токсикология, пестициды. 12. токс-хим--пестициды. Хлорорганические пестициды и производные карбаминовой кислоты. Изолирование и методы анализа

• Название: Хлорорганические пестициды и производные карбаминовой кислоты. Изолирование и методы анализа
• Анкор: токсикология, пестициды
• Дата: 18.05.2023
• Размер: 0.96 Mb.
• Имя файла: 12. токс-хим--пестициды.ppt
• Тип: Лекции; #1142636

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ
РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН
ТАШКЕНТСКИЙ ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ КАФЕДРА ТОКСИКОЛОГИЧЕСКОЙ ХИМИИ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ ЯДОХИМИКАТЫ: ФОСФОРОРГАНИЧЕСКИЕ И ХЛОРОРГАНИЧЕСКИЕ ПЕСТИЦИДЫ И ПРОИЗВОДНЫЕ КАРБАМИНОВОЙ КИСЛОТЫ. ИЗОЛИРОВАНИЕ И МЕТОДЫ АНАЛИЗА
Ташкент – 2022


Время - 2 часа.
Цель и план лекции – обучать студентов:
Ознакомить студентов с:
Фосфорорганическими соединениями
Хлорорганическими соединениями
Производными карбаминовой кислоты
их токсикологическим значением, методами выделения и анализа
ЛИТЕРАТУРА:
В.Ф. Крамаренко. Токсикологическая химия, Киев, Выща школа, 1989
Токсикологическая химия. Под ред. Т. В. Плетеневой, «ГЭОТАР-Медиа», Москва, 2005.
Токсикологическая химия. Под ред. Н. И. Калетиной, «ГЭОТАР-Медиа», Москва, 2008

Классификация пестицидов

Пестициды – химические средства, применяемые в сельском хозяйстве для защиты растений от различных видов вредных организмов и сорняков, а также в гигиене людей и животных.
Классификация пестицидов по токсичности
Степень токсичности пестицидов зависит от пути их поступления в организм (ингаляционный, пероральный, трансдермальный и др.), от индивидуальных особенностей организма (возраст, пол, наследственность, заболевания).


Классификация пестицидов по степени опасности отравления основана на величине LD50 для крыс в зависимости от пути введения токсикантов и их агрегатного состояния:
Крайне опасные - 5 мг/кг и менее
Высоко опасные - 5-50 мг/кг
Умеренно опасные - 50-1000 мг/кг
Мало опасные - около 1000 и более 2000 мг/кг.


Опасность отравления пестицидами зависит от природы соединения, его агрегатного состояния, продолжительности контакта, степени летучести токсиканта, его устойчивости в окружающей среде (персистентность), способности к кумуляции.
Персистентность очень важна для оценки токсичности пестицидов. Пестициды делятся по устойчивости в почве на:
- очень стойкие, период разложения которых составляет более 1 года,
- стойкие – от 6 мес. до 1 года,
- умеренно стойкие – 1-6 мес.,
- малостойкие – до 1 мес.


Классификация пестицидов по назначению, способу проникновения и характеру действия
Инсектициды – (вызывают гибель вредных насекомых) ФОС, ХОС, карбаматные соединения, синтетические пиретроиды, производные мочевины;
Гербициды – (вызывают гибель сорных растений) хлорированные феноксикислоты, производные мочевины, триазины, урацилы, карбаматы и тиокарбаматы, карбоциклические кислоты и эфиры.


Фунгициды – ( используют для борьбы с патогенными грибами) ФОС,бензимидазолы, дитиокарбаматы, ацилаланины и др.
Акарициды
Антисептики
3ооциды
Арборициды
Аттрактанты
Репелленты
Дефолианты
Классификация по действию:
Контактного действия
Кишечного действия
Системного действия
Фумиганты


В зависимости от химического строения пестициды подразделяются на две группы:
неорганической природы (соединения мышьяка, таллия, меди, серы и др.)
органической природы (подразделяются на классы и подклассы (хлорорганические соединения – ХОС, фосфорорганические соед. – ФОС, синтетические пиретроиды – СП, карбаматы). Представители одного и того же класса, имея сходное химическое строение, могут иметь разнонаправленное действие (входит в различные группы по назначению), обладать иными токсическими свойствами.
Также отмечают группу металлорганических соединений (гроназан и т.д.).

Фосфорорганические соединения В организме блокирует фермент холинэстразу

Х.Э


Производные фосфорной кислоты:
1.диметилдихлорвинилфосфат, 2.бензотеф,
3.имифос.


II. Производные тиофосфорной кислоты
1. Метафос,
2.Метил-этил-тиофос, 3.Метилнитрофос,
4.Трихлорметофос-3, 5.Метилмеркаптофос


метафос


III. Производные дитиофосфорной кислоты:
1. Карбофос, 2.Фосфамид,
3. Фталофос, 4. Фозалон.


фозалон


карбофос


фосфамид


IV. Производные пирофосфорной кислоты:
Октаметил


V. Производные фосфиновой кислоты:
1. Хлорофос,
2. Бутифос.


Согласно приказа министра Здравоохранения
10 ФОС анализируются при полном судебно-химическом исследовании:
Карбофос
Метафос
Метилэтилтиофос
Метилнитрофос
Трихлорметафос-3
Метилмеркаптофос
Фосфамид
Фталофос
Фозалон
Бутифос.

ГИДРОЛИЗ ФОСФОРОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

ВЫДЕЛЕНИЕ ИЗ ОБЪЕКТОВ

- хлороформ, - вода, подкисленная серной кислотой,


1. Образование фосфорномолибдена :
H3PO4 + 12(NH4)2MoO4 + 21HNO3  (NH4)3PO4*12 MoO3 + 21NH4NO3
2. По эффекту антихолинэстеразы с ФОС:
а) метод Хестрина;


б) по изменению цвета индикаторов ( методы энзим-экспозиция , агар-диффузионный и др.)
извлечение + сыворотка крови + бромтимоловый синий:NaOH  изменение синего цвета в желтый


Красное окрашивание


Общие методы анализа ФОС

Количественное определение ФОС

фосфорорганические соед.:
а) по образованию фосфорномолибденового синего - ФЭК;
б) по образованию соли железа гидроксамовой кислоты (метод Хестрина) – фотометрическое определение.
в) УФ-спектрофотометрия

ТСХ метод определения пестицидов

Пластинки со силикагелем.
Однокомпонентные системы (гексан, бензол, хлороформ, ацетон)
Двух- и трехкомпонентные системы растворителей на основе гексана и толуола с добавлением полярных растворителей (ацетон, хлороформ, бензол, этилацетат): гексан-ацетон (80:20) или толуол-ацетон (95:5)
Проявитель: йод, раствор перманганата калия, раствор дихромата калия, исследование УФ-свете. Обнаружение ХОП: после опрыскивания хроматограмм раствором аммиаката серебра в ацетоне и последуещего облучения в УФ-свете.


Результаты реакции ФОС с различными реагентами


Методы определения
Определение активности холинэстеразы в плазме, сыворотке и цельной крови.
АХЭ содержится в эритроцитах, нервных окончаниях, легких и тканях мозга. Ее главная функция – гидролиз АХ в холинергических нервных окончаниях. Псевдохолинэстераза (ПХЭ) содержится в плазме и тканях организма, она обладает способностью к гидролизу различных сложных эфиров, в отличие от АХЭ. Снижение активности АХЭ в эритроцитах является более специфичным показателем ингибирования холинэстеразы, может обнаруживаться спустя 2-6 недели после воздействия токсиканта, активность ПХЭ плазмы возвращается к норме гораздо быстрее. Нормальная активность ПХЭ исключает острое отравление этими веществами.


Определение ФОС в моче. ФОС быстро гидролизируются различными ферментными системами организма с образованием множества метаболитов, их конъюгаты выделяются с мочой и неустойчивы при хранении. Скрининг этих соединений проводится методом газовой хроматографии с многодетекторной системой ПИД, ДЭЗ и др.


Хлорофос (дилокс, диптерекс, рицифон, тувон, трихлорофон) — О,О-диметил- (2, 2, 2-трихлор-1-оксиэтил)-фосфонат — принадлежит к широко применяемым в сельском хозяйстве ФОС.
Хлорофос—белый кристаллический порошок (т. пл. 84 °С). Он растворяется в воде, бензоле, хлороформе и других органических растворителях.
Хлорофос медленно разлагается в кислой среде и более быстро — в щелочной. Он относительно быстро разлагается в разбавленных растворах на свету. При разложении хлорофоса в кислой среде образуется метиловый спирт и О-метил-(2, 2, 2-трихлор-1-оксиэтил)-фосфорная кислота.
В щелочной среде при разложении хлорофоса образуется довольно токсичное соединение О,О-диметил-О-(2,2-дихлорвинил)-фосфат (ДДВФ):


Хлорофос


Выделение хлорофоса из биологического материала. В колбу вместимостью 500 мл вносят 100 г измельченного биологического материала и 150 мл воды, подкисленной серной кислоты до рН = 2,0...2,5. Смесь оставляют на 2 ч, часто перемешивая, затем процеживают через марлю. К биоматериалу еще два раза прибавляют воду, подкисленную до рН = 2,0...2,5 (по 75 мл) и каждый раз настаивают по 1 ч, а затем сливают водные вытяжки.
Объединенные кислые водные вытяжки центрифугируют. Центрифугат переносят в делительную воронку, прибавляют 30 мл хлороформа и смесь взбалтывают 10 мин. Хлороформную вытяжку сливают. Хлорофос из кислой водной вытяжки еще 4 раза экстрагируют хлороформа (по 30 мл).
Хлороформные вытяжки соединяют и выпаривают при комнатной температуре досуха. Сухой остаток растворяют в 5 мл воды, затем раствор фильтруют через бумажный фильтр. Фильтрат используют для обнаружения хлорофоса.


1. О-толуидин ацетоновый раствор, натрий гидроксид и водород пероксид – оранжево-красное окр..
2. Ацетон с спиртовым раствором щелочи – розовое окрашивание, переходящее в красное.
3. 2,4- динитрофенилгидразин – сине-фиолетовое окр.
4. Реакция с резорцином. 1 мл + 2 капли 1 %-го резорцина в 20 %-м карбонате натрия. Через 10 мин появляется розовая окраска, а через 15—30 мин наблюдается желто-зеленая флуоресценция.
4. ТСХ: дихлорофос и дихлоруксусный альдегид Система: хлороформ - эфир – масло вазелина (17:2:1).

КАРБАМАТЫ

Эти соединения разделяются на подклассы, характеризующиеся различной термостабильностью. Продукты разложения N-метилкарбаматов при нагревании представлены главным образом замещенными фенолами. Соединения из других подклассов более устойчивы к нагреванию.

Севин

α -нафтил-N-метил
карбамат


В щелочной среде быстро разлагается:
Севин + 3КОН  -нафтол(К) + К2СО3 + СН3-NH2


Окисление:


Изолирование из биообъекта
Объект по 1 ч настаивают бензолом три раза. Бензольный слой отделяют и упаривают. Остаток подвергают тщательной очистке: экстрагируют со смесью NH4Cl+H3PO4+ацетон. Ацетон удаляют и экстрагируют хлороформом. При этом в слой хлороформа переходит севин и его метаболит -нафтол.


Севин и метаболит -нафтол хроматографируют в системе хлороформ-бензол-ацетон (7:2:1). Опрыскивают натрием купробромидом -нафтол - Rf = 0,45 фиолетовое пятно.
Затем опрыскивают сульфаниловой кислотой и севин - Rf=0,8 красное пятно.
Из хроматографической пластинки соскабливают соответствующие зоны, элюируют метанолом севин и -нафтол обнаруживают отдельными реакциями.


1. Реакция пикриновой кислотой. Остаток + пикриновую кислоту желтые микрокристаллы в виде карандашей. 5 мкг.
2. Реакция хлоридом ртути. Остаток + хлорид ртути шестигранные или призматические микрокристалы, бесцветные.10 мкг.
3. Обнаружение севина собственными кристалами. После упаривание хлороформного раствора пересеченные призматические (+) кристалы. 5 мкг.
4. Реакция с 1% раствором нитрита натрия в концентр. серной кислоте – зеленное окрашивание.


Обнаружение севина после гидролиза , -нафтол
1. Реакция натрием купробромидом. Остаток спиртового раствора + щелоч, нагревают 55-60 °С , + свежеприготов. СuCl2 и NaBr нагревают. Появляется розовое окрашивание при обработке хлороформом, хлороформный слой синефиолетовое. 1 мкг.
2. Реакция раствором натрия нитрита в концентр. серной кислоте – желтое окрашивание + щелоч, образуется оранжевое окрашивание.5 мкг.
3. Реакция с железо(III) хлоридом – красно-розовое окрашивание.10 мкг.
4. Реакция аминоантипирином. Амидопирин или 4-аминоантипирин и калия ферроцианид нагревают 60 °С – ярко-красное окрашивание.при прибавлении хлороформа, хлороформный слой окрашивается ярко-красное. 0,5 мкг/мл.
5. ТСХ. Система: хлороформ, проявитель - УФ-лучи, севин и метаболит α-нафтол флуоресценцируют. Потом опрыскивают диазотир.сулфанил. кислотой, красное пятно, Севин Rf=0,5, α-нафтол Rf=0,12 .


ТМТД-тетраметилтиурамдисульфид.


Качественное обнаружение:
1. 0,2 н JCl – оранжевые микрокристалы в форме звездочек;
2. Спиртовый раствор AgNO3 – призматические микрокристаллы;
3. Спиртовый раствор Cu(NO3)2 - призматические микрокристаллы;
4. Спиртовый раствор CuCl2 – игольчатые микрокристаллы;
5. Частные микрокристаллы – в виде розеток или чечевицы;
6. Метод ТСХ: система - толуол-ацетон-гексан. ( 1:1:1)
реактив для обнаружения бромфеноловый синий, Rf=0,68 синее пятно в желтом фоне.
Количественное определение: Фотоколориметрия


Изолируют из биообъекта настаиванием хлороформом, добавляя натрия хлорида. Сухой остаток растворяют в этиловом спирте (50%) и очищают колоночной хроматографией


Тетурам
(Тетраэтилтиурамиддисулфид, Антабус ).


Качественные реакции
1. Спирт. р-р Антабуса с сульфатом меди образует лимонно-желтое окрашивание.
2. Спирт. р-р Антабуса йодидом меди образует желто-бурые призматические микрокристалы.
Количественное определение. Восстановление гидрохиноном, в кислой среде с купридин-метилдитиокарбоматом образует желтое окрашивание - ФЭК.


Гексахлорциклогексан (бензолгексахлорид, гаммек-сан, вермексан и др.) — 1, 2, 3, 4, 5, 6-гексахлорциклогексан — принадлежит к галогенпроизводным алициклических углеводородов. ГХЦГ представляет собой смесь нескольких стереоизомеров. В чистом виде получено восемь изомеров, из которых только γ-изомер обладает выраженными инсектицидными свойствами.
Гексахлорциклогексан — темновато-серое или светло-серое кристаллическое вещество, с запахом плесени. Запах этого препарата обусловлен примесями пентахлорциклогексана и тетра-хлорциклогексана. Очищенный пестицид не имеет запаха. В зависимости от соотношения количеств изомеров гексахлорциклогексана в смеси она плавится в интервале температур 90—309 ° C.
ГХЦГ слабо растворяется в воде, парафиновых и циклопарафиновых углеводородах, хорошо — в спиртах, кетонах и эфирах.
При повышенной температуре ГХЦГ возгоняется, при этом часть этого препарата разлагается с образованием трихлорбензола и хлороводорода, он хорошо сохраняется в почве.


Гексахлорциклогексан (ГХЦГ)


Изолирование из биообъекта
100 г измельченного трупного материала (органы трупов, желудок и кишки с содержимым), прибавляют воду до получения кашицеобразной массы.
Подкисляют водным раствором щавелевой кислоты до рН 2 (по лакмусу).
Перегоняют ГХЦГ с водяным паром.
Собирают 300 мл дистиллята.
На внутренней стенке холодильника может появиться белый налет, а в дистилляте - твердые белые частицы.
Дистиллят три раза взбалтывают с новыми порциями эфира по 100 мл.
В соединенные эфирные вытяжки прибавляют воду и взбалтывают.
Водную фазу отбрасывают, а эфирный слой отгоняют до небольшого объема.
Остаток вносят в фарфоровую чашку и при комнатной температуре выпаривают эфир до малого объема.
В этом объеме определяют наличие ГХЦГ.


Обнаружение гексахлорана.

1. Хроматографический метод обнаружения.
Система н-гексан.
Опрыскивают водно-ацетоно-аммиачным раствором нитрата серебра и облучают на УФ-свете в течение 10-15 минут на расстоянии 20см от источника УФ излучения.
При наличии гексахлорана в зоне локализации образуется серо-чёрное пятно.

Обнаружение ГХЦГ

Обнаружение ГХЦГ


1. Реакция с янтарной кислотой и сульфатом железа (III).
В пробирку вносят янтарной или фталевой кислоты и 1-2 капли раствора ГХЦГ.
Отверстие пробирки накрывают кружком фильтровальной бумаги, смоченной 0,1 %-м раствором сульфата железа (III).
Пробирку погружают в глицериновую баню, нагретую до 200 °С.
При наличии ГХЦГ в пробе на бумаге появляется синее пятно.


Na + С2Н5ОН → C2H5ОNa + Н+


6НCl + 6АgNО3 → ↓6AgCl + 6НNО3


Реакция со спиртом и металлическим натрием:


2. Реакция отщепления органически связанного хлора.
2-3 мл эфирного извлечения гексахлорана помешают в колбу емкостью 50 мл, эфир испаряют и к остатку добавляют 4 мл 10%-ного спиртового раствора едкого натра. Колбу снабжают обратным холодильником и нагревают на водяной бане в течение часа. После чего спирт испаряют, остаток переносят в пробирку, подкисляют 20%-ным раствором азотной кислоты (по лакмусу), добавляют несколько капель 0,5%-ного раствора нитрата серебра, появляется белый осадок. Осадок отфильтровывают и фильтрат используют для воспроизведения следующей реакции.


HNО3
3NaCl + 3АgNО3 → ↓3AgCl + 3NаNО3


3.Реакция нитрования трихлорбензола продукта дихлорирования гексахлорана.
К 3 мл фильтрата добавляют 2 мл концентрированной серной кислоты и 0,1 г соли нитрата натрия. Смесь нагревают 10 минут при 125-130°С. После чего охлаждают и взбалтывают с 10 мл этилового эфира. Эфирный слой отделяют упаривают досуха. При добавлении к сухому остатку несколько капель 20%-ного спиртового раствора гидроксида калия образуется красно-фиолетовое окрашивание.