UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Departamento de Química Orgánica I TESIS DOCTORAL Estudio del comportamiento de mostazas de azufre pesadas frente a descontaminantes comerciales MEMORIA PARA OPTAR AL GRADO DE DOCTOR PRESENTADA POR Esther Gómez Caballero Directores Miguel Ángel Sierra Rodríguez Roberto Martínez Álvarez Madrid, 2018 © Esther Gómez Caballero, 2017 UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Departamento de Química Orgánica I Grupo de Química Bio-Organometálica ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO DE MOSTAZAS DE AZUFRE PESADAS FRENTE A DESCONTAMINANTES COMERCIALES TESIS DOCTORAL María Esther Gómez Caballero Madrid, 2017 ii iii ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO DE MOSTAZAS DE AZUFRE PESADAS FRENTE A DESCONTAMINANTES COMERCIALES Directores: Dr. Miguel Ángel Sierra Rodríguez Dr. Roberto Martínez Álvarez Memoria que para optar al grado de DOCTORA EN CIENCIAS QUÍMICAS presenta María Esther Gómez Caballero MADRID, 2017 iv v D. Miguel Ángel Sierra Rodríguez, Catedrático de Química Orgánica de la Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad Complutense de Madrid y D. Roberto Martínez Álvarez, Catedrático de Química Orgánica de la Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad Complutense de Madrid, CERTIFICAN: Que la presente Memoria titulada “ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO DE MOSTAZAS DE AZUFRE PESADAS FRENTE A DESCONTAMINANTES COMERCIALES”, se ha realizado bajo su dirección en el Laboratorio de Verificación de Armas Químicas, LAVEMA, perteneciente a la Subdirección General de Sistemas Terrestres del Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial, INTA, por la Licenciada en Ciencias Químicas María Esther Gómez Caballero, y autorizan su presentación para ser calificada como Tesis Doctoral. Fdo. Dr. Miguel Ángel Sierra Fdo. Dr. Roberto Martínez Álvarez vi vii A mis padres A Juanma A mi hija Paula, la alegría y el motor de mi vida viii ix Han sido muchas las personas que han hecho posible la realización de esta Tesis y a todas ellas, tanto las que menciono a continuación como aquellas que se me queden en el teclado, quiero expresarles mi más sincero agradecimiento. En primer lugar, al Subdirector General de Sistemas Terrestres del INTA, General de División Ingeniero Dr. Manfredo Monforte Moreno y al jefe del Departamento NBQyM, Coronel Ingeniero Dr. Juan Carlos Fernández Fernández por haberme permitido realizar la tesis en las instalaciones del LAVEMA. A los Profesores Drs. Miguel Ángel Sierra Rodríguez y Roberto Martínez Álvarez, Directores de este trabajo, por darme la oportunidad de realizarlo, así como por ofrecerme toda su confianza, sus conocimientos y su estímulo constante. A todos los investigadores que han formado parte del LAVEMA (Gema de Rivas, Clara Nova, José Rozalén, Cristina Galán, Juan Manuel Moreno, Nerea Picazas, María Sierra, Nuria Aboitiz, Margarita Altable y Daniel Pellico) por participar directamente en la realización de la parte experimental de este proyecto. Una mención especial para todos ellos por su disponibilidad y profesionalidad, en especial para Gema y Clara. No quiero olvidarme de mis compañeros del Área de Defensa Química, en especial a Nicolás y a Marisa por las sobremesas tan agradables. Al Teniente Coronel Dr. René Pita Pita y al jefe del LAVEMA D. Juan Manuel Moreno por su inestimable ayuda en la búsqueda de las referencias bibliográficas de este trabajo. Al Teniente Coronel D. Juan Domingo Álvarez por hacer posible que pudiera entrar a formar parte del proyecto LAVEMA y al Teniente Coronel D. Alfredo Fernández López por creer en nosotros para sacar adelante este laboratorio. Al Teniente Coronel D. Juan Carlos Cabria que siempre ha tenido una palabra de ánimo y a la Teniente Coronel Dña. Rosario Quesada por facilitarme los descontaminantes. Por último y sin embargo los más importantes, x A mis padres por apoyarme en todas las decisiones que he tomado a lo largo de la vida, hayan sido buenas o malas y especialmente por enseñarme a luchar por lo que quiero y a terminar lo que he empezado. A Juanma por facilitarme y hacer realidad la conciliación de nuestra vida familiar y laboral. Por estar a mi lado, en los buenos y malos momentos, animándome siempre a continuar. Gracias por hacerme feliz. Quiero también agradecer a nuestra hija Paula, de 2 años y medio, que mi falta de sueño sólo haya sido debida a la realización de esta tesis y no a ella. Todos sois autores de este trabajo. xi Abreviaturas y acrónimos ABCDF “The Aberdeen Chemical Agent Disposal Facility” ACN Acetonitrilo ADN Ácido desoxirribonucleico ANCDF “The Anniston Chemical Disposal Facility” ARN Ácido ribonucleico BSA N,O-bis(trimetilsilil)acetamida BSTFA N,O-bis(trimetilsilil)trifluoroacetamida CAQ Convención sobre las Armas Químicas CWAs “Chemical Warfare Agents”. Agresivos de Guerra Química CWC “Chemical Weapons Convention” CI Ionización Química DBU 1,8-diazabiciclo[5.4.0]undec-7-eno DB5 5% fenilmetilpolisiloxano DCM Diclorometano EI Impacto Electrónico FDA “US Food and Drug Administration” GC Cromatografía de Gases GC-AED Cromatografía de Gases con Detector de Emisión Atómica GC-NPD Cromatografía de Gases con Detector de Nitrógeno-Fósforo GC-FPD Cromatografía de Gases con Detector Fotométrico de Llama GC-MS Cromatografía de Gases acoplada a Espectrometría de Masas GC-CI-MS Cromatografía de Gases acoplada a Espectrometría de Masas en modo ionización química xii GC-EI-MS Cromatografía de Gases acoplada a Espectrometría de Masas en modo impacto electrónico GC-PFPD Cromatografía de Gases con Detector Fotométrico de Llama Pulsada GC-TSD Cromatografía de Gases con Detector Termoiónico Específico HD “Huns Distilled”; sulfuro de bis(2-cloroetilo); iperita; gas mostaza HPLC-MS Cromatografía de Líquidos acoplada a Espectrometría de Masas HTH “High Test of Hypochlorite”. Lejía de alto rendimiento JACADS “The Johnston Atoll Chemical Agent Disposal System” LAVEMA Laboratorio de Verificación de Armas Químicas m Multiplete mVHP “modified Vaporous Hidrogen Peroxide”. Peróxido de hidrógeno vaporizado modificado MS Espectrometría de Masas MTBSTFA N-terc-butildimetilsilil-N-metiltrifluoroacetamida NBQ Nuclear, Biológico y Químico NECDF “The Newport Chemical Agent Disposal Facility” OPAQ Organización para la Prohibición de las Armas Químicas OTAN Organización del Tratado del Atlántico Norte OV-1701 14 %-cianopropilfenil-86 %-dimetilpolisiloxano PBBDF “The Pine-Bluff Binary Destruction Facility” PBCDF “The Pine-Bluff Chemical Disposal Facility” PT “Proficiency Test” q Quintuplete ROP Procedimientos operativos recomendados s Singlete xiii STB “Super Tropical Bleach”. Lejía supertropical t Triplete TOCDF “The Tooele Chemical Agent Disposal Facility” TBDMS terc-Butildimetilsililo, t BuMe2Si TMS Trimetilsililo, Me3Si- TMSOH Trimetilsilanol, Me3Si(OH) TSDF “Treatment, Storage and Disposal Facility” UMCDF “The Umatilla Chemical Agent Disposal Facility” VERIFIN Laboratorio de Verificación de Finlandia xiv xv Índice ABREVIATURAS Y ACRÓNIMOS .......................................................................... XI CAPÍTULO I. ANTECEDENTES GENERALES .................................................... 19 I.1 INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS .................................................................................. 19 I.2 DESCONTAMINACIÓN .............................................................................................. 23 I.2 EVOLUCIÓN DE LOS MEDIOS DESCONTAMINANTES .................................................. 25 I.3 DESCONTAMINANTES CONTEMPORÁNEOS ............................................................... 28 I.4 DESCONTAMINACIÓN DE PERSONAL Y MATERIAL SENSIBLE .................................... 31 I.5 DESTRUCCIÓN DE CWAS ........................................................................................ 33 I.6 QUÍMICA Y TOXICOLOGÍA DE LAS MOSTAZAS DE AZUFRE ....................................... 34 I.6.1 Iperita ............................................................................................................. 34 I.6.2 Mostazas de azufre pesadas ........................................................................... 38 I.6.3 Degradación medioambiental de las mostazas de azufre ............................. 39 I.6.4 Reacciones en la descontaminación química de la iperita ........................... 40 I.6.4.1 Reacción de hidrólisis de la iperita.......................................................... 41 I.6.4.2 Sustitución nucleófila en la iperita........................................................... 43 I.6.4.3 Oxidación de la iperita ............................................................................. 43 I.6.4.4 Reacciones de eliminación en la iperita .................................................. 44 I.7 ANÁLISIS DE CWAS EN MUESTRAS MEDIOAMBIENTALES ....................................... 45 I.7.1 Preparación de las muestras.......................................................................... 45 I.7.2 Análisis de las alícuotas generadas ............................................................... 46 I.7.3 Análisis de muestras procedentes de procesos de descontaminación .......... 49 CAPÍTULO II. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ..................................................... 53 II.1 SÍNTESIS DE LAS MOSTAZAS DE AZUFRE PESADAS ................................................. 53 II.2 PREPARACIÓN DE MUESTRA Y ANÁLISIS DEL PROCESO DE DESCONTAMINACIÓN ... 55 II.3 EFICACIA DE LA DESCONTAMINACIÓN ................................................................... 56 II.3.1 Descontaminantes de base orgánica............................................................ 56 II.3.2 Descontaminantes de base acuosa ............................................................... 57 II.4 IDENTIFICACIÓN DE LOS PRODUCTOS FORMADOS EN LOS PROCESOS DE DESCONTAMINACIÓN ................................................................................................... 65 II.4.1 Descontaminantes orgánicos ....................................................................... 65 II.4.2 Descontaminantes acuosos .......................................................................... 71 xvi II.4.3 Formación de los productos de degradación en función del tiempo ......... 95 II.5 MECANISMOS DE LOS PROCESOS DE DESCONTAMINACIÓN ................................... 123 II.5.1 Descontaminantes de base orgánica.......................................................... 123 II.5.2 Descontaminantes de base acuosa ............................................................. 125 CAPÍTULO III. PARTE EXPERIMENTAL ........................................................ 135 III.1 PROCEDIMIENTO GENERAL DE SÍNTESIS ............................................................. 136 III.2 PREPARACIÓN DE LOS AGENTES DESCONTAMINANTES ....................................... 141 III.3 PREPARACIÓN DE MUESTRA Y ANÁLISIS CROMATOGRÁFICO .............................. 141 III.3.1 Descontaminantes de base orgánica ........................................................ 141 III.3.2 Descontaminantes de base acuosa ........................................................... 142 III.3.3 Análisis cromatográfico............................................................................ 142 CAPÍTULO IV. CONCLUSIONES ........................................................................ 147 CAPÍTULO V. SUMMARY OF THE DOCTORAL THESIS ............................ 153 CAPÍTULO VI. RESUMEN DE LA TESIS DOCTORAL .................................. 157 ANEXO I. LISTAS DE SUSTANCIAS QUÍMICAS CLASIFICADAS POR LA CAQ ............................................................................................................................. 161 xvii CAPÍTULO I Antecedentes Generales xviii Antecedentes Generales Capítulo I 19 Capítulo I. Antecedentes Generales I.1 Introducción y objetivos Los objetivos de este trabajo de investigación son: a. Evaluación de la eficacia de los descontaminantes comerciales utilizados por las fuerzas armadas y cuerpos de seguridad del Estado para la descontaminación de las mostazas de azufre pesadas. b. Desarrollo de métodos unificados de tratamiento de muestras para evaluar la eficacia de los distintos descontaminantes, estudiando los productos de degradación mayoritarios mediante cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas. c. Caracterización estructural de los compuestos originados en los procesos de descontaminación de las mostazas de azufre pesadas mediante espectrometría de masas. La descontaminación de Agresivos de Guerra Química, (CWAs), tiene como objetivo neutralizar la amenaza que supone su diseminación ya sea intencionada (conflictos bélicos o atentados terroristas) o accidental (laboratorios dedicados a trabajar con estos agentes para fines no prohibidos por la Convención sobre las Armas Químicas, (CAQ), 1 e instalaciones de destrucción y de desactivación de munición antigua y/o abandonada). El alto riesgo que suponen estos compuestos para el ser humano y el ambiente hace necesario disponer de sistemas de descontaminación que eliminen estos agentes en el menor tiempo posible. Uno de los agresivos de guerra química que más se ha utilizado en distintos conflictos bélicos ha sido el sulfuro de bis(2-cloroetilo) conocido como iperita, gas mostaza o HD I. (Figura I.1) 1 Chemical Weapons Convention (CWC). Convención sobre las Armas Químicas (CAQ). https://www.opcw.org/chemical-weapons-convention/ (21/1/2017). https://www.opcw.org/sp/convencion- sobre-las-armas-quimicas/ (21/1/2017) https://www.opcw.org/chemical-weapons-convention/ https://www.opcw.org/sp/convencion-sobre-las-armas-quimicas/ https://www.opcw.org/sp/convencion-sobre-las-armas-quimicas/ Antecedentes Generales Capítulo I 20 Figura I.1: Estructura química de la iperita Este compuesto y sus análogos, las mostazas de azufre pesadas, son agentes vesicantes 2 muy tóxicos. 3 Se encuentran descritos en la bibliografía tanto como compuestos puros como por mezclas formadas por HD y sus análogos más pesados. El comportamiento químico de la iperita I frente a distintos descontaminantes se ha descrito 4,5,6,7,8,9 pero no así la descontaminación de las mostazas de azufre pesadas. Por ello resulta interesante conocer el comportamiento de este tipo de compuestos frente a diversos agentes descontaminantes. La razón de este interés es doble: en primer lugar, conocer la naturaleza de los productos formados durante las reacciones de descontaminación, ya que en algunos casos, éstos son tan tóxicos como el propio agresivo químico, 10 y en segundo lugar, disponer de datos que permitan detectar la presencia de estos compuestos de acuerdo con las restricciones impuestas por la Convención sobre las Armas Químicas (CAQ). 1 La CAQ es un acuerdo internacional de no proliferación y desarme que entró en vigor en 1997 y actualmente está ratificado por 192 Estados Parte (98% de la población mundial). 11 El proceso de verificación es uno de los pilares fundamentales de la CAQ, ya que asegura la destrucción de los agresivos de guerra química almacenados y 2 Agentes vesicantes: Un tipo de agentes químicos de guerra. Sus efectos se producen fundamentalmente por la acción local de la forma líquida o del vapor sobre la piel, los ojos y el tracto respiratorio. Pueden dar lugar a efectos sistémicos importantes. Su nombre se debe a que uno de los efectos principales que provocan es la aparición de vesículas o ampollas en la piel. 3 Gupta, A.K.; Dubey, D.K.; Kaushik, M.P. J. Hazard. Mater. B. 2007, 139, 154-159. 4 Yang, Y.C.; Baker, J.A.; Ward, J.R. Chem. Rev. 1992, 92, 1729-1743. 5 Popiel, S.; Witkiewicz, Z.; Szewczuk, A. J. Hazard. Mater. B. 2005, 123, 94-111. 6 Popiel, S.; Witkiewicz, Z.; Nalepa, T. J. Hazard. Mater. B. 2005, 123, 269-280. 7 Talmage, S.S.; Watson, A.P.; Hauschild, V.; Munro, N.B.; King, J. Curr. Org. Chem. 2007, 11, 285- 298. 8 Singh, B; Prasad, G.K; Pandey, K.S.; Danikhel, R.K.; Vijayaraghavan, R. Defence Sci. J. 2010, 60(4), 428-441. 9 Kahn, A.W.; Kotta, S.; Ansari, S.H.; Ali, J.; Sharma, R.K. Defence Sci. J. 2013, 63(5), 487-496. 10 Wagner, G.W; Yang, Y-C. Ind. Eng. Chem. Res. 2002, 41, 1925-1928. 11 https://www.opcw.org/about-opcw/member-states/ (21/1/2017) Cl S Cl https://www.opcw.org/about-opcw/member-states/ Antecedentes Generales Capítulo I 21 controla la utilización de las sustancias clasificadas por la CAQ 12 para fines no prohibidos por la Convención. Estas sustancias se encuentran clasificadas en tres listas, 1, 2 y 3, en función de su uso y toxicidad, siendo la lista 1 la que recoge los agentes de máxima toxicidad que se han empleado como armas de guerra (ver Anexo I). La Organización para la Prohibición de las Armas Químicas, (OPAQ), se creó en 1997 para asegurar el cumplimiento de la CAQ. 1 Dispone de una red de laboratorios designados a nivel mundial que se encargan de analizar muestras relacionadas con las labores de verificación. En estos laboratorios, la espectrometría de masas es una de las técnicas principales para realizar la detección y la elucidación estructural de compuestos relacionados con las listas de la CAQ. Por ello, disponer de datos tanto de compuestos listados por la CAQ como de sus productos de degradación, así como de compuestos relacionados es primordial. En este sentido, en este trabajo de investigación se ha planteado evaluar la eficacia de diez descontaminantes comerciales utilizados por las fuerzas armadas y los cuerpos de seguridad del Estado. En concreto, se evaluarán frente a seis mostazas de azufre pesadas los descontaminantes DS2, 13 GD5, 14 GD6, 15 GDS2000, 16 RM21, 17 RM31, 18 RM35, 19 BX24, 20 BX29 21 y BX40. 22 12 https://www.opcw.org/chemical-weapons-convention/annexes/annex-on-chemicals/ (21/1/2017) 13 DS2. http://msdssearchengine.com/local_msds.php?id=133024 (8/7/2016). Líquido polar no acuoso, compuesto por un porcentaje en peso de 70% dietilentriamina, 28% etilenglicol monometil éter y 2% de hidróxido sódico. Su componente activo es 1-metoxietanol. 14 GD5. Solución orgánica básica. Los componentes activos son 2-amino-etanol e hidróxido potásico. Es perjudicial para las pinturas alcaloides, plásticos y elastómeros. http://www.dharmamagna.com/322- CCBRN-ChemBio-Decontamination-System.php (8/7/2016) 15 GD6. Solución orgánica básica. Los componentes activos son 2-amino-etanol y etóxido amino potásico. Es perjudicial para las pinturas alcaloides, plásticos y elastómeros. Es similar al GD5 pero más efectivo. Se aplica en forma de microgotas mediante el equipo “Fogbooster” sobre superficies sensibles, como el interior de vehículos, aviones o barcos. www.owrgroup.com (8/7/2016) 16 GDS2000. Descontaminante altamente alcalino, compuesto por dietilentriamina, aminoalcoholes y alcóxido sódico. Eficaz contra todos los agresivos de guerra química de combate conocidos, incluidos agentes espesados. Indicado para la descontaminación de carros de combate y vehículos armados. www.karcher-rm.com, (24/4/2002) 17 RM21. Descontaminante neutro indicado para descontaminación personal y de material sensible. Es una mezcla formada por aminas, N-óxidos de alquildimetilo, 2-propanol y tensioactivos no iónicos. www.karcher.com (7/11/2003) https://www.opcw.org/chemical-weapons-convention/annexes/annex-on-chemicals/ http://msdssearchengine.com/local_msds.php?id=133024 http://www.dharmamagna.com/322-CCBRN-ChemBio-Decontamination-System.php http://www.dharmamagna.com/322-CCBRN-ChemBio-Decontamination-System.php http://www.owrgroup.com/ http://www.karcher-rm.com/ http://www.karcher.com/ Antecedentes Generales Capítulo I 22 Las mostazas de azufre pesadas cuya degradación se estudiará en este trabajo, se representan en la Figura I.2 y pertenecen a la lista 1.A.04 de la CAQ. 12 Todas ellas son agresivos químicos reales susceptibles de uso militar (weaponizable organic compounds). 1a 1b 1c 1d 1e 1f Figura I.2: Estructura química de las mostazas de azufre pesadas Para evaluar la eficacia de la descontaminación en función del tiempo de aplicación mediante cromatografía de gases, se desarrollarán métodos específicos de tratamiento de las muestras de descontaminación generadas. Además, se efectuará la caracterización estructural mediante espectrometría de masas de los compuestos de degradación mayoritarios obtenidos en los procesos de descontaminación. 18 RM31. Es un agente líquido, alcalino, indicado para la eliminación de la suciedad de grasa y aceites. www.karcher.com (7/11/2003) 19 RM35. Descontaminante líquido indicado para la descontaminación de agresivos biológicos. Es una mezcla formada por compuestos de amonio cuaternarios, cloruros de bencil C12-18 alquildimetilo, cloruro de dodecildimetilamonio, cloruro de N-Alquil(C12-C14)-N-etilbencil-N,N-dimetilamonio y 2 propanol. Su nombre técnico es “cloruro de alquilarildimetilamonio”. www.karcher.com (7/11/2003) 20 BX24. Descontaminante sólido. De color blanco con un fuerte olor a cloro, indicado para descontaminar materiales y vehículos. Contiene silicatos, fosfatos, surfactantes y oxidantes entre otros compuestos. Su composición es 88% de agua y un 12% de una mezcla en polvo de talco y Fichlor. www.cristanini.com (27/03/2007) 21 BX29. Descontaminante líquido, indicado para la descontaminación de personal. http://www.cristanini.it/public/pdf/file/pdf_1372239472.pdf (8/7/2016) 22 BX40. Descontaminante líquido, indicado para la descontaminación de aeronaves y helicópteros. http://www.cristanini.it/public/pdf/file/pdf_1372239472.pdf (8/7/2016) S S Cl Cl S SCl Cl Cl S S Cl Cl S S Cl S Cl S Cl Cl S O S Cl http://www.karcher.com/ http://www.karcher.com/ http://www.cristanini.com/ http://www.cristanini.it/public/pdf/file/pdf_1372239472.pdf http://www.cristanini.it/public/pdf/file/pdf_1372239472.pdf Antecedentes Generales Capítulo I 23 I.2 Descontaminación Los conflictos bélicos más relevantes en los que se han usado agentes vesicantes han sido la I Guerra Mundial 23 (1914-1918), donde su uso fue masivo en el frente de batalla, la Guerra irano-iraquí 24,25,26 (1980-1988) y la Guerra civil en Siria, 27 (2011-actualidad). El ataque terrorista en 1995 en el metro de Tokio con un agente de guerra química (Sarín) 28 fue el primer caso en el que se atacó a la población civil con este tipo de agresivos. 23 Debido a la alta toxicidad de estos compuestos y al serio peligro que suponen para el ser humano, es imprescindible el poder descontaminar de forma rápida y eficiente a las personas, al material y a las zonas afectadas. El término “descontaminación”, en el contexto de este trabajo, se utiliza para describir los procesos de eliminación y destrucción de agresivos de guerra química. No distingue entre eliminación y destrucción. Así, un descontaminante puede eliminar un agresivo de una zona determinada y, el agresivo o sus productos de descontaminación pueden seguir siendo un peligro en una nueva ubicación. El término "detoxificación” significa transformar un agresivo de guerra química en otros productos no tóxicos o que no ocasionen serios problemas para la salud. El término “degradación” hace referencia a la reacción química mediante la cual un agresivo químico se transforma en otro compuesto. 23 Pita, R.; Armas Químicas. La Ciencia en Manos del Mal. Plaza y Valdés Editores. 2008. 24 United Nations Security Council, 1984, New York. Report of the specialists appointed by the Security- General to investigate allegations by the Islamic Republic of Iran concerning the use of chemical weapons. Report S-16433. www.securitycouncilreport.org/atf/cf/.../Disarm%20S16433.pdf (5/7/2016) 25 United Nations Security Council, 1986, New York. Report of the mission dispatched by the Security- General to investigate allegations by the Islamic Republic of Iran concerning the use of chemical weapons. Report S-17911. www.securitycouncilreport.org/atf/cf/.../Disarm%20S17911.pdf (5/7/2016) 26 United Nations Security Council, 1988, New York. Report of the mission dispatched by the Security- General to investigate allegations by the Islamic Republic of Iran concerning the use of chemical weapons. Report S-20134. repository.un.org/bitstream/handle/11176/.../S_20134-EN.pdf (5/7/2016) 27 https://www.opcw.org/news/article/director-general-circulates-opcw-ffm-reports-to-states-parties/ (31/8/2016) 28 Sarín: (Metilfosfonofluoridato de O-isopropilo). Agresivo de Guerra Química tipo organofosforado de toxicidad extrema. Pertenece a la lista 1.A.01 de la CAQ. P O O F http://www.securitycouncilreport.org/atf/cf/.../Disarm%20S16433.pdf http://www.securitycouncilreport.org/atf/cf/.../Disarm%20S17911.pdf https://www.opcw.org/news/article/director-general-circulates-opcw-ffm-reports-to-states-parties/ Antecedentes Generales Capítulo I 24 La descontaminación se divide en dos áreas:  Descontaminación de material, infraestructuras o equipamiento  Descontaminación de personal En el primer caso, el objetivo principal en el proceso de descontaminación es la superficie sólida sobre la que el agresivo químico se ha depositado. El tipo de superficies a descontaminar (porosas, no porosas, superficies metálicas, componentes electrónicos, etc.) y las interacciones entre el agresivo y la superficie son determinantes a la hora de diseñar un sistema de descontaminación. En todos los casos es de vital importancia que los descontaminantes no sean corrosivos para que las superficies descontaminadas no queden dañadas. En la descontaminación de personas, la rapidez es primordial, ya que una vez depositado el agresivo sobre la piel, su acción tóxica es tan rápida que es necesario retirar el agresivo químico en el menor tiempo posible. La descontaminación puede ser, a su vez 8  física o  química En la descontaminación física, el agresivo químico se elimina mediante procesos de frotamiento, raspado o enjuague pero el agresivo no se detoxifica. 9 De otra forma, el agresivo se elimina de un medio para llevarlo a otro, sin transformarse químicamente en compuestos químicos de menor toxicidad. Por el contrario, la descontaminación química, transforma el agresivo químico en compuestos químicos de menor toxicidad. Los descontaminantes químicos son, por lo general, más efectivos que los descontaminantes físicos ya que la eliminación del agresivo es más rápida y completa. Sin embargo, dependiendo de los medios disponibles, la descontaminación puede realizarse mediante métodos físicos, como arrastre, pulverización con una solución jabonosa, mediante vapor a presión o con materiales adsorbentes. En la mayor parte de los casos, las reacciones de descontaminantes comerciales con agresivos químicos son las mismas que las producidas durante su degradación medioambiental o atenuación natural (procesos originado por la acción combinada de luz solar, temperatura, humedad, aireación y actividad microbiana). 7 La ventaja de utilizar un descontaminante comercial es la reducción del tiempo necesario para la descontaminación. En la descontaminación química, la cinética y el mecanismo de las reacciones implicadas en la degradación del agresivo químico, se ven fuertemente afectadas por las Antecedentes Generales Capítulo I 25 propiedades del disolvente, por lo que el medio de descontaminación es una variable a controlar para la reacción de descontaminación. 29 Un medio descontaminante óptimo es aquel que disuelve al agente y promueve la reacción deseada. Los procedimientos y los descontaminantes disponibles en la actualidad se dividen en cuatro grandes grupos: 29  Agua y descontaminantes de base acuosa  Descontaminantes de base orgánica  Emulsiones y espumas  Descontaminantes vaporizados Un problema adicional que se encontrará en este estudio es que algunos de los descontaminantes empleados tienen una composición secreta o están sujetos a patentes, por lo que su composición exacta no se indica. No obstante, de los datos disponibles puede deducirse el tipo de agentes activos que los componen. I.2 Evolución de los medios descontaminantes El desarrollo de métodos para la descontaminación de agresivos de guerra química se remonta a la I Guerra Mundial cuando Alemania utilizó gas mostaza (HD) sobre las tropas aliadas en el saliente de Yprès (Bélgica) en el mes de julio de 1917. 23 Antes de ese momento, los compuestos químicos tóxicos utilizados (por ejemplo el cloro), eran gases no persistentes por lo que no era necesaria su descontaminación. Los primeros descontaminantes utilizados para tratar la iperita fueron los polvos blanqueantes tipo lejía (polvos de gas, hipoclorito cálcico). La reacción con el exceso de lejía era tan rápida que el agresivo químico se transformaba en productos menos tóxicos o no tóxicos en cuestión de minutos. A partir de la II Guerra Mundial, las lejías supercloradas fueron los descontaminantes más utilizados tanto para la descontaminación del equipo como del personal afectado. En estas lejías se mejoró la efectividad del anión hipoclorito, introduciendo oxidantes más potentes. 4 En los años 60, se desarrolló la solución activada de hipoclorito, conocida como “ASH”. 30 Otras lejías supercloradas desarrolladas para estos objetivos 29 Decontamination of Warfare Agents. Richardt, A.; Blum, M-M. Ed.; Wiley-VCH. Verlag GmbH & Co. 2008. 30 ASH: “Activated Solution of Hypochlorite”. Compuesta por hipoclorito cálcico al 0.5%, el tampón Antecedentes Generales Capítulo I 26 fueron la lejía de alto rendimiento “HTH”, 31 muy eficaz para la descontaminación de la iperita, pero altamente corrosiva y la lejía supertropical, “STB”, 32 más estable que la lejía normal y muy eficaz para la descontaminación de la iperita. Sin embargo, el descontaminante STB es muy irritante y corrosivo para metales. Por último, mencionar la mezcla holandesa, conocida como “Dutch Powder”, 33 y utilizada durante muchos años por diversos países europeos en la descontaminación de CWAs. El empleo de la lejía o lejías modificadas como medios descontaminantes tiene como principal inconveniente el carácter corrosivo frente a las superficies a tratar, la elevada cantidad de lejía necesaria para originar compuestos menos tóxicos, su ineficacia en operaciones realizadas a baja temperatura 4 o el tener que preparar la disolución antes de cada uso para asegurar un contenido adecuado de cloro activo. Por estos motivos, después de la II Guerra Mundial, se continuó investigando en nuevos descontaminantes. En 1960, se comenzó a utilizar el descontaminante denominado DS2. 4,13 Este descontaminante es de uso general, no necesita preparaciones previas, es muy estable al almacenamiento y tiene un rango de temperaturas de efectividad muy elevado (- 26ºC a 52ºC). A temperatura ambiente, las especies reactivas del descontaminante (el 1- metoxietanol en hidróxido sódico) reaccionan instantáneamente con la iperita. Aunque este descontaminante es muy eficaz y no corrosivo frente a la mayoría de las superficies metálicas, puede dañar pinturas, plásticos, cauchos y materiales de cuero, es corrosivo frente a la piel y tiene carácter teratogénico. Además, el DS2 se degrada en presencia de agua o en contacto prolongado con el aire. 4 Por un lado, el peligro para la salud que suponía el uso de DS2 y por otro lado la utilización de “composites” en el equipamiento militar, hicieron necesario desarrollar nuevos descontaminantes, ya fueran sólidos o líquidos y dentro de los descontaminantes líquidos, tanto de base acuosa como de base orgánica. Los descontaminantes acuosos tienen la ventaja de poder utilizar agua procedente de medios naturales. 29 Las soluciones jabonosas son adecuadas para solubilizar los agentes hidrogeno fosfato sódico al 0.5% y el surfactante con nombre comercial “Triton X-100” al 0.05%, compuesto por polietilenglicol terc-octilfeniléter y agua al 98.95 %. 31 HTH: “High Test of Hypochlorite”. Mezcla de hipoclorito cálcico en agua al 7%, con un porcentaje de cloro activo del 70%. 32 STB: “Super Tropical Bleach”. Lejía compuesta por un 95% de hipoclorito cálcico con un porcentaje de al menos un 30% de cloro activo. 33 “Dutch Powder”: Mezcla holandesa compuesta por hipoclorito cálcico y óxido de magnesio. Antecedentes Generales Capítulo I 27 puros, pero necesitan un disolvente orgánico para disolver los agentes tratados con espesantes. Se ha comprobado que las principales reacciones de descontaminación química, oxidación y sustitución, son más lentas al disminuir la polaridad del disolvente, por lo que el diseño de un sistema de descontaminación es siempre una situación de compromiso entre la solubilidad del agente a descontaminar y la reactividad de las especies descontaminantes. Los medios de descontaminación sólidos tienen la propiedad de absorber cantidades importantes de agentes líquidos, pero la reactividad de los descontaminantes o reactivos incorporados al soporte sólido es menor que en un medio líquido. El desarrollo del kit M291 34 fue un ejemplo de un soporte polimérico con reactivos adsorbidos en su superficie. 4 Dado que los agresivos químicos son compuestos orgánicos de baja polaridad y la mayor parte de las especies descontaminantes reactivas (iones hidroxi, hipoclorito y oxidantes aniónicos) son compuestos polares, se han investigado las micelas y emulsiones como medios líquidos heterogéneos de descontaminación. Los descontaminantes basados en emulsiones y espumas, combinan las ventajas de los descontaminantes de base acuosa y de base orgánica. 29 Destaca la emulsión alemana “C8”, 35 no corrosiva, capaz de disolver compuestos tratados con espesantes y con poder de penetración en las pinturas. Esta emulsión es capaz de disolver y reaccionar con los agentes absorbidos en ellas sin dañar la pintura. 4 El ejército austriaco usa una emulsión de xilenos 36 con propiedades similares a C8. Las principales diferencias entre ambas emulsiones residen en los disolventes orgánicos y en las especies con cloro activo utilizadas. El tetracloroetileno, utilizado en la emulsión alemana C8, disuelve mejor a los agresivos químicos, no es inflamable pero presenta problemas para el medio ambiente debido a su persistencia. Los xilenos usados por los austriacos, a pesar de ser inflamables, son menos persistentes. 29 34 Kit M291: Kit de descontaminación para la piel compuesto por 6 toallitas de fibra impregnadas con resinas de tipo XE-555. 35 Emulsión alemana “C8”: Compuesta, en peso, por 15% de tetracloroetileno, 76% de agua, 1% de surfactante anionico y 8% de hipoclorito cálcico. 36 Emulsión de xilenos: Compuesta por xilenos, lejía HTH y el descontaminante de base clorada, con nombre comercial, “Fichlor”, compuesto por N,N-dicloroisocianurato sódico. Antecedentes Generales Capítulo I 28 I.3 Descontaminantes contemporáneos A partir de los años 90, los esfuerzos en descontaminación se han dirigido a desarrollar descontaminantes no corrosivos y que no afecten negativamente al medioambiente. Por ello se han sustituido las lejías con base clorada (ion hipoclorito) por descontaminantes con base peroxi para efectuar la detoxificación oxidativa de la iperita. Los descontaminantes con base peroxi son efectivos en condiciones climatológicas adversas ya que el punto de congelación de una solución de peróxido de hidrógeno al 50% es de - 40ºC. 10 Otros oxidantes como el ácido metacloroperoxibenzoico, el monoperoxiftalato de magnesio o la solución comercial “Oxona” ®,37 son también eficientes como agentes de descontaminación de la iperita. 4 Adicionalmente, se ha comprobado la eficacia como coadyuvantes de los aniones bicarbonato (HCO3 - ) y molibdato (MoO4 2- ) para incrementar la reactividad del peróxido de hidrógeno (H2O2) en la oxidación de la iperita. 10,38 Así, por ejemplo, el anión (MoO4 2- ) en cantidades catalíticas se oxida por acción del agua oxigenada al anión tetraperoxomolibdato [Mo(OO)4 2- ] que actúa como oxidante enérgico de la iperita I para formar el sulfóxido V (Esquema I.1). Esquema I.1: Oxidación catalítica de la HD Como sucedía con los disolventes de base clorada, la baja solubilidad de la iperita en agua requiere de la adición de codisolventes como carbonato de propileno y propilenglicol y/o surfactantes como “Triton X-100” 30 para conseguir un medio adecuado para su oxidación. A modo de ejemplo, en el año 2001, el laboratorio americano “Edgewood Chemical Biological Center” patentó un descontaminante, que se comercializó posteriormente con 37 Oxona ®: Disolución acuosa compuesta por sulfato potásico, hidrógeno sulfato potásico e hidrógeno sulfito potásico. 38 Wagner, G.; Main Group Chem. 2010, 9, 257-263. Cl S Cl Cl S Cl O I V MoO4 2-Mo(OO)4 2- H2O2H2O Antecedentes Generales Capítulo I 29 el nombre de “Decon Green”. 39,40,41 Este descontaminante se usa para descontaminar vehículos y material pesado. La descontaminación con peróxido de hidrógeno vaporizado mediante adición de pequeñas concentraciones de amoníaco (mVHP) es una alternativa al empleo de surfactantes o disolventes orgánicos. 42 El peróxido de hidrógeno vaporizado se utiliza para la descontaminación de agresivos biológicos y es un esterilizante ampliamente usado por la industria. La adición de amoníaco gas al sistema vaporizado permite descontaminar la iperita por lo que este proceso es adecuado para la descontaminación biológica y química de material sensible, el interior de vehículos o edificios. El empleo de espumas tiene ventajas sobre las soluciones descontaminantes convencionales ya que no son perjudiciales para el medioambiente. 29 Las espumas se caracterizan porque se adhieren sobre cualquier tipo de superficie, se descomponen lentamente en presencia de soluciones descontaminantes y la carga logística es menor debido a la baja densidad de la espuma. Ejemplos de este tipo de descontaminantes son la espuma desarrollada por el laboratorio nacional americano “Sandia” (combinación de surfactantes y oxidantes, incluyendo H2O2) 43 y el sistema de espuma “CASCAD” 29,44 desarrollado en Canadá. 39 Universal decontaminating solution for chemical warfare agents. US Patent 6,245,957, September 2, 1999. United States Patent and Trademark Office Web site. http://patft.uspto.gov/netacgi/nphParser?Sect1=PTO1&Sect2=HITOFF&d=PALL&p=1&u=%2Fnetaht ml%2FPTO%2Fsrchnum.htm&r=1&f=G&l=50&s1=6245957.PN.&OS=PN/6245957&RS=PN/6245957 (5/7/2016) 40 Wagner, G.W; Bartram, P.W.; Procell, L.R.; Sorrick, D.C.; Henderson, V.D.; Turesky, A.K.; Rastogi, V.K.; Yang, Y-C. Edgewood Chemical Biological Center, Aberdeen Proving Ground, MD. Decon Green: Development and Chemical Biological Agent Efficacy Testing. ECBC-TR-400. 2004. http://www.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/a476209.pdf (6/7/2016) 41 “Decon Green”: Solución de H2O2, carbonato potásico, molibdato potásico, carbonato de propileno y el surfactante “TritonX-100”. 42 Wagner, G.; Sorrick, D.; Procell, L.; Brickhouse, M.; McVey, I.; Schwartz, L.; Langmuir. 2007, 23, 1178-1186. 43 US Environmental Protection Agency. Washington, DC. National Homeland Security Research Center. Building Decontamination Alternatives. 2005; pp 67-78. https://cfpub.epa.gov/si/si_public_file_download.cfm?p_download_id=514244 (5/7/2016) 44 “CASCAD”: Compuesto por hipoclorito (Fichlor) y surfactantes. http://patft.uspto.gov/netacgi/nphParser?Sect1=PTO1&Sect2=HITOFF&d=PALL&p=1&u=%2Fnetahtml%2FPTO%2Fsrchnum.htm&r=1&f=G&l=50&s1=6245957.PN.&OS=PN/6245957&RS=PN/6245957 http://patft.uspto.gov/netacgi/nphParser?Sect1=PTO1&Sect2=HITOFF&d=PALL&p=1&u=%2Fnetahtml%2FPTO%2Fsrchnum.htm&r=1&f=G&l=50&s1=6245957.PN.&OS=PN/6245957&RS=PN/6245957 http://www.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/a476209.pdf https://cfpub.epa.gov/si/si_public_file_download.cfm?p_download_id=514244 Antecedentes Generales Capítulo I 30 Los geles también se han estudiado como medios heterogéneos de descontaminación de agresivos químicos. Al ser el gel un sistema coloidal formado por una red porosa de nanopartículas interconectadas, el volumen del medio líquido aumenta, facilitando el proceso de descontaminación. Un ejemplo de descontaminante gelificado es el denominado comercialmente como “L-Gel”, 45,46 desarrollado en los años 2000 en el “Lawrence Livermore National Laboratory” en el que el componente reactivo principal es la Oxona ® . 37 La descontaminación fotocatalítica de la iperita se ha estudiado profusamente. Así, nanopartículas derivadas de óxidos metálicos como Al2O3, MgO, CaO, ZnO, TiO2 o nanotubos de titanio son capaces de adsorber contaminantes orgánicos depositados en las superficies contaminadas, debido entre otras propiedades, a su elevada ratio entre la superficie y el volumen y a su elevado número de centros reactivos. Prasad y colaboradores 47 han descrito la descontaminación fotocatalítica de la HD asistida por luz solar utilizando nanopartículas de ZnO, confirmando la desaparición total del contaminante a las 12 horas y la aparición de productos de hidrólisis y eliminación. Ramacharyulu y colaboradores 48,49 han descrito la descontaminación fotocatalítica de la HD utilizando nanopartículas de TiO2, confirmando un descenso en la efectividad de la descontaminación a medida que aumenta el tamaño de partícula. A las 6 horas de reacción se obtuvo una eficacia de descontaminación del 100% bajo irradiación mientras que la eficacia disminuyó al 24,7% en ausencia de luz. Resultados análogos se obtuvieron con nanopartículas de TiO2 dopadas con azufre. Naseri y colaboradores 50 describieron la degradación fotocatalítica de la HD usando nanopartículas de TiO2 y polioxometalatos 51 embebidos en nanopartículas de TiO2 en 45 Raber, E.; McGuire, R.; Hoffman, M.; Shepley, D.; Carlsen, T.; Krauter, P.; Alcaraz, A. Lawrence Livermore National Laboratory, Lawrence, CA. Universal Oxidation for CBW Decontamination: L-Gel System Development and Deployment. UCRL-ID-137426 Rev. 1, 2000. https://e-reports- ext.llnl.gov/pdf/238558.pdf (5/7/2016) 46 Raber, E.; McGuire, R. J. Hazard. Mater. 2002, 93, 339-352. 47 Prasad, G.K.; Ramacharyulu, P.V.R.K.; Singh, B.; Katra, K.; Srivastava, R.; Ganesan, K.; Vijayaraghavan, R. J. Mol. Catal. A: Chem. 2011, 349, 55-62. 48 Ramacharyulu, P.V.R.K.; Prasad, G.K.; Ganesan, K.; Singh, B. J. Mol. Catal. A: Chem. 2012, 353-354, 132-137. 49 Ramacharyulu, P.V.R.K.; Kumar, J.P.; Prasad, G.K.; Sreedhar, B. Mater. Chem. Phys. 2014, 148, 692- 698. 50 Naseri, M.T.; Sarabadani, M. Environ. Sci. Pollut. Res. 2013, 20, 907-916. https://e-reports-ext.llnl.gov/pdf/238558.pdf https://e-reports-ext.llnl.gov/pdf/238558.pdf Antecedentes Generales Capítulo I 31 fase líquida a temperatura ambiente (33±2ºC), como H3PW12O40/MCM41-NH2, H3PW12O40/TiO2 y H6P2W16O62/TiO2. En este caso se obtuvieron mejores resultados de descontaminación con nanopartículas de TiO2 que con polioxometalatos embebidos en TiO2. Adicionalmente, se ha descrito la descontaminación por oxidación electroquímica. Singh y colaboradores 52 usaron el óxido de grafeno como catalizador para promover la oxidación electroquímica del tiodiglicol II, principal producto de hidrólisis de la HD. Lo resultados obtenidos sugieren que el óxido de grafeno puede ser una alternativa a los metales de transición para la degradación de mostazas de azufre. Por último, se han realizado diversos estudios sobre la biodegradación de la HD en suelos. Se han aislado dos cadenas bacterianas, 4 la Pseudomonas pickettii y Alcaligens xylosoxidans que utilizan tiodiglicol II, como fuente de carbono para su crecimiento. 53 La biodegradación del tiodiglicol con la cadena bacteriana Alcaligens xylosoxidans origina el ácido 2-hidroxietiltioacético, III y el ácido tiodiglicólico, IV (Esquema I.2). Se ha confirmado además que estos organismos no son capaces de sobrevivir cuando se utiliza la HD I como medio de cultivo. 4 Esquema I.2: Biodegradación del tiodiglicol I.4 Descontaminación de personal y material sensible Los descontaminantes descritos en el apartado anterior no pueden usarse para la descontaminación del personal. 7 Por ello, y de forma paralela, se ha desarrollado la descontaminación de personal y de material sensible. 9 Una vez depositado el agresivo sobre la piel, es necesario retirarlo durante los primeros dos minutos tras la 51 Polioxometalatos (POMs): Agregados inorgánicos de carácter aniónico. Están formados principalmente por oxígeno (O) y metales de transición (M) en su estado de oxidación más alto. 52 Singh, V.V; Nigan, A.K.; Yadav, S.S.; Tripathi, B.K.; Srivastava, A.; Boopathi, M.; Sens. Actuators, B. 2013, 188, 1218-1224. 53 García-Ruiz, V.; Martín-Otero, L.E.; Puyet, A. Biotechnol. Prog. 2002, 18, 252-256. HO S OH HO S OH O II III HO S OH O O IV Antecedentes Generales Capítulo I 32 exposición, 54 por lo que en ausencia de un descontaminante específico, la retirada física del mismo es primordial. En situaciones de emergencia, pueden utilizarse productos de uso doméstico como jabón, detergentes, agua templada, harina, etc. 7 El protocolo a seguir para la descontaminación del personal es, en primer lugar, retirar las gotas del agresivo con adsorbentes, tipo tierra de Fuller (silicato de aluminio) o compuestos similares. Seguidamente, enjuagar la zona afectada con agua/jabón/detergentes y finalmente utilizar un antídoto si es necesario. 8 Históricamente, los primeros descontaminantes utilizados para la piel fueron las lejías en estado sólido. 4 En 1973, el ejército israelí encontró un kit de descontaminación personal en los vehículos soviéticos utilizados por Egipto durante la Guerra del Yom Kippur. 4 La Marina norteamericana imitó la composición del kit y produjo el sistema “M258” en 1974. Durante la década de los 80, se desarrollaron los kits M258A1 y M280. Estos kits consistían en dos paquetes sellados. El paquete I contenía una toallita pre-humidificada con una solución descontaminante formada por un 72% de etanol, 10% de fenol, 5% de hidróxido sódico, amoníaco y alrededor de un 12% de agua. El paquete II contenía una toallita, impregnada con cloramina-B, (PhS(O)2NClNa) y una ampolla de vidrio sellada con una solución (en peso) del 5% de ZnCl2, 45% de etanol y 50% de agua. La ampolla del paquete II se rompía y mojaba la toallita previamente a su utilización. Las dos toallitas humedecidas se usaban consecutivamente para limpiar la piel y los objetos personales como máscaras NBQ contaminadas, guantes, cubrebotas y armas. 4 La toallita II se diseñó específicamente para descontaminar la iperita y el VX. 55 Posteriormente, Canadá desarrolló unas toallitas descontaminantes, comercializadas bajo el nombre “RSDL”. 54,56 La FDA norteamericana aceptó su uso en 2003. 54 Schwartz, M.D.; Hurst, C.G.; Kirk, M.A.; Reedy, S.J.; Braue, E.H. Curr Pharm Biotechnol. 2012, 13(10), 1971-1979. 55 VX: Agresivo de guerra química tipo organofosforado, de toxicidad extrema. Pertenece a la lista 1.A.03 de la CAQ. Su nombre químico es S-[2-(diisopropilamino)etil] metilfosfonotiolato de O-etilo. 56 RSDL: “Reactive Skin Decontamination Lotion Kit”, compuesto por “Dekon 139” (formulación secreta) con pequeñas cantidades de la monoxima del diacetilo. Estos componentes se disuelven en polietilenglicol monometil éter (MPEG). El kit es de uso universal para la descontaminación de la HD I, agentes nerviosos tipo G y distintos insecticidas organofosforados. P O S O N http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Schwartz%20MD%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=22352732 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Hurst%20CG%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=22352732 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Kirk%20MA%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=22352732 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Reedy%20SJ%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=22352732 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Braue%20EH%20Jr%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=22352732 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22352732 Antecedentes Generales Capítulo I 33 Actualmente, las tropas de intervención rápida norteamericanas llevan estas toallitas en su equipamiento personal estándar. I.5 Destrucción de CWAs La destrucción de armamento químico se realiza de diferentes formas 57,58 siempre que no se utilicen para ello métodos no permitidos por la Convención para la Prohibición de las Armas Químicas. Los métodos prohibidos por la CAQ son el enterramiento, la inmersión en agua y la incineración a cielo abierto. Se han desarrollado diferentes tecnologías tanto para la destrucción de armamento químico ensamblado (proyectiles de artillería, bombas aéreas, misiles, etc.) como agresivos de guerra química almacenados en contenedores o en munición de tipo binaria. 59 Las tecnologías de destrucción a gran escala se dividen en dos grupos principales:  Empleo de alta temperatura (incineración)  Destrucción a baja temperatura (hidrólisis), seguida del tratamiento de la masa de reacción generada Al desmantelar munición con armamento químico, se generan tres tipos de componentes, el agente químico, la carga explosiva y las partes metálicas. Cada componente se trata por separado. El agresivo químico se somete a una combustión a temperatura elevada, (incineración) lo que produce la mineralización completa de los compuestos orgánicos. Posteriormente los óxidos generados y los gases ácidos se eliminan mediante limpieza, mientras que las partes metálicas se descontaminan mediante tratamiento térmico. 57 Los EEUU utilizaron por primera vez la incineración para destruir agresivos químicos en el atolón de “Johnston” (JACADS) situado en el Pacífico Central. Actualmente se está utilizando en diversas plantas de destrucción como son “Tooele” (TOCDF) en Utah, “Anniston” (ANCDF) en Alabama, “Pine-Bluff” (PBCDF) en Arkansas y “Umatilla” (UMCDF) en Oregón. 59 57 Martínez-Alvarez, R. OPCW Today. 2014, 3, 10-13. 58 Jang, Y.J; Kim, K; Tsay, O.G; Atwood, D.A; Churchill, D.G. Chem. Rev. 2015, 115, PR1-PR76 59 https://www.opcw.org/our-work/demilitarisation/destruction-technologies/ (21/01/2017) https://www.opcw.org/our-work/demilitarisation/destruction-technologies/ Antecedentes Generales Capítulo I 34 La opinión pública norteamericana contraria a la incineración, ha promovido el desarrollo de tecnologías alternativas a la incineración, como la destrucción a baja temperatura. Este procedimiento emplea un proceso en dos pasos. Primero, se neutraliza el agente en la planta de destrucción y posteriormente los compuestos generados se eliminan en una planta de tratamiento especializado (TSDF). Esta tecnología se ha utilizado en la destrucción de agresivos químicos en tres instalaciones de destrucción a gran escala, “Aberdeen” (ABCDF) en Maryland, “Newport” (NECDF) en Indiana y “Pine-Bluff” (PBBDF) en Arkansas. 59 Las tecnologías de destrucción de agresivos a temperaturas bajas son variadas. Entre otras, se emplean la hidrólisis del agresivo seguida de oxidación mediante agua supercrítica (SCWO), 60 la hidrólisis seguida de biodegradación, 4,61 el proceso Ag(II) (Ag/HNO3), 62 etc. El gobierno de los EEUU optó por la tecnología de hidrólisis seguida de biodegradación en “Pueblo”, Colorado y la hidrólisis seguida de oxidación con agua supercrítica en “Blue Grass”, Kentucky. En la Federación Rusa se emplea la neutralización a baja temperatura, para posteriormente eliminar la masa generada mediante incineración o bitumización. 59 Actualmente se ha destruido aproximadamente el 93% de las armas químicas declaradas. 63 La Federación Rusa y EEUU, únicos poseedores actuales de armas químicas, han pedido diferentes prórrogas a la OPAQ para su destrucción total. Se espera que para 2023 esté destruido todo el arsenal químico declarado. 64 I.6 Química y Toxicología de las mostazas de azufre I.6.1 Iperita El sulfuro de bis(2-cloroetilo), I, es un compuesto bifuncional altamente reactivo. Se ha documentado su capacidad antimitótica, mutagénica, carcinogénica, teratogénica y 60 Veriansyah, B; Kim, J-D; Lee, J-C. J. Hazard. Mater. 2007, 147, 8-14. 61 Mazur, A. J. Biol. Chem. 1946, 164, 271-289. 62 Turner, A-D. Membr. Technol. 2002, 2, 6-12. 63 https://www.opcw.org/ (14/01/2017) 64 https://www.opcw.org/fileadmin/OPCW/CSP/C-21/en/c2105_e_.pdf (16/01/2017) http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0958211802800921 https://www.opcw.org/ Antecedentes Generales Capítulo I 35 citotóxica. 65,66 Es un potente agente vesicante, 2 siendo la piel, los ojos y el tracto respiratorio los principales órganos diana y el ADN el principal objetivo molecular de su toxicidad. Hasta la fecha, no existe un antídoto específico y el tratamiento a aplicar es sintomático. 67 En 1822, Despretz 68 preparó la iperita haciendo reaccionar etileno con cloruro de azufre. (Esquema I.3) Esquema I.3: Síntesis de la HD En 1886, Meyer 69 obtuvo este compuesto mediante cloración del tiodiglicol II con tricloruro de fósforo. (Esquema I.4) Esquema I.4: Síntesis de la HD El método de Meyer-Stephen, 70 mediante el cual se mezclaban 75 partes de monocloruro de azufre y 25 partes de dicloruro de azufre en una atmósfera de etileno, permitió obtener la HD con un rendimiento del 98%. (Esquema I.5) Esquema I.5: Síntesis de la HD Durante la I Guerra Mundial, los científicos alemanes Lommel y Steinkopf desarrollaron el proceso de Meyer para producir la HD a gran escala. En este proceso se usaba cloruro de tionilo en vez de tricloruro de fósforo para clorar el tiodiglicol II. La 65 Black, R.M.; Brewster, K.; Harrison, J.M.; Stansfield, N. Phosphorus, Sulfur Silicon Relat. Elem. 1992, 71, 31-47. 66 Malhotra, R.C.; Ganesan, K.; Sugendran, K.; Swamy, R.V. Defence Sci. J. 1999, 49(2), 97-116. 67 https://www.opcw.org/fileadmin/OPCW/SAB/en/sab-21-wp07_e_.pdf (22/1/2017) 68 Despretz, C. M. Ann. Chim Phys. 1822, 21, 428-430. 69 Meyer, V. Chem. Ber. 1886, 19, 628-632. 70 Meyer,V. Chem. Ber. 1886, 19, 3259-3265. Cl S ClSCl2 I H2C CH2 HO S OH PCl3 Cl S Cl II I Cl S ClSCl2S2Cl2 I H2C CH2 https://www.opcw.org/fileadmin/OPCW/SAB/en/sab-21-wp07_e_.pdf Antecedentes Generales Capítulo I 36 iperita así sintetizada se conocía como “LOST”, acrónimo compuesto con los apellidos de los dos científicos alemanes (Esquema I.6). 23 Esquema I.6: Síntesis de la HD En el bando aliado se siguió el método de Levinstein 71,72,73 para producir HD. El procedimiento consiste en borbotear etileno seco sobre monocloruro de azufre a 35ºC y posterior destilación, obteniéndose una mezcla con un contenido en iperita del 70%, además de distintos compuestos como polisulfuros de 2-cloroetilo en un 30% (Esquema I.7). Esquema I.7: Síntesis de la HD La iperita es un líquido oleoso incoloro e inodoro en estado puro, mientras que el producto industrial (no destilado) tiene un color amarillo-marrón oscuro y un olor característico a aceite de mostaza (de ahí su nombre). 66 Su persistencia en el medio ambiente varía desde 36 horas a varios días, en función de las condiciones meteorológicas como la temperatura, humedad y velocidad del viento. Para incrementar su persistencia (y por consiguiente su eficacia como arma química), se han utilizado distintos aditivos químicos (estabilizantes, espesantes) los cuales además dificultan el proceso de descontaminación. El compuesto sin purificar contiene cantidades variables de agua y ácido clorhídrico por lo que es corrosivo si se almacena en contenedores o proyectiles de acero o hierro. Por ello es necesario, en estas condiciones, adicionar bases, como la hexametilentetramina, para evitar la corrosión del contenedor. 66 71 Williams, J. J. Soc. Chem. Industry. 1919, 38 (23), 451. 72 Fuson, R.C.; Price, C.C.; Burness, D.M.; Foster, R.E.; Hatchard, W.R.; Lipscomb, R.D. J. Org. Chem. 1946, 11, 487-498. 73 Wang, Z., “Levinstein process”. Comprehensive Organic Name Reactions and Reagents, 3 Volume Set, Wang, Z. (editor), Hoboken (NJ): John Wiley & Sons, Inc., 2009, 1747-1749. HO S OH Cl2SO Cl S Cl II I Cl S ClS2Cl2 I Cl Sn Cl n=3-11 H2C CH2 Antecedentes Generales Capítulo I 37 La iperita reacciona con reactivos nucleófilos en el carbono β y con reactivos electrófilos en el átomo de azufre. 65 Presenta una elevada reactividad frente a nucleófilos, incluida el agua. La reacción con nucleófilos se facilita por la formación de intermedios cíclicos, mediante un mecanismo tipo SN intramolecular y posterior reacción del intermedio cíclico con especies nucleófilas mediante un mecanismo tipo SN2 (vide infra). Adicionalmente, la nucleofilia del azufre hace que la iperita pueda auto condensarse y, en segundo lugar, el azufre experimenta procesos de oxidación de forma sencilla. 65 El carácter alquilante de la iperita hace que reaccione fácilmente con grupos funcionales bioquímicamente importantes como el grupo tiol (-SH) presente en el aminoácido cisteína o con grupos carboxilo (-COOH) presentes en aminoácidos. 66 Aunque la iperita se utilizó por primera vez en 1917 y se han realizado avances para entender los efectos de la exposición a la iperita a nivel celular y bioquímico, todavía no se conocen bien las reacciones biomoleculares que originan las ampollas o vesículas. 74 Figura I.3: Vesículas en un paciente expuesto a la iperita 75 Tras la exposición a la iperita hay un periodo de latencia asintomático de 2-48 horas, hasta que aparecen los primeros síntomas y signos de intoxicación. 75 Las zonas más sensibles son aquellas de menor espesor y mayor humedad, de ahí que las partes más afectadas sean el tracto respiratorio y los ojos mientras que en la piel son las axilas, 74 Noort, D.; Benschop, H.P.; Black. R. Toxicol. Appl. Pharmacol. 2002, 194, 116-126. 75 Pita, R.; Vidal-Asensi, S. Actas Dermosifiliogr. 2010, 101(1), 7-18. Antecedentes Generales Capítulo I 38 cuello, genitales e ingle las zonas más afectadas. La iperita irrita los ojos e inflama los párpados y el contacto directo puede originar ceguera permanente. Después de la inhalación produce edema pulmonar e intoxicaciones severas que pueden acarrear la muerte. 75 No existe un antídoto específico, 75 por lo que en caso de contaminación, se realiza un tratamiento sintomático. La medida más importante es la descontaminación rápida de la víctima para evitar una más larga exposición. Debe retirarse la ropa y limpiar la piel con un descontaminante apropiado, seguido de un enjuague con agua y jabón. Si se sospecha de una posible contaminación en el pelo, debe procederse al afeitado. 66 Los ojos deben enjuagarse con agua y solución fisiológica durante al menos 5 minutos. Se han evaluado distintos descontaminantes 66 (vide supra) como permanganato potásico, (KMnO4), tierra de Fuller (material absorbente hecho de silicato de aluminio) o cloramina-T (N-cloro-p-toluenesulfonamida de sodio). Actualmente, se cree que lo mejor es utilizar un material adsorbente como la tierra de Fuller y a continuación lavar con abundante agua o con una solución de hipoclorito sódico al 0.5%. 75 I.6.2 Mostazas de azufre pesadas Además de la iperita se han descrito cinco sesqui- y dos oxi- mostazas homólogas (Figura I.4), todas ellas incluidas en la lista 1.A.04 de la CAQ. 12,76 Las sesquimostazas 1a-e están formadas por dos átomos de azufre unidos por un puente alquílico entre uno y cinco átomos de carbono y las oximostazas 1f y 1g con dos átomos de azufre unidos por un puente alquílico con un átomo de oxígeno. Sesquimostazas Oximostazas S S n ClCl 1a, n=1 1b, n=2 1c, n=3 1d, n=4 1e, n=5 S O S ClCl 1f Cl S O S Cl 1g Figura I.4: Mostazas de azufre pesadas 76 Lemire, S.W.; Ash, D.H.; Johnson, R.C.; Barr, J.R. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2007, 18, 1364-1374. Antecedentes Generales Capítulo I 39 Las primeras mostazas pesadas se sintetizaron en 1921. 77 También pueden aparecer como impurezas en municiones antiguas cargadas con iperita. Estos compuestos tienen mayor poder vesicante y persistencia que la iperita, aunque su más elevada presión de vapor hace que su dispersión sea más difícil. La capacidad vesicante de estos compuestos está directamente relacionada con el número de grupos metileno existente entre los dos átomos de azufre, siendo máxima cuando el número de grupos metileno es igual a dos y mínima cuando el número de grupos metileno es cinco. 78 Así mismo, se ha comprobado que la sesquimostaza 1b y la mostaza de oxígeno 1f tienen mayor poder vesicante que la iperita 78 por lo que estos compuestos fueron importantes desde el punto de vista militar. Durante la II Guerra Mundial, se desarrolló en el Reino Unido la mezcla HQ 79 que posee un mayor poder vesicante que la iperita. 78 Análogamente, la mezcla HT 80 tiene un poder vesicante elevado, siendo una mezcla habitualmente usada en el armamento químico. 78 I.6.3 Degradación medioambiental de las mostazas de azufre La iperita es un compuesto persistente para el medioambiente. 7 Se caracteriza por su baja presión de vapor, baja solubilidad en agua y baja velocidad de degradación biológica. 81 Se han estudiado los productos de degradación originados cuando la iperita entra en contacto con el suelo, el agua, o durante su almacenaje en el interior de munición química. 81 Los principales procesos de degradación incluyen la hidrólisis y oxidación. La hidrólisis es el principal mecanismo de degradación para la iperita almacenada en contenedores o enterrada. 81 El primer mecanismo de disipación de la HD en el suelo es la evaporación, aunque su presión de vapor sea baja. La evaporación o volatilización desde la superficie 77 Bennett, G.M.; Whincop, E.M. J. Chem. Soc. Trans. 1921, 119, 1860-1864. 78 Timperley, C.M.; Black, R.M.; Bird, M.; Holden, I.; Mundy, J.L.; Read, R.W. Phosphorus, Sulfur Silicon Relat. Elem. 2003, 178, 2027-2046. 79 Mezcla HQ: Reacción del 2-mercaptoetanol y tiodiglicol II en una proporción 15:85 con cloruro de hidrógeno para originar una mezcla de iperita y el compuesto 1b en una proporción 70:30. 80 Mezcla HT: Reacción del tiodiglicol II y cloruro de hidrógeno gas a elevada temperatura para originar una mezcla de iperita y un residuo que contiene el compuesto 1f y homólogos relacionados en una proporción 60:40. 81 Munro, N.B.; Talmage, S.S.; Griffin, G.D. et al. Environ. Health Perspect. 1999, 107, 933-974. Antecedentes Generales Capítulo I 40 del suelo puede durar días siempre que la temperatura esté por encima de su punto de congelación (13-14ºC). 7 Una vez disuelta, la HD se hidroliza rápidamente, aunque el proceso global de destrucción mediante hidrólisis se encuentra muy limitado por la baja solubilidad de la iperita. Si la iperita se encuentra enterrada en el suelo a bastante profundidad puede permanecer sin descomponerse durante años. 81 La reacción de hidrólisis global de la iperita I origina tiodiglicol II, compuesto que no presenta toxicidad. 7 Así mismo se han descrito dos productos típicos de degradación de la iperita persistentes en el medioambiente, que son el 1,4-tioxano VI y 1,4-ditiano VII. El 1,4- tioxano VI se forma por deshidrohalogenación de la iperita parcialmente hidrolizada mientras que el 1,4-ditiano VII es un producto de degradación térmica. 81 (Esquema I.8) Esquema I.8: Productos de degradación medioambiental de la iperita Al contrario que la iperita, la degradación de las mostazas de azufre pesadas ha sido poco estudiada. 78 Se ha descrito que estos compuestos se comportan de una forma similar a la iperita en agua estancada y que mantienen su actividad durante años. 78 Sin embargo, aunque las rutas de hidrólisis no se han elucidado en detalle, se cree que son semejantes a las de la iperita, siendo los productos mayoritarios los correspondientes bis(2-hidroxietil)alcanos. 78,82,83 I.6.4 Reacciones en la descontaminación química de la iperita La degradación de los agentes de guerra química originada por la acción de los descontaminantes se produce principalmente por reacciones de hidrólisis, oxidación, sustitución y eliminación. 4,84 82 D´Agostino, P.A.; Provost, P.R. J. Chromatogr. 1993, 645, 283-292. 83 D´Agostino, P.A.; Provost, P.R.; Hancock, J.R. J. Chromatogr. A. 1998, 808, 177-184. 84 Sachin, L.S.; Karthikraj, R.; Kumar K.K.; Sony, T.; Raju, P.; Prabhakar, S. Eur. J. Mass Spectrom. 2015, 21, 791-800. Cl S Cl I VI VII O S S S HO S OH II Antecedentes Generales Capítulo I 41 Las reacciones de degradación química de la iperita (así como su toxicidad) se producen en su mayor parte (con excepción de las reacciones de oxidación) a través de la formación de iones tiirano formados por la reacción intramolecular del átomo de azufre con los átomos de cloro de las cadenas laterales (vide infra). 4 I.6.4.1 Reacción de hidrólisis de la iperita Diversos autores han investigado la cinética y el mecanismo de hidrólisis de la iperita. 4,29,85,86,87,88,89 Estos estudios han confirmado que el primer paso es la formación de un intermedio catiónico cíclico, el cation tiirano, VIII. El agua ataca al carbono del anillo de tiirano, provocando su apertura y originado una mezcla de hemimostaza IX y cloruro de hidrógeno. La hemimostaza IX a su vez forma un nuevo catión tiirano X, que puede reaccionar mediante un desplazamiento interno con el grupo alcohol, dando lugar a 1,4-tioxano VI y cloruro de hidrógeno, o bien reaccionando con agua para formar el tiodiglicol II (Esquema I.9). Esquema I.9: Mecanismo de hidrólisis de la iperita 85 Swain, C.G.; Kaiser, L.E. J. Am. Chem. Soc. 1958, 80, 4089. 86 Yang, Y.C.; Szafraniec, L.L.; Beaudry, W.T.; Ward, J.R. J. Org. Chem. 1988, 53, 3293-3297. 87 Ward, J.R.; Seiders, R.P. Thermochim. Acta, 1984. 81, 343-348. 88 Yang, Y.C.; Ward, J.R.; Wilson, Jr. R.B.; Burrows, W.; Winterle, J.S.; Thermochim. Acta. 1987, 114, 313-317. 89 Yang, Y.C.; Ward, J.R.; Luteran, T. J. Org. Chem. 1986, 51, 2756-2759. Cl S Cl Cl S Cl- Cl S Cl- H2O HO S Cl HCl S OH Cl- O S HCl I IX VI VIII VIII X HO S Cl S OH Cl- H2O IX X S OH Cl- H2O HO S OH IIX HCl Antecedentes Generales Capítulo I 42 Globalmente, la reacción de hidrólisis de la iperita en agua neutra y en ausencia de sales origina tiodiglicol II y 1,4-tioxano VI en una relación aproximada de 4:1. 82 La iperita se hidroliza con una vida media de 5 minutos a 25ºC. A pesar de ello no puede detoxificarse mediante hidrólisis. 4 La baja solubilidad de la iperita hace que la descontaminación con agua de superficies contaminadas no sea efectiva y que este producto sea muy persistente en medio acuoso. La iperita reacciona reversiblemente en la interfase aire-agua generando agregados iónicos de azufre. Este es un factor adicional que aumenta su persistencia en el medioambiente. 4 La formación de estos agregados iónicos se representa en el Esquema I.10. El primer paso en la formación de agregados iónicos derivados de iperita I es la formación del catión tiirano, VIII. Como se ha indicado antes, este intermedio reacciona con una molécula de agua para originar la hemimostaza IX. Alternativamente, el catión VIII puede reaccionar con moléculas de tiodiglicol II para originar los agregados iónicos correspondientes XI y XIII. A su vez, la hemimostaza IX se encuentra en equilibrio reversible con el intermedio cíclico X, el cual reacciona con agua para originar tiodiglicol II o con una nueva molécula de tiodiglicol II para originar el agregado iónico correspondiente XII. A su vez, el agregado iónico XI, al reaccionar con una molécula de agua origina el agregado iónico XII, que se encuentra en equilibrio reversible con el agregado iónico XIII y con el tiodiglicol II. 4,90 90 Barlett, P.D.; Swain, C.G. J. Am. Chem. Soc. 1949, 71, 1406-1415. Antecedentes Generales Capítulo I 43 Esquema I.10: Mecanismo de formación de agregados iónicos I.6.4.2 Sustitución nucleófila en la iperita La SN sobre la iperita ocurre mediante un mecanismo tipo SN1, a través de un intermedio cíclico tipo tiirano (Esquema I.11). Las reacciones de sustitución disminuyen la formación de los agregados iónicos, que pueden regenerar la iperita de forma reversible dificultando su descontaminación por hidrólisis. Los reactivos nucleófilos que se utilizan para descontaminar la iperita a gran escala incluyen aminas, aniones hidroxilo, fenolatos y tiosulfatos. 4 Esquema I.11: Degradación de iperita por sustitución nucleófila I.6.4.3 Oxidación de la iperita Los oxidantes acuosos como el peróxido de hidrógeno (H2O2), el ácido nítrico (HNO3), el permanganato potásico (KMnO4), el ácido crómico (H2CrO4) y los hipocloritos Cl S Cl Cl Cl S HO S Cl H2O Cl S OH H2O HO S OH S S Cl OH HO H2O S S OH OH HO S S S OH HO OH OH IX II I II II VIII X H2O HCl XI XII XIII II H2O HCl RSCH2CH2Cl RS Cl- RS Y -z RSCH2CH2Y -z+1 Antecedentes Generales Capítulo I 44 (ClO - ), oxidan a la iperita al sulfóxido V, compuesto no irritante, y posteriormente la sulfona XIV, que sí es un compuesto vesicante (Esquema I.12). 5,10 En un medio básico fuerte, tanto el sulfóxido V como la sulfona XIV sufren reacciones de eliminación, originando los correspondientes sulfóxidos y sulfonas de vinilo XV, XVII y divinilo XVI, XVIII. 5 Esquema I.12: Oxidación de la HD Popiel y colaboradores 5 describieron que la velocidad de oxidación depende en gran medida del tipo de agente oxidante y de la polaridad del disolvente, entre otros factores. Así, por ejemplo, se considera al hipoclorito sódico un oxidante rápido, mientras que el peróxido de hidrógeno es un oxidante moderadamente lento. A mayor polaridad del disolvente, mayor velocidad de oxidación de la iperita. I.6.4.4 Reacciones de eliminación en la iperita La iperita se degrada formando derivados vinílicos por reacciones de eliminación de una o dos moléculas de cloruro de hidrógeno en presencia de bases. Por ello, el componente activo de diferentes descontaminantes de base orgánica promueve estas reacciones de eliminación. 6 En primer lugar se forma un intermedio carbaniónico por abstracción de un hidrógeno ácido en posición α, XIX. Desde el carbanión se elimina el átomo de cloro en posición β. Dependiendo de las condiciones de reacción puede obtenerse el compuesto monovinil sulfóxido XX o el sulfuro de divinilo XXI (Esquema I.13). Esquema I.13: Mecanismo de eliminación de la HD I Cl S Cl Cl S Cl O Cl S Cl O O ox. S Cl O S Cl O O S O S O O I V XIV XVIXV XVII XVIII Cl S Cl B H Cl S Cl Cl S S I XXIXXXIX Antecedentes Generales Capítulo I 45 I.7 Análisis de CWAs en muestras medioambientales El análisis de agresivos de guerra química, (CWAs), sus precursores y los productos de degradación se realiza en el marco establecido por la Convención sobre las Armas Químicas (CAQ). 91,92,93,94,95,96 El análisis de una muestra medioambiental requiere realizar una preparación de la muestra y un posterior análisis de las alícuotas generadas mediante distintas técnicas cromatográficas y espectroscópicas. Existen una serie de procedimientos operativos recomendados (ROPs) para la toma de muestra y análisis en el proceso de verificación, desarrollados por el VERIFIN y actualizados con la ayuda de diversos laboratorios designados, entre los que se encuentra el laboratorio español de verificación de armas químicas, LAVEMA. Los ROPs relativos a los métodos de preparación de muestras incluyen, entre otros, la preparación de muestras orgánicas, sólidas, polímeros y muestras acuosas. 96 En cuanto a técnicas de análisis incluyen entre otras, la identificación mediante cromatografía de gases (GC) con diversos detectores selectivos y cromatografía de gases-espectrometría de masas (GC-MS). I.7.1 Preparación de las muestras Los métodos de preparación de muestras se desarrollan en función de las propiedades químicas (volatilidad, polaridad y reactividad) de los CWAs y compuestos relacionados, 91,95,97 siendo la espectrometría de masas (MS) una de las principales técnicas instrumentales utilizadas para la detección e identificación de este tipo de compuestos. El método clásico de extracción de muestras acuosas es la extracción líquido-líquido con un disolvente orgánico inmiscible con el agua para compuestos no polares, mientras que, para extraer compuestos solubles en agua y no volátiles, como los productos de 91 D´Agostino, P.A.; Provost, L.R. J. Chromatogr. 1992, 589, 1-2, 287-294. 92 Wils, E.R.J.; Hulst, A.G.; de Jong A.L. J. Chromatogr. 1992, 625, 382-386. 93 Black, R.M.; Clarke, R.J.; Cooper, D.B.; Read, R.W.; Utley, D. J. Chromatogr. 1993, 637, 71-80. 94 Black, R.M.; Muir, B. J. Chromatogr. A. 2003, 1000, 253-281. 95 Chemical Weapons Convention Chemical Analysis. Sample Collection, Preparation and Analytical Methods. Mesilaakso, M.; Ed.; John Wiley and Sons Ltd. 2005. 96 Recommended Operating Procedures for Analysis in the Verification of Chemical Disarmament. Vanninen, P.; Ed.; The Ministry of Foreign Affairs of Finland. University of Helsinki. 2011. 97 Witkiewicz, Z.; Mazurek, M.; Szulc, J. J. Chromatogr. 1990, 503, 293-357. Antecedentes Generales Capítulo I 46 H3C Si CH3 CH3 XO H R . .  R O H : . . H3C Si CH3 X CH3 + O Si CH3 CH3 CH3R + HX hidrólisis de las mostazas de azufre, es necesario llevar la muestra a sequedad y reconstituir el residuo con un disolvente orgánico apropiado. Las muestras sólidas se tratan con un disolvente orgánico para extraer compuestos no polares, como las mostazas de azufre, y con agua para extraer los compuestos polares solubles en agua como son sus correspondientes productos de hidrólisis. Si las muestras contaminadas con CWAs y compuestos relacionados, presentan un alto contenido en interferentes, que dificultan el análisis de los compuestos de interés, suele ser necesario realizar métodos de limpieza de muestras. 98,99 Cuando el análisis se realiza mediante cromatografía de gases, son necesarias reacciones de derivatización para determinados compuestos con objeto de mejorar sus propiedades cromatográficas. Los derivados más comunes son los silil éteres, en los que los hidrógenos ácidos de los compuestos a analizar se sustituyen por grupos trimetilsililo (TMS) o terc-butildimetilsililo (TBDMS) (Esquema I.14). Esquema I.14: Reacciones de sililación de hidrógenos ácidos Por ejemplo, la transformación del tiodiglicol II en su derivado bis-TMS se lleva a cabo a temperatura ambiente utilizando BSTFA (N,O-bis(trimetilsilil)trifluoroacetamida) o BSA (N,O-bis(trimetilsilil)acetamida). La formación del derivado bis-TBDMS se lleva a cabo usando MTBSTFA (N-terc-butildimetilsilil-N-metiltrifluoroacetamida) y requiere de unas condiciones más enérgicas, siendo necesario calentar a 100ºC durante tiempos que van de 30 minutos a 1 hora. 94 I.7.2 Análisis de las alícuotas generadas La cromatografía de gases (GC) y la cromatografía de líquidos (HPLC) en tándem con la espectrometría de masas (MS), son las principales técnicas utilizadas para detectar e identificar compuestos químicos relacionados con la CAQ. 95 Los ROPs para GC, recomiendan que el sistema de introducción de muestra se realice mediante la técnica “splitless”, sin división, ya que la concentración del analito suele ser 98 Tornes, J.A.; Opstad, A.M.; Johnsen, B.A. Int. J. Environ. Anal. Chem.1991, 44, 209-225. 99 Tornes, J.A.; Opstad, A.M.; Johnsen, B.A. Int. J. Environ. Anal. Chem. 1991, 44, 227-232. Antecedentes Generales Capítulo I 47 muy baja. Las columnas cromatográficas recomendadas son DB5 y OV-1701, de polaridad baja e intermedia respectivamente. La temperatura del inyector se establece en 250 ºC y la rampa de temperatura suele ser 40 ºC, 1 minuto, 10 ºC/min, 280 ºC, 10 minutos. Los detectores selectivos más utilizados para el análisis de este tipo de compuestos son:  Equipos GC-NPD, detector de nitrógeno-fósforo, y GC-TSD, detector termoiónico específico, que dan respuesta con compuestos con átomos de nitrógeno y fósforo.  Equipos GC-FPD, detector fotométrico de llama, y GC-PFPD, detector fotométrico de llama pulsada, los cuales dan respuesta con compuestos con átomos de fósforo y azufre en función del filtro utilizado.  Detector GC-AED, detector de emisión atómica, el cual da respuesta, entre otros, con compuestos con átomos de cloro, arsénico, oxígeno, flúor, azufre, fósforo o nitrógeno. Los detectores GC-FPD y GC-PFPD 100 son los detectores más utilizados para la identificación de compuestos con azufre, como es el caso de las mostazas de azufre. GC-EI-MS de las mostazas de azufre La cromatografía de gases acoplada a la espectrometría de masas, (GC-MS) mediante impacto electrónico (EI) es la técnica analítica por excelencia para la identificación de este tipo de compuestos. 95 La fragmentación de la iperita en condiciones de impacto electrónico (EI) sigue el mismo mecanismo que los sulfuros de dialquilo. 101 Las dos principales rutas de fragmentación son la ruptura del enlace en el carbono β respecto del átomo de azufre, con retención de carga sobre ese átomo y la ruptura del enlace carbono-azufre con retención de carga en el fragmento cloroalquilo. En el espectro EI de la iperita, puede observarse el pico molecular, m/z 158. El pico base aparece a m/z 109 y un pico intenso a m/z 63 (Esquema I.15). El pico molecular también se observa en su compuesto análogo, el compuesto 1,2-bis(2-cloroetiltio)etano 1b conocido como sesquimostaza, mientras que para el resto de mostazas de azufre pesadas, la intensidad del pico molecular disminuye con el aumento del peso molecular. En el compuesto 1b, 100 Amirav, A.; Jing, H. Anal. Chem. 2000, 67, 3305-3318. 101 Wils, E.R.J.; Hulst, A.G. Fresenius Anal. Chem. 1985, 331, 471-474. Antecedentes Generales Capítulo I 48 la ruptura del enlace carbono-azufre con eliminación del grupo S-CH2-CH2-Cl origina el pico base a m/z 123. 95 Esquema I.15: Patrón de fragmentación EI-MS de la HD GC-CI-MS de las mostazas de azufre Además de la ionización por impacto electrónico (EI), la ionización química (CI) es muy útil para determinar el ion molecular en aquellos compuestos en los que este ion no se observa y para confirmarlo cuando este ion aparece en condiciones de EI. Se ha investigado la influencia de diversos gases reactivos, como metano, isobutano y amoníaco en la ionización química de este tipo de compuestos. 82,95,102,103 El metano, con una afinidad protónica de 135 kcal/mol es el gas de reacción más comúnmente utilizado en la ionización química de los CWAs y compuestos relacionados. 96 El isobutano, con una afinidad protónica de 192 kcal/mol es un gas de reacción más suave que el metano. Es más selectivo y origina menor número de fragmentaciones. El amoníaco con una afinidad protónica de 204 kcal/mol es más específico que el isobutano y el metano ya que su mayor afinidad protónica provoca una ionización menos energética. Los aductos característicos del amoníaco son el [M+H] + y [M+NH4] + . En función del compuesto ionizado pueden observarse uno o los dos aductos. 96 102 D´Agostino, P.A.; Provost L. Biomed. & Environ. Mass Spectrom. 1988, 15, 553-564. 103 D´Agostino, P.A.; Provost, L.R. J. Chromatogr. 1992, 660, 267-272. Cl S Cl CH2Cl H2C=CHCl Cl S Cl SH S m/z 158 (23%) m/z 63 (31%)m/z 109 (100%) m/z 96 (8%) C2H5S m/z 61 (7%) C2H4S m/z 60 (9%) C2H3S m/z 59 (13%) C2H3 m/z 27 (22%) -HCl m/z 73 (10%) Cl Antecedentes Generales Capítulo I 49 I.7.3 Análisis de muestras procedentes de procesos de descontaminación Los análisis químicos de muestras procedentes de procesos de descontaminación de CWAs pueden utilizarse tanto como pruebas forenses como en procesos de verificación de la CAQ. Este tipo de muestras se encuentran entre las matrices más complejas para su tratamiento y análisis debido al carácter corrosivo del propio descontaminante y a las emulsiones que pueden originarse en función de la matriz. 104 Estas emulsiones dificultan los métodos de extracción estándar, como la extracción líquido-líquido. El carácter corrosivo dificulta el análisis mediante técnicas cromatográficas y los interferentes de la matriz dificultan el proceso de separación y de ionización en espectrometría de masas. Por esta razón, el número de artículos científicos publicados sobre matrices procedentes de procesos de descontaminación es muy limitado. 104,105,106 Sachin y colaboradores 84 han descrito los principales productos de degradación de las mostazas de azufre pesadas debidos a reacciones de eliminación, así como el patrón de fragmentación mediante EI-MS de estos productos (Esquema I.16). 107 Para obtener los productos de eliminación, las mostazas de azufre pesadas se trataron con exceso de DBU a temperatura ambiente durante 24 horas. Esquema I.16: Productos debidos a reacciones de eliminación Kanaujia y colaboradores 108 han descrito los principales productos de degradación formados en la hidrólisis de las mostazas de azufre pesadas así como el patrón de 104 Hopkins, F.B.; Gravett, M.R.; Self, A.J.; Wang, M.; Chua, H.C.; Lee, H.S.N.; Jones, J.T.; Timperley, C.M.; Riches, J.R. Anal. Bioanal. Chem. 2014, 406, 5111-5119. 105 Creasy, W.R.; Brickhouse, M.D.; Morrissey, K.M.; Stuff, J.R.; Cheicante, R.L.; Ruth, J.; Mays, J.; Williams, B.R. J. Chromatogr. A. 1997, 774, 253-263. 106 Creasy, W.R.; Brickhouse, M.D.; Morrissey, K.M.; Stuff, J.R.; Cheicante, R.L.; Ruth, J.; Mays, J.; Williams, B.R. Environ. Sci. Technol. 1999, 33(13), 2157-2162. 107 El compuesto 2b se encuentra en la base de datos comercial Wiley 9/NIST11. 108 Kanaujia, P.K.; Tak, V.; Pardassani, D.; Gupta, A.K.; Jain, R.; Dubey, D.K. Eur. J. Mass Spectrom. 2006, 12 (4), 261-269. S S n ClCl S S n S S n Cl+ 1a, n=1 1b, n=2 1c, n=3 1d, n=4 1e, n=5 2a, n=1 2b, n=2 2c, n=3 2d, n=4 2e, n=5 XXII, n=1 XXIII, n=2 XXIV, n=3 XXV, n=4 XXVI, n=5 DBU temp. amb. 24 h. Antecedentes Generales Capítulo I 50 fragmentación mediante EI-MS de los derivados sililados. Los bis(2- hidroxietiltio)alcanos, 4a-e, se obtuvieron siguiendo el método descrito por Timperley y colaboradores 78 a partir de la sal sódica de 2-mercaptoetanol y los dibromoalcanos correspondientes (Esquema I.17). Esquema I.17: Productos debidos a reacciones de hidrólisis de mostazas de azufre pesadas Los derivados sililados 9a-e de los bis(2-hidroxietiltio)alcanos, 4a-e, se obtuvieron añadiendo BSTFA y calentando a 70ºC durante 1 hora (Esquema I.18). 108 Esquema I.18: Reacción de sililación con BSTFA D´Agostino y colaboradores 82 han descrito los espectros CI-MS con amoníaco como gas de reacción para estos compuestos. Se observaron los aductos [M+H] + y [M+NH4] + junto con los fragmentos característicos {[M+H]-(CH3)3SiOH} + y [(CH3)3Si(NH3)] .+ que confirmaron los correspondientes iones moleculares. 4a, n=1 4b, n=2 4c, n=3 4d, n=4 4e, n=5 Br Br n 2NaSCH2CH2OH EtOH SCH2CH2OH SCH2CH2OH n S S n OHHO S S n OSi(CH3)3(H3C)3SiOBSTFA 4a, n=1 4b, n=2 4c, n=3 4d, n=4 4e, n=5 9a, n=1 9b, n=2 9c, n=3 9d, n=4 9e, n=5 70ºC, 1h. 51 CAPITULO II Resultados y Discusión 52 Resultados y Discusión Capítulo II 53 Capítulo II. Resultados y Discusión En este trabajo de investigación se ha evaluado, mediante cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas, (GC-MS) en modo impacto electrónico (EI) e ionización química (CI) la descontaminación de las mostazas de azufre pesadas, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e y 1f, (Figura II.1) con los descontaminantes de base orgánica, DS2 13 , GD5 14 , GD6 15 y GDS2000 16 y de base acuosa, RM21, 17 RM31, 18 RM35, 19 BX24, 20 BX29 21 y BX40. 22 1a 1b 1c 1d 1e 1f Figura II.1: Mostazas de azufre pesadas II.1 Síntesis de las mostazas de azufre pesadas Para la síntesis de las mostazas 1a-f se han empleado diferentes métodos dependiendo de la disponibilidad comercial de los reactivos de partida y de la naturaleza de la mostaza pesada de azufre objeto de síntesis. 3,109 La síntesis de la mostaza 1a, se efectuó usando un proceso en dos pasos. Así, la reacción de 2-mercaptoetanol con dibromometano formó 4a que tras adición de cloruro de tionilo se transformó en 1a (Esquema II.1). La pureza de 1a fue del 94.4% calculada a partir del espectro de 1 H RMN. Esquema II.1: Síntesis de la mostaza 1a 109 Kaushik, M.; Rana, H. OPPI Briefs. 2005, 37(3), 268-272. S S Cl Cl S SCl Cl Cl S S Cl Cl S S Cl S Cl S Cl Cl S O S Cl Na EtOH HS OH + SOCl2 Br Br S S OHHO S S ClCl 1a 4a Resultados y Discusión Capítulo II 54 La síntesis de las mostazas 1b-e se llevó a cabo por reacción de los correspondientes alcanoditioles con NaOEt y posterior tratamiento de los mercapturos con 2-cloroetanol para formar 4b-e. La adición de cloruro de tionilo a los dioles 4b-e permitió obtener los compuestos 1b-e (Esquema II.2). A partir de los espectros de 1 H RMN se calcularon las purezas de 1b-e (96.4%, 77%, 93.3% y 81.8% respectivamente). Esquema II.2: Síntesis de las mostazas 1b-e La síntesis de 1f se llevó a cabo por reacción de 4f con cloruro de tionilo. El compuesto 4f se obtuvo a su vez por tratamiento de 2-mercaptoetanol con NaOEt en EtOH, seguido de tratamiento del mercapturo con 1-bromo-2-(2-bromoetoxi)etano (Esquema II.3). A partir del espectro de 1 H RMN se calculó la pureza de 1f (95%). Esquema II.3: Síntesis de la mostaza 1f En todos los casos los productos obtenidos no se sometieron a ulterior purificación. El utilizar productos sin purificar en este trabajo se hizo con el objetivo de aproximarse lo más posible a condiciones de síntesis de CWAs reales y a productos potencialmente sintetizados en laboratorios caseros para uso terrorista. La presencia de impurezas en los HS SH n=2,3,4,5 Na EtOH Cl OH + S S n OHHO S S ClCl 4b, n=2 4c, n=3 4d, n=4 4e, n=5 n 1b, n=2 1c, n=3 1d, n=4 1e, n=5 SOCl2 Na EtOH HS OH + Br O Br S O S OHHO S O S ClCl 4f 1f SOCl2 Resultados y Discusión Capítulo II 55 productos de este estudio, como se verá a lo largo de este trabajo, servirá para identificar compuestos de degradación que podrían estar presentes en muestras reales. Evidentemente, estos productos no serían identificables en productos destilados y por tanto químicamente puros. II.2 Preparación de muestra y análisis del proceso de descontaminación En este trabajo de investigación se han utilizado dos métodos de preparación de muestra en función de la naturaleza acuosa u orgánica del descontaminante evaluado.  Descontaminantes de base orgánica: El procedimiento utilizado en el estudio de este tipo de descontaminantes consistió en añadir un volumen determinado del descontaminante sobre la mostaza de azufre pesada objeto de estudio. Trascurridos 90 minutos de aplicación, se tomó una alícuota y se diluyó con un disolvente orgánico para obtener una concentración adecuada para su análisis mediante GC-MS.  Descontaminantes de base acuosa: La metodología empleada consistió en añadir un volumen determinado del descontaminante sobre la mostaza de azufre pesada objeto de estudio junto con acetona para favorecer la solubilidad de la mostaza en el descontaminante. Se generaron tres tipos de alícuotas trascurridos 90 minutos, 24 horas y 7 días de aplicación, las cuales se han analizado mediante GC-MS. Una alícuota se obtuvo al redisolver el residuo obtenido al evaporar a sequedad un volumen determinado de la mezcla de reacción. El proceso de redisolución consistió en añadir ACN y BSTFA sobre el residuo y calentar la mezcla. En esta alícuota se estudiaron los productos de degradación de naturaleza polar. Para obtener las otras dos alícuotas, un volumen determinado de la mezcla de reacción se enrasó con agua milli-Q y se extrajo con DCM. La fase orgánica de la extracción se dividió en dos alícuotas. Una alícuota se generó derivatizando con BSTFA un volumen determinado de la fase orgánica y la otra alícuota a partir del resto de la fase orgánica. Esta última alícuota se usó para seguir la evolución de la mostaza de azufre original, de naturaleza apolar, en función del tiempo de aplicación del descontaminante, mientras que la alícuota Resultados y Discusión Capítulo II 56 derivatizada con BSTFA se empleó para seguir la evolución de los productos de degradación de polaridad intermedia. II.3 Eficacia de la descontaminación Se ha evaluado la eficacia de los descontaminantes estudiados, entendida ésta como la capacidad del descontaminante para degradar la mostaza original en función del tiempo de aplicación, que ha sido de 90 minutos, 24 horas y 7 días respectivamente. Se ha elegido un tiempo de 90 minutos para poder comparar los dos tipos de descontaminantes para el mismo tiempo de reacción, de base orgánica y de base acuosa, ya que es el tiempo mínimo necesario para disolver las mostazas de azufre pesadas en el descontaminante acuoso. Así mismo se ha elegido un tiempo de 24 horas porque es el tiempo necesario para hidrolizar las mostazas de azufre con calefacción 82 y 7 días como tiempo máximo para estudiar la evolución de los productos de degradación originados. Por otro lado, se ha establecido un criterio general de aceptación para los descontaminantes evaluados por el que se considera a un descontaminante “apto” cuando el tiempo necesario para la degradación completa de la mostaza de azufre pesada haya sido de 90 minutos o 24 horas, mientras que se ha considerado “no apto” cuando el tiempo necesario para la degradación completa haya sido de 7 días, ya que desde un punto de vista logístico y operativo, es requisito imprescindible eliminar los contaminantes de la zona afectada en el menor tiempo posible. La evolución de la degradación de los distintos compuestos se ha seguido mediante GC- MS en modo impacto electrónico. II.3.1 Descontaminantes de base orgánica Las mostazas 1a-f en presencia de los descontaminantes DS2, 13 GD5, 14 GD6, 15 y GDS2000 16 se degradan completamente a los 90 minutos de reacción, por lo que la eficacia de los distintos descontaminantes es del 100%. Teniendo en cuenta el criterio de aceptación establecido en este trabajo de investigación, todos los descontaminantes de base orgánica evaluados son aptos para la descontaminación de las mostazas de azufre pesadas estudiadas. Resultados y Discusión Capítulo II 57 II.3.2 Descontaminantes de base acuosa Se ha comprobado que la degradación de las mostazas 1a-f en presencia de los descontaminantes , RM21, 17 RM31, 18 RM35, 19 BX24, 20 BX29 21 y BX40 22 depende de la mostaza de azufre evaluada y del descontaminante empleado aunque en ningún caso la degradación es completa antes de las 24 horas de aplicación, llegando incluso a no completarse después de 7 días para algunos de los descontaminantes evaluados. Un factor a tener en cuenta es la insolubilidad de las mostazas de azufre en el medio acuoso descontaminante, por lo que ha sido necesario añadir un disolvente orgánico (acetona como codisolvente) para favorecer su disolución, en la proporción 1 mL de acetona por cada 3 mL de descontaminante. Además, las mostazas 1a y 1b son sólidas, por lo que su disolución es más compleja que para el resto de las mostazas de azufre evaluadas. A continuación se describe gráficamente la eficacia de cada descontaminante acuoso evaluado como el porcentaje de compuesto original en función del tiempo. Figura II.2: Eficacia del descontaminante RM21 sobre los compuestos 1a-f Los datos en la Figura II.2 muestran como el descontaminante RM21 deja un 9% de mostaza 1a inalterada después de 90 minutos de reacción, un 2.5% a las 24 horas de reacción y un 0.1% después de 7 días de reacción. La acción del descontaminante RM21 deja un 0.6% de mostaza 1b inalterada después de 90 minutos de reacción, con degradación total después de 24 horas de reacción. 0 2 4 6 8 10 12 1a 1b 1c 1d 1e 1f % c o m p u e st o o ri gi n al mostazas de azufre pesadas RM21 90 min 24 horas 7 dias Resultados y Discusión Capítulo II 58 El descontaminante RM21 deja un 5% de mostaza 1c inalterada después de 90 minutos de reacción, un 2% a las 24 horas de reacción y la degradación total se alcanza después de 7 días de reacción. La acción del descontaminante RM21 deja un 0.5% inalterada la mostaza 1d después de 90 minutos de reacción, con degradación total después de 24 horas de reacción. La acción del descontaminante RM21 deja un 0.3% inalterada la mostaza 1e después de 90 minutos de reacción, degradándola totalmente después de 24 horas de reacción. La acción del descontaminante RM21 deja un 1% inalterada la mostaza 1f después de 90 minutos de reacción, con degradación total después de 24 horas de reacción. A la vista de los resultados presentados en la Figura II.2, el descontaminante RM21 no es capaz de degradar a la mostaza 1a tras 7 días de reacción, si bien la cantidad remanente del agresivo químico es mínima. En cambio degrada completamente las mostazas 1b, 1d, 1e y 1f a las 24 horas de reacción y la mostaza 1c a los 7 días de reacción. Puede concluirse, en este punto, que RM21 no es eficiente como agente descontaminante para las mostazas de azufre pesadas 1a y 1c. Figura II.3: Eficacia del descontaminante RM31 sobre los compuestos 1a-f Los datos recogidos en la Figura II.3 muestran como el descontaminante RM31 deja un 82% de mostaza 1a inalterada después de 90 minutos de reacción, un 4% a las 24 horas y la degradación total se alcanza después de 7 días de reacción. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1a 1b 1c 1d 1e 1f % c o m p u e st o o ri gi n al mostazas de azufre pesadas RM31 90 min 24 horas 7 dias Resultados y Discusión Capítulo II 59 Para la mostaza 1b el descontaminante RM31 deja un 0.2% de producto inalterado después de 90 minutos de reacción y degrada totalmente el agresivo después de 24 horas de reacción. Para la mostaza 1c el descontaminante RM31 deja un 1% de producto inalterado después de 90 minutos de reacción y la degradación total se alcanza después de 24 horas de reacción. Para la mostaza 1d el descontaminante RM31 deja un 5% de producto inalterado después de 90 minutos de reacción, un 0.3% a las 24 horas y degrada totalmente el agresivo después de 7 días de reacción. Para la mostaza 1e el descontaminante RM31 deja un 1% de producto inalterado después de 90 minutos de reacción, un 0.6% a las 24 horas y la degradación total se alcanza después de 7 días de reacción. Para la mostaza 1f el descontaminante RM31 deja un 3% de producto inalterado después de 90 minutos de reacción y la degradación total se alcanza después de 24 horas de reacción. A la vista de los resultados de la Figura II.3, el descontaminante RM31 es capaz de degradar completamente las mostazas 1b, 1c y 1f en 24 horas, necesitando en cambio 7 días para degradar completamente las mostazas 1a, 1d y 1e. Puede concluirse, por tanto, que RM31 no es eficiente como agente descontaminante para las mostazas de azufre pesadas 1a, 1d y 1e. Resultados y Discusión Capítulo II 60 Figura II.4: Eficacia del descontaminante RM35 sobre los compuestos 1a-f Los datos recogidos en la Figura II.4 muestran como la acción del descontaminante RM35 deja un 34% de mostaza 1a inalterada después de 90 minutos de reacción, un 14.6% a las 24 horas y un 1.6% después de 7 días de reacción. La acción del descontaminante RM35 deja un 3.4% de mostaza 1b inalterada después de 90 minutos de reacción, un 0.8% a las 24 horas y degrada totalmente este agresivo después de 7 días de reacción. La acción del descontaminante RM35 deja un 4.4% de mostaza 1c inalterada después de 90 minutos de reacción, un 2.2% a las 24 horas y la degradación total se alcanza después de 7 días de reacción. La acción del descontaminante RM35 deja un 1.9% de mostaza 1d inalterada después de 90 minutos de reacción, un 1.4% a las 24 horas y la degrada totalmente después de 7 días de reacción. La acción del descontaminante RM35 deja un 2.2% de mostaza 1e inalterada después de 90 minutos de reacción, un 0.8% a las 24 horas y la degradación total se alcanza después de 7 días de reacción. La acción del descontaminante RM35 deja un 3% de mostaza 1f inalterada después de 90 minutos de reacción, un 1.3% a las 24 horas y la degrada totalmente después de 7 días de reacción. 0 5 10 15 20 25 30 35 40 1a 1b 1c 1d 1e 1f % c o m p u e st o o ri gi n al mostazas de azufre pesadas RM35 90 min 24 horas 7 dias Resultados y Discusión Capítulo II 61 Los resultados presentados en la Figura II.4, muestran como el descontaminante RM35 no es capaz de degradar la mostaza 1a después de 7 días. El resto de mostazas estudiadas 1b-f se degradan después de 7 días de reacción. Puede concluirse, por tanto, que RM35 no es eficiente para la degradación de mostazas de azufre pesadas. Figura II.5: Eficacia del descontaminante BX24 sobre los compuestos 1a-f Los datos recogidos en la Figura II.5 muestran como la acción del descontaminante BX24 deja un 11% de mostaza 1a inalterada después de 90 minutos de reacción, un 0.1% a las 24 horas y la degrada totalmente después de 7 días de reacción. La acción del descontaminante BX24 deja un 0.7% de mostaza 1b inalterada después de 90 minutos de reacción, un 0.4% a las 24 horas con degradación total después de 7 días de reacción. La acción del descontaminante BX24 deja un 2.5% de mostaza 1c inalterada después de 90 minutos de reacción, un 0.3% a las 24 horas, pudiendo detectarse un 0.1% a los 7 días de reacción. La acción del descontaminante BX24 deja un 0.8% de mostaza 1d inalterada después de 90 minutos de reacción, un 0.2% a las 24 horas y la degradación total se alcanza después de 7 días de reacción. 0 2 4 6 8 10 12 1a 1b 1c 1d 1e 1f % c o m p u e st o o ri gi n al mostazas de azufre pesadas BX24 90 min 24 horas 7 dias Resultados y Discusión Capítulo II 62 La acción del descontaminante BX24 deja un 1% de mostaza 1e inalterada después de 90 minutos de reacción, un 0.2% a las 24 horas, pudiendo detectarse un 0.03% a los 7 días de reacción. La acción del descontaminante BX24 deja un 1.8% de mostaza 1f inalterada después de 90 minutos de reacción y la degradación total se alcanza después 24 horas de reacción. Según los resultados recogidos en la Figura II.5, el descontaminante BX24 no es capaz de degradar a las mostazas 1c y 1e tras 7 días de reacción, si bien la cantidad remanente del agresivo químico es mínima. En cambio, degrada completamente a la mostaza 1f a las 24 horas de reacción y a las mostazas 1a, 1b y 1d a los 7 días de tratamiento. Puede concluirse, por tanto, que BX24 no es eficiente para la degradación de las mostazas de azufre pesadas 1a-e. Como comentario adicional, cabe señalar que el descontaminante BX24 se expende en estado sólido por lo que es necesario preparar una disolución acuosa antes del proceso de descontaminación. Si se prepara en la proporción indicada en la bibliografía, 110 la emulsión originada no presenta precipitado, lo que permite aplicar los métodos de tratamiento de muestra descritos en este trabajo y confirmar así la evolución de las mostazas de azufre pesadas. En cambio, si el descontaminante se prepara siguiendo las instrucciones recomendadas por el fabricante, se origina una emulsión con precipitado, impidiendo realizar el tratamiento de muestra utilizado en este trabajo. Kutti y colaboradores 110 recomiendan preparar el descontaminante BX24 en la proporción 12% en peso (para este estudio se disuelven 2 g de BX24 en 80 mL de agua). La casa comercial que suministra el descontaminante recomienda disolver 2 gramos de BX24 por cada 10 mL de agua. 110 Kutti, R.; Laszlo, F. AARMS Technology. 2009, 8(1), 127-132. Possible use of mobile water fog generators for decontamination tasks. www.zmne.hu/aarms/docs/Volume8/Issue1/pdf/12kuti.pdf (6/7/2016) http://www.zmne.hu/aarms/docs/Volume8/Issue1/pdf/12kuti.pdf Resultados y Discusión Capítulo II 63 Figura II.6: Eficacia del descontaminante BX29 sobre los compuestos 1a-f Los datos recogidos en la Figura II.6 muestran como la acción del descontaminante BX29 deja un 60% de mostaza 1a inalterada después de 90 minutos de reacción, un 46% a las 24 horas y un 5% a los 7 días de reacción. La acción del descontaminante BX29 deja un 1.4% de mostaza 1b inalterada después de 90 minutos de reacción con degradación total después de 24 horas de reacción. La acción del descontaminante BX29 deja un 2.6% de mostaza 1c inalterada después de 90 minutos de reacción y la degrada totalmente después de 24 horas de reacción. La acción del descontaminante BX29 deja un 0.9% de mostaza 1d inalterada después de 90 minutos de reacción, un 0.08% a las 24 horas y la degradación total se alcanza después de 7 días de reacción. La acción del descontaminante BX29 deja un 0.3% de mostaza 1e inalterada después de 90 minutos de reacción y permanece en un 0.1% a las 24 horas y a los 7 días de reacción. La acción del descontaminante BX29 deja un 16.7% de mostaza 1f inalterada después de 90 minutos de reacción, un 1.8% a las 24 horas y la degrada totalmente después de 7 días de reacción. 0 10 20 30 40 50 60 70 1a 1b 1c 1d 1e 1f % c o m p u e st o o ri gi n al mostazas de azufre pesadas BX29 90 min 24 horas 7 dias Resultados y Discusión Capítulo II 64 Los resultados presentados en la Figura II.6, indican que el descontaminante BX29 no es capaz de degradar las mostazas 1a y 1e después de 7 días de reacción, aunque la cantidad remanente de la mostaza 1e es mínima. Por el contrario, degrada completamente a las mostazas 1b y 1c a las 24 horas de reacción, necesitando en cambio 7 días para degradar completamente a las mostazas 1d y 1f. Puede concluirse, por tanto, que BX29 no es eficiente como agente descontaminante para las mostazas de azufre pesadas 1a, 1d, 1e y 1f. (*) No se realizaron medidas a las 24 horas en el ensayo con la mostaza 1c Figura II.7: Eficacia del descontaminante BX40 sobre los compuestos 1a-f De los datos recogidos en la Figura II.7 se deduce que la acción del descontaminante BX40 deja un 8.4% de mostaza 1a inalterada después de 90 minutos de reacción, un 5% a las 24 horas y la degrada totalmente después de 7 días de reacción. La acción del descontaminante BX40 deja un 0.8% de mostaza 1b inalterada después de 90 minutos de reacción, un 0.3% a las 24 horas con degradación total después de 7 días de reacción. La acción del descontaminante BX40 deja un 0.3% de mostaza 1c inalterada después de 90 minutos de reacción y un 0.2% a los 7 días de reacción. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1a 1b 1c 1d 1e 1f % c o m p u e st o o ri gi n al mostazas de azufre pesadas BX40 90 min 24 horas 7 dias Resultados y Discusión Capítulo II 65 La acción del descontaminante BX40 deja un 1% de mostaza 1d inalterada después de 90 minutos de reacción, un 0.03% a las 24 horas y la degradación total se alcanza después de 7 días de reacción. La acción del descontaminante BX40 deja un 0.3% de mostaza 1e inalterada después de 90 minutos de reacción manteniéndose en un 0.1% a las 24 horas y a los 7 días de reacción. La acción del descontaminante BX40 deja un 0.1% de mostaza 1f inalterada después de 90 minutos de reacción, con degradación total después de 24 horas de reacción. A la vista de los resultados de la Figura II.7, el descontaminante BX40 no es capaz de degradar a las mostazas 1c y 1e aún después de 7 días de aplicación, aunque la cantidad remanente es mínima. Por el contrario, degrada completamente a la mostaza 1f a las 24 horas de reacción y a las mostazas 1a, 1b y 1d a los 7 días de reacción. Puede concluirse, por tanto, que BX40 no es eficiente para la degradación de las mostazas de azufre pesadas 1a-e. II.4 Identificación de los productos formados en los procesos de descontaminación II.4.1 Descontaminantes orgánicos Los productos de degradación identificados en todos los casos son los derivados de una doble reacción de eliminación, que, como se ha indicado en el caso de la iperita, proceden de la acción de la base del descontaminante sobre el agresivo químico. En la Figura II.8 se indican los distintos productos identificados. 2a 2b 2c 2d 2e 2f Figura II.8: Productos formados por una doble reacción de eliminación S S S S S S S S S S S O S Resultados y Discusión Capítulo II 66 En todos los casos, los productos de degradación, 2a-f, se identificaron mediante GC- EI-MS y GC-CI-MS. Estos productos, con excepción del compuesto 2b, no se encuentran en las bases de datos comerciales. 107 La caracterización estructural de los compuestos de degradación se ha llevado a cabo comparando los espectros de masas de impacto electrónico (EI) de los compuestos 2a-e con los espectros obtenidos por Sachin y colaboradores, 84 observándose solamente ligeras variaciones en la intensidad de los fragmentos. Se ha propuesto un patrón de fragmentación para el compuesto 2f en base a la fragmentación descrita en la bibliografía para los compuestos 2a-e. Además, estos productos de degradación se han estudiado mediante GC-CI-MS con amoníaco como gas de reacción para confirmar su masa molecular. Se puede destacar que en el espectro MS-CI se observa, además de los aductos característicos, [M+NH4] + y/o [M+H] + , un ion m/z 105 que se puede atribuir a la fragmentación {[M+H] + -olefina}. El peso de la olefina depende de la estructura de la mostaza de azufre pesada estudiada. A continuación, se representan los espectros EI-MS de los distintos productos de degradación recogidos en la Figura II.8. Bis(viniltio)metano, 2a MS(EI,70eV) m/z (%B): 132(M ,11), 105(4), 104(33), 100(16), 86(12), 85(6), 73(79), 59(26), 58(41), 57(12), 45(100) Figura II.9: Espectro de masas EI del compuesto 2a Resultados y Discusión Capítulo II 67 MS(CI,NH3) m/z (%B): 150[M+NH4] + (10), 133[M+H] + (80), 105(100) 1,2-Bis(viniltio)etano, 2b MS(EI,70eV) m/z (%B): 146 (M , no se observa), 119(4), 118(64), 113(4), 112(17), 87(100), 86(18), 85(69), 73(29), 59(63), 58(36), 57(6), 53(16), 45(74) Figura II.10: Espectro de masas EI del compuesto 2b MS(CI,NH3) m/z (%B): 147[M+H] + (100), 105(10) 1,3-Bis(viniltio)propano, 2c MS(EI,70eV) m/z (%B): 160(M ,11), 133(10), 127(15), 119(22), 113(17), 101(24), 100(39), 87(36), 86(42), 85(100), 73(54), 67(53), 59(63), 58(32), 57(4), 45(80), 41(32) Resultados y Discusión Capítulo II 68 Figura II.11: Espectro de masas EI del compuesto 2c MS(CI,NH3) m/z (%B): 161[M+H] + (100) 1,4-Bis(viniltio)butano, 2d MS(EI,70eV) m/z (%B): 174(M , no se observa), 141(4), 120(13), 115(58), 87(24), 86(100), 81(10), 73(80), 59(34), 58(22), 57(4), 55(30), 45(49) Figura II.12: Espectro de masas EI del compuesto 2d Resultados y Discusión Capítulo II 69 MS(CI,NH3) m/z (%B): 175[M+H] + (100) 1,5-Bis(viniltio)pentano, 2e MS(EI,70eV) m/z (%B): 188(M , no se observa), 155(8), 129(33), 115(6), 101(26), 95(10), 87(44), 86(100), 85(34), 73(69), 69(53), 59(40), 58(22), 57(2), 45(58) Figura II.13: Espectro de masas EI del compuesto 2e MS(CI,NH3) m/z (%B): 189[M+H] + (100) Bis[2-(viniltio)etil]éter, 2f MS(EI,70eV) m/z (%B): 190(M , no se observa), 130(7), 112(16), 102(15), 87(100), 86(38), 85(32), 73(19), 59(78), 58(34), 57(6), 45(90) Resultados y Discusión Capítulo II 70 Figura II.14: Espectro de masas EI del compuesto 2f MS(CI,NH3) m/z (%B): 208[M+NH4] + (15), 191[M+H] + (100) Las fragmentaciones observadas para este tipo de compuestos en condiciones de impacto electrónico (EI) son fragmentaciones en posición respecto del heteroátomo (es decir respecto del electrón desapareado del correspondiente catión radical), las cuales originan iones cíclicos. Cálculos teóricos DFT 111 demuestran que los iones sulfonio son aproximadamente 2 kcal mol -1 menos estables que sus correspondientes iones cíclicos tiironio. (Esquema II.4) Esquema II.4: Iones sulfonio cíclicos y lineales 111 M06 usando “ultrafine grid” según implementación en Gaussian 09. En ambos casos las geometrías de los cationes se optimizaron usando una base 2 en el vacío. Los detalles se recogen en la parte experimental M 190 m/z 59 S O S m/z 87 S m/z 59 S m/z 87 SSH Resultados y Discusión Capítulo II 71 Además de estas fragmentaciones, se detectan abundantes iones formados por reacciones de fragmentación iniciadas por la carga. Dichas reacciones, no frecuentes en otras sustancias, precisan de la transferencia de un par electrónico a la carga y ruptura del enlace contiguo a la carga. Por ello, se produce un movimiento electrónico de la carga pero no del electrón desapareado. Estas reacciones nombradas por McLafferty 112 como “inductive cleavage i reactions” se producen tanto en cationes radicales como en cationes y suelen estar favorecidas por la presencia de un átomo de oxígeno tipo éter. (Esquema II.5) Esquema II.5: Reacciones de fragmentación iniciadas por la carga En el caso del compuesto 2f el patrón de fragmentación EI-MS propuesto sería, (Esquema II.6) Esquema II.6: Patrón de fragmentación EI-MS de 2f El patrón de fragmentación propuesto en el Esquema II.6 para el compuesto 2f es análogo al de sus homólogos 2a-e. 84 Se observa el ion característico a m/z 59, debido a un fragmento cíclico de tres eslabones, además de los iones m/z 73 y m/z 87, el cual es el pico base del espectro. II.4.2 Descontaminantes acuosos La descontaminación de mostazas de azufre pesadas con descontaminantes acuosos sigue tres procesos diferentes: hidrólisis parcial, hidrólisis total y condensación. Los 112 Interpretation of Mass Spectra. McLafferty, F. W.; Turecek, F. 4 th ed. University Science Books, Mill Valley, USA, 1993. OR R i +RCH2 OCH2R M 190 m/z 59 S O S SH S m/z 73m/z 45 CHS m/z 87 S Resultados y Discusión Capítulo II 72 productos de degradación identificados debidos a una reacción de hidrólisis parcial, 3a-f se indican en la Figura II.15. 3a 3b 3c 3d 3e 3f Figura II.15: Productos debidos a una hidrólisis parcial, 3a-f Los productos de degradación identificados debidos a una reacción de hidrólisis total, 4a-f se indican en la Figura II.16. 4a 4b 4c 4d 4e 4f Figura II.16: Productos debidos a una hidrólisis total, 4a-f Los productos de degradación identificados debidos a reacciones de condensación, 5a, 5b, 5d, 6a y 6b se representan en la Figura II.17. 5a 5b 5d 6a 6b Figura II.17: Productos debidos a reacciones de condensación, 5a, 5b, 5d, 6a y 6b Así mismo se ha identificado el tiodiglicol 7 (Figura II.18) Cl S S OH Cl S S OH Cl S S OH Cl S S OH Cl S S OH Cl S O S OH HO S S OH HO S S OH HO S S OH HO S S OH HO S S OH HO S O S OH HO S S S OH HO S S S OH HO S S S OH HO S S S S OH HO S S S S OH Resultados y Discusión Capítulo II 73 7 Figura II.18: Estructura química del tiodiglicol Los productos recogidos en las Figuras II-15 a II-18 son polares y precisaron de una derivatización previa para su análisis cromatográfico. Así se procedió a derivatizar los productos formados, 3a-f, 4a-f, 5a, 5b, 5d, 6a, 6b y 7 con BSTFA, dando lugar a los derivados 8a-f, 9a-f, 10a, 10b, 10d, 11a, 11b y 12. En todos los casos, los productos de degradación se identificaron mediante GC-EI-MS y GC-CI-MS con amoníaco como gas de reacción para confirmar su peso molecular. La caracterización estructural de los compuestos de degradación se ha llevado a cabo comparando los espectros de masas de impacto electrónico (EI) de los compuestos 9a-e con los espectros de masas de los bis(2-hidroxietil)alcanos correspondientes derivatizados con BSTFA obtenidos por Kanaujia y colaboradores, 108 y con el espectro de masas del compuesto 12 obtenido por Wils y Hulst, 92,101 observándose ligeras variaciones en la intensidad de los fragmentos. La identificación del resto de los compuestos 8a-f, 9f, 10a, 10b, 10d, 11a y 11b se ha basado en los patrones de fragmentación observados. En el espectro MS-CI(NH3) de los compuestos 8a-f se observaron los aductos [M+NH4] + , siendo éste el pico base en el compuesto 8b, y el aducto [M+H] + en los compuestos 8a y 8f, en muy baja intensidad. Además se observa un ion que se puede atribuir a la fragmentación {[M+H]-(CH3)3SiOH} + en los compuestos 8a, 8b, 8e y 8f, siendo el pico base en los compuestos 8a, 8e y 8f. El ion que se puede atribuir a la estructura [(CH3)3Si(NH3)] + , m/z 90, se observa en los compuestos 8a y 8b, mientras que el ion de fórmula {[M+H]-(CH3)3SiOCH2-CH3} + se observa en los compuestos 8b-e, siendo el pico base en los compuestos 8c y 8d. (Esquema II.7) HO S OH Resultados y Discusión Capítulo II 74 Esquema II.7: Iones característicos en el espectro MS-CI(NH3) de los compuestos 8a-f En el espectro MS-CI(NH3) de los compuestos 9a-f se observa el aducto [M+NH4] + y el aducto [M+H] + en el compuesto 9a. Además, se observan los fragmentos característicos {[M+H]-(CH3)3SiOH} + en los compuestos 9a, 9b y 9f, siendo el pico base en los compuestos 9a y 9f y el ion que se puede atribuir a la estructura [(CH3)3Si(NH3)] + , m/z 90, en los compuestos 9a, 9b y 9d siendo el pico base en el compuesto 9b. Además, se observa el ion de fórmula {[M+H]-(CH3)3SiOCH2-CH3} + en los compuestos 9b-e, siendo el pico base en 9c, 9d y 9e. (Esquema II.8) Esquema II.8: Iones característicos en el espectro MS-CI(NH3) de los compuestos 9a-f En el espectro MS-CI(NH3) de los compuestos 10a, 10b y 10d se observa el aducto [M+NH4] + y el aducto [M+H] + en el compuesto 10a. Además, se observa un ion que se puede atribuir a la fragmentación {[M+H]-(CH3)3SiOH} + en los compuestos 10b y 10d, siendo el pico base en el compuesto 10b y el ion que se puede atribuir a la estructura S S n OTMSCl 8a, n=1 8b, n=2 8c, n=3 8d, n=4 8e, n=5 S O S OTMS Cl 8f [M+H] [M+NH4] {[M+H]-(CH3)3SiOH}[(CH3)3Si(NH3)] {[M+H]-(CH3)3SiOCH2-CH3}+ 8a (m/z 276, 40%) 8b (m/z 290, 100%) 8c (m/z 304, 33%) 8d (m/z 318, 26%) 8e (m/z 332, 54%) 8f (m/z 334, 29%) 8a (m/z 259, 8%) 8f (m/z 317, 2%) 8b (m/z 155, 25%) 8c (m/z 169, 100%) 8d (m/z 183, 100%) 8e (m/z 197, 92%) 8a (m/z 90, 75%) 8b (m/z 90, 15%) 8a (m/z 169, 100%) 8b (m/z 183, 94%) 8e (m/z 225, 100%) 8f (m/z 227, 100%) S S n OTMSTMSO 9a, n=1 9b, n=2 9c, n=3 9d, n=4 9e, n=5 S O S OTMSTMSO 9f [M+H] [M+NH4] [(CH3)3Si(NH3)] {[M+H]-(CH3)3SiOCH2-CH3}+ 9a (m/z 330, 60%) 9b (m/z 344, 46%) 9c (m/z 358, 50%) 9d (m/z 372, 30%) 9e (m/z 386, 20%) 9f (m/z 388, 45%) 9a (m/z 313, 10%) 9b (m/z 209, 68%) 9c (m/z 223, 100%) 9d (m/z 237, 100%) 9e (m/z 251, 100%) 9a (m/z 90, 80%) 9b (m/z 90, 100%) 9d (m/z 90, 70%) 9a (m/z 223, 100%) 9b (m/z 237, 35%) 9f (m/z 281, 100%) {[M+H]-(CH3)3SiOH} Resultados y Discusión Capítulo II 75 [(CH3)3Si(NH3)] + , m/z 90, en el compuesto 10d, siendo además el pico base. Además se observa el ion de fórmula {[M+H]-(CH3)3SiOCH2-CH3} + en el compuesto 10a. (Esquema II.9) Esquema II.9: Iones característicos en el espectro MS-CI(NH3) de los compuestos 10a, 10b y 10d En el espectro MS-CI(NH3) de los compuestos 11a y 11b se observan los aductos [M+NH4] + y [M+H] + . También se observan los fragmentos {[M+H]-(CH3)3SiOH} + siendo el pico base en el compuesto 11a y el ion que se puede atribuir a la estructura [(CH3)3Si(NH3)] + , m/z 90, el cual es el pico base en el compuesto 11b (Esquema II.10). Esquema II.10: Iones característicos en el espectro MS-CI(NH3) de los compuestos 11a y 11b En el espectro MS-CI(NH3) del compuesto 12, se observan los aductos [M+NH4] + , [M+H] + y los iones que se pueden atribuir a las estructuras [(CH3)3Si(NH3)] + , m/z 90 y {[M+H]-(CH3)3SiOH} + el cual es el pico base del espectro (Esquema II.11). 10a, n=1 10b, n=2 10d, n=4 [M+H] [M+NH4] [(CH3)3Si(NH3)] {[M+H]-(CH3)3SiOCH2-CH3}+ 10a (m/z 390, 30%) 10b (m/z 404, 28%) 10d (m/z 432, 5%) 10a (m/z 373, 10%) 10a (m/z 255, 50%) 10d (m/z 90, 100%) 10b (m/z 297, 100%) 10d (m/z 325, 35%) S S n STMSO OTMS 10a (m/z 223, 100%) {[M+H]-(CH3)3SiOH} S S OTMS 11a, n=1 11b, n=2[M+H] [M+NH4] [(CH3)3Si(NH3)] 11a (m/z 450, 57%) 11b (m/z 464, 19%) 11a (m/z 433, 7%) 11b (m/z 447, 1%) 11a (m/z 90, 51%) 11b (m/z 90, 100%) 11a (m/z 343, 100%) 11b (m/z 357, 84%) {[M+H]-(CH3)3SiOH} S Sn SS OTMSTMSO Resultados y Discusión Capítulo II 76 Esquema II.11: Iones característicos en el espectro MS-CI(NH3) del compuesto 12 A continuación se representan los espectros EI-MS de los distintos productos de degradación recogidos en la Figura II.15 a II.18, derivatizados con BSTFA. 10-Cloro-2,2-dimetil-3-oxa-6,8-ditia-2-siladecano, 8a MS(EI,70eV) m/z (%B): 258(M , 2), 222(16), 163(31), 140(22), 119(24), 117(13), 109(50), 103(24), 73(100), 63(18), 45(29) Figura II.19: Espectro de masas EI del compuesto 8a MS(CI,NH3) m/z (%B): 276[M+NH4] + (40), 259[M+H] + (8), 169{[M+H]-(CH3)3SiOH} + (100), 90[(CH3)3Si(NH3)] + (75) El patrón de fragmentación EI-MS propuesto para el compuesto 8a sería, 12[M+H] [M+NH4] {[M+H]-(CH3)3SiOH} [(CH3)3Si(NH3)] S OTMSTMSO (m/z 284, 31%) (m/z 267, 21%) (m/z 177, 100%) (m/z 90, 15%) Resultados y Discusión Capítulo II 77 Esquema II.12: Patrón de fragmentación EI-MS del compuesto 8a Se observa el ion molecular, m/z 258 y los iones característicos m/z 140 y m/z 109. El ion m/z 109 evoluciona al ion m/z 73 por eliminación de una molécula de cloruro de hidrógeno. Además, se observan los iones m/z 222, m/z 116, m/z 45, m/z 59 y el ion m/z 73 siendo este último el pico base del espectro. El ion m/z 222 evoluciona a los iones m/z 119, m/z 103 y m/z 163. 11-Cloro-2,2-dimetil-3-oxa-6,9-ditia-2-silaundecano, 8b MS(EI,70eV) m/z (%B): 272(M ,no se observa), 236(5), 176(13), 123(62), 116(41), 103(28), 87(18), 73(100) Figura II.20: Espectro de masas EI del compuesto 8b Cl S S OTMS H2C S S OTMS HCl m/z 222 OTMS S OTMS m/z 109 m/z 73 HCl M 258 m/z 163 Cl SS m/z 103 m/z 140 m/z 119 Cl S H2C OTMS S H2C OTMSH2C SSH2C CH2 CH2 SH2C CH3SiH2 m/z 45 (CH3)2SiH m/z 59 m/z 73 (CH3)3Si m/z 116 OTMSH2C Resultados y Discusión Capítulo II 78 MS(CI,NH3) m/z (%B): 290[M+NH4] + (100), 183{[M+H]-(CH3)3SiOH} + (94), 155{[M+H]-(CH3)3SiOCH2-CH3} + (25), 90[(CH3)3Si(NH3)] + (15) El patrón de fragmentación EI-MS propuesto para el compuesto 8b sería, Esquema II.13: Patrón de fragmentación EI-MS del compuesto 8b No se observa el ion molecular, m/z 272. Se observan los iones característicos m/z 123 y m/z 109, el cual evoluciona al ion m/z 73 por pérdida de una molécula de cloruro de hidrógeno. Además, se observan los iones m/z 236, m/z 177, m/z 116 y m/z 73, siendo este último el pico base del espectro. El ion m/z 236 evoluciona a los iones m/z 103 y m/z 133. El ion m/z 177 evoluciona a los iones 87 y m/z 73. 12-Cloro-2,2-dimetil-3-oxa-6,10-ditia-2-siladodecano, 8c MS(EI,70eV) m/z (%B): 286(M ,9), 250(12), 223(83), 169(22), 137(24), 117(27), 109(12), 103(18), 73(100), 61(11), 45(17) Cl S S OTMS M 272 HCl H2C S S OTMS m/z 236 TMSO S m/z 177 m/z 123 HCl Cl S S m/z 87 HCl m/z 133 OTMS CH3SiH2 m/z 45 S m/z 87 (CH3)2SiH m/z 59 m/z 103 OTMSH2C SH2C S CH2 m/z 109 Cl S H2C m/z 116 OTMSH2C CH2 SH2C m/z 73 m/z 73 (CH3)3Si Resultados y Discusión Capítulo II 79 Figura II.21: Espectro de masas EI del compuesto 8c MS(CI,NH3) m/z (%B): 304[M+NH4] + (33), 169{[(M+H]-(CH3)3SiOCH2-CH3} + (100) El patrón de fragmentación EI-MS propuesto para el compuesto 8c sería, Esquema II.14: Patrón de fragmentación EI-MS del compuesto 8c Se observa el ion molecular, m/z 286 y los iones característicos m/z 169 y m/z 109. El ion m/z 169 evoluciona a los iones m/z 133 y m/z 107 mientras que el ion m/z 109 lo hace a m/z 73. Además, se observan los iones m/z 250, m/z 223, m/z 116 y m/z 73, siendo este último el pico base del espectro. Cl S S OTMS M 286 HCl CH2SS TMSO m/z 250 S S H2C m/z 133 S S Cl m/z 169 HCl SH S m/z 107 S S OTMS m/z 223 HCl m/z 109 Cl S H2C CH2 SH2C m/z 73 m/z 103 OTMSH2C (CH3)2SiH m/z 59 m/z 73 (CH3)3Si m/z 116 OTMSH2CCH3SiH2 m/z 45 Resultados y Discusión Capítulo II 80 13-Cloro-2,2-dimetil-3-oxa-6,11-ditia-2-silatridecano, 8d MS(EI,70eV) m/z (%B): 300(M ,3), 264(12), 237(40), 205(11), 183(11), 151(55), 115(49), 109(21), 103(34), 87(57), 73(100) Figura II.22: Espectro de masas EI del compuesto 8d MS(CI,NH3) m/z (%B): 318[M+NH4] + (26), 183{[M+H]-(CH3)3SiOCH2-CH3} + (100) El patrón de fragmentación EI-MS propuesto para el compuesto 8d sería, Esquema II.15: Patrón de fragmentación EI-MS del compuesto 8d Se observa el ion molecular, m/z 300 y los iones característicos m/z 151 y m/z 109. El ion m/z 151 evoluciona al ion m/z 115 y el ion m/z 109 origina el fragmento m/z 73. Cl S S OTMS HCl H2C S S OTMS m/z 264 Cl S m/z 109 S TMSO m/z 205 S S OTMS m/z 237 SH2C m/z 115 HCl S m/z 151 Cl HCl m/z 161 H2C S S CH2 M 300 m/z 103 OTMSH2C H2C CH2 SH2C m/z 73 m/z 73 (CH3)3Si m/z 116 OTMSH2C Resultados y Discusión Capítulo II 81 Además, se observan los iones m/z 264, m/z 237 y m/z 205. El ion m/z 264 evoluciona a los iones m/z 103 y m/z 161. El ion m/z 73, es el pico base del espectro. 14-Cloro-2,2-dimetil-3-oxa-6,12-ditia-2-silatetradecano, 8e MS(EI,70eV) m/z (%B): 314(M , no se observa), 278(20), 251(10), 165(45), 129(63), 119(14), 109(15), 101(94), 87(12), 73(100) Figura II.23: Espectro de masas EI del compuesto 8e MS(CI,NH3) m/z (%B): 332[M+NH4] + (54), 225{[M+H]-(CH3)3SiOH} + (100), 197{[M+H]-(CH3)3SiOCH2-CH3} + (92) El patrón de fragmentación EI-MS propuesto para el compuesto 8e sería, Resultados y Discusión Capítulo II 82 Esquema II.16: Patrón de fragmentación EI-MS del compuesto 8e No se observa el ion molecular, m/z 314. En cambio, se observan los iones característicos m/z 165 y m/z 109. El ion m/z 165 evoluciona a los iones m/z 129 y m/z 101 y el ion m/z 109 origina el fragmento m/z 73. También, se observan los iones m/z 278, m/z 251 y m/z 116. El ion m/z 278 evoluciona al ion m/z 103 y el ion m/z 251 al ion m/z 161. El ion m/z 73 es el pico base del espectro. 14-Cloro-2,2-dimetil-3-oxa-6,12-ditia-2-silatetradecano, 8f MS(EI,70eV) m/z (%B): 316(M , no se observa), 177(24), 161(8), 130(18), 125(22), 119(27), 117(29), 116(75), 103(45), 95(8), 87(12), 73(100), 59(21), 45(26) M 314 HCl m/z 278 m/z 165 m/z 251 m/z 161 m/z 129 S S OTMS S S CH2 H2C S S OTMS S Cl S CH2 Cl S S OTMS S CH2 m/z 101 HCl HCl m/z 109 Cl S H2C CH2 SH2C m/z 73 m/z 103 OTMSH2C m/z 73 (CH3)3Si m/z 116 OTMSH2C CH3SiH2 m/z 45 Resultados y Discusión Capítulo II 83 Figura II.24: Espectro de masas EI del compuesto 8f MS(CI,NH3) m/z (%B): 334[M+NH4] + (29), 317[M+H] + (2), 227{[M+H]-(CH3)3SiOH} + (100) El patrón de fragmentación EI-MS propuesto para el compuesto 8f sería, Esquema II.17: Patrón de fragmentación EI-MS del compuesto 8f No se observa el ion molecular, m/z 316. En cambio se observan los iones característicos m/z 123 y m/z 109. El ion m/z 123 evoluciona al ion m/z 87 y el ion m/z 109 origina el fragmento m/z 73. Además, se observan los iones m/z 280 y m/z 116. El ion m/z 280 evoluciona al ion m/z 177 y al ion m/z 103. El ion m/z 73 es el pico base del espectro. M 316 m/z 280 Cl S O S OTMS S O S OTMS Cl S m/z 123 H2C m/z 177 S O SH2C CH2 S m/z 87 HCl HCl HCl m/z 109 Cl S H2C CH2 SH2C m/z 73 m/z 103 OTMSH2C m/z 73 (CH3)3Si m/z 116 OTMSH2C Resultados y Discusión Capítulo II 84 2,2,12,12-Tetrametil-3,11-dioxa-6,8-ditia-2,12-disilatridecano, 9a 108 MS(EI,70eV) m/z (%B): 312(M ,1), 222(3), 196(22), 163(36), 147(6), 133(13), 117(18), 116(26), 103(30), 73(100), 59(9), 45(16) Figura II.25: Espectro de masas EI del compuesto 9a MS(CI,NH3) m/z (%B): 330[M+NH4] + (60), 313[M+H] + (10), 223{[(M+H)- (CH3)3SiOH} + (100), 90[(CH3)3Si(NH3)] + (80) 2,2,13,13-Tetrametil-3,12-dioxa-6,9-ditia-2,13-disilatetradecano, 9b 108 MS(EI,70eV) m/z (%B): 326(M ,no se observa), 236(3), 210(4), 177(28), 148(3), 147(4), 133(6), 117(30), 116(44), 103(24), 87(12), 73(100), 59(10), 45(16) Resultados y Discusión Capítulo II 85 Figura II.26: Espectro de masas EI del compuesto 9b MS(CI,NH3) m/z (%B): 344[M+NH4] + (46), 237{[M+H]- (CH3)3SiOH} + (35), 209{[M+H]-(CH3)3SiOCH2-CH3} + (68), 90[(CH3)3Si(NH3)] + (100) 2,2,14,14-Tetrametil-3,13-dioxa-6,10-ditia-2,14-disilapentadecano, 9c 108 MS(EI,70eV) m/z (%B): 340(M ,10), 250(8), 224(24), 223(77), 191(33), 148(1), 147(5), 133(18), 117(37), 106(20), 103(19), 101(8), 73(100), 59(6), 45(9) Resultados y Discusión Capítulo II 86 Figura II.27: Espectro de masas EI del compuesto 9c MS(CI,NH3) m/z (%B): 358[M+NH4] + (50), 223{[M+H]-(CH3)3SiOCH2-CH3} + (100) 2,2,15,15-Tetrametil-3,14-dioxa-6,11-ditia-2,15-disilahexadecano, 9d 108 MS(EI,70eV) m/z (%B): 354(M ,4), 264(6), 238(14), 237(42), 205(47), 148(6), 147(6), 133(6), 117(39), 116(15), 115(43), 103(25), 87(42), 73(100), 59(6), 45(9) Figura II.28: Espectro de masas EI del compuesto 9d Resultados y Discusión Capítulo II 87 MS(CI,NH3) m/z (%B): 372[M+NH4] + (30), 237{[M+H]-(CH3)3SiOCH2-CH3} + (100), 90[(CH3)3Si(NH3)] + (70) 2,2,16,16-Tetrametil-3,15-dioxa-6,12-ditia-2,16-disilaheptadecano, 9e 108 MS(EI,70eV) m/z (%B): 368(M ,1), 278(12), 252(5), 251(10), 219(38), 148(2), 147(8), 133(10), 129(55), 117(24), 103(30), 101(73), 73(100), 59(7), 45(8) Figura II.29: Espectro de masas EI del compuesto 9e MS(CI,NH3) m/z (%B): 386[M+NH4] + (20), 251{[M+H]-(CH3)3SiOCH2-CH3} + (100) 2,2,16,16-Tetrametil-3,9,15-trioxa-6,12-ditia-2,16-disilaheptadecano, 9f MS(EI,70eV) m/z (%B): 370(M , no se observa), 280(5), 177(47), 161(11), 130(21), 116(75), 103(34), 87(9), 73(100), 59(9), 45(12) Resultados y Discusión Capítulo II 88 Figura II.30: Espectro de masas EI del compuesto 9f MS(CI,NH3) m/z (%B): 388[M+NH4] + (45), 281{[M+H]-(CH3)3SiOH]} + (100) El patrón de fragmentación EI-MS propuesto para el compuesto 9f sería, Esquema II.18: Patrón de fragmentación EI-MS del compuesto 9f No se observa el ion molecular, m/z 370. En cambio se observan los iones m/z 280, m/z 116, m/z 103, m/z 177 y m/z 73, siendo este último el pico base del espectro. El ion m/z 280 evoluciona al ion m/z 177. El patrón de fragmentación propuesto para el compuesto 9f, (Esquema II.18), confirma las fragmentaciones observadas para sus compuestos análogos. 108 M 370 m/z 280 TMSO S O S OTMS S O S OTMS TMSO S H2C m/z 177 S O SH2C CH2 m/z 117 S O CH2H2C m/z 177 m/z 73m/z 103 OTMSH2C CH2 SH2C m/z 73 (CH3)3Si m/z 116 OTMSH2C Resultados y Discusión Capítulo II 89 2,2,15,15-Tetrametil-3,14-dioxa-6,8,11-tritia-2,15-disilahexadecano, 10a MS(EI,70eV) m/z (%B): 372(M , no se observa), 282(2), 256(4), 223(13), 177(11), 163(30), 147(4), 133(7), 116(32), 103(23), 73(100), 59(7), 45(11) Figura II.31: Espectro de masas EI del compuesto 10a MS(CI,NH3) m/z (%B): 390[M+NH4] + (30), 373[M+H] + (10), 255{[M+H]-(CH3)3SiO- CH2 -CH3} + (50), 223(100) El patrón de fragmentación EI-MS propuesto para el compuesto 10a sería, Esquema II.19: Patrón de fragmentación EI-MS del compuesto 10a TMSO S S S OTMS S S OTMS m/z 223 S S S OTMSH2C OTMS S H2C m/z 163 OTMS S m/z 196 HS m/z 282 TMSO S SH m/z 209 M 372 TMSO S m/z 177 m/z 103 OTMSH2C m/z 73 (CH3)3Si m/z 116 OTMSH2C Resultados y Discusión Capítulo II 90 No se observa el ion molecular, m/z 372. En cambio se observan los iones m/z 282, m/z 223, m/z 196, m/z 116, m/z 103 y m/z 73, siendo este último el pico base del espectro. Los iones m/z 223 y m/z 196 evolucionan al ion m/z 163. 2,2,16,16-Tetrametil-3,15-dioxa-6,9,12-tritia-2,16-disilaheptadecano, 10b MS(EI,70eV) m/z (%B): 386(M , no se observa), 296 (1), 236(6), 209(9), 177(33), 130(12), 116(38), 103(20), 87(15), 73(100) Figura II.32: Espectro de masas EI del compuesto 10b MS(CI,NH3) m/z (%B): 404[M+NH4] + (28), 297{[(M+H]-(CH3)3SiOH} + (100) El patrón de fragmentación EI-MS propuesto para el compuesto 10b sería, Resultados y Discusión Capítulo II 91 Esquema II.20: Patrón de fragmentación EI-MS del compuesto 10b No se observa el ion molecular, m/z 386. En cambio se observan los iones m/z 296, m/z 236, m/z 209, m/z 177, m/z 116, m/z 103 y m/z 73, siendo este último el pico base del espectro. 2,2,18,18-Tetrametil-3,17-dioxa-6,9,14-tritia-2,18-disilanonadecano, 10d MS(EI,70eV) m/z (%B): 414(M ,2) 264(12), 251(3), 237(43), 205(15), 177(32), 147(16), 117(35), 103(18), 87(34), 73(100) Figura II.33: Espectro de masas EI del compuesto 10d TMSO S S S OTMS H2C S S OTMS m/z 236 TMSO S m/z 177 S m/z 87 OTMS m/z 117 TMSO S S S CH2 m/z 296 TMSO S SH m/z 209 M 386 m/z 103 OTMSH2C CH2 SH2C m/z 73 m/z 73 (CH3)3Si m/z 116 OTMSH2C Resultados y Discusión Capítulo II 92 MS(CI,NH3) m/z (%B): 432[M+NH4] + (5), 325{[M+H)]-(CH3)3SiOH} + (35), 90[(CH3)3Si(NH3)] + (100) El patrón de fragmentación EI-MS propuesto para el compuesto 10d sería, Esquema II.21: Patrón de fragmentación EI-MS del compuesto 10d Se observa el ion molecular, m/z 414, aunque con muy baja intensidad. También se observan los iones m/z 324 m/z 264, m/z 237, m/z 205, m/z 177, m/z 116, m/z 103, m/z 87 y m/z 73, siendo este último el pico base del espectro. 2,2,18,18-Tetrametil-3,17-dioxa-6,9,11,14-tetratia-2,18-disilanonadecano, 11a MS(EI,70eV) m/z (%B): 432(M , no se observa), 282(2), 269(20), 256(11), 223(27), 177(33), 163(14), 147(4), 133(7), 117(34), 103(17), 73(100), 59(7), 45(12) TMSO S S S OTMS TMSO S S S CH2 S S OTMS m/z 237 H2C S S OTMS m/z 264 m/z 324 S TMSO m/z 205 TMSO S m/z 177 S m/z 87 OTMS m/z 117 M 414 CH2 SH2C m/z 73m/z 103 OTMSH2C m/z 73 (CH3)3Si m/z 116 OTMSH2C Resultados y Discusión Capítulo II 93 Figura II.34: Espectro de masas EI del compuesto 11a MS(CI,NH3) m/z (%B): 450[M+NH4] + (57), 433[M+H] + (7), 343{[M+H]-(CH3)3SiOH} + (100), 90[(CH3)3Si(NH3)] + (51) El patrón de fragmentación EI-MS propuesto para el compuesto 11a sería, Esquema II.22: Patrón de fragmentación EI-MS del compuesto 11a No se observa el ion molecular, m/z 432. En cambio, se observan los iones m/z 316, m/z 282, m/z 269, m/z 223, m/z 209, m/z 177, m/z 163, m/z 116, m/z 103, m/z 87 y m/z 73, siendo este último el pico base del espectro. TMSO S S S S OTMS TMSO S S S SH S S OTMS m/z 223 S S S OTMSH2C OTMS S H2C m/z 163 OTMS S m/z 196 HS m/z 282 TMSO S SH m/z 209 M 432 H2C S S S OTMS m/z 269 m/z 316 TMSO S m/z 177 m/z 103 OTMSH2C m/z 73 (CH3)3Si m/z 116 OTMSH2C Resultados y Discusión Capítulo II 94 2,2,19,19-Tetrametil-3,18-dioxa-6,9,12,15-tetratia-2,19-disilaicosano, 11b MS(EI,70eV) m/z (%B): 446(M , no se observa), 296(3), 283(1), 270(6), 251(3), 236(16), 209(8), 177(43), 147(3), 117(27), 103(14), 86(31), 73(100), 59(9), 45(11) Figura II.35: Espectro de masas EI del compuesto 11b CI(NH3), m/z,(%B): 464[M+NH4] + (19), 447[M+H] + (1), 357{[M+H]- (CH3)3SiOH} + (84), 90[(CH3)3Si(NH3)] + (100) El patrón de fragmentación EI-MS propuesto para el compuesto 11b sería, Esquema II.23: Patrón de fragmentación EI-MS del compuesto 11b H2C S S OTMS m/z 236 TMSO S m/z 177 S m/z 87 OTMS m/z 117 TMSO S S S CH2 m/z 296 TMSO S SH m/z 209 M 446 TMSO S S S S OTMS TMSO S S SH m/z 269 m/z 103 OTMSH2C CH2 SH2C m/z 73 m/z 73 (CH3)3Si m/z 116 OTMSH2C Resultados y Discusión Capítulo II 95 No se observa el ion molecular, m/z 446. En cambio, se observan los iones m/z 296, m/z 269, m/z 236, m/z 209, m/z 177, m/z 117, m/z 103, m/z 87 y m/z 73, siendo este último el pico base del espectro. 2,2,10,10-Tetrametil-3,9-dioxa-6-tia-2,10-disilaundecano, 12 101 MS(EI,70eV) m/z (%B): 266(M ,no se observa), 251(3), 191(6), 176(12), 161(9), 147(66), 130(15), 116(84), 103(35), 87(12), 73(100), 59(10), 45(14) Figura II.36: Espectro de masas EI del compuesto 12 MS(CI,NH3) m/z (%B): 284[M+NH4] + (31), 267[M+H] + (21), 177{[(M+H]- (CH3)3SiOH} + (100), 90[(CH3)3Si(NH3)] + (15) II.4.3 Formación de los productos de degradación en función del tiempo Una vez discutida la identificación estructural de los productos obtenidos en los distintos procesos de descontaminación, es posible ahora interpretar la evolución de las distintas mostazas estudiadas en función del descontaminante empleado. Así, los descontaminantes orgánicos DS2, GD5, GD6 y GDS2000 en su reacción con las mostazas de azufre pesadas, 1a-f, producen una degradación total a los 90 minutos de reacción, originando los productos de eliminación 2a-f. Resultados y Discusión Capítulo II 96 En cuanto a los descontaminantes de base acuosa, las mostazas 1a-f originan distintos productos de hidrólisis (parcial o total) al reaccionar con los descontaminantes RM21, RM31, RM35, BX24, BX29 y BX40. Además, las mostazas 1a, 1b y 1d originan los productos 5a, 5b y 5d y las mostazas 1a y 1b originan los productos 6a y 6b, derivados de reacciones de condensación. A continuación se discute la formación de los diferentes productos observados en las reacciones de descontaminación para cada mostaza estudiada en función del tiempo y del descontaminante empleado. Figura II.37: Productos de degradación de la mostaza 1a por acción del descontaminante RM21 La Figura II.37 muestra que la acción del descontaminante RM21 sobre la mostaza 1a origina un 41% del compuesto 3a a los 90 minutos, un 12% a las 24 horas de reacción, desapareciendo a los 7 días. El compuesto 4a se origina en un 50% a los 90 minutos incrementándose al 76% a las 24 horas de reacción. Este porcentaje se mantiene inalterado después de 7 días de descontaminación. El compuesto 5a aparece en un 10% a las 24 horas de reacción y un 22% a los 7 días, mientras que el compuesto 6a se observa en un 2% a los 7 días de reacción. Claramente, el producto mayoritario en la descontaminación de la mostaza 1a es el debido a la hidrólisis total 4a tanto para tiempos largos como cortos de reacción. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 3a 4a 5a 6a 7 % e vo lu ci ó n productos de degradación Mostaza 1a-RM21 90 minutos 24 horas 7 días Resultados y Discusión Capítulo II 97 Figura II.38: Productos de degradación de la mostaza 1b por acción del descontaminante RM21 Los resultados representados en la Figura II.38 muestran que la acción del descontaminante RM21 sobre la mostaza 1b origina un 23% del compuesto 3b a los 90 minutos disminuyendo a un 5% a las 24 horas de reacción, llegando a desaparecer a los 7 días. El compuesto 4b, que es el producto mayoritario para todos los tiempos de reacción estudiados, se origina en un 57% a los 90 minutos, disminuyendo al 51% a las 24 horas de reacción y evolucionando al 53% a los 7 días. El compuesto 5b se forma en un 11% a los 90 minutos, evolucionando a un 21% a las 24 horas. Este porcentaje se mantiene a los 7 días. Se observa además el compuesto 7 en un 8% a los 90 minutos de reacción, un 23% a las 24 horas y se mantiene en un 26% después de 7 días de reacción. 0 10 20 30 40 50 60 70 3b 4b 5b 6b 7 % e vo lu ci ó n productos de degradación Mostaza 1b-RM21 90 minutos 24 horas 7 días Resultados y Discusión Capítulo II 98 Figura II.39: Productos de degradación de la mostaza 1c por acción del descontaminante RM21 Los resultados recogidos en la Figura II.39 muestran claramente que la acción del descontaminante RM21 sobre la mostaza 1c origina únicamente el compuesto 4c. A los 90 minutos se genera un 95%, a las 24 horas evoluciona al 98% y después de 7 días de reacción, se alcanza el 100%. En los análisis efectuados no se aprecia la aparición de ningún otro producto adicional. Figura II.40: Productos de degradación de la mostaza 1d por acción del descontaminante RM21 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 3c 4c 5c 6c 7 % e vo lu ci ó n productos de degradación Mostaza 1c-RM21 90 minutos 24 horas 7 días 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 3d 4d 5d 6d 7 % e vo lu ci ó n productos de degradación Mostaza 1d-RM21 90 minutos 24 horas 7 días Resultados y Discusión Capítulo II 99 Los resultados mostrados en la Figura II.40 señalan que la acción del descontaminante RM21 sobre la mostaza 1d origina un 15% del compuesto 3d a los 90 minutos, desapareciendo a las 24 horas. El compuesto 4d se genera en un 84% a los 90 minutos, alcanza el 100% a las 24 horas y disminuye al 82% a los 7 días. Por último, se observa que el compuesto 5d aparece (18%) a los 7 días. Figura II.41: Productos de degradación de la mostaza 1e por acción del descontaminante RM21 La Figura II.41 representa la acción del descontaminante RM21 sobre la mostaza 1e. En la descontaminación de 1e se forman los compuestos 3e y 4e, siendo el producto debido a la hidrólisis total, 4e, el mayoritario para cualquier tiempo de reacción. El compuesto 3e se origina en un 22% a los 90 minutos, disminuyendo a un 9% a las 24 horas de reacción y un 14% a los 7 días. El compuesto 4e se origina en un 77% a los 90 minutos, evoluciona al 91% a las 24 horas de reacción y se estabiliza en un 86% a los 7 días. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 3e 4e 5e 6e 7 % e vo lu ci ó n productos de degradación Mostaza 1e-RM21 90 minutos 24 horas 7 días Resultados y Discusión Capítulo II 100 Figura II.42: Productos de degradación de la mostaza 1f por acción del descontaminante RM21 Los resultados recogidos en la Figura II.42 muestran que el producto de degradación mayoritario es el compuesto 4f (hidrólisis total) para cualquier tiempo de aplicación. A los 90 minutos de reacción se genera en un 70%, a las 24 horas en un 91% y evoluciona al 94% a los 7 días. Además, en este caso, se observa el producto de hidrólisis parcial, 3f. A los 90 minutos se genera en un 29% disminuyendo al 4% a las 24 horas y estabilizándose en un 3% a los 7 días de reacción. Por último, se observa el compuesto 7 en un 1% a los 90 minutos de reacción, un 4% a las 24 horas, manteniéndose constante a los 7 días de reacción. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 3f 4f 5f 6f 7 % e vo lu ci ó n productos de degradación Mostaza 1f-RM21 90 minutos 24 horas 7 días Resultados y Discusión Capítulo II 101 Figura II.43: Productos de degradación de la mostaza 1a por acción del descontaminante RM31 La Figura II.43 muestra que la mostaza 1a evoluciona principalmente al producto de hidrólisis total, 4a, por la acción del descontaminante RM31. El producto 4a se origina en un 18% a los 90 minutos, un 96% a las 24 horas de reacción y un 97% a partir de los 7 días de reacción. Además, se observa el producto de condensación, 5a, en un 3% después de 7 días. En ningún caso se observa la formación de productos de hidrólisis parcial. Figura II.44: Productos de degradación de la mostaza 1b por acción del descontaminante RM31 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 3a 4a 5a 6a 7 % e vo lu ci ó n productos de degradación Mostaza 1a-RM31 90 minutos 24 horas 7 días 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 3b 4b 5b 6b 7 % e vo lu ci ó n productos de degradación Mostaza 1b-RM31 90 minutos 24 horas 7 días Resultados y Discusión Capítulo II 102 Los datos presentados en la Figura II.44 confirman que la acción del descontaminante RM31 sobre la mostaza 1b origina el producto debido a la hidrólisis total, 4b, como producto mayoritario. Se origina en un 93% a los 90 minutos, mantiene el porcentaje a 24 horas y se estabiliza en el 94% a los 7 días. Además, se originan en menor proporción el compuesto 5b y el compuesto 7, ambos en unos porcentajes del 3% a los 90 minutos, 4% a las 24 horas y 3% a los 7 días. Figura II.45: Productos de degradación de la mostaza 1c por acción del descontaminante RM31 De acuerdo con los resultados presentados en la Figura II.45, la acción del descontaminante RM31 sobre la mostaza 1c origina únicamente el compuesto 4c, con independencia del tiempo de reacción. A los 90 minutos se genera un 99%, a las 24 horas evoluciona al 100%, manteniendo el porcentaje después de 7 días de reacción. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 3c 4c 5c 6c 7 % e vo lu ci ó n productos de degradación Mostaza 1c-RM31 90 min 24 horas 7 días Resultados y Discusión Capítulo II 103 Figura II.46: Productos de degradación de la mostaza 1d por acción del descontaminante RM31 De acuerdo con los resultados presentados en la Figura II.46, la acción del descontaminante RM31 sobre la mostaza 1d origina únicamente el compuesto 4d, independientemente del tiempo de reacción. A los 90 minutos se genera un 95%, a las 24 horas evoluciona al 100%, manteniendo el porcentaje después de 7 días de reacción. Figura II.47: Productos de degradación de la mostaza 1e por acción del descontaminante RM31 Según los resultados presentados en la Figura II.47, la acción del descontaminante RM31 sobre la mostaza 1e origina únicamente el compuesto 4e, independientemente del 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 3d 4d 5d 6d 7 % e vo lu ci ó n productos de degradación Mostaza 1d-RM31 90 minutos 24 horas 7 días 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 3e 4e 5e 6e 7 % e vo lu ci ó n productos de degradación Mostaza 1e-RM31 90 minutos 24 horas 7 días Resultados y Discusión Capítulo II 104 tiempo de reacción. A los 90 minutos se genera un 99%, a las 24 horas evoluciona al 100%, manteniendo el porcentaje después de 7 días de reacción. Figura II.48: Productos de degradación de la mostaza 1f por acción del descontaminante RM31 Al igual que en los casos 1c-e los datos presentados en la Figura II.48 confirman que la acción del descontaminante RM31 sobre la mostaza 1f origina el producto debido a la hidrólisis total, 4f, como producto mayoritario, sin que se detecten productos de hidrólisis parcial ni de condensación, al menos para los tiempos de descontaminación estudiados. El compuesto 4f se forma en un 93% a los 90 minutos, evoluciona al 96% a las 24 horas y mantiene el porcentaje a los 7 días. Sin embargo, en este caso se detecta la formación del compuesto 7 en un 4%. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 3f 4f 5f 6f 7 % e vo lu ci ó n productos de degradación Mostaza 1f-RM31 90 minutos 24 horas 7 días Resultados y Discusión Capítulo II 105 Figura II.49: Productos de degradación de la mostaza 1a por acción del descontaminante RM35 Los datos presentados en la Figura II.49 muestran que la acción del descontaminante RM35 sobre la mostaza 1a forma productos debidos a reacciones de hidrólisis parcial, total y de condensación. El producto 3a se forma en un 49% a los 90 minutos, un 39% a las 24 horas y disminuye al 1% a los 7 días. El producto 4a, se origina en un 16% a los 90 minutos, un 46% a las 24 horas y un 66% a los 7 días. Los compuestos 5a y 6a se generan después de 7 días de descontaminación en un 29% y un 2% respectivamente. Figura II.50: Productos de degradación de la mostaza 1b por acción del descontaminante RM35 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 3a 4a 5a 6a 7 % e vo lu ci ó n productos de degradación Mostaza 1a-RM35 90 minutos 24 horas 7 días 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 3b 4b 5b 6b 7 % e vo lu ci ó n productos de degradación Mostaza 1b-RM35 90 minutos 24 horas 7 días Resultados y Discusión Capítulo II 106 Los datos presentados la Figura II.50 confirman que la acción del descontaminante RM35 sobre la mostaza 1b produce, de forma análoga a 1a, productos debidos a reacciones de hidrólisis parcial, total y de condensación. Adicionalmente, en este caso se observa el producto 7. El producto de hidrólisis parcial 3b se forma en un 40% a los 90 minutos y un 26% a las 24 horas, desapareciendo a los 7 días. El producto 4b se forma en un 46% a los 90 minutos, un 61% a las 24 horas y se estabiliza en un 54% a los 7 días. El compuesto 5b se genera a las 24 horas con un 3% y un 36% a los 7 días. Finalmente, el compuesto 7 se genera con un 11% a los 90 minutos, manteniendo el porcentaje a las 24 horas y a los 7 días de reacción. Figura II.51: Productos de degradación de la mostaza 1c por acción del descontaminante RM35 La Figura II.51 representa la acción del descontaminante RM35 sobre la mostaza 1c. Los productos de degradación originados son los compuestos 3c y 4c, siendo el producto debido a la hidrólisis total 4c, el mayoritario para cualquier tiempo de reacción. El compuesto 3c se origina en un 31% a los 90 minutos, un 30% a las 24 horas y un 18% a los 7 días. El compuesto 4c se origina en un 64% a los 90 minutos, evoluciona al 67% a las 24 horas de reacción y se estabiliza en un 83% a los 7 días. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 3c 4c 5c 6c 7 % e vo lu ci ó n productos de degradación Mostaza 1c-RM35 90 min 24 horas 7 días Resultados y Discusión Capítulo II 107 Figura II.52: Productos de degradación de la mostaza 1d por acción del descontaminante RM35 La Figura II.52 representa la acción del descontaminante RM35 sobre la mostaza 1d. Los productos de degradación originados son los compuestos 3d y 4d, siendo el producto 4d, debido a la hidrólisis total, el mayoritario para cualquier tiempo de aplicación. El compuesto 3d se origina en un 26% a los 90 minutos, un 28% a las 24 horas y desaparece a los 7 días. El compuesto 4d se origina en un 72% a los 90 minutos, un 74% a los 90 minutos y se estabiliza en el 100% a los 7 días. Figura II.53: Productos de degradación de la mostaza 1e por acción del descontaminante RM35 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 3d 4d 5d 6d 7 % e vo lu ci ó n productos de degradación Mostaza 1d-RM35 90 minutos 24 horas 7 días 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 3e 4e 5e 6e 7 % e vo lu ci ó n productos de degradación Mostaza 1e-RM35 90 minutos 24 horas 7 días Resultados y Discusión Capítulo II 108 Según los resultados presentados en la Figura II.53, la acción del descontaminante RM35 sobre la mostaza 1e origina únicamente el compuesto de hidrólisis total 4e. A los 90 minutos se genera un 98%, a las 24 horas asciende al 99% y después de 7 días de reacción, el porcentaje aumenta al 100%. En este caso no se detectaron ni productos de hidrólisis parcial, ni productos de condensación al menos en los tiempos de reacción estudiados. Figura II.54: Productos de degradación de la mostaza 1f por acción del descontaminante RM35 La Figura II.54 representa la acción del descontaminante RM35 sobre la mostaza 1f. Los productos de degradación originados son los compuestos 3f y 4f, siendo el producto 4f, debido a la hidrólisis total, el mayoritario para cualquier tiempo de aplicación. El compuesto 3f se origina en un 38% a los 90 minutos, un 19% a las 24 horas y un 4% a los 7 días. El compuesto 4f se origina en un 59% a los 90 minutos, un 80% a las 24 horas y aumenta al 96% a los 7 días. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 3f 4f 5f 6f 7 % e vo lu ci ó n productos de degradación Mostaza 1f-RM35 90 minutos 24 horas 7 días Resultados y Discusión Capítulo II 109 Figura II.55: Productos de degradación de la mostaza 1a por acción del descontaminante BX24 Los datos presentados en la Figura II.55 confirman que la acción del descontaminante BX24 sobre la mostaza 1a origina productos debidos a reacciones de hidrólisis parcial, total y de condensación. El producto 3a se origina en un 21% a los 90 minutos, disminuye al 2% a las 24 horas y desaparece a los 7 días. El producto 4a se origina en un 63% a los 90 minutos, 62% a las 24 horas y se estabiliza en un 65% a los 7 días. El compuesto 5a se genera a los 90 minutos con un 5%, aumenta al 34% a las 24 horas y mantiene el porcentaje a los 7 días. Por su parte, el compuesto 6a se genera en un 2% a las 24 horas y se estabiliza en el 1% a los 7 días. 0 10 20 30 40 50 60 70 3a 4a 5a 6a 7 % e vo u ci ó n productos de degradación Mostaza 1a-BX24 90 minutos 24 horas 7 días Resultados y Discusión Capítulo II 110 Figura II.56: Productos de degradación de la mostaza 1b por acción del descontaminante BX24 Los datos presentados en la Figura II.56 confirman que la acción del descontaminante BX24 sobre la mostaza 1b origina productos debidos a reacciones de hidrólisis total, de condensación y el producto 7. El producto 4b se origina en un 95% a los 90 minutos, un 71% a las 24 horas y se estabiliza en el 43% a los 7 días. El compuesto 5b se genera a los 90 minutos con un 1%, un 18% a las 24 horas y un 29% a los 7 días. El compuesto 6b se genera a las 24 horas con un 1% y se estabiliza en un 3% a los 7 días. Finalmente, el compuesto 7 se genera con un 3% a los 90 minutos, un 10% a las 24 horas y un 24% a los 7 días. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 3b 4b 5b 6b 7 % e vo lu ci ó n productos de degradación Mostaza 1b-BX24 90 minutos 24 horas 7 días Resultados y Discusión Capítulo II 111 Figura II.57: Productos de degradación de la mostaza 1c por acción del descontaminante BX24 La Figura II.57 representa la acción del descontaminante BX24 sobre la mostaza 1c. Los productos de degradación originados son los compuestos de hidrólisis 3c y 4c, siendo el producto debido a la hidrólisis total 4c, el mayoritario para cualquier tiempo de aplicación. El compuesto 3c se origina con un 18% a los 90 minutos, un 25% a las 24 horas y disminuye a un 6% a los 7 días. El compuesto 4c se origina con un 79% a los 90 minutos, un 75% a las 24 horas y un 94% a los 7 días. Figura II.58: Productos de degradación de la mostaza 1d por acción del descontaminante BX24 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 3c 4c 5c 6c 7 % e vo lu ci ó n productos de degradación Mostaza 1c-BX24 90 min 24 horas 7 días 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 3d 4d 5d 6d 7 % e vo lu ci ó n productos de degradación Mostaza 1d-BX24 90 minutos 24 horas 7 días Resultados y Discusión Capítulo II 112 Los datos presentados en el Figura II.58 muestran que la acción del descontaminante BX24 sobre la mostaza 1d origina productos debidos a reacciones de hidrólisis parcial, total y de condensación. El producto 3d se origina con un 11% a los 90 minutos, un 12% a las 24 horas y disminuye al 2% a los 7 días. El producto 4d se origina con un 76% a los 90 minutos, 68% a las 24 horas y se estabiliza en un 73% a los 7 días. El compuesto 5d se genera a los 90 minutos con un 13%, aumenta al 19% a las 24 horas y se estabiliza en un 25% a los 7 días. Figura II.59: Productos de degradación de la mostaza 1e por acción del descontaminante BX24 La Figura II.59 representa la acción del descontaminante BX24 sobre la mostaza 1e. Los productos de degradación originados son los compuestos de hidrólisis 3e y 4e, siendo el producto debido a la hidrólisis total 4e, el mayoritario para cualquier tiempo de aplicación. El compuesto 3e se origina en un 17% a los 90 minutos, un 25% a las 24 horas y disminuye al 17% a los 7 días. El compuesto 4e se origina con un 82% a los 90 minutos, un 75% a las 24 horas y un 83% a los 7 días. En este caso no se detectaron productos de condensación en los tiempos de descontaminación estudiados. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 3e 4e 5e 6e 7 % e vo lu ci ó n productos de degradación Mostaza 1e-BX24 90 minutos 24 horas 7 días Resultados y Discusión Capítulo II 113 Figura II.60: Productos de degradación de la mostaza 1f por acción del descontaminante BX24 Los datos presentados en la Figura II.60 confirman que la acción del descontaminante BX24 sobre la mostaza 1f origina productos debidos a reacciones de hidrólisis parcial, total y el producto 7. El producto 3f se origina en un 37% a los 90 minutos, disminuye al 26% a las 24 horas y se estabiliza en el 13% a los 7 días. El compuesto 4f se genera a los 90 minutos con un 59%, aumenta al 66% a las 24 horas y llega al 88% a los 7 días. Finalmente, el compuesto 7 se genera con un 2% a los 90 minutos y un 8% a las 24 horas. En este caso no se detectaron productos de condensación en los tiempos de descontaminación estudiados. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 3f 4f 5f 6f 7 % e vo lu ci ó n productos de degradación Mostaza 1f-BX24 90 minutos 24 horas 7 días Resultados y Discusión Capítulo II 114 Figura II.61: Productos de degradación de la mostaza 1a por acción del descontaminante BX29 La Figura II.61 representa la acción del descontaminante BX29 sobre la mostaza 1a. Los productos de degradación originados son los compuestos de hidrólisis 3a, 4a y el producto de condensación 5a. El compuesto 3a se origina en un 28% a los 90 minutos, un 29% a las 24 horas y disminuye al 8% a los 7 días. El compuesto 4a se origina con un 12% a los 90 minutos, sube al 25% a las 24 horas y llega al 62% a los 7 días. El compuesto 5a se origina con un 25% a los 7 días, sin que se detecte a tiempos más cortos. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 3a 4a 5a 6a 7 % e vo lu ci ó n productos de degradación Mostaza 1a-BX29 90 minutos 24 horas 7 días Resultados y Discusión Capítulo II 115 Figura II.62: Productos de degradación de la mostaza 1b por acción del descontaminante BX29 Los datos presentados en la Figura II.62 confirman que la acción del descontaminante BX29 sobre la mostaza 1b origina productos debidos a reacciones de hidrólisis total, de condensación y el producto 7. El compuesto 4b se genera a los 90 minutos con un 89%, disminuye a un 59% a las 24 horas y se estabiliza en un 47% a los 7 días. El compuesto 5b se genera a los 90 minutos con un 5%, aumenta al 22% a las 24 horas y llega al 26% a los 7 días. El compuesto 6b se genera a las 24 horas con un 2% y aumenta al 3% a los 7 días. Finalmente, el compuesto 7 se genera con un 5% a los 90 minutos, se incrementa al 18% a las 24 horas y se estabiliza en el 23% a los 7 días. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 3b 4b 5b 6b 7 % e vo lu ci ó n productos de degradación Mostaza 1b-BX29 90 minutos 24 horas 7 días Resultados y Discusión Capítulo II 116 (*) No se realizaron medidas a las 24 horas en este ensayo Figura II.63: Productos de degradación de la mostaza 1c por acción del descontaminante BX29 La Figura II.63 representa la acción del descontaminante BX29 sobre la mostaza 1c. Los productos de degradación originados son los compuestos de hidrólisis parcial y total 3c y 4c. El compuesto 3c se origina en un 7% a los 90 minutos y aumenta al 10% a los 7 días. El compuesto 4c se origina con un 90% a los 90 minutos y mantiene el mismo porcentaje a los 7 días. En este caso no se detectaron productos de condensación en los tiempos de descontaminación estudiados. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 3c 4c 5c 6c 7 % e vo lu ci ó n productos de degradación Mostaza 1c-BX29 90 minutos 7 días Resultados y Discusión Capítulo II 117 Figura II.64: Productos de degradación de la mostaza 1d por acción del descontaminante BX29 La Figura II.64 representa la acción del descontaminante BX29 sobre la mostaza 1d. Los productos de degradación originados son los compuestos 3d, 4d y 5d. El compuesto 3d se origina en un 6% a los 90 minutos, mantiene el mismo porcentaje a las 24 horas y disminuye al 3% a los 7 días. El compuesto 4d se origina con un 91% a los 90 minutos, disminuye al 85% a las 24 horas y se estabiliza en el 67% a los 7 días. El compuesto 5d se origina con un 2% a los 90 minutos, aumenta al 9% a las 24 horas y se estabiliza en el 29% a los 7 días. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 3d 4d 5d 6d 7 % e vo lu ci ó n productos de degradación Mostaza 1d-BX29 90 minutos 24 horas 7 días Resultados y Discusión Capítulo II 118 (*) No se realizaron medidas a los 7 días en este ensayo Figura II.65: Productos de degradación de la mostaza 1e por acción del descontaminante BX29 La Figura II.65 representa la acción del descontaminante BX29 sobre la mostaza 1e. Los productos de degradación originados son los compuestos de hidrólisis parcial y total 3e y 4e, respectivamente. El compuesto 3e se origina en un 16% a los 90 minutos y y disminuye al 8% a las 24 horas. El compuesto 4e se origina con un 84% a los 90 minutos, y aumenta al 92% a las 24 horas. En este caso no se detectaron productos de condensación en los tiempos de descontaminación estudiados. Figura II.66: Productos de degradación de la mostaza 1f por acción del descontaminante BX29 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 3e 4e 5e 6e 7 % e vo lu ci ó n productos de degradación Mostaza 1e-BX29 90 minutos 24 horas 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 3f 4f 5f 6f 7 % e vo lu ci ó n productos de degradación Mostaza 1f-BX29 90 minutos 24 horas 7 días Resultados y Discusión Capítulo II 119 Los datos presentados en la Figura II.66 muestran que la acción del descontaminante BX29 sobre la mostaza 1f origina productos debidos a reacciones de hidrólisis parcial, total y el producto 7. El producto 3f se origina en un 70% a los 90 minutos, disminuye al 31% a las 24 horas y se estabiliza en el 7% a los 7 días. El compuesto 4f se genera a los 90 minutos con un 9%, aumenta al 63% a las 24 horas y llega al 89% a los 7 días. Finalmente, el compuesto 7 se genera con un 4% a los 90 minutos y mantiene el porcentaje a 24 horas y a los 7 días. Figura II.67: Productos de degradación de la mostaza 1a por acción del descontaminante BX40 La Figura II.67 representa la acción del descontaminante BX40 sobre la mostaza 1a. Los productos de degradación originados son los compuestos de hidrólisis 3a, 4a y condensación 5a. El compuesto 3a se origina en un 44% a los 90 minutos, disminuye al 3% a las 24 horas y desaparece a los 7 días. El compuesto 4a se origina con un 48% a los 90 minutos, aumenta al 89% a las 24 horas y se estabiliza en el 81% a los 7 días. El compuesto 5a se origina con un 3% a las 24 horas y se estabiliza en el 19% a los 7 días. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 3a 4a 5a 6a 7 % e vo lu ci ó n productos de degradación Mostaza 1a-BX40 90 minutos 24 horas 7 días Resultados y Discusión Capítulo II 120 Figura II.68: Productos de degradación de la mostaza 1b por acción del descontaminante BX40 Los datos presentados en la Figura II.68 confirman que la acción del descontaminante BX40 sobre la mostaza 1b origina el producto 4b debido a hidrólisis total, los productos 5b y 6b de condensación y el producto 7. El compuesto 4b se genera a los 90 minutos con un 94%, disminuye al 75% las 24 horas y se estabiliza en el 59% a los 7 días. El compuesto 5b se genera a los 90 minutos con un 2%, aumenta al 18% a las 24 horas y llega al 22% a los 7 días. El compuesto 6b se genera a las 24 horas con un 1% y mantiene el porcentaje a los 7 días. Finalmente, el compuesto 7 se genera con un 3% a los 90 minutos, sube al 5% a las 24 horas y se estabiliza en el 18% a los 7 días. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 3b 4b 5b 6b 7 % e vo lu ci ó n productos de degradación Mostaza 1b-BX40 90 minutos 24 horas 7 días Resultados y Discusión Capítulo II 121 Figura II.69: Productos de degradación de la mostaza 1c por acción del descontaminante BX40 De acuerdo a los resultados presentados en la Figura II.69, la acción del descontaminante BX40 sobre la mostaza 1c origina únicamente el compuesto 4c en un 100% desde los 90 minutos de reacción. Figura II.70: Productos de degradación de la mostaza 1d por acción del descontaminante BX40 La Figura II.70 representa la acción del descontaminante BX40 sobre la mostaza 1d. Los productos de degradación originados son los compuestos 3d, 4d y 5d. El compuesto 3d se origina en un 8% a los 90 minutos, aumenta al 11% a las 24 horas y desaparece a 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 3c 4c 5c 6c 7 % e vo lu ci ó n productos de degradación Mostaza 1c-BX40 90 min 24 horas 7 días 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 3d 4d 5d 6d 7 % e vo lu ci ó n productos de degradación Mostaza 1d-BX40 90 minutos 24 horas 7 días Resultados y Discusión Capítulo II 122 los 7 días. El compuesto 4d se origina con un 89% a los 90 minutos, disminuye al 70% a las 24 horas y se estabiliza en el 74% a los 7 días. El compuesto 5d se origina con un 2% a los 90 minutos, se incrementa en un 19% a las 24 horas y se estabiliza en un 26% a los 7 días. Figura II.71: Productos de degradación de la mostaza 1e por acción del descontaminante BX40 La Figura II.71 representa la acción del descontaminante BX40 sobre la mostaza 1e. Los productos de degradación originados son los compuestos de hidrólisis parcial y total 3e y 4e. El compuesto 3e se origina en un 9% a los 90 minutos, se incrementa en un 11% a las 24 horas y se estabiliza en el 9% a los 7 días. El compuesto 4e se origina con un 90% a los 90 minutos, un 89% a las 24 horas y llega al 91% a los 7 días. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 3e 4e 5e 6e 7 % e vo lu ci ó n productos de degradación Mostaza 1e-BX40 90 min 24 horas 7 días Resultados y Discusión Capítulo II 123 (*) No se realizaron medidas a las 24 horas en este ensayo Figura II.72: Productos de degradación de la mostaza 1f por acción del descontaminante BX40 Los datos presentados en la Figura II.72 muestran que la acción del descontaminante BX40 sobre la mostaza 1f origina productos debidos a reacciones de hidrólisis parcial y total y el producto 7. El producto 3f se origina en un 33% a los 90 minutos y se estabiliza en el 15% a los 7 días. El compuesto 4f se genera a los 90 minutos con un 65% y aumenta al 83% a los 7 días. Finalmente, el compuesto 7 se genera con un 2% a los 90 minutos, manteniendo el porcentaje a los 7 días. II.5 Mecanismos de los procesos de descontaminación II.5.1 Descontaminantes de base orgánica Los descontaminantes orgánicos DS2, GD5, GD6 y GDS2000 en su reacción con las mostazas de azufre pesadas, 1a-f, las degradan completamente a los 90 minutos de reacción, originando un único producto de degradación, 2a-f, por cada mostaza de azufre evaluada. En todos los casos el producto de degradación se forma por doble eliminación de cloruro de hidrógeno por acción del descontaminante básico (Esquema II.24). El comportamiento de estos agresivos, 1a-f, es independiente de la estructura de la mostaza empleada y es análogo al observado para la iperita. 6 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 3f 4f 5f 6f 7 % e vo lu ci ó n productos de degradación Mostaza 1f-BX40 90 minutos 7 días Resultados y Discusión Capítulo II 124 Esquema II.24: Productos de evolución de las mostazas 1a-f por la acción de descontaminantes de base orgánica La formación de los compuestos 2a-f sigue un mecanismo E1cb. La base fuerte presente en los descontaminantes, forma el carbanión 13 que evoluciona al producto final 14 por eliminación de cloruro de hidrógeno. La formación del segundo doble enlace en los compuestos 2a-e ocurre por un mecanismo análogo. La formación del compuesto 2f sigue el mismo mecanismo que el descrito para los compuestos 2a-e (Esquema II.25) Esquema II.25: Mecanismo de formación de los productos de degradación por acción de los descontaminantes de base orgánica para las mostazas 1a-f S S n ClCl S S n 1a, n=1 1b, n=2 1c, n=3 1d, n=4 1e, n=5 2a, n=1 2b, n=2 2c, n=3 2d, n=4 2e, n=5 S O S ClCl 1f S O S 2f DS2, GD5, GD6, GDS2000 S S n=1,2,3,4,5 ClCl B H S S n=1,2,3,4,5 ClCl S S n=1,2,3,4,5 Cl S S n=1,2,3,4,5 1a-e 2a-e S O S ClCl 1f S O S ClCl B H S O S Cl S O S 2f 13 14 15 16 Resultados y Discusión Capítulo II 125 II.5.2 Descontaminantes de base acuosa Las mostazas 1a-f, originan distintos productos al reaccionar con los descontaminantes de base acuosa RM21, RM31, RM35, BX24, BX29 y BX40. El proceso principal es la hidrólisis de los grupos cloro. En primer lugar, se forman los productos derivados de la hidrólisis parcial, 3a-f, en los que un átomo de cloro se ha sustituido por un grupo HO – . Estos productos se transforman en los correspondientes bis(2-hidroxietil)alcanos, 4a-f, a medida que aumenta el tiempo de descontaminación a costa de los productos 3. Las mostazas 1a, 1b y 1d, originan, además, productos derivados de reacciones de condensación. La aparición de estos productos de condensación depende de la mostaza de partida, del descontaminante aplicado y de la presencia en el medio de reacción como impurezas de compuestos como 2-cloroetanol o 2-mercaptoetanol. Adicionalmente, en la descontaminación de las mostazas 1b y 1f se forma el compuesto 7. Así, la mostaza 1a en su reacción con los descontaminantes RM21, RM35, BX24, BX29 y BX40 forma los compuestos 3a, 4a y 5a, mientras que con el descontaminante RM31 se observan los compuestos 4a y 5a. Finalmente, los descontaminantes RM21, RM35 y BX24 permiten detectar el compuesto 6a (Esquema II.26). Esquema II.26: Productos de evolución de la mostaza 1a por acción de descontaminantes de base acuosa La mostaza 1b en su reacción con los descontaminantes RM21, RM31, RM35, BX24, BX29 y BX40 forma los compuestos 4b, 5b y 7. Además, los descontaminantes RM21 y RM35 producen la formación del compuesto de hidrólisis parcial 3b y los descontaminantes BX24, BX29 y BX40 forman el compuesto 6b (Esquema II.27). Cl S S Cl Cl S S OH HO S S OH HO S S S OH HO S S S S OH 1a 3a 4a 5a 6a RM21, RM31,RM35 BX24, BX29,BX40 RM21, RM35, BX24 BX29, BX40 RM21, RM35, BX24 RM21, RM31, RM35 BX24, BX29, BX40 Resultados y Discusión Capítulo II 126 Esquema II.27: Productos de evolución de la mostaza 1b por acción de descontaminantes de base acuosa La reacción de la mostaza 1c con los descontaminantes RM35, BX24 y BX29 da lugar a la formación del compuesto de hidrólisis parcial 3c. En todos los casos ensayados se forma el compuesto 4c como producto mayoritario (Esquema II.28). Esquema II.28: Productos de evolución de la mostaza 1c por acción de descontaminantes de base acuosa La mostaza 1d en su reacción con los descontaminantes RM21, BX24, BX29 y BX40 forma el compuesto de hidrólisis parcial 3d junto al producto de condensación 5d. El descontaminante RM35 forma el compuesto de hidrólisis parcial 3d. En todos los casos el producto mayoritario a largos tiempos de reacción fue el compuesto 4d que se forma a expensas de 3d (Esquema II.29). 1b 3b 5b 6b RM21,RM31,RM35 BX24,BX29,BX40 BX24,BX29 BX40 RM21,RM31,RM35 BX24,BX29, BX40 Cl S S Cl HO S OH 7 OH S S Cl OH S S HO S S S HO OH S S S HO S OH RM21,RM31,RM35 BX24,BX29,BX40 RM21,RM35 4b 1c 3c 4c RM21,RM31,RM35 BX24,BX29,BX40RM35,BX24,BX29 Cl S S Cl Cl S S OH HO S S OH Resultados y Discusión Capítulo II 127 Esquema II.29: Productos de evolución de la mostaza 1d por acción de descontaminantes de base acuosa La mostaza 1e en su reacción con los descontaminantes RM21, RM31, RM35, BX24 BX29 y BX40 da lugar a la formación del compuesto de hidrólisis parcial 3e. De nuevo el compuesto 4e procedente de la hidrólisis total de 1e fue el mayoritario a largos tiempos de reacción (Esquema II.30). Esquema II.30: Productos de evolución de la mostaza 1e por acción de descontaminantes de base acuosa La mostaza 1f en su reacción con los descontaminantes RM21, BX24, BX29 y BX40 forma los compuestos 3f, 4f y 7. Además, el descontaminante RM31 forma los compuestos 4f y 7 y el descontaminante RM35 los compuestos 3f y 4f (Esquema II.31). 3d 4d 5d RM21,BX24 BX29,BX40 RM21,RM31,RM35 BX24,BX29,BX40 1d RM21,RM35,BX24 BX29,BX40 Cl S S Cl Cl S S OH HO S S OH HO S S S OH 1e 3e 4e RM21,RM31,RM35 BX24,BX29,BX40 Cl S S Cl Cl S S OH HO S S OH RM21,RM31,RM35 BX24,BX29,BX40 Resultados y Discusión Capítulo II 128 Esquema II.31: Productos de evolución de la mostaza 1f por acción de descontaminantes de base acuosa El mecanismo general para la formación de los productos de degradación de las mostazas 1a-e por la acción de los descontaminantes de base acuosa supone que el primer paso es la formación del intermedio catiónico cíclico 17. El agua a su vez ataca al carbono del intermedio cíclico 17, provocando su apertura y originando una mezcla del compuesto parcialmente hidrolizado 3a-e y cloruro de hidrógeno. El compuesto parcialmente hidrolizado, origina el intermedio catiónico cíclico 18 y su posterior reacción con agua origina el compuesto totalmente hidrolizado 4a-e (Esquema II.32). Esquema II.32: Mecanismo de formación de los productos de hidrólisis por acción de los descontaminantes de base acuosa para las mostazas 1a-e En el caso de la mostaza oxigenada, 1f, la formación de los productos de hidrólisis puede explicarse mediante un mecanismo análogo al de las mostazas 1a-e. Primeramente, se forma el intermedio catiónico cíclico 19 y posteriormente la molécula de agua ataca al carbono del intermedio cíclico 19, provocando su apertura y originando una mezcla del compuesto parcialmente hidrolizado 3f y cloruro de hidrógeno. El 3f 4f 7 RM21,RM31 BX24,BX29,BX40 RM21,RM31,RM35 BX24,BX29,BX40 1f RM21,RM35 BX24,BX29,BX40 Cl S O S Cl Cl S O S OH HO S OH HO S O S OH S S n ClCl S S Cl Cl- S S Cl Cl- H2O S S n OHCl 1a-e 3a-e HCl S S n OHCl S S OH H2O S S n OHHO 4a-e3a-e n 17 18 n 17 n Resultados y Discusión Capítulo II 129 compuesto parcialmente hidrolizado, 3f origina el intermedio catiónico cíclico 20 y su posterior reacción con agua origina el compuesto totalmente hidrolizado 4f (Esquema II.33). Esquema II.33: Mecanismo de formación de los productos de hidrólisis por acción de los descontaminantes de base acuosa para la mostaza 1f La formación de los compuestos 5a y 6a puede explicarse por la reacción secuencial del catión cíclico 21 con el mercaptoetanol presente en la mostaza 1a como impureza procedente del proceso de síntesis. Esta reacción conduce al compuesto 22, que forma un nuevo catión sulfonio cíclico 23. La reacción de este catión con una nueva molécula de mercaptoetanol formaría 6a. Alternativamente, la reacción de 23 con agua formaría 5a (Esquema II.34). S O S ClCl 1f S O S Cl Cl- S O S Cl Cl- H2O S O S OHCl 3f HCl S O S OHCl 3f H2O S O S OH S O S OHHO 4f 19 19 20 Resultados y Discusión Capítulo II 130 Esquema II.34: Mecanismo de formación de los productos de condensación por acción de los descontaminantes de base acuosa para la mostaza 1a Sin embargo, la formación de los compuestos 5b, 5d y 6b debe ocurrir por un mecanismo de reacción diferente. Los compuestos 5b y 5d derivan de la incorporación de una molécula de mercaptoetanol a las mostazas 1b y 1d seguido de una hidrólisis, o bien de una reacción de los compuestos de hidrólisis parcial, 3b y 3d, con esta molécula. Por su parte, el compuesto 6b se forma por incorporación de dos moléculas de mercaptoetanol a la mostaza 1b. Puesto que en la síntesis de 1b y 1d no se usa este reactivo, debe generarse in situ por acción del descontaminante. La formación de este compuesto debe producirse desde los intermedios cíclicos de azufre 24, 25 y 28. Estos intermedios pueden reaccionar con la base amina del descontaminante para formar el intermedio tiirano y en el caso de la mostaza 1b, el tiodiglicol 7. La reacción de apertura del tiirano 26 por el agua en medio básico genera el mercaptoetanol. La reacción del catión 24 con mercaptoetanol conduce al intermedio 27, que forma un nuevo catión sulfonio cíclico 28. La reacción de este catión con una nueva molécula de mercaptoetanol formaría 6b. Alternativamente, la reacción de 27 con agua formaría 5b y 5d (Esquema II.35). S S ClCl S S Cl Cl- S S Cl Cl- S S SCl 1a HClHS OH OH H2O S S SHO OH 5a S S S OH HS OH S S SS OH 6a HO 21 21 22 23 Resultados y Discusión Capítulo II 131 Esquema II.35: Mecanismo de formación de los productos de condensación por acción de los descontaminantes de base acuosa para las mostazas 1b y 1d La operatividad de este mecanismo de degradación explica y se fundamenta en la detección de tiodiglicol 7 en la reacción de 1b con todos los descontaminantes acuosos evaluados. Adicionalmente, se llevaron a cabo cálculos DFT 113 para las dos posibles rutas de evolución de catión 29 derivado de la mostaza pesada 1b. En la Figura II.73 se representan los dos posibles ataques del anión HO – sobre el carbono del tiirano (camino A) y sobre el carbono unido al azufre (camino B). Ambos caminos de reacción son sustituciones nucleófilas bimoleculares. El ataque al carbono del anillo tiiranico en el catión 29 forma el compuesto 30 a través del estado de transición ET1 con una barrera energética de G ‡ = 9.9 kcal mol -1 . Alternativamente el ataque al C al tiirano en el catión 29 forma tiodiglicol 7 con extrusión de tiirano a través del ET2 con una barrera energética de G ‡ = 6.6 kcal mol -1 . Estos datos demuestran que ambos caminos son posibles a temperatura ambiente. Adicionalmente ambos caminos son altamente exergónicos (G = -67.1 kcal mol -1 para el camino A y G = - 58 kcal mol -1 para el 113 B3LYP, usando un modelo PCM para el disolvente (H2O). Ver parte experimental para los detalles computacionales. S S n ClCl S S Cl Cl- n 1b,1d 24 n S S SCl HClHS OH OH H2O S S SHO OH 5b, 5d S S S OH HS OH S S SS OH 6b HO S S Cl n 24 n n n=2 S S Cl OH- S S n OHCl 3b, 3d Cl- S S n OHCl S S OH OH- 3b, 3d 25 n 24 S H2O OH- HS OH 27 28 26 Resultados y Discusión Capítulo II 132 camino B), como cabe esperar para procesos esencialmente irreversibles. La menor energía de activación requerida para la extrusión de tiirano deriva, probablemente, de una sobreestimación de la entropía de reacción derivada de la fragmentación de la molécula. (Figura II.73) Figura II.73: Posibles ataques del anión HO – sobre el carbono del catión 29 S S HO– + Camino A OH S S OHHO G‡ = 9.9 kcal mol-1 ET1 Camino B ET2 S S OH OH S OHHO S+ G‡ = 6.6 kcal mol-1 29 HO S S OH 4b 7 G (H2O) kcal mol-1 67.1 kcal mol-1 58.3 kcal mol-1 133 Capítulo III Parte experimental 134 Parte experimental Capítulo III 135 Capítulo III. Parte Experimental Métodos Generales: Todos los reactivos se utilizaron sin purificación previa, a menos que se indique. Las reacciones llevadas a cabo bajo atmósfera inerte de argón se realizaron utilizando los procedimientos Schlenk habituales. Los disolventes utilizados en la preparación de las muestras de descontaminación han sido de calidad análisis residuos GC. El agente derivatizante, BSTFA, ha sido suministrado por la casa Scharlab. Los descontaminantes utilizados no han necesitado preparación previa a excepción del descontaminante BX24 por ser sólido. Los espectros de 1 H-RMN se han realizado a t. a. en un equipo Varian Mercury 400 MHz en el laboratorio del LAVEMA. Los desplazamientos químicos (δ) se dan en ppm, tomando como referencia interna el valor residual de CHCl3 (7.26). Las constantes de acoplamiento (J) se dan en Hercios (Hz) aproximando a 0.1 Hz. Las abreviaturas utilizadas para las multiplicidades se dan a continuación: (s) singlete, (t) triplete, (q) quintuplete y (m) multiplete. Los análisis GC-MS se han realizado en modo impacto electrónico (EI) a 70 eV y en modo ionización química (CI) con amoníaco. La columna cromatográfica utilizada ha sido apolar tipo DB5-ms (30 m, 0.25 mm, 0.25 µm). Los espectros de masas de baja resolución se han registrado en un espectrómetro MSD 5973 acoplado a un cromatógrafo de gases 6890 (Agilent Technologies) en el laboratorio del LAVEMA. Los resultados obtenidos se expresan en función de la relación masa/carga (m/z) para los picos más importantes y los valores entre paréntesis (%) corresponden a las intensidades relativas respecto al pico base (100%). Métodos Computacionales: Las optimizaciones geométricas sin restricciones de simetría se llevaron a cabo empleando el conjunto de programas Gaussian09 114 en los 114 Gaussian 09, RevisionB.1, Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Scalmani, G.; Barone, V.; Mennucci, B.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Caricato, M.; Li, X.; Hratchian, H. P.; Izmaylov, A. F.; Bloino, J.; Zheng, G.; Sonnenberg, J. L.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Vreven, T.; Montgomery, Jr., J. A.; Peralta, J. E.; Ogliaro, F.; Bearpark, M.; Heyd, J. J.; Brothers, E.; Kudin, K. N.; Staroverov, V. N.; Kobayashi, R.; Normand, J.; Raghavachari, K.; Rendell, A.; Burant, J. C.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Cossi, M.; Rega, N.; Millam, J. M.; Klene, M.; Knox, J. E.; Cross, J. B.; Bakken, V.; Parte experimental Capítulo III 136 niveles de teoría B3LYP 115 y M06 116 con el funcional de base doble- ζ más polarización (6-311+G(d)) 117 Los puntos estacionarios se caracterizaron calculando la matriz Hessiana analíticamente en este nivel. Las estructuras de los estados de transición (TSs), muestran solo un autovalor negativo en sus matrices diagonalizadas de fuerza constante y sus autovectores se confirmaron como correspondientes al movimiento a lo largo de la coordenada de reacción bajo consideración considerando el empleo del método de la coordenada de reacción intrínseco (IRC). 118 III.1 Procedimiento general de síntesis Las mostazas de azufre pesadas, 1a-f, se sintetizaron empleando los métodos descritos por Gupta 3 y Kaushik. 109 Preparación de 1,2-bis(2-cloroetiltio)metano, 1a Sobre una disolución de sodio metálico (36.2 mmol, 833 mg) en etanol (20 mL) bajo atmósfera de argón, se añade 2-mercaptoetanol (34.5 mmol, 2.41 mL) gota a gota. La mezcla de reacción se calienta a reflujo durante 30 minutos. Se deja que alcance temperatura ambiente y se añade dibromometano (17.2 mmol, 3g) calentando 2 horas a reflujo. Pasado ese tiempo se deja enfriar, se filtra y se evapora el disolvente. El residuo obtenido se redisuelve en 20 mL de CHCl3 y se lava con agua destilada y disolución acuosa saturada de NaCl. La fase acuosa se extrae con acetato de etilo. Las fases Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, J. W.; Martin, R. L.; Morokuma, K.; Zakrzewski, V. G.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Farkas, Ö.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cioslowski, J.; Fox D. J. Gaussian, Inc., Wallingford CT, 2009. 115 a) Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648. b) Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1998, 37, 785. 116 Zhao, Y.; Truhlar, D. G. Acc. Chem. Res. 2008, 41, 157. 117 Hehre, W. J.; Radom, L.; Schleyer, P. R.; Pople, J. A. Ab Initio Molecular Orbital Theory; Wiley: New York, 1986. 118 González, C.; Schlegel, H. B. J. Phys. Chem. 1990, 94, 5523. Cl S S Cl a bc Parte experimental Capítulo III 137 orgánicas se secan sobre Na2SO4, se filtra y se evapora el disolvente, obteniéndose un líquido aceitoso. Posteriormente, sobre una disolución del compuesto así obtenido (5.95 mmol, 1000 mg) en 20 mL de diclorometano (DCM) a 0ºC se adiciona gota a gota una disolución de cloruro de tionilo (23.8 mmol, 1.17 mL) en 5 mL de DCM. Se agita durante 1 hora a temperatura ambiente, obteniéndose 0.728 g de 1a como un sólido de color blanco. (3.57 mmol, pureza 1 H-RMN 94.4%, rendimiento 60%) 1 H RMN (CDCl3) δ: [3.75 (s, 2H, CH2(c))], [3.00 (t, J=7.2Hz, 4H, CH2(b))], [3.68 (t, J=7.2Hz, 4H, CH2(a))] MS(EI,70eV) m/z (%B): 204(M ,19), 168(13), 109(100), 73(36), 63(33), 45(38) MS(CI,NH3) m/z (%B): 222[M+NH4] + (10), 109(100), 126(30) Preparación de 1,2-bis(2-cloroetiltio)etano, 1b Se prepara una disolución de sodio metálico (23.41 mmol, 538.36 mg) en 20 mL de etanol bajo atmósfera de argón. Se añade gota a gota 1,2-etanoditiol (10.64 mmol, 1000 mg), calentando a reflujo bajo atmósfera de argón durante 1 hora. Se deja que alcance temperatura ambiente y se adiciona 2-cloroetanol (22.34 mmol, 1798.82 mg) gota a gota. Se calienta a reflujo con agitación constante durante 1.5 horas. Sobre una disolución del compuesto obtenido (5.49 mmol, 1000 mg) en 5 mL de DCM a 0ºC se adiciona gota a gota una disolución de cloruro de tionilo (22 mmol, 1.60 mL) en 5 mL de DCM. Se agita durante 1 hora a temperatura ambiente, obteniéndose 1.154 g de 1b como un sólido de color blanco (5.30 mmol, pureza 1 H-RMN, 91%, rendimiento 96.42%). La iperita se identifica como impureza de la reacción. 1 H RMN (CDCl3) δ: [2.79(s, 4H, CH2(c))], [2.90(t, J=7.8Hz, 4H, CH2(b))], [3.65(t, J=7.8Hz, 4H, CH2(a))] MS(EI,70eV) m/z (%B): 218(M ,7), 182(21), 123(100), 109(67), 73(30), 63(59), 45(33) MS(CI,NH3) m/z (%B): 236[M+NH4] + (89), 183(100), 155(16), 140(13), 123(29) Cl S S Cl a bc Parte experimental Capítulo III 138 Preparación de 1,3-bis(2-cloroetiltio)propano, 1c Se prepara una disolución de sodio metálico (20.38 mmol, 468 mg) en 20 mL de etanol bajo atmósfera de argón. Se añade gota a gota 1,3-propanoditiol (10.64 mmol, 1000 mg), calentando a reflujo bajo atmósfera de argón durante 1 hora. Se deja que alcance temperatura ambiente y se adiciona gota a gota 2-cloroetanol (20.38 mmol, 1637 mg). Se calienta a reflujo con agitación constante durante 1.5 horas. Sobre una disolución del compuesto obtenido (9.23 mmol, 1813 mg) en 5 mL de DCM a 0ºC se adiciona gota a gota una disolución de cloruro de tionilo (36.9 mmol, 2.7 mL) en 5 mL de DCM. Se agita durante 1 hora a temperatura ambiente, obteniéndose 1.264 g de 1c como un líquido aceitoso de color amarillento. (5.45 mmol, pureza 1 H-RMN, 77%, rendimiento 59.02%). 1 H RMN (CDCl3) δ: [1.88(q, J=6Hz, 2H, CH2(d))], [2.69(t, J=6Hz, 4H, CH2(c))], [2.86(t, J=6Hz, 4H, CH2(b))], [3.64(t, J=6Hz, 4H, CH2(a))] MS(EI,70eV) m/z (%B): 232(M ,8), 196(9), 169(100), 133(17), 107(33), 87(20), 73(34), 63(23), 45(21) MS(CI,NH3) m/z (%B): 250[M+NH4] + (52), 169(100) Se han identificado como impurezas del proceso de síntesis el disulfuro de bis(2- cloroetilo) 29, disulfuro de (2-cloroetilo)(3-cloropropilo) 30, disulfuro de bis(3- cloropropilo) 31 y trisulfuro de (2-cloroetilo)(3-cloropropilo) 32. 29 30 31 32 Cl S S Cl a bc d S S Cl Cl S S Cl Cl S S Cl Cl S S Cl S Cl Parte experimental Capítulo III 139 Preparación de 1,4-bis(2-cloroetiltio)butano, 1d Se prepara una disolución de sodio metálico (17.99 mmol, 414 mg) en 20 mL de etanol bajo atmósfera de argón. Se añade gota a gota 1,4-butanoditiol (8.18 mmol, 1000 mg), calentando a reflujo bajo atmósfera de argón durante 1 hora. Se deja que alcance temperatura ambiente y se adiciona gota a gota 2-cloroetanol (17.99 mmol, 1448 mg). Se calienta a reflujo con agitación constante durante 1.5 horas. Sobre una disolución del compuesto originado (8.18 mmol, 1717 mg) en 5 mL de DCM a 0ºC se adiciona gota a gota una disolución de cloruro de tionilo (32.7 mmol, 2.4 mL) en 5 mL de DCM. Se agita durante 1 hora a temperatura ambiente, obteniéndose 1.263 g de 1d como un líquido aceitoso de color marrón oscuro. (5.13 mmol, pureza 1 H-RMN, 93.3%, rendimiento 62.76%). 1 H RMN (CDCl3) δ: [1.71(m, 4H, CH2(d))], [2.59(m, 4H, CH2(c))], [2.86(t, J=6Hz, 4H, CH2(b))], [3.66(t, J=6Hz, 4H, CH2(a))] MS(EI,70eV) m/z (%B): 246(M ,4), 210(15), 183(100), 151(52), 109(88), 87(67), 73(27), 63(39), 55(43), 45(30) MS(CI,NH3) m/z (%B): 264[M+NH4] + (61), 183(100) Preparación de 1,5-bis(2-cloroetiltio)pentano, 1e Se prepara una disolución de sodio metálico (16.14 mmol, 371 mg) en 20 mL de etanol bajo atmósfera de argón. Se añade gota a gota 1,5-pentanoditiol (7.33 mmol, 1000 mg), calentando a reflujo bajo atmósfera de argón durante 1 hora. Se deja que alcance temperatura ambiente y se adiciona gota a gota 2-cloroetanol (16.14 mmol, 1299 mg). Se calienta a reflujo con agitación constante durante 1.5 horas. Sobre una disolución del compuesto originado (7.33 mmol, 1645 mg) en 5 mL de DCM a 0ºC se adiciona gota a gota una disolución de cloruro de tionilo (29.37 mmol, 2.1 mL) en 5 mL de DCM. Se agita durante 1 hora a temperatura ambiente. Se obtiene 0.728 g Cl S S Cl a bc d Cl S S Cl a bc d e Parte experimental Capítulo III 140 de 1e como un líquido aceitoso de color marrón oscuro. (3.57 mmol, pureza 1 H-RMN, 81.8%, rendimiento 43.18%). 1 H RMN (CDCl3) δ: [1.44-1.65(m, 6H, CH2(e)-CH2(d))], [2.57(t, J=6Hz, 4H, CH2(c))], [2.85(t, J=9Hz, 4H, CH2(b))], [3.63(t, J=9 Hz, 4H, CH2(a))] MS(EI,70eV) m/z (%B): 260 (M , no se observa), 224(32), 197(23), 165(49), 129(64), 109(94), 101(87), 87(24), 69(100), 63(50), 45(29) MS(CI,NH3) m/z (%B): 278[M+NH4] + (100), 225(46) Se ha identificado como impureza 1,2-ditiepano 33. 33 Preparación de bis(2-cloroetiltioetil)éter, 1f Sobre una disolución de sodio metálico (17 mmol, 390 mg) en etanol (20 mL) en atmósfera de argón, se añade 2-mercaptoetanol (16 mmol, 1.25 mL) gota a gota. La mezcla de reacción se calienta a reflujo durante 30 minutos. Se deja que alcance temperatura ambiente y se añade bis(2-bromoetil)éter (8 mmol, 2g) y se calienta a reflujo durante 2 horas. Pasado ese tiempo se obtiene un precipitado blanco, se filtra y se lava con 15 mL de DCM. Las aguas de filtrado se evaporan, se redisuelve en 20 mL de CHCl3 y se lavan con agua destilada y disolución acuosa saturada de NaCl. La fase orgánica se seca sobre Na2SO4, se filtra y se evapora el disolvente, obteniéndose un sólido blanco amarillento. Sobre una disolución del compuesto originado (3.67 mmol, 830 mg) en 20 mL de DCM a 0ºC se adiciona gota a gota una disolución de cloruro de tionilo (14.7 mmol, 1.05 mL) en 5 mL de DCM. Se agita durante 1 hora a temperatura ambiente, obteniéndose 0.692 g de 1f como un líquido aceitoso de color marrón. (2.64 mmol, pureza 1 H-RMN, 95%, rendimiento 71.96%). 1 H RMN (CDCl3) δ: [2.75(m, 4H, CH2(c))], [2.92(m, 4H, CH2(b))], [3.65(m, 4H, CH2(a))], [3.65(m, 4H, CH2(d))] S S Cl S O S Cl a bc d Parte experimental Capítulo III 141 MS(EI,70eV) m/z (%B): 262(M , no se observa), 226(6), 199(6), 123(100), 63(51), 45(29) MS(CI,NH3) m/z (%B): 280[M+NH4] + (100) III.2 Preparación de los agentes descontaminantes Las fuerzas armadas y las fuerzas y cuerpos de seguridad del Estado han tenido o tienen en dotación los descontaminantes utilizados en esta memoria de Tesis. También disponen del descontaminante RM35 para la descontaminación de agentes de guerra biológica. Actualmente el descontaminante DS2 se ha sustituido debido a sus efectos nocivos para la salud. 4 Los descontaminantes utilizados en este trabajo han sido suministrados por la Unidad Militar de Emergencias, UME y por el Regimiento NBQ de Valencia. Los descontaminantes de base orgánica, DS2, 4,13 GD5 14 y GD6 15 , comercializados por “OWR, CBRNe Security Systems and Technology” (Alemania), y el descontaminante GDS2000, 16 comercializado por “Kärcher Futurech” (Alemania), han sido utilizados directamente a partir de su envase original, sin preparación previa, análogamente los descontaminantes de base acuosa, RM21, 17 RM31 18 y RM35, 19 comercializados por la misma casa comercial no han necesitado preparación previa, al igual que los descontaminantes BX29 21 y BX40 22 comercializados por “Cristanini, Decontamination Systems for military and civil protection, water and steam technologies for environment cleaning” (Italia). En cambio el descontaminante BX24, 20 comercializado por la misma casa comercial, ha necesitado una preparación previa al ser sólido. Siguiendo las recomendaciones de Kutti y colaboradores, 110 se ha realizado una dilución de 2 g de descontaminante en 80 mL de agua para originar una emulsión sin precipitado. III.3 Preparación de muestra y análisis cromatográfico III.3.1 Descontaminantes de base orgánica El procedimiento utilizado en el estudio de este tipo de descontaminantes consiste en añadir 3 mL del descontaminante sobre aproximadamente 20 mg de la mostaza pesada de azufre siendo la concentración final de la mezcla de 6000 ppm (µg/mL). Una vez agitada la mezcla mediante ultrasonidos durante 90 minutos, 100 µL de la mezcla se añaden a 3 mL de acetonitrilo (ACN) para llegar a una concentración final de Parte experimental Capítulo III 142 aproximadamente 200 ppm. Finalmente 300 µl de la disolución de 200 ppm se diluyen con 1 mL de DCM, obteniéndose una concentración final de aproximadamente 60 ppm. La muestra blanco se prepara añadiendo 100 µL del descontaminante a 3 mL de acetonitrilo, siguiendo el mismo tiempo de aplicación que la muestra objeto de estudio. III.3.2 Descontaminantes de base acuosa El procedimiento utilizado en el estudio de este tipo de descontaminantes consiste en añadir 3 mL del descontaminante sobre 20 mg de la mostaza pesada de azufre y 1 mL de acetona para favorecer la solubilidad de la mostaza en el descontaminante, siendo la concentración final de la mezcla de 5000 ppm. Una vez agitada mediante ultrasonidos durante 90 minutos, 500 µL de la disolución mezcla se añaden sobre 3 mL de agua milli Q obteniendo una concentración final de 800 ppm. En este tratamiento se han generado tres tipos de alícuotas. La alícuota codificada como alícuota 2, se ha obtenido al redisolver el residuo obtenido al evaporar a sequedad 300 µl de la disolución mezcla de 800 ppm. El proceso de redisolución ha consistido en añadir 300 µL de ACN y 50 µl de BSTFA sobre el residuo y calentar la mezcla a 60ºC durante 30 minutos. Para obtener las alícuotas codificadas como 3 y 4, 600 µl de la disolución mezcla de 800 ppm se enrasan con agua milli-Q a 1 mL, se extraen con DCM (2X0.5 mL), se añade sulfato sódico anhidro y se filtra con un filtro de nylon de 0.45 micras. Se toman 300 µL del extracto en DCM y se derivatizan con 50 µL de BSTFA calentando la mezcla a 60ºC durante 30 minutos, originando la alícuota 4 con una concentración aproximada de 300 ppm, mientras que los 200 µL restantes originan la alícuota 3, con una concentración aproximada de 70 ppm. La muestra blanco se ha preparado añadiendo 500 µL del descontaminante en 3 mL de agua, siguiendo el mismo tratamiento que la muestra objeto de estudio. III.3.3 Análisis cromatográfico Las alícuotas generadas en los tratamientos de muestra se han analizado mediante GC- MS (EI, CI). Se ha utilizado una columna apolar, tipo DB5-ms (30 m, 0.25 mm, 0.25 µm). La rampa de temperatura ha sido de 40ºC, 1 minuto, 10ºC/minuto, 280ºC, 10 minutos con una temperatura del inyector de 250ºC y un volumen de inyección de 1 µL, en modo splitless. Para analizar muestras sin agente derivatizante se ha establecido un Parte experimental Capítulo III 143 “delay” (tiempo durante el cual el detector está apagado) de 3 minutos, mientras que para muestras derivatizadas, el “delay” ha sido de 6.5 minutos. La temperatura de la fuente del detector de masas en modo EI ha sido 230ºC y del analizador 150ºC, mientras que en modo CI las temperaturas han sido 250ºC y 150ºC respectivamente. Parte experimental Capítulo III 144 145 Capítulo IV Conclusiones 146 Conclusiones Capítulo IV 147 Capítulo IV. Conclusiones A continuación se presentan las conclusiones más importantes que pueden extraerse de esta memoria de Tesis: 1. Los compuestos 1a-f se usaron sin ulterior purificación con objeto de simular un escenario real siendo la pureza de los compuestos sintetizados, en todos los casos, superior al 75%. La presencia de productos secundarios en el medio descontaminante podría utilizarse como “señuelos o indicadores” (huella química) para casos de estudios forenses como consecuencia de un atentado y así poder identificar el origen del agresivo químico en base a la metodología de síntesis empleada. 2. Los datos experimentales obtenidos en esta memoria de tesis permiten concluir que los descontaminantes de base orgánica son más efectivos que los de base acuosa para la descontaminación de las mostazas de azufre pesadas objeto de este estudio. 3. En base al criterio establecido en esta memoria, por el que un descontaminante se considera “apto” si el tiempo transcurrido para la degradación completa del agresivo químico es de 90 minutos o 24 horas, se confirma que, los descontaminantes de base orgánica, DS2, GD5, GD6 y GDS2000, son aptos para descontaminar las mostazas de azufre evaluadas ya que la degradación es completa a los 90 minutos de reacción. Este tipo de descontaminantes originan un único producto de degradación formado por una doble reacción de eliminación. 4. Para los descontaminantes de base acuosa la situación es más compleja. Al aplicar el criterio de aceptación establecido en esta memoria, se observa que: a. El descontaminante RM21 es apto para descontaminar a las mostazas 1b, 1d, 1e y 1f. b. El descontaminante RM31 es apto para descontaminar a las mostazas 1b, 1c y 1f. c. El descontaminante RM35 no es apto para descontaminar ninguna de las mostazas de azufre pesadas evaluadas. d. Los descontaminantes BX24 y BX29 son aptos para descontaminar a la mostaza 1f pero no son aptos para descontaminar a las mostazas 1a-e. e. El descontaminante BX29 es apto para descontaminar a las mostazas 1b y 1c. Conclusiones Capítulo IV 148 f. En los descontaminantes de base acuosa que cumplen el criterio de aceptación, la degradación completa ocurre a las 24 horas de aplicación. 5. Los descontaminantes de base acuosa que no promueven la degradación completa en el tiempo máximo establecido en esta memoria, el cual se ha establecido en 7 días, son: a. Descontaminantes RM21 y RM35 con la mostaza 1a. b. Descontaminantes BX24 y BX40 con las mostazas 1c y 1e aunque la cantidad remanente de agresivo químico es del orden del 0.1%. c. Descontaminante BX29 con la mostaza 1a y 1e aunque la cantidad remanente de agresivo químico es 0.1% para la mostaza 1e. 6. La solubilidad de las mostazas de azufre pesadas en el descontaminante es un factor crítico en el proceso de descontaminación. Todas las mostazas de azufre evaluadas son insolubles en agua, por lo que en el caso de los descontaminantes de base acuosa evaluados, RM21, RM31, RM35, BX24, BX29 y BX40, fue necesario añadir un disolvente orgánico (acetona) para favorecer su solubilidad en el medio de reacción y facilitar el proceso de descontaminación. La velocidad de degradación en ausencia de este disolvente es mucho menor. 7. En relación con los productos de degradación formados por la acción de los descontaminantes acuosos, los resultados del estudio establecen que: a. Los productos 3 formados por hidrólisis parcial de las mostazas de azufre pesadas, Se observan en las mostazas 1a, 1d y 1f por acción de los descontaminantes RM21, RM35, BX24, BX29, BX40, en la mostaza 1b por acción de los descontaminantes RM21 y RM35, en la mostaza 1c por acción de los descontaminantes RM35, BX24 y BX29 y en la mostaza 1e por acción de todos los descontaminantes evaluados. b. Los productos 4 formados por hidrólisis total de las mostazas de azufre pesadas, Se observan en todas las mostazas de azufre pesadas por la acción de todos los descontaminantes evaluados, siendo los productos mayoritarios a cualquier tiempo de aplicación excepto para la mostaza 1a con los descontaminantes RM35 (mayoritario a partir de los 90 minutos) y BX29 (mayoritario a partir de los 7 días) y la mostaza 1f con el descontaminante BX29 (mayoritario a partir de los 90 minutos). Además, son los únicos Conclusiones Capítulo IV 149 productos de degradación observados para las mostazas 1c, 1d y 1e a cualquier tiempo de aplicación por la acción del descontaminante RM31, para la mostaza 1c por acción de los descontaminantes RM21 y BX40 y para la mostaza 1e por acción del descontaminante RM35. c. Los productos 5 debidos a una reacción de condensación entre los compuestos 23 y 28 con agua respectivamente, Se observan en las mostazas 1a y 1b por acción de todos los descontaminantes evaluados y en la mostaza 1d por acción de los descontaminantes RM21, BX24, BX29 y BX40. d. Los productos 6 debidos a una reacción de condensación entre los compuestos 23 y 28 con mercaptoetanol respectivamente, Se observan en la mostaza 1a por acción de los descontaminantes RM21, RM35 y BX24 y en la mostaza 1b por acción de los descontaminantes BX24, BX29 y BX40. e. Los productos 5 son mayoritarios respecto a los productos 6 en todas las mostazas de azufre evaluadas. Conclusiones Capítulo IV 150 151 Capítulo V Summary of the Doctoral Thesis 152 Summary of the Doctoral Thesis Capítulo V 153 Capítulo V. Summary of the Doctoral Thesis María Esther Gómez Caballero Study of the behavior of heavy sulfur mustards against commercial decontaminants This Doctoral Thesis pursues the evaluation of the efficiency of commercial decontaminants against heavy sulfur mustards, the development of procedures for sample preparation to accomplish the analyses of the product contained in the matrices derived from the decontaminating agents using GC-based techniques, and, finally the characterization of the main degradation products derived from the decontamination reactions using mass spectrometry techniques. In all cases, the heavy mustards were prepared and used without further purification to mimic a real scenario. The presence of by-products in the decontamination reactions of the unpurified vesicants could be used then as fingerprints in a forensic investigation. The identification of these chemicals could establish, in principle, a link between the chemical agent and the terrorist group in base of the synthetic methodology performed. The purity of the heavy mustards was always above 75%. The efficiency of the decontamination process depends on the organic or aqueous nature decontaminant as well as the length of the aliphatic chain of the sulfur vesicant. The solubility of the CWA in the decontamination media is a critical factor in the efficiency of the decontamination process. In all cases, organic-base decontaminants (DS2, GD5, GD6 and GDS2000) were more efficient than water-based decontaminants (RM21, RM31, RM35, BX24, BX29 and BX40) to degrade heavy sulfur mustards. Through this work a decontaminant was considered “suitable” when the time necessary to degrade completely the CWA was in the time lapse 1.5 – 24 hours. Based in this criterion all the organic based decontaminants were suitable to decontaminate heavy sulfur mustards forming as the main degradation products those arising from base- promoted double elimination reactions. However, for water-based decontaminants the situation was more complex. Summary of the Doctoral Thesis Capítulo V 154 Thus, the decontaminant RM35 was unable to fully decontaminate heavy mustards, while RM21 was suitable to decontaminate 1b, 1d, 1e and 1f, RM31 was suitable to decontaminate CWA 1b, 1c and 1f, BX29 was suitable to decontaminate CWA 1b and 1c and 1c and finally BX24 and BX40 were suitable to decontaminate 1f. The main degradation products characterized upon treatment of heavy mustards with organic decontaminants were due to elimination reactions while hydrolysis and condensation reactions have been observed in aqueous decontaminants. However, a clear distinction between both classes of decontaminant agents was the apparition of condensation products, 5a, 5b, 5d, 6a and 6b, when aqueous decontaminants were employed. These products were formed either from the reaction of contaminants derived from the synthesis of the heavy mustards, or by the in situ generation of -mercapto ethanol in the decontamination media through a novel, unprecedented reaction pathway, involving the extrusion of tiirane by action of the base in a three membered tiirane cation, 29. DFT calculations support these degradation pathways. Overall, the efficiency of a decontaminant commercially available agent to decontaminate heavy mustards depends, essentially, on the nature (organic or aqueous) of the vehicle supporting the decontamination mixture. This efficiency is directly related with the solubility of the mustard in the decontamination media. 155 Capítulo VI Resumen de la Tesis Doctoral 156 Resumen de la Tesis Doctoral Capítulo VI 157 Capítulo VI. Resumen de la Tesis Doctoral María Esther Gómez Caballero Estudio del comportamiento de mostazas de azufre pesadas frente a descontaminantes comerciales Los objetivos de esta Tesis Doctoral han sido la evaluación de la eficacia de descontaminantes comerciales frente a mostazas de azufre pesadas, el desarrollo de métodos de tratamiento de muestras y análisis para evaluar la eficacia de los distintos descontaminantes mediante cromatografía de gases y la caracterización de los productos de degradación mayoritarios mediante espectrometría de masas. En todos los casos, las mostazas de azufre pesadas se han preparado y utilizado sin ulterior purificación con objeto de simular un escenario real. La presencia de productos secundarios en el medio descontaminante podría utilizarse como “señuelos o indicadores” (huella química) para casos de estudios forenses como consecuencia de un atentado y así poder identificar el origen del agresivo químico en base a la metodología de síntesis empleada. La pureza de las mostazas de azufre pesadas ha sido, en todos los casos, superior al 75%. Los datos experimentales obtenidos en esta memoria de tesis, permiten concluir que la eficacia del proceso de descontaminación depende de la naturaleza del descontaminante, (base orgánica o acuosa) y de la longitud de la cadena alifática de la mostaza de azufre pesada. La solubilidad de los agresivos de guerra química (CWA) en el medio descontaminante es un factor crítico para la eficacia del proceso de descontaminación. En todos los casos, los descontaminantes de base orgánica (DS2, GD5, GD6 y GDS2000) han sido más eficaces que los descontaminantes de base acuosa (RM21, RM31, RM35, BX24, BX29 y BX40) en la descontaminación de las mostazas de azufre pesadas. En base al criterio establecido en esta memoria, por el que un descontaminante se ha considerado “apto” si el tiempo transcurrido para la degradación completa del agresivo químico es de 1.5 a 24 horas, se confirma que los descontaminantes de base orgánica Resumen de la Tesis Doctoral Capítulo VI 158 son aptos para descontaminar las mostazas de azufre pesadas evaluadas, originando un único producto de degradación formado por una doble reacción de eliminación. Sin embargo, la situación es más compleja para los descontaminantes de base acuosa. El descontaminante RM35 no es apto para descontaminar completamente ninguna de las mostazas de azufre pesadas, mientras que el descontaminante RM21 es apto para descontaminar completamente las mostazas 1b, 1d, 1e y 1f, RM31 es apto para descontaminar a las mostazas 1b, 1c y 1f, BX29 es apto para descontaminar las mostazas 1b y 1c y los descontaminantes BX24 y BX40 son aptos para descontaminar a la mostaza 1f. Los principales productos de degradación formados por la acción de descontaminantes orgánicos son debidos a reacciones de eliminación mientras que se han observado productos debidos a reacciones de hidrólisis y condensación por la acción de descontaminantes acuosos. Así mismo, se han observado los productos de condensación 5a, 5b, 5d, 6a y 6b al emplear descontaminantes acuosos. La formación de los productos de condensación puede deberse a la presencia de productos secundarios presentes en la síntesis de las mostazas de azufre pesadas o bien pueden haberse generado por la formación sin situ de -mercapto etanol en el medio descontaminante. Se ha establecido una ruta de reacción novedosa, en la que la apertura del tiirano, por acción de la base, origina el catión 29. Se han realizado cálculos DFT los cuales han confirmado estas rutas de degradación. La eficacia de los descontaminantes comerciales para descontaminar mostazas de azufre pesadas depende, principalmente, de la naturaleza (orgánica o acuosa) del descontaminante y de la solubilidad de la mostaza de azufre pesada en el medio de descontaminación. 159 Anexo I Listas de la CAQ 160 Listas de Sustancias Químicas Clasificadas por la CAQ Anexo I 161 Anexo I. Listas de Sustancias Químicas Clasificadas por la CAQ Las sustancias químicas clasificadas por la CAQ se dividen en 3 listas, en función de su uso y su toxicidad. Lista 1 A. Sustancias químicas tóxicas S1.A.01 Alquil (metil, etil, propil (normal o isopropil)) fosfonofluoridatos de O-alquilo (