Группа химиков-теоретиков из Маврикия и Южной Африки с помощью численного моделирования изучила химические свойства и токсичность одной из наиболее вероятных структур «новичка» A234, которым, как считается, могли быть отравлены Сергей Скрипаль и его дочь. Оказалось, что это вещество значительно уступает по своему отравляющему потенциалу V-газам. При этом полученные данные помогут выработать надежные методы для обнаружения A234 и подобрать для него эффективные антидоты, пишут ученые в Royal Society Open Science.

История отравления Сергея Скрипаля и его дочери в марте 2018 года имела множество последствий не только для политической обстановки в мире, но и для научной среды. В частности, она спровоцировала новую волну интереса к нервно-паралитическим ядам. Точная формула соединений, которые использовались при отравлении, остаются неизвестными, однако наиболее вероятными кандидатами на эту роль считают вещества из класса «новичков». В качестве потенциальных вариантов химической структуры этих соединений называют вещество A234, описанное в книге Виля Мирзаянова 10 лет назад, а также структуру, которую приводят в своих книгах, опубликованных в 2007 году, Стивен Хёниг и Хэнк Эллисон.

Потенциальные химические формулы «новичка»: слева — структура A234, предложенная Мирзаяновым, справа — структура, описанная Хёнигом и Эллисоном. Hanusha Bhakhoa et al./ Royal Society Open Science, 2019

Оба этих соединения относятся к классу фософорорганических отравляющих веществ, действие которых основано на ингибировании фермента ацетилхолинэстеразы, которое блокирует передачу нервных импульсов. Подробнее о подобных веществах и принципах их работы вы можете прочитать в нашем материале «Новичок» и все-все-все». По утверждению Мирзаянова, по своей отравляющей способности эти соединения в 5–8 раз превосходят так называемые V-газы, впервые синтезированные в 50-х годах XX века. Эти оценки, как и правильность приведенных структурных формул, однако, до сих пор вызывают сомнения. В частности, уже после истории с отравлением Ларс Карлсен показал, что соединение A234 должно значительно уступать по отравляющему действию V-газам, таким как VR и VX.

Формула газа VX .ChemSpider

Чтобы более детально изучить химические свойства потенциального «новичка», группа химиков-теоретиков из Маврикия и Южно-Африканской Республики под руководством Поннадураи Рамасами (Ponnadurai Ramasami) из Университета Маврикия исследовала спектральные характеристики и реакционную способность A234 по его известной химической формуле с использованием метода теории функционала плотности. Аналогичный анализ был проведен для зарина, а также соединений VX и VR.

Химики исследовали более 115 возможных конформационных изомеров A234 и по несколько тысяч конформаций для других веществ. Из них ученые выбрали наиболее устойчивые формы, построили для них карты молекулярных электростатических потенциалов и рассчитали общий вид спектров: инфракрасных спектров, спектров комбинационного рассеяния и ядерно-магнитного резонанса — в частности, были определены положение пиков и наиболее характерные параметры спектров. По словам авторов работы, эти данные в будущем могут быть использованы для обнаружения и более детального лабораторного исследования A234.

Рассчитанные карты молекулярных электростатических потенциалов для четырех отравляющих веществ: A234, зарина (GB), VR и VX. Hanusha Bhakhoa et al./ Royal Society Open Science, 2019

Вторым этапом работы было определение токсичности соединения и эффективности возможных антидотов для него. Поскольку моделирование взаимодействия соединения непосредственно с ацетилхолинэстеразой крайне затратно с точки зрения длительности и вычислений, ученые провели исследование на модельной системе. Химики изучили скорость фосфонилирования при реакции A234 с метанолом в нейтральной и депротонированной формах — наиболее простой из возможных моделей ацетилхолинэстеразы, с помощью которой можно изучить реакцию замещения фтора на метоксигруппу. В качестве возможных антидотов авторы работы смоделировали реакцию с формаксимат-анионом и гидроксиламином, которые ингибируют реакцию замещения атома фтора в A234.

Результаты этой работы показали, что A234, как и зарин, значительно уступают по реакционной способности (а соответственно, и токсичности) обоим V-газам и не подтвердили изначальные предположения Мирзаянова о том, что «новичок» с такой структурой может быть в несколько раз токсичнее них. Тем не менее, полученные данные, по мнению ученых, помогут выработать надежные методы для обнаружения A234 и поиска эффективных антидотов. В данный момент ученые продолжают лабораторные исследования этих веществ.

Аналогичные по своей структуре и принципу действия вещества (но куда более безопасные для человека) используются, например, и для борьбы с насекомыми. Подробнее об это вы можете прочитать в нашем материале «Портит нервную систему». Правда не все их формы оказываются одинаково эффективными. Например, недавно ученые выяснили, что инсектициды в форме аэрозолей не очень эффективны при борьбе с домашними тараканами.

Автор: Александр Дубов