2. Методичка лет.яды. Учебнометодическое пособие по токсикологической химии для студентов 4 курса очного отделения фармацевтического факультета. Лабораторные работы
 Скачать 1.07 Mb.
|
|
Количественное определение хлорированных углеводородов алифати- ческого ряда: для количественного определения новая порция биологического материала подвергается перегонки с водяным паром. 1) Объемный метод. С дистиллятом проводят реакцию отщепления органически связанного хлора по методике описанной выше. Затем из реакционной колбы при нагревании на водяной бане осторожно отгоняют спирт этиловый, жидкость охлаждают, подкисляют 6 М раствором кислоты азотной до кислой ре - акции по лакмусу и проводят титриметрическое определение ионов хлора по Фольгарду. 2) Методом обратного йодометрического титрования может быть количественно определен хлоралгидрат (см. формальдегид). 19 3) Метод газожидкостной хроматографии. 5. ФОРМАЛЬДЕГИД Токсикологическое значение Токсикологическое значение формальдегида обусловлено довольно широким применением его при изготовлении искусственных смол и пластмасс, при синтезе различных соединений, в лакокрасочной и текстильной промышленности. Используется также в производстве мыла, для протравливания семян и обработки инвентаря, помещений, тары, транспортных средств, в лабораториях, для сохранения медицинских препаратов. При вдыхании паров вызывает раздражение дыхательных путей, чувство стеснения в груди, слезоотделение. Прием формальдегида внутрь, как правило, происходит по ошибке. Формальдегид вызывает тошноту, рвоту, диарею. В результате всасывания формальдегида наблюдаются потеря сознания, судороги, угнетение нервных центров, раздражение почек. При летальном исходе отмечают гиперемию слизистой оболочки желудка, острый гастрит, энтерит, при приеме больших количеств формальдегида - ожог, струпья и язвы на слизистой оболочки желудка. Средняя смертельная доза формальдегида составляет 60 мл. На исследование направляют желудок, двенадцатиперстную кишку, головной мозг, печень, почки, биологические жидкости (кровь, моча). Метаболизирует формальдегид большей частью до кислоты муравьиной и далее до углекислого газа и воды. Возможен путь метаболизма формальдегида путем его восстановления до метанола. Реакции обнаружения формальдегида 1.Реакция с раствором резорцина в щелочной среде К 1 мл дистиллята прибавляют 1 мл 1% свежеприготовленного раствора резорцина в 10% растворе натра едкого. Нагревают на кипящей водяной бане в течение 3-5 мин. Появляется розовое или малиновое окрашивание. 2.Реакция с реактивом Фелинга К 1 мл дистиллята прибавляют 1 мл 10% раствора натра едкого и 5 капель реактива Фелинга. Нагревают на кипящей водяной бане в течение 5-10 минут. Появляется осадок меди (I) гидроксида желтого цвета, переходящий в осадок меди (I) оксида красного цвета. 22 C O ONa C H C H C O OK OH O C CH CH C O O OK ONa O O H C H O ONa C O ONa C H C H C O OK OH OH Cu + + 3 H 2 O t, C 2 CuOH + + NaHCO 3 4 Cu 2 O H 2 O 2 3. Реакция с кислотой фуксинсернистой К 1 мл дистиллята прибавляют 2-3 капля кислоты серной концентрированной до рН < 0,7, охлаждают (если смесь в пробирке разогревается), а затем прибавляют 1 мл раствора кислоты фуксинсернистой. Появляется синее или сине-фиолетовое окрашивание. Эффект реакции развивается в течение 15 минут. C H O H C SO 3 H N H 2 NHSO 2 H NHSO 2 H C SO 3 H N H 2 NHSO 2 CH 2 OH NHSO 2 CH 2 OH C N H NHSO 2 CH 2 OH NHSO 2 CH 2 OH + pH = 0,7 - H 2 SO 3 4. Реакция с аммиачнымраствором серебра нитрата (реакция серебряного зеркала) В хорошо очищенную от жира пробирку вносят 5 капель 1% раствора се- ребра нитрата и по каплям прибавляют 10% раствор аммония гидроксида до растворения образовавшегося осадка серебра гидроксида. К полученному раствору прибавляют 1 мл дистиллята, а затем смесь осторожно нагревают в пламени горелки. При наличии формальдегида происходит образования серебряного зеркала. Кроме формальдегида эту реакцию дают некоторые другие восстанавливающие вещества. t ْ СН 2 О + 2[Аg(NНз) 2 ]NO 3 + Н 2 О → 2Ag + НСO 2 NH 4 + NH 3 + 2NH 4 NO 3 Количественное определение: дистилляции подвергают новую порцию биологического материала. 1) Йодометрический метод. В основу данного метода положена способность формальдегида окислятся йодом в щелочной среде до кислоты муравьиной. Выделившийся при последующем подкислении йод титруют до обесцвечивания 0,1 М раствором натрия тиосульфата с использованием в качестве индикатора крахмала, 21 добавляя его в конце титрования. 2) Фотоэлектроколориметрический метод. Определение проводят по окрашенному продукту взаимодействия формальдегида с кислотой фуксинсернистой. Расчет ведут по калибровочному графику, построенному по стандартным растворам формальдегида. 3) Метод газожидкостной хроматографии. 6. АЦЕТОН Токсикологическое значение Ацетон является хорошим растворителем для целлюлозы, лаков, ряда смол и органических веществ. В больших количествах используется для производства бездымного пороха, искусственного шелка. Он является исходным материалов для производства каучука и некоторых лекарственных веществ. Вследствие широкого применения ацетона создается потенциальная возможность отравления им. Пары ацетона тяжелее воздуха. Поступление ацетона может происходить двумя путями: перорально и ингаляционно при вдыхании паров. Ацетон проявляет наркотическое (психотропное), нефротоксическое и местное раздражающее действие и способен к кумуляции. При попадании внутрь и вдыхании паров наблюдается состояние опьянения, головокружение, слабость, шаткая походка, тошнота, рвота, боль в животе, коллапс, коматозное состояние. Возможно снижение диуреза, появление белка и эритроцитов в моче. При выходе из коматозного состояния развивается пневмония. Смерть наступает от сердечнососудистой недостаточности. В организме ацетон метаболизирует до кислоты уксусной, углекислого газ и воды, а также за счет ферментативного восстановления до изопропилового спирта. Ацетон быстро адсорбируется слизистыми оболочками. Выделяется из организма почками и легкими. На судебно-химическое исследование чаще всего направляют кровь и мочу, реже легкие, головной мозг, селезенку, желудок. Ацетон является основным метаболитом спиртов пропилового и изопропилового и может быть обнаружен в биологическом материале при отравлении этими веществами. Реакции обнаружения ацетона 1. Реакции образования йодоформа К 1 мл дистиллята прибавляют 1 мл 10% раствора аммония гидроксида и по каплям 1% раствор йода в 2% растворе калия йодида до сохранения слабо-желтого окрашивания. Без нагревания выделяется желтый осадок йодоформа с характерным запахом и характерной формой кристаллов при рассматривании под микроскопом. 3 I 2 + 6 NaOH → 3 NaOI + 3 NaI + 3 Н 2 О H 3 C−С(O)−СН 3 + 3 NaOJ → I 3 C−С(O)−СН 3 + 3 NaOH 22 H 3 C−C(O)−CH 3 + NaOH → CHI 3 + Н 3 C−СOONa 3J 2 + 4NaOH + СН 3 −C(O)−СН 3 → СНJ 3 + H 3 C−COONa+ 3NaJ + 3Н 2 O 2. Реакция с натрия нитропруссидом К 1 мл дистиллята прибавляют 1 мл 10 % раствора гидроксида натрия и 5 капель 1% свежеприготовленного раствора натрия нитропруссида. Появляется оранжево- красное окрашивание. Затем к смеси прибавляют 1 мл 10% раствора кислоты уксусной (до кислой реакции среды). Появляется красно-фиолетовое или вишнево- красное окрашивание. OH־ СНз−С(O)−СНз + Na 2 [Fe(CN) 5 NO] →Na 2 [Fe (CN) 5 CH 3 −C−CH 3 ] + NO↑ Количественное определение: дистилляции подвергают новую порцию биологического материала. 1) Йодометрический метод. Исследование проводят аналогично данному определению для формальдегида. Реакционную колбу выдерживают в темном месте 30 мин, после чего добавляют 25 мл 1 М раствора кислоты хлористоводородной и избыток йода оттитровывают натрия тиосульфатом с использованием в качестве индикатора крахмала. 2) Метод газожидкостной хроматографии. 7. АЛИФАТИЧЕСКИЕ ОДНОАТОМНЫЕ СПИРТЫ 7.1 МЕТИЛОВЫЙ СПИРТ Токсикологическое значение Метиловый спирт (карбинол, древесный спирт) имеет широкое применение в промышленности в качестве растворителя лаков, красок, сырья для изготовления ряда фармацевтических препаратов, химических веществ, используется при производстве полимерных материалов, органических красителей, является компонентом некоторых видов топлива. Значительное количество метилового спирта используются для производства формальдегида. Применяется в качестве антифриза для охлаждения радиаторов двигателей. Чаще всего отравления метиловым спиртом происходят из-за ошибочного употребления его вместо этилового спирта вследствие схожих свойств, он по вкусу и запаху напоминает этиловый спирт. Метиловый спирт поражает преимущественно нервную и сосудистую сис- темы. Латентный период может продолжаться до 3-4 сут., но иногда отравле- ние проявляется бурно. В отличие от этилового спирта метанол может практи- чески не вызывать состояние опьянения. Типичными для отравления метиловым спиртом являются поражения зрительного нерва сетчатки глаза. В 50% случаев отмечаются частичная или полная потеря зрения, а также поражения слухового, обонятельного нервов. Смертельная доза согласно данным литературы варьирует от 30 до 100 г, однако индивидуальная чувствительность к метанолу обусловливает колебания смертельной дозы до 500 г. Метанол быстро всасывается с кожных покровов и из желудочно- кишечного 23 тракта. Опьянение выражено слабо, тошнота, рвота, мелькание «мушек» перед глазами, на 2-3 сут. появляются неясность видения, слепота. Боль в ногах, голове, нарастание жажды, кожа и слизистые оболочки становятся сухими, гиперемированы, с синюшным оттенком. Выраженный метаболический ацидоз. Артериальное давление сначала повышенное, затем снижается. Создание спутано, возможны психомоторное возбуждение, судороги, кома, гипертонус мышц, токсический шок, паралич дыхания Максимальная концентрация (при пероральном приеме ) в крови достигается через 5 ч, а элиминация составляет 120 ч. Быстро всасывается в желудке и кишечнике. Большая токсичность метилового спирта обусловлена медленным окислением его в организме. В крови обнаруживается на 3-4 день после смерти. Метанол подвергается медленному окислению в основном в печени с образованием токсических метаболитов формальдегида и муравьиной кислоты (50- 95% принятого метанола): СН 3 -ОН →НСОН → НСООН → СО 2 + Н 2 O Процесс этот происходит значительно медленнее (в 60 раз), чем для этанола. Продукты метаболизма долго находятся в организме, вследствие чего развивается тяжелый ацидоз. Муравьиная кислота обнаруживается в моче на 5-7 сут. Отмечено влияние метилового спирта на железо гемоглобина, что приводит к развитиюгипоксии, а также развитию паралича дыхания. Метиловый спирт может сохраняться в трупном материале до 10 месяцев и быть доказанным химико- токсикологическими методами. Реакции обнаружения метилового спирта 1. Реакция этерификации (получение метилсалицилата) К 1 мл дистиллята прибавляют 0,03-0,05 г кислоты салициловой и 2 мл кислоты серной концентрированной, а затем смесь осторожно нагревают в пламени горелки. При наличии метилового спирта в исследуемом растворе ощущается характерный запах метилсалицилата. 2. Реакция окисления метанола до формальдегида и его обнаружение с кислотой фуксинсернистой К 2 мл дистиллята прибавляют 1 мл раствора калия перманганата и несколько капель 10% раствора кислоты серной, жидкость охлаждают и перемешивают, затем для удаления избытка калия перманганата прибавляют 1 мл 5% раствора кислоты щавелевой в кислоте серной разбавленной (1:1). 5 CH 3 OH + 2 КМnО 4 + 3 H 2 SO 4 → 5 СН 2 O + 2 MnSO 4 + K 2 SO 4 + 8 Н 2 O 2 КМnО 4 + 5 С 2 H 2 O 4 + 3 H 2 SO 4 → 10 СО 2 + 2 MnSO 4 + K 2 SO 4 + 8 Н 2 O Условия проведения реакции: кислота серная разведенная и охлаждение реакционной смеси. Несоблюдение указанных условий окисления может привести к переоткрытию метанола за счет того что, формальдегид будет образоваться из этилового спирта, который может находиться в дистилляте по сле- 24 дующей реакции: H 2 SO 4 к [O] C 2 H 5 OH → CH 2 =CH 2 → 2HCOH -H 2 O KMnO 4 Образующийся в результате реакции формальдегид открывают реакцией с кислотой фуксинсернистой (химизм реакции см. формальдегид). 7.2 СПИРТ ЭТИЛОВЫЙ Токсикологическое значение Спирт этиловый широко применяется в химической промышленности как растворитель, для синтеза различных лекарственных веществ, в медицине, ликероводочной промышленности. В судебно-химической и клинической практике наиболее часто встречают- ся случаи острых пероральных отравлений спиртом этиловым и при его упот- реблении в составе суррогатов алкогольных напитков. В организм этиловый спирт может попадать перорально, ингаляционно и перкутанно. Очень часто этиловый спирт является косвенной причиной большинства смертельных исходов, потери трудоспособности и серьезных повреждений. При всех путях поступления этанол быстро попадает в кровеносное русло (уже через 5-10 мин. после приема). Максимуму концентрации этанола в крови в среднем достигается уже через 1 ч после приема. Привыкание к алкоголю способствует более быстрому всасыванию из желудочно-кишечного тракта. В крови спирт этиловый находится преимущественно в свободном, то есть не связанном с белками состоянии и равномерно распределяется между эритроцитами и плазмой. Время полувыведения из крови колеблется от 1-2 ч. В токсикокинетике этанола выделяют две фазы: резорбции и элиминации. Время от принятия этилового спирта до момента достижения максимальной концентрации в его в крови называется фазой резорбции. Фаза элиминации (выделения) этанола наступает после всасывания 90-98%. Длительность элиминации во много раз больше, чем резорбции и колеблется в пределах суток. Этиловый спирт метаболизирует в организме под действием специфичес- кого фермента алкогольдегидрогеназы (АДГ-азы) в присутствии акцептора во- дорода - коэнзим никотинамид-аденин-динуклеотид (НАД): АДГ НАД + АДГ С 2 Н 5 - ОН + НАД → CH 3 COH → CH 3 COOH→CO 2 + Н 2 О -Н 2 НАД НОН,-H 2 HAД Этот процесс протекает в основном в печени, меньше в легких, почках, мышечной ткани. В печени окисляется 90-98% этанола от всего принятого количества. От 2 до 10% спирта выделяется из организма в неизменном виде с мочой и выдыхаемым воздухом. Этиловый спирт оказывает наркотическое действие на центральную нервную систему. При приеме внутрь он сначала вызывает возбуждение, а затем угнетение и паралич ЦНС. Многообразие проявлений интоксикации этанолом обусловлено 25 многосторонним влиянием на органы и системы продуктов его биотрансформации, которые, как установлено, обладают значительно большей токсичностью. Условно принято диагностировать четыре степени тяжести алкогольного опьянения: легкую, при концентрации этанола в крови от 0,3 до 1,5‰, среднюю (1,0-2,5‰), тяжелую (2,5-3,5‰) и крайне тяжелую (более 3,5‰). Данные о динамике содержания этанола в крови, моче и спинномозговой жидкости используются для определения степени алкогольной интоксикации при проведении судебно-медицинской экспертизы приведены в таблице 1. Таблица 1 Динамика проявлений острой интоксикации этиловым спиртом в зависимости от его содержания в крови Уровень этанола в крови, % Основные проявления интоксикации 0,1-0,5 Субклинические проявления. Изменения регистрируются только специальными тестами 0,5-1,2 Эйфория. Увеличение контактности, повышенная самооценка, снижение внимания, нарушение выполнения заданий при тестовой оценке 1,2—2,5 Возбуждение. Эмоциональная лабильность, снижение тормозных процессов, потеря критики, нарушение памяти и способности к сосредоточению, нарушение восприятия и снижение времени реакции, мышечная дискоординация 2,5-3,0 Оглушение. Дезориентация, вязкая речь и ментальная спутанность, головокружение, гиперэмоциональность, сенсорные нарушения, увеличение порога восприятия боли 3,0-4,0 Ступор. Нарушение сознания до глубины сопора, выраженное снижение ответа на стимулы, полная мышечная дискоординация, неспособность стоять и сидеть, рвота, непроизвольные мочеиспускание и дефекация, гапотермия, гипогликемия, судороги 4,0-5,0 Кома. Анестезия, анальгезия, снижение рефлексов, гипотермия, нарушения дыхания, депрессия гемодинамики. Возможна смерть 5,0 и более Смерть от остановки дыхания 26 Смертельная доза этилового спирта сильно зависит от индивидуальной чувствительности, массы тела, пола, наличия хронических заболеваний, сопутствующих факторов и может колебаться в значительных пределах. Считается, что летальный исход может развиться при приеме 250-400 мл чистого этанола или 4-8 г на 1 кг массы тела. В пересчете на миллиграмм проценты - 6‰. Токсические эффекты этилового спирта затрагивают деятельность многих функциональных систем. Одной из самых серьезных проблем в обществе является медицинская проблема алкогольной зависимости, острой и хронической алкогольной интоксикации, абстинентного синдрома и их осложнений. Реакции обнаружения этилового спирта 1. Реакция образования йодоформа К 1 мл дистиллята прибавляют 2 мл 5% раствора натра едкого и по каплям 1% раствор йода в 2% растворе калия йодида до сохранения слабо-желтого окрашивания. Нагревают на кипящей водяной бане 5-10 мин. Выделяется жел- тый осадок йодоформа с характерным запахом и характерной формой кристал- лов при рассматривании под микроскопом. t °С 4 J 2 + 8 NaOH → 4 NaOJ + 4 NaJ + 4 Н 2 O С 2 Н 5 ОН + NaOJ →H 3 C−COH + NaJ + H 2 O Н 3 С−COH + 3 NaOJ → J 3 C−COH + 3 NaOH J 3 С−COH + NaOH → CHI 3 + HCOONa Суммарное уравнение реакции 4 J 2 + 6 NaOH + С 2 Н 5 ОН → CHJ 3 ↓ + HCOONa +5 NaJ + 5H 2 O 2. Реакция образования ацетальдегида К 1 мл дистиллята прибавляют 1 мл 10% раствора кислоты серной (до кислой реакции среды) и 10% раствор калия бихромата до оранжево-красного окрашивания, нагревают на кипящей водяной бане 3-5 мин. Наблюдается переход окраски из оранжевой в зеленую, и ощущается характерный запах ацетальдегида (запах резаных яблок). Эффект реакции также наблюдается, если смесь оставить на несколько минут при комнатной температуре или при слабом нагревании. t ْ, C ЗС 2 H 5 OH + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 → 3H 3 CCOH + Cr 2 (SO 4 ) 3 + K 2 SO 4 + 7H 2 O 3. Реакция этерификации (получение этилацетата) К 1 мл дистиллята прибавляют 0,1 г высушенного порошка натрия ацетата и осторожно по стенке 2 мл кислоты серной концентрированной. Смесь нагревают на кипящей водяной бане до появления первых пузырьков газа. Ощущается специфический запах уксусноэтилового эфира. Запах ощущается более отчетливо, если к реакционной смеси добавить 20-25 кратный объем воды. t ْ C 2C 2 H 5 OH + 2СНзООNa + H 2 SO 4 → 2Н 3 С−COOC 2 H + Na 2 SO 4 + 2Н 2 O 4. Реакция получения этилбензоата 27 К 1 мл дистиллята прибавляют 1-2 капли бензоилхлорида. При перемешивании смеси к ней прибавляют по каплям 10% раствор натра едкого до исчезновения удушливого запаха бензоилхлорида. Появление запаха |