VX

VX ist ein chemischer Kampfstoff, konkret ein Nervenkampfstoff und zählt dort innerhalb der Nervengifte zur V-Reihe (V für viscous, zähflüssig). Weitere Bezeichnungen für den Stoff sind TX 60, EA 1701 (Edgewood Arsenal Code) oder systematisch O-Ethyl-S-2-diisopropylaminoethylmethylphosphonothiolat (IUPAC). VX dringt über die Haut, die Augen und die Atemwege in den Körper ein und verursacht zunächst Husten und Übelkeit. Dann lähmt es die Atemmuskulatur und führt innerhalb weniger Minuten unter starken Krämpfen und Schmerzen zum Tod.

Herstellung und Struktur Zur Synthese von VX wird O-Ethyl-O-2-diisopropylaminoethylmethyl-phosphonit mit Schwefel umgesetzt. VX ist somit ein binärer Kampfstoff, der leicht aus den beiden Vorläufersubstanzen erzeugt werden kann (z. B. in einer Kampfstoffgranate durch einfaches Vermischen der Komponenten beim Abschuss).

Stereoisomerie VX besitzt ein Stereozentrum am Phosphoratom, es gibt also zwei Enantiomere in (R)- und (S)-Konfiguration. Übliche Herstellungsverfahren liefern racemisches VX, also ein 1:1-Gemisch aus (R)-O-Ethyl-S-2-diisopropylamino-ethylmethylphosphonothiolat und (S)-O-Ethyl-S-2-diisopropylamino-ethylmethylphosphonothiolat.

Die Toxizität der Isomere unterscheidet sich in Abhängigkeit von der Stereochemie am P-Atom. Für die intravenöse Applikation wurden bei Mäusen folgende LD50-Werte bestimmt: (RS)-(±)-VX: 20,1 µg/kg (S)-(−)-VX: 12,6 µg/kg (R)-(+)-VX: 165 µg/kg

Das giftigere Isomer ist (S)-VX [(−)-VX], das etwa 1,6-mal toxischer als racemisches (±)-VX ist.

Eigenschaften VX ist in reiner Form eine farb- und geruchlose, durch Verunreinigungen oft leicht gelbliche, ölige Flüssigkeit. Je nach Herstellungsverfahren und Reinheit kann VX einen schwachen Geruch nach fauligem Fisch und Mercaptan aufweisen.

Während sich Nervenkampfstoffe der G-Reihe (G für Germany) wie Tabun (GA) oder Sarin (GB) binnen Stunden bis Tagen verflüchtigen, hat VX eine weitaus größere Persistenz. Die Volatilität von VX ist verglichen mit Sarin etwa 2000-mal geringer. VX kann unter geeigneten Bedingungen Wochen am Einsatzort verbleiben und ist zudem wesentlich giftiger als die Kampfstoffe der G-Reihe.

Von den großtechnisch produzierten chemischen Kampfstoffen ist VX der mit der höchsten Toxizität. Lediglich einige Toxine sind deutlich giftiger; diese zählen jedoch als ABO (Agents of Biological Origin) definitionsgemäß nicht zu den C-, sondern den B-Kampfstoffen, auch wenn sie in der Chemiewaffenkonvention reguliert werden.

Hydrolyse Im sauren pH-Bereich wird unter Abspaltung von Diisopropylaminoethanthiol der toxikologisch vergleichsweise unbedenkliche Methanphosphonsäuremonoethylester gebildet. Die basische Hydrolyse im pH-Bereich von pH 7–10 führt dagegen unter Abspaltung des Ethoxy-Restes zum Methanphosphonsäure-diisopropylaminoethanthiolester (EA 2192), bzw. dessen Salz.

EA 2192 und dessen Salze sind ebenfalls äußerst giftig und wirken wie VX als Cholinesterase-Hemmer. Die Toxizität von EA 2192 ist nur etwa 2–3 fach geringer als die Toxizität von VX. EA 2192 wird im Gegensatz zu VX aber praktisch kaum über die Haut aufgenommen. EA 2192 und dessen Salze sind Feststoffe und gaschromatographisch nicht ohne weiteres detektierbar.

Wirkung Die Aufnahme von VX findet überwiegend über die Haut statt, da VX wegen seines äußerst geringen Dampfdruckes als sesshafter Kampfstoff gilt; nur im Falle der Ausbringung als Aerosol besteht eine relevante Gefährdung durch Aufnahme über die Atemwege. Die Kontamination kann nur durch einen adäquaten Individualschutz verhindert werden. Einmal in den Körper aufgenommen blockiert VX die Acetylcholinesterase (AChE) in den Synapsen des parasympathischen vegetativen Nervensystems, den acetylcholinvermittelten Synapsen des sympathischen Anteils des vegetativen Nervensystems (Sympathikus) sowie an der neuromuskulären Endplatte (motorische Endplatte). Es kommt dadurch zu einem Anstieg des Neurotransmitters Acetylcholin (ACh) in der Synapse und damit zu einer Dauerreizung der betroffenen Nerven.

In der Folge treten, abhängig von der Stärke der Vergiftung, die folgenden Symptome auf: Laufende Nase, Sehstörungen, Pupillenverengung, Augenschmerzen, Atemnot, Speichelfluss, Muskelzucken und Krämpfe, Schweißausbrüche, Erbrechen, unkontrollierbarer Stuhlabgang, Bewusstlosigkeit, zentrale sowie periphere Atemlähmung und letztlich der Tod. Die Wirkung am Auge tritt bereits bei geringeren Konzentrationen ein als die Wirkung im Atemtrakt; daher treten Akkommodationsstörungen und eine Miosis bereits bei Konzentrationen und Expositionszeiten auf, bei denen andere Vergiftungszeichen noch nicht zu beobachten sind.

Schon bei einer AChE-Hemmung von weniger als 50 % treten erste Vergiftungssymptome auf, bei einer Hemmung von 90 % sind die Vergiftungssymptome lebensbedrohlich und können innerhalb weniger Minuten zum Tod führen.Brooke G. Pantazides, Caroline M. Watson, Melissa D. Carter, Brian S. Crow, Jonas W. Perez, Thomas A. Blake, Jerry D. Thomas, Rudolph C. Johnson: An enhanced butyrylcholinesterase method to measure organophosphorus nerve agent exposure in humans. In: Anal. Bioanal. Chem., 2014, 406, S. 5187–5194

Der LD50-Wert für einen durchschnittlichen Erwachsenen liegt bei etwa 1 mg bei respiratorischer Aufnahme (über die Atemwege), beziehungsweise 10 mg bei Aufnahme über die Haut. Es sind jedoch auch Todesfälle bei Aufnahme deutlich geringerer Dosen (4 μg/kg oral und 86 μg/kg dermal) beschrieben.

Die Wirkung ähnelt der anderer phosphororganischer Verbindungen wie Tabun, Soman und Sarin, aber auch verschiedener Insektizide wie Parathion (E605). Andere Pestizide beruhen auf dem gleichen Wirkprinzip, wirken aber auf Insekten um Größenordnungen stärker als auf Menschen. Beispiele hierfür sind Malathion, Disulfoton und ähnliche Substanzen.

Humanstudien mit VX Ab 1959 wurden durch das US-Militär zahlreiche Menschenversuche mit racemischem (±)-VX durchgeführt, bei denen die Toxizität und die Wirkung bei verschiedenen Applikationsarten (intravenös, oral, perkutan, inhalativ) untersucht wurden.

Intravenöse Applikation: Den Versuchen zufolge treten erste physiologische Effekte wie Kopfschmerzen, Benommenheit, Schweißausbrüche und Bauchkrämpfe im Dosisbereich von 0,06–0,1 µg/kg (das sind bei einem 80–90 kg schwerem Mann etwa 5–8,5 µg) auf. 1,3–1,5 µg/kg (105–135 µg) führen zu Schwindel, Zittern, Benommenheit, starker Übelkeit, Erbrechen und abdominalen Krämpfen. Die Aktivität der Cholinesterase fällt in diesem Dosisbereich innerhalb von 15 Minuten auf 45–17 % ab. Eine Regenerierung der Cholinesterase erfolgt die ersten ein bis zwei Tage mit einer Rate von etwa 1 % pro Stunde. Mengen im Bereich von etwa 150–210 µg führen zu einer Cholinesterasehemmung von etwa 85 % und zur weitgehenden Handlungsunfähigkeit mit teilweisem Verlust des Kontaktes zur Umwelt.

Percutane Applikation: Percutan führen 5–35 µg/kg (etwa 0,4–3 mg) zu Schwitzen, Müdigkeit, Schwäche, Übelkeit, Erbrechen und Kopfschmerzen. Bei Aufnahme über die Haut treten erste Symptome stark verzögert je nach Ort der Applikation im Zeitraum von 5 bis 10 Stunden nach Hautkontakt auf. Versuchen mit radioaktiv markiertem VX (32P) zufolge wird über die Handfläche weniger als 1 % resorbiert, über die Haut am Rücken etwa 8 % und 15 % über die Unterarme.

Orale Applikation: Oral führen Mengen von 0,2–0,4 mg zu einer Hemmung der Cholinesterase um 50–80 %.

Therapie Atropin ist eine Möglichkeit, bei einer VX-Vergiftung die Wirkung an den muskarinischen Acetylcholinrezeptoren kompetitiv zu unterbrechen. Es muss ca. alle zehn Minuten in einer Dosis von 2–5 mg gegeben werden. Zusätzlich muss Obidoximchlorid gegeben werden, um die Acetylcholinesterase zu reaktivieren. Die Oximtherapie ist jedoch bei VX nur kurze Zeit nach der Vergiftung erfolgreich, da nach der Bindung an die Cholinesterase durch Reaktion mit Wasser ein Alkoxyrest vom Organophosphat – also dem gebundenen VX – abgespalten wird, was als „Alterung“ bezeichnet wird.

Entdeckung und Verbreitung Die Phosphorylthiocholin-Klasse wurde unabhängig voneinander durch Ranaji Goshem von Imperial Chemical Industries Limited (USA) und von Lars-Erik Tammelin vom Schwedischen Institut für Verteidigungsforschung 1952 entdeckt.Eric Croddy, James J. Wirtz (Hrsg.): Weapons of mass destruction: an encyclopedia of worldwide policy, technology and history. Band 2, ISBN 1-85109-490-3, S. 313. ()

1955 wurde der erste „V“-Kampfstoff VG (Amiton) hergestellt. Später wurden noch weit giftigere Substanzen in dieser Gruppe entwickelt, wie VM, VE und VS.

VX wurde bis zur Unterzeichnung der Chemiewaffenkonvention 1997, in der die Zerstörung aller Vorräte verlangt wird, auch von den Vereinigten Staaten produziert. Die Sowjetunion verfügte über eine chemisch sehr nahe verwandte Substanz (VR – oder auch „russisches VX“).

Anwendung/Einsatz Es ist umstritten, ob Saddam Hussein 1988 beim Giftgasangriff auf Halabdscha im Nordirak VX gegen die kurdische Bevölkerung eingesetzt hat. Bei dem Angriff starben etwa 5000 Menschen, meist Kinder, Frauen und alte Männer, qualvoll. Viele tausend weitere starben danach oder erlitten dauerhafte Gesundheitsschäden.Stephen C. Pelletiere: A War Crime Or an Act of War? In: New York Times. 31. Januar 2003.

Am 13. Februar 2017 wurde Kim Jong-nam, der Halbbruder des nordkoreanischen Staatschefs Kim Jong-un und Sohn von Kim Jong-il, bei einem Attentat auf dem Flughafen von Kuala Lumpur mutmaßlich mit VX ermordet.Ermittler finden Nervengift an Kim Jong Nams Leiche. Spiegel Online; abgerufen am 24. Februar 2017. Laut Autopsiebericht wurden Rückstände dieses Nervenkampfstoffs bei ihm nachgewiesen, die binnen weniger Minuten zum Tode führten.Fabian Kretschmer: Der qualvolle Tod des Kim Jong-nam durch Nervengas VX. In: Der Standard. 24. Februar 2017. Auf DerStandard.at, abgerufen am 18. August 2022. Auf dem T-Shirt einer der beiden Angeklagten wurden später von einem Gutachter ebenfalls Spuren von VX nachgewiesen.

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