Effective Degradation of Novichok Nerve Agents by the Zirconium Metal–Organic Framework MOF-808

Abstract

Novichoks are a novel class of nerve agents (also referred to as the A-series) that were employed in several poisonings over the last few years. This calls for the development of novel countermeasures that can be applied in protective concepts (e.g., protective clothing) or in decontamination methods. The Zr metal−organic framework MOF-808 has recently emerged as a promising catalyst in the hydrolysis of the V-and G-series of nerve agents as well as their simulants. In this paper, we report a detailed study of the degradation of three Novichok agents by MOF-808 in buffers with varying pH. MOF-808 is revealed to be a highly efficient and regenerable catalyst for Novichok agent hydrolysis under basic conditions. In contrast to the V-and G-series of agents, degradation of Novichoks is demonstrated to proceed in two consecutive hydrolysis steps. Initial extremely rapid P−F bond breaking is followed by MOF-catalyzed removal of the amidine group from the intermediate product. The intermediate thus acted as a competitive substrate that was rate-determining for the whole two-step degradation route. Under acidic conditions, the amidine group in Novichok A-230 is more rapidly hydrolyzed than the P− F bond, giving rise to another moderately toxic intermediate. This intermediate could in turn be efficiently hydrolyzed by MOF-808 under basic conditions. These experimental observations were corroborated by density functional theory calculations to shed light on molecular mechanisms.

Tabún, sarín, somán, VX y novichoks: agentes neurotóxicos organofosforados con finalidad bélica o criminal

“…Aquella mañana solo había tomado una taza de té (Fig. 7) 19,21,[24][25][26][27] . El avión realizó un aterrizaje de emergencia en la ciudad siberiana de Omsk con Navalny inconsciente en estatus mioclónico, y tuvo que ser sometido a un coma inducido por fallo respiratorio agudo 19 .…”

“…Sergei Skripal, exespía ruso considerado doble agente británico, y su hija Yulia fueron hallados inconscientes en un banco de un parque de Salisbury [18][19][20][21][22][23][24][25][26][27] . Tenían pupilas puntiformes y por este motivo se sospechó inicialmente una intoxicación aguda de opiáceos.…”

“…La mayor concentración de novichok se detectó en el pomo de la puerta de acceso a la casa, que fue sellada y limpiada a fondo por personal del ejército con trajes especiales de riesgo biológico (Fig. 6) [18][19][20][21][22][23][24][25][26][27] . Scotland Yard culpabilizó de lo sucedido a agentes rusos.…”

“…Nada hacía presagiar que en este intento de asesinato habría dos víctimas colaterales diferidas en el tiempo. El 30 de junio (4 meses después), la ciudadana británica Dawn Sturgess ingresó en estado grave en el hospital de Salisbury y luego falleció, determinándose que la causa fue la exposición a novichok al recoger una botella de perfume de una papelera en Amesbury, a 13 km del lugar donde fueron hallados los Skripal [18][19][20][21][22][23][24][25][26][27] . La botella contenía restos de novichok y Dawn Sturgess la manipu-Figura 6.…”

“…Se determinó la actividad plasmática de la butirilcolinesterasa, mostrando niveles anormalmente bajos. El equipo médico que le atendió en el hospital berlinés confirmó que había sido intoxicado por un OF 18,20,[24][25][26][27] . Diez días después, el gobierno alemán informó que un laboratorio militar especializado confirmaba que la sustancia era novichok.…”