Lewisita

Lewisita (L) (A-243) es un compuesto organoarsénico. Alguna vez se fabricó en los EE. UU., Japón, Alemania y la Unión Soviética para su uso como arma química, actuando como vesicante (agente ampollar) e irritante pulmonar. Aunque la sustancia es incolora e inodora en su forma pura, las muestras impuras de lewisita son un líquido aceitoso de color amarillo, marrón, negro violeta, verde o ámbar con un olor distintivo que se ha descrito como similar a los geranios.

Aparte de su uso como arma de guerra, la lewisita es inútil; un químico de los laboratorios de guerra química del Ejército de los Estados Unidos dijo que 'nadie ha encontrado ningún uso para el compuesto'.

Reacciones químicas

El compuesto se prepara mediante la adición de tricloruro de arsénico al acetileno en presencia de un catalizador adecuado:

AsCl₃ + C₂H₂ → ClCHCHASCl₂ (Lewisite)

Este proceso químico puede ocurrir una segunda o tercera vez, dando como subproductos la lewisita 2 y la lewisita 3.

La lewisita, al igual que otros cloruros de arseno, se hidroliza en agua para formar ácido clorhídrico y óxido de clorovinilarsenoso (un agente ampollar menos potente):

ClCHCHASCl₂ + 2 H₂O → ClCHCHAs(OH)₂ + 2 HCl

Esta reacción se acelera en soluciones alcalinas y forma acetileno y arseniato trisódico.

La lewisita reacciona con los metales para formar gas hidrógeno. Es combustible, pero difícil de encender.

Aplicaciones

Aparte de herir y matar personas deliberadamente, la lewisita no tiene aplicaciones comerciales, industriales ni científicas. En un artículo de 1959 sobre el desarrollo de un proceso por lotes para la síntesis de lewisita, Gordon Jarman de los Laboratorios de Guerra Química del Ejército de los Estados Unidos dijo:

La fabricación puede ser uno de los más fáciles y económicos en el campo metal-orgánico, y se lamenta que nadie haya encontrado ningún uso para el compuesto. Es una pena perder un proceso tan limpio.

Si bien el compuesto en sí no tiene una aplicación útil, un informe de 1993 de la Agencia Nuclear de Defensa de EE. UU. detalló los intentos de los químicos rusos de "explorar procesos para la conversión de estos agentes en productos comercializables", incluida la extracción de arsénico de alta pureza para su uso en el dopaje de semiconductores (como arseniuro de galio). Sin embargo, el informe concluyó que "la ingeniería y la ampliación del proceso a un nivel de producción pueden ser prohibitivamente difíciles" y que "a menos que se eliminen otras impurezas metálicas que probablemente se encuentren en la lewisita, la alta pureza requerida para la aplicación de chips puede requerir pasos adicionales", señalando que la demanda mundial de compuestos de arsénico (que ya está disminuyendo en ese momento) se proyectó que se reduciría aún más, y que la economía propuesta del proceso de conversión no se alineaba con los precios vigentes en ese momento para el arseniuro de galio.

Mecanismo de acción

La lewisita es un inhibidor suicida del componente E3 de la piruvato deshidrogenasa. Como método eficaz para producir ATP, la piruvato deshidrogenasa participa en la conversión de piruvato en acetil-CoA. Este último posteriormente entra en el ciclo TCA. La patología del sistema nervioso periférico generalmente surge de la exposición a la lewisita, ya que el sistema nervioso depende esencialmente de la glucosa como único combustible catabólico.

Prueba de gas de Lewisita y mostaza con concentraciones de 0,01% a 0,06%

Puede penetrar fácilmente en la ropa normal y en los guantes de goma de látex. Al entrar en contacto con la piel, causa escozor, ardor y picazón inmediatos que pueden durar 24 horas. En cuestión de minutos, se desarrolla una erupción y el agente se absorbe a través de la piel. Se desarrollan ampollas grandes llenas de líquido (similares a las causadas por la exposición al gas mostaza) después de aproximadamente 12 horas y causan dolor durante 2 a 3 días. Estas son quemaduras químicas graves y comienzan con pequeñas ampollas en las áreas rojas de la piel dentro de 2 a 3 horas y empeoran, abarcando toda el área roja, durante las siguientes 12 a 18 horas después de la exposición inicial. La lewisita líquida tiene efectos más rápidos que el vapor de lewisita. La absorción suficiente puede causar una necrosis hepática mortal.

Las personas expuestas a la lewisita pueden desarrollar hipotensión refractaria (presión arterial baja) conocida como shock de lewisita, con algunas características de toxicidad por arsénico. La lewisita daña los capilares, que luego se vuelven permeables, lo que reduce el volumen de sangre necesario para mantener la presión arterial, una condición llamada hipovolemia. Cuando la presión arterial es baja, es posible que los riñones no reciban suficiente oxígeno y se dañen.

La inhalación, la vía de exposición más común, provoca dolor ardiente e irritación en todo el tracto respiratorio, hemorragia nasal (epistaxis), laringitis, estornudos, tos, vómitos, dificultad para respirar (disnea) y, en casos graves de exposición, puede causar edema pulmonar mortal, neumonitis o insuficiencia respiratoria. La ingestión produce dolor intenso, náuseas, vómitos y daño tisular. Los resultados de la exposición de los ojos pueden variar desde escozor, ardor y fuerte irritación hasta ampollas y cicatrices en la córnea, además de blefaroespasmo, lagrimeo y edema de los párpados y el área periorbitaria. Los ojos pueden hincharse y cerrarse, lo que puede mantenerlos a salvo de una mayor exposición. Las consecuencias más graves de la exposición ocular a la lewisita son la perforación del globo ocular y la ceguera. Los síntomas generalizados también incluyen inquietud, debilidad, hipotermia y presión arterial baja.

Es posible que la lewisita sea cancerígena: el arsénico está clasificado como carcinógeno respiratorio por la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer, aunque no se ha confirmado que la lewisita sea un carcinógeno.

La lewisita provoca daños en las vías respiratorias a niveles inferiores al umbral de detección de olores. El daño tisular temprano causa dolor.

La hidrólisis conduce al ácido clorovinilarsonoso, CVAA.

Tratamiento

El anti-lewisita británico, también llamado dimercaprol, es el antídoto para la lewisita. Puede inyectarse para prevenir la toxicidad sistémica, pero no evitará lesiones en la piel, los ojos o las membranas mucosas. Químicamente, el dimercaprol se une al arsénico en la lewisita. Está contraindicado en personas con alergia al maní.

Otro tratamiento para la exposición a la lewisita es principalmente de apoyo. Los primeros auxilios de la exposición a la lewisita consisten en la descontaminación y el riego de cualquier área que haya estado expuesta. Se pueden usar otras medidas según sea necesario, como el manejo de las vías respiratorias, la ventilación asistida y el control de los signos vitales. En un entorno de atención avanzada, la atención de apoyo puede incluir el reemplazo de líquidos y electrolitos. Dado que la sonda puede lesionar o perforar el esófago, está contraindicado el lavado gástrico.

Efectos a largo plazo

A partir de una exposición aguda, alguien que haya inhalado lewisita puede desarrollar una enfermedad respiratoria crónica; la exposición de los ojos a la lewisita puede causar discapacidad visual permanente o ceguera.

La exposición crónica a la lewisita puede causar envenenamiento por arsénico (debido a su contenido de arsénico) y el desarrollo de una alergia a la lewisita. También puede causar enfermedades a largo plazo o daños permanentes en los órganos, dependiendo de dónde haya ocurrido la exposición, incluyendo conjuntivitis, aversión a la luz (fotofobia), discapacidad visual, visión doble (diplopía), lagrimeo (lagrimeo), membranas mucosas secas, aliento a ajo, dolor ardiente en la nariz y la boca, encefalopatía tóxica, neuropatía periférica, convulsiones, náuseas, vómitos, enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC), bronquitis, dermatitis, úlceras cutáneas, carcinoma de células basales y carcinoma de células escamosas.

Composición química

La lewisita puede ser una mezcla de moléculas con un número diferente de grupos de cloruro de vinilo en el cloruro de arsénico: la propia lewisita (dicloruro de 2-clorovinilarsonoso), junto con el cloruro de bis(2-clorovinil)arseno (lewisita 2) y tris(2-clorovinil)arsina (lewisita 3). Además, a veces hay impurezas isoméricas: la propia lewisita es principalmente dicloruro de trans-2-clorovinilarsonoso, pero también pueden estar presentes el estereoisómero cis y el isómero constitucional (dicloruro de 1-clorovinilarsonoso).

Los estudios experimentales y computacionales encuentran que el isómero trans-2-cloro es el más estable y que el enlace carbono-arsénico tiene una conformación en la que el par solitario en el arsénico está aproximadamente alineado con el grupo de vinilo.

Historia

Afiche de identificación Lewisita de la Segunda Guerra Mundial.

La lewisita fue sintetizada en 1904 por Julius Arthur Nieuwland durante sus estudios de doctorado. En su tesis, describió una reacción entre el acetileno y el tricloruro de arsénico, que condujo a la formación de lewisita. La exposición al compuesto resultante enfermó tanto a Nieuwland que estuvo hospitalizado durante varios días.

La lewisita lleva el nombre del químico y soldado estadounidense Winford Lee Lewis (1878–1943). En 1918, John Griffin, asesor de tesis de Julius Arthur Nieuwland, llamó la atención de Lewis sobre la tesis de Nieuwland en Maloney Hall, un laboratorio químico de la Universidad Católica de América, Washington D.C. Lewis luego intentó purificó el compuesto por destilación, pero descubrió que la mezcla explotaba al calentarla hasta que se lavó con HCl.

La lewisita se convirtió en un arma secreta en una instalación ubicada en Cleveland, Ohio (la planta de Cleveland) en East 131st Street y Taft Avenue, y se le dio el nombre "G-34", que anteriormente había sido el código del gas mostaza, para confundir su desarrollo con el gas mostaza. El 1 de noviembre de 1918, comenzó la producción en una planta en Willoughby, Ohio. No se usó en la Primera Guerra Mundial, pero Gran Bretaña experimentó con él en la década de 1920 como el "Rocío de la Muerte".

Después de la Primera Guerra Mundial, EE. UU. se interesó en la lewisita porque no era inflamable. Hasta la Segunda Guerra Mundial, tenía el símbolo militar "M1", después de lo cual se cambió a "L". Los ensayos de campo con lewisita durante la Segunda Guerra Mundial demostraron que las concentraciones de víctimas no se podían lograr en condiciones de alta humedad, debido a la tasa de hidrólisis y el olor característico de la sustancia química, y la formación de lágrimas obligaba a las tropas a ponerse máscaras y evitar las áreas contaminadas. Estados Unidos produjo alrededor de 20.000 toneladas de lewisita, manteniéndola disponible principalmente como anticongelante para el gas mostaza o para penetrar la ropa protectora en situaciones especiales.

La lewisita fue reemplazada por la variante de gas mostaza HT (una mezcla 60:40 de mostaza de azufre y O-Mustard), y fue declarada obsoleta en la década de 1950. La intoxicación por lewisita se puede tratar eficazmente con anti-lewisita británica (dimercaprol). La mayoría de las reservas de lewisita se neutralizaron con lejía y se arrojaron al Golfo de México. Algunos permanecieron en Deseret Chemical Depot ubicado en las afueras de Salt Lake City, Utah, pero, a partir del 18 de enero de 2012, todas las reservas estadounidenses habían sido destruidas.

La producción de cantidades superiores a 100 gramos por año por instalación fue prohibida por el Anexo 1 de la Convención de Armas Químicas de 1993. Cuando la convención entró en vigor en 1997, las partes declararon existencias mundiales de 6.747 toneladas. A fines de 2015, se había destruido el 98% de las existencias declaradas.

En 2001, se encontró lewisita en un depósito de armas de la Primera Guerra Mundial en Washington, D.C.

Controversia sobre depósitos japoneses de lewisita en China

A mediados de 2006, China y Japón estaban negociando la eliminación de las reservas de lewisita en el noreste de China, dejadas por el ejército japonés durante la Segunda Guerra Mundial. La gente había muerto durante los veinte años anteriores por exposición accidental a estas reservas.