Synteza halogenowych analogów iperytu siarkowego

• Autorzy: Sura Paweł , Popiel Stanisław , Nawała Jakub

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0015.8773

Warianty tytułu

EN

Synthesis of halogen analogues of sulfur mustard

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Sulfid bis(2-chloroetylu), zwany gazem musztardowym (HD), jest powszechnie znanym bojowym środkiem trującym, którego pierwsze użycie na polu walki datuje się na okres I wojny światowej. Istnieją jednak jego halogenowe analogi, które zamiast dwóch atomów chloru związanych z atomami węgla w pozycji beta posiadają atomy bromu, jodu lub fluoru. Związki te jednak nie znalazły militarnego zastosowania, a także nie zostały objęte Konwencją o zakazie prowadzenia badań, produkcji, składowania i użycia broni chemicznej oraz o zniszczeniu jej zapasów. Dodatkowo są to substancje bardzo słabo opisane w literaturze. Jednak ze względu na swoją budowę chemiczną i właściwości mogą stanowić znakomite imitatory iperytu siarkowego, służące do przeprowadzenia wielu badań bez konieczności stosowania wspomnianego bojowego środka trującego. Halogenowe analogi iperytu siarkowego mogą być wykorzystywane do badania przebiegu i kinetyki reakcji elektrofilowych, nukleofilowych, a także prowadzenia procesu likwidacji, w tym jego skuteczności, w znacznie bezpieczniejszych warunkach, przy zachowaniu wiarygodności wyników. W artykule dokonano przeglądu danych literaturowych dotyczących właściwości analogów halogenowych iperytu siarkowego oraz przedstawiono opisy autorskich syntez wspomnianych związków. Następnie przeprowadzono ich analizę, wykorzystując chromatograf gazowy sprzężony z detektorem emisji atomowej (GC-AED) oraz chromatograf gazowy ze spektrometrem mas (GC-MS). W efekcie przeprowadzonych syntez i analiz udało się otrzymać zakładane substancje chemiczne oraz zebrać ich widma mas. Ze względu na brak widm sulfidu bis(2-jodoetylu) i sulfidu bis(2-fluoroetylu) w powszechnie dostępnych bibliotekach mas nie można było potwierdzić poprawności identyfikacji poprzez wzajemne porównanie widm, a jedynym potwierdzeniem jest obecność charakterystycznych jonów fragmentacyjnych.

EN

Bis(2-chloroethyl) sulfide, known as mustard gas (HD), is a well-known, poisonous warfare agent whose first use on the battlefield dates back to the First World War. However, there are halogen analogues which, instead of two chlorine atoms bonded to carbon atoms in the beta position, have bromine, iodine, or fluorine atoms. These compounds were not used for military purposes and they were not covered by the Chemical Weapons Convention (CWC). Moreover, these are the substances that are very poorly described in the literature. However, due to their chemical structure and properties, they can be excellent imitators of sulfur mustard, used to carry out a number of tests without the need to use the above-mentioned chemical warfare agent. Halogen analogues of sulfur mustard can be used to study the course and kinetics of electrophilic and nucleophilic reactions, as well as to conduct the decontamination process, including its effectiveness, in much safer conditions, while maintaining the credibility of the results. The article reviews the literature data on the properties of halogen analogues of sulfur mustard and it presents descriptions of the synthesis of these compounds. Then, their analysis was carried out using gas chromatography coupled with an atomic emission detector (GC-AED) and gas chromatography with a mass spectrometer (GC-MS). As a result of the performed syntheses and analyses, it was possible to obtain the assumed chemicals and to collect their mass spectra, while the spectra of bis (2-iodoethyl) sulfide and bis (2-fluoroethyl) sulfide are not available in commercial mass libraries.

Słowa kluczowe

PL

halogenowe analogi iperytu siarkowego; synteza; analiza; chromatografia gazowa; spektrometria emisji atomowej; spektrometria mas

EN

halogen analogues of sulfur mustard; synthesis; analysis; gas chromatography; atomic emission spectrometry; mass spectrometry

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2021
• Tom: Vol. 70, nr 3
• Strony: 95--109
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Sura Paweł

• Centralny Ośrodek Analizy Skażeń, ul. K. Leskiego 7, 01-499 Warszawa

• https://orcid.org/0000-0002-4089-9490

autor

Popiel Stanisław

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Nowych Technologii i Chemii, ul. gen. S. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

• https://orcid.org/0000-0001-5557-5061

autor

Nawała Jakub

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Nowych Technologii i Chemii, ul. gen. S. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

• https://orcid.org/0000-0001-8367-4577

Bibliografia

• [1] Konwencja o zakazie prowadzenia badań, produkcji, składowania i użycia broni chemicznej oraz o zniszczeniu jej zapasów, Sekretariat Techniczny Organizacji ds. Zakazu Broni Chemicznej (OPCW), Haga 2020.
• [2] United Nations, United Nations Mission to Investigate Allegations of the Use of Chemical Weapons in the Syrian Arab Republic, Final Report, 2013 (accessed 15.10.2015), https://unoda-web.s3.amazonaws.com/wpcontent/uploads/2013/12/ report.pdf.
• [3] Spiandore M., Piram A., Lacoste A., Prevost P., Maloni P., Torre F., Asia L., Josse D., Doumenq P., Efficacy of scalp hair decontamination following exposure to vapors of sulfur mustard simulants 2-chloroethyl ethyl sulfide and methyl salicylate, Chem. Biol. Interact., 267, 2017, 74-79.
• [4] Darchini-Maragheh E., Balali-Mood M., Delayed Complications and Long-term Management of Sulfur Mustard Poisoning: Recent Advances by Iranian Researchers (Part І of ІІ), Iran J Med Sci., 43, 2018, 103-124.
• [5] Lüling R., Singer H., Popp T., John H., Boekhoff I., Thiermann H., Daumann L.J., Karaghiosoff K., Gudermann T., Steinritz D., Sulfur mustard alkylates steroid hormones and impacts hormone function in vitro, Arch. Toxicol., 93, 2019, 3141-3152.
• [6] Bartelt-Hunt S.L., Knappe D.R.U., and Barlaz M.A., A Review of Chemical Warfare Agent Simulants for the Study of Environmental Behavior, Crit. Rev. Env. Sci. Technol., 38, 2008, 112-136.
• [7] Agrawal M., Sava Gallis D.F., Greathouse J.A., Sholl D.S., How useful are common simulants of chemical warfare agents at predicting adsorption behavior, J. Phys. Chem. C, 122, 2018, 26061-26069.
• [8] McKenna J., Dhummakupt E.S., Connell T., Demond P.S., Miller D.B., Nilles J.M., Manicke N.E., Glaros T., Detection of chemical warfare agent simulants and hydrolysis products in biological samples by paper spray mass spectrometry, Analyst, 142, 2017, 1442-1451.
• [9] Jorgensen T., Girmay B., Hansen T.K., Becher J., Underhill A.E., Hursthouse M.B., Harman M.E., Kilburn J.D., Synthesis and Crystal Structure of New Tetrathiafulvalene Derivatives Incorporated into Thiacrown Ether Macrocycles, J. Chem. Soc. Perkin Trans. I, 21, 1992, 2907-2911.
• [10] Helfrich O.B., Reid E.E., Reaction and derivatives of β, β’-Dichloro-ethyl sulfide, J. Am. Chem. Soc., 42, 1920, 1208-1232.
• [11] Kharasch M.S., Weinhouse S., Jensen E.V., The Preparation and Properties of 2-Chloro-2’-fluorodiethyl Sulfide, Department of Chemistry, University of Chicago, 1954.
• [12] Witkiewicz Z. (red.), 1000 słów o chemii i broni chemicznej, Wyd. I, Wydawnictwo MON, Warszawa 1987.
• [13] Lewis R.A., Hawley’s Condensed Chemical Dictionary, John Wiley & Sons, 2016, 440.
• [14] El-Gendy Nour Shafik, Nassar Nabil Hussein Mohamed, Biodesulfurization in Petroleum Refining, John Wiley & Sons, Hoboken, USA, 2018.
• [15] Grochowski J., Głozak S., Chemia środków trujących, WAT , Warszawa 1973.
• [16] Malatesta P., D’Atri B., β,β›-difluoro dietil-solfuro, La Ricerca Scientifica, 22, 1952, 1589-1592.
• [17] Drzewiński Ł., Bojowe środki trujące, wydawnictwo własne autora, 2017, 59-60.