокарбаматов. Из них наибольший интерес вызывали два соединения, получившие шифры KB-10 и KB-16. Эти вещества вызывали у человека сильное раздражение глаз и кожи, а при воздействии больших концентраций — отек легких, кому и смерть. В экспериментах на мышах, по общетоксическому действию KB-16 не уступал иприту — «королю газов» времен Первой мировой войны, а при воздействии через кожу даже оказался еще более ядовитым. Но главным преимуществом вещества KB-16 перед ипритом было отсутствие выраженного запаха. Точнее, его приятный фруктовый запах ощущается при концентрации в 10 раз выше, чем у иприта[1].

TL-154
KB-10 KB-16

В 1942 году глава NDRC сообщил своему английскому коллеге, что испытания KB-16 показали «высокую степень токсичности» и что концентрация 30 мг/м3 сделает небоеспособным и убьет пораженного в течение 10 дней. Вскоре американцы уже жалели о своей откровенности, так как хотели, чтобы разработкой нового перспективного ОВ занимались только США и в обстановке строгой секретности. Боясь утечки информации к противнику, они под надуманными предлогами всячески отговаривали своих союзников от участия в проекте, ссылаясь на то, что у англичан нет достаточных мощностей по производству исходного сырья, а канадцам не стоить проводить полеые испытания KB-16 из-за его нестабильности[5]. В то же время американская компания DuPont начала подготовку к промышленному производству KB-16[6].

KB-16 (N-(β-хлорэтил)-N-нитрозометил карбамат, TL-186, T1797) — оранжево-красная прозрачная жидкость, плохо растворимая в воде. При нагревании или взрыве KB-16 разрушается. В производстве KB-16 был сложнее, чем иприта илюизита, но исходное сырье было недорогим и доступным. Летучесть 870 мг/м3, ниже, чем у иприта, но застывает KB-16 при более низкой температуре. В 1942 году в лаборатории Портон Дауна на добровольцах проводили испытания рецептуры HQ (80% иприта и 20% KB-16) ,в которой KB-16, вероятно, служил антифризом[4].

В 1942 года в США и Великобритании приступили к более тщательному изучению KB-16 и обнаружили ряд серьезных недостатков. У более крупных животных (собак, коз, овец и обезьян) токсичность KB-16 оказалась ниже, чем у серного (H) и азотного (HN3) ипритов. При хранении KB-16 быстро терял активность, а все попытки найти подходящий стабилизатор закончились провалом. К тому же главный его конкурент на замену иприта — азотистый иприт (HN3) не уступал по токсичности, был более стабилен и тоже почти не имел запаха[1].

Нитрозокарбаматы оказались крайне нестойкими веществами и не могли долго храниться в снаряженном состоянии, поэтому для них планировали разработать специальный вид «бинарного оружия». В новом типе снаряда метил N-(β-хлорэтил) карбамат и нитрозные газы были разделены перегордкой, которая при выстреле разрушалась, компоненты смешивались и вступали в химическую реакцию с образованием KB-16. Но даже с помощью этих ухищрений не удалось улучшить боевые характеристики новых ОВ — они все равно быстро разрушались на местности, да и реакция между исходными веществами шла с малым выходом конечного продукта[1].

С везикантми из группы нитрозокарбаматов экспериментировали и в других странах. После войны над синтезом KB-16 и его гомологов работал известный немецкий химик H. Brintzinger, в сферу интересов которого входили ОВ крапивного и раздражающего действия[3]. Вероятно, работы с везикантами этой группы велись и в послевоенный период, в 1957 году военно-химическая лаборатория США опубликовала работу посвященную токсичности ранее не упоминавшихся производных KB-16, среди них наибольший интерес представляет N-нитрозо-N-(2-хлорэтил)пропионамид. Так же как и KB-16, он разрушается при хранении, но при этом его токсичность возрастает в три раза[2].

Производные ацетилена и этилена

Диметиловый эфир ацетилендикарбоновой кислоты (DMAD) H3COOC–C≡C–COOCH3 — является сильным лакриматором и оказывает довольно необычное кожно-нарывное действие — через 2 суток после попадания на кожу даже нескольких капель DMAD у человека внезапно появляются совершенно безболезненный ожог в виде пузырей или даже некроза. Для полного заживления может потребоваться несколько недель. Вещество способно проникать через защитную одежду, а ожог может вызывать даже несколько капель 1% раствора. При такой низкой концентрации запах DMAD не ощущается, что делает это ОВ еще более опасным[2].

Впервые синтезированное в 1882 году[3], это вещество на протяжении десятилетий привлекало внимание военных химиков. В 20-е годы с ним работал французский химик Чарльз Муре (Charles Moureu), крестный отец акролеина[4], а в годы Второй мировой войны группа Карла Ноллера (Carl R. Noller) из Стендфордского университета занимавшаяся поиском новых перспективных боевых отравляющих веществ синтезировала и испытала 33 производных ацетилена и этилена[5]. Наиболее токсичный из полученных соединений 1-метоксипентинон H3C–C(O)–C≡C–OCH3 имел среднюю смертельную концентрацию (LC50) — 600 мг/м3, а еще у восьми LC50 была менее 3000 мг/м3[9].

Формула

Действие

Ref
Cl–CH2–C≡C–CH2–OH мощный кожный ирритант [1]
Br–CH2–C≡C–CH2–OH сильный кожный ирритант [1]
Br–CH2–C≡C–CH2–Cl мощный кожный ирритант и лакриматор [1]
I–CH2–C≡C–CH2–Cl везикант и лакриматор [1]
HC–C≡C–COOCH3 сильный лакриматор [9]
HC–C≡C–COOC2H5 сильный лакриматор [9]
HC–C≡C–COOC2H4Cl сильный лакриматор [9]
HC–C≡C–COOH везикант в дозе 100 мкг [9]
I –C≡C–CH2–OH везикант в дозе 100 мкг [9]

Похожий по строению на DMAD, диэтиловый эфир фумаровой кислоты H5C2OOC–CH=CH–COOC2H5 как в виде жидкости, так и в виде паров часто вызывает покраснение и зуд кожи. Обычно через несколько часов эти явления исчезают[2]. В 1944–1945 годах в Стэнфордском университете был синтезирован и испытан на добровольцах ряд эфиров и галогенпроизводных фумаровой кислоты. Эти эксперименты были частью программы по химическому перевооружению США[9].

Нитрил фумаровой кислоты CN-CH=CH-CN в виде паров и мелких частиц вызывает раздражение слизистых оболочек и обладает одновременно нарывным и слезоточивым действием[1]. В 1971 году Экспериментальный НИЦ химической защиты (CDEE) опубликовал результаты тестирования фумаронитрила на добровольцах. Как везикант он оказался в 5 раз слабее серного иприта[10].

Воздействие раствора фумаронитрила на кожу человека. Слева — везикулы после нанесения 0,2 мг, справа — эритема после 0,1 мг (Holland, White, 1971)

2,3-бутадиен-1-ол (H2C=C=CH–CH2–OH) — бесцветная жидкость, кипящая при 126–128°C. Оказывает мощное кожно-нарывное действие и раздражающий эффект на слизистые оболочки[8]. В 1933 году в Эджвудском арсенале проходил испытания в качестве БОВ, но был признан непригодным[7].

Производные пиримидина

Производные пиримидина — еще одна малоизвестная группа экспериментальных везикантов, которая не подошла для военного применения, но доставляющая массу хлопот сотрудникам различных химических лабораторий. В середине 20-х годов Королевская проектно-экспериментальная станция (Великобритания) проводила испытания 2,6-дихлоро-5-нитропиримидина (T.348) и 2-хлор-6-амино-5-нитро-пиримидина (T.349), как кандидатов в боевые отравляющие вещества.

2,4,6-Трихлорпримидин — летучая жидкость, кристаллизующаяся при комнатной температуре, действует как лакриматор и легочной ирритант. При попадании на кожу в виде жидкости или паров вызывает жжение, с последующим образованием волдырей. Между экспозицией и появлением признаков поражения кожи может пройти 2 дня. Резиновые перчатки не всегда способны защитить от действия этого везиканта[1].

2,4-Dichloro-5-nitropyrimidine 2-chloro-6-amino-5-nitro-pyrimidine 2,4,6-Trichloropyrimidine Cyanuric chloride
T.348 T.349 2,4,6-Трихлорпиримидин Цианур хлорид

Широко применяемый в органическом синтезе цианурхлорид также очень сильно раздражает слизистые оболочки глаз и носа. Минимальная раздражающая концентрация всего 0,3 мг·мин/м3. Описан случай появления сыпи на теле после воздействия ничтожного количества паров этого вещества при обычном взвешивании в лаборатории. Нет сомнений, что более тесный контакт приведет к серьезным повреждениям кожи[1].

Фенилендиамины

Фенилендиамин и его производные уже более столетия применяются в аналитической химии, фотографии, производстве красителей и продолжают доставлять немало проблем работающим с ними химикам[1,2]. Впервые токсическое действие диметил- и диэтил- парафенилендиамина подробно описал капитан военно-химической службы США — Пол Ханзлик (Paul J. Hanzlik) в 1923 году. Оба вещества вызывали при нанесении на кожу человека болезненность, покраснение, отек и сыпь начиная с дозы 0,001 мл, более высокие дозировки приводили к образованию волдырей[5]. Описанные производные парафенилендиамина были совершенно непригодны в качестве химического оружия, так как быстро разрушались даже при комнатной температуре.

В 1944 году Смит и Энгельгардт (Smit & Engelhardt), занимавшиеся поиском новых отравляющих веществ для армии США, синтезировали и изучили токсичность 43 производных парафенилендиамина. Эти вещества могли представлять интерес, как потенциальные кожно-нарывные ОВ.

	
N,N-Diethyl-p-phenylenediamine N,N,N',N-Tetraethyl-p-phenylenediamine methiodide
N,N-диэтил-p-фенилендиамин N,N,N',N'-тетраэтил-p-фенилендиамин

Наиболее токсичное тетраэтильное производное имело минимальную смертельную дозу — 10 мг/кг[3], что сопоставимо с токсичностью такого известного яда, как цианид калия.

В 1955 году, по заказу ЦРУ, одна из химических компаний-подрядчиков синтезировала около ста грамм N,N-диметил-p-фенилендиамина, который предназначался для одного из проектов программы MKULTRA[4]. Это вещество чрезвычайно токсично и легко проникает через кожу, Hanzlik (1923) писал, что достаточно нанести на кожу всего 3,55 мл чтобы убить взрослого человека[5].