Материал: Лекция Предмет, разделы и задачи токсикологической химии. Пищеварение и метаболизм посторонних веществ ядов. Вещества, которые изолируются минерализацией биологического материала (металлические яды)

КОЛОРИМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ.

1. Дитизоновый метод. Это очень чувствительный и достаточно точный метод. Дитизонат цинка, красного цвета, извлеккают четыреххлористым углеродом при рН 6,5-7,5, т.к. в хлороформе эта реакция протекает медленнее и дитизонат цинка в четыреххлористом углероде со временем не претерпевает заметного разложения. Оптическую плотность определяют при 535 нм.

Zn²⁺+2HDz → Zn(HDz)₂

2. количественное определение цинка по реакции с дифенилкарбазоном. Дифенилккарбазон с ионами цинка образует соединение при соотношении Ме:Re=1:2:

Оптическую плотность раствора определяют при 530 нм.

Количественное определение ионов цинка в сыворотке крови и моче обычно выполняется методом атомной абсорбционной спектроскопии.

Эмиссионный спектральный метод может быть выполнен без предварительного концентрирования минерализата при концентрации цинка 10^-3-10^-5%.

Лекция 2. Вещества, которые изолируются из биологического материала перегонкой с водяным паром (летучие яды). Схема анализа дистиллята химическим методом. Анализ дистиллята и биологических жидкостей на летучие яды методом газо– жидкостной хроматографии.

Группа веществ, изолируемых дистилляцией с водяным паром

Из ядовитых веществ, имеющих токсикологическое значение из объектов биологического происхождения перегонкой с водяным паром изоли­руются следующие вещества:

1.            Кислота циановодородная (синильная) – НСN;

2.            Галогенопроизводные алифатического ряда (CHCl₃, хлоралгидрат дихлорэтан, ССl₄);

3.            Альдегиды и кетоны – СН₂О и ацетон;

4.            Спирты алифатического ряда – СН₃ОН, С₂Н₅ОН, изоамиловый спирт, этиленгликоль;

5.            Органические карбоновые кислоты – СН₃СООН;

6.            Одноатомные фенолы – карболовая кислота, крезол, лизол.

 Бытовые отравления чаще всего происходят этиловым спиртом и другими спиртами, уксусной кислотой, дихлорэтаном.

Методом дистилляции с водяным паром изолируются из биологического материала вещества, хорошо растворимые в воде (HCN, СН₃СООН, С₂Н₅ОН и др.) и вещества, трудно растворимые или практически не­растворимые в воде (CHCl₃, CCl₄, дихлорэтан).

При этом, и для первой и для второй группы веществ, существуют свои закономерности.

При нагревании двукомпонентной смеси, состоящей из практически нерастворимых друг в друге веществ, каждое из них увеличивает упругость своих паров независимо от другого. Когда упру­гость паров смеси достигает атмосферного давления – жидкость закипает и оба вещества начинают перегоняться с водяным паром.

Так как сумма упругостей паров обоих веществ равна атмосферно­му давлению, температура перегонки каждого вещества в смеси будет ниже температуры кипения каждого компонента в чистом виде.

Пример: Температура кипения хлороформа – 61,2 °С, а при перегонке с водяным паром – 56,1 °С; изоамиловый спирт соответственно – 132 °С и 95 °С.

Изолирование веществ дистилляцией с водяным паром удобно в тех случаях, когда изолируемое вещество разлагается при температуре кипения. Например: Тетраэтил свинец разлагается при температуре 200 °C. Поэтому его удобно изолировать перегонкой с водяным паром.

Связь между летучестью вещества и молекулярной массой для ве­ществ, нерастворимых друг в друге, выражается уравнением:

 =   , где

W_o и W_n – вес органического вещества и воды в дистилляте;

М_о и М_n – соответствующие молекулярные массы;

Р_о и Р_n – соответствующие давления паров компонентов.

В основе дистилляции с водяным паром лежит закон Рауля: Относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором равно мольной доле растворенного вещества в растворе.

Для веществ, растворимых в воде, также имеются свои закономер­ности при перегонке их с водяным паром.



Методика перегонки с водяным паром

Измельченный биоматериал помещают в колбу и смешивают с водой до однородной массы. Подкисляют винной или щавелевой кислотой. Через присоединенный парообразователь насыщают паром. После этого пар поступает через водяной холодильник в приемник.

Этим методом перегоняются как вещества растворимые в воде:

- синильная кислота, метанол, этанол, уксусная кислота и т.д.

так и труднорастворимые:

- хлороформ, четыреххлористый углерод, дихлорэтан, изоамиловый спирт и др.

В первых порциях дистиллята, при их наличии будут присутствовать:

- синильная кислота, метанол, этанол

Синильная кислота

1.            При исследовании свежего трупного материала применяют объемное определение НСN по избытку 0,1 н. раствора AgNO₃, избыток кото­рого оттитровывают аммония роданидом – NH₄SCN. Индикатором является – железо аммонийные квасцы.

2.            При исследовании несвежего трупного материала – весовой ме­тод (описан в учебнике М.Д. Швайковой "Токсикологическая химия"):

При исследовании не вполне свежего трупного материала титриметрический метод анализа неприемлем, т.к. Н₂S, содержащийся в объекте ис­следования, будет реагировать с серебра нитратом с образованием сульфида серебра, который будет искажать результаты анализа. В таких случаях обычно применяют гравиметрический (весовой) метод определе­ния цианидов – CN.

Весовое (гравиметрическое) определение синильной кислоты сводит­ся к отгонке синильной кислоты из навески объекта исследования, со­биранию дистиллятов в 2-3 приемника, содержащие 0,2% раствор сереб­ра нитрата, отделению после подкисления азотной кислотой (не содер­жащей цианидов – СN) осадка АgСN с возможной примесью Ag₂S, обработке полученного осадка избытком раствора аммиака в целях отделения растворимого в нем цианида серебра от нерастворимого сульфида серебра, выделению из раствора с помощью азотной кислоты цианида серебра и определению металлического серебра после высушивания, сжигания и прокаливания фильтра с осадком.

Токсикологическое значение

Токсикологическое значение НСN объясняется ее сильной ядовитостью; тем, что она связывается с Fe²⁺ гемоглобина крови и дыхательными ферментами (Fe³⁺), а также ее широком применении в народном хозяйстве.

Соли HCN применяются для получения Au  и Ag из руд – цианамидный способ:

4Au + 8KCN + O₂ + 2H₂O 4K[Au(CN)₂] + 4КОН

затем действуют металлическим цинком и получают чистые металлы.

Этот метод был предложен в 1843 году Багратионом Петром Романовичем для извлечения золота – Аu из руд методом цианирования.

Цианиды применяют в фотографии, в производстве фармацевтических препаратов, в сельском хозяйстве для борьбы с грызунами.

В период второй мировой войны фашисты травили людей в газовых камерах ЦИКЛОНОМ (пористый материал, пропитанный HCN).

Источником отравления в быту являются ядра горького миндаля, абрикоса, вишни и других плодов семейства розоцветных содержащих гликозид АМИГДАЛИН:

который в кислом растворе расщепляется на виноградный сахар , бензальдегид и HСN.

В организме, в тканях трупа, во внешней среде цианиды подверга­ются биотрансформации:

1.            Гидролиз : НСN + 2Н₂О HCOONH₄

2.            Превращением в роданиды под влиянием ронидазы (фермент):

KCN + S KSCN

3.            Соединяется с гемоглобином крови, образуя циангемоглобин.

4.            Связывается с цистеином.

5.            Присоединяется к альдегидной группе сахаров:

Галогенводороды

Галогенводороды нашли применение в промышленности, медицине, быту. Поэтому мы изучили наиболее характерные представители этой группы: хлороформ, четыреххлористый углерод, дихлорэтан, хлоралгидрат.

Общей качественной реакцией для всех перечисленных галогенуглеводородов является реакция отщепления органически связанного хлора и определения ионов хлора нитратом серебра.

ХлороформКачественное определение

1.            Отщепление хлора и определение ионов хлора нитратом серебра:

CHCl₃ + 4NaOH= 2NaCl + HCOONa + 2H₂O

NaCl + AgNO₃₌ AgCl↓ + NaNO₃

2.            Как видно из предыдущей реакции, при отщеплении органически связанного хлора, одним из продуктов реакции является формиат натрия, который определяют с реактивом Фелинга:



Количественное определение

Все галогенуглеводороды количественно определяют аргентометрически по хлорид-иону.

 

Токсикологическое значение

Применяется в промышленности как растворитель и экстрагент. 

Отравления – при вдыхании через пищеварительный тракт.

Легкая степень – сознание затемнено, понижение слуха, косоглазие с диплопией.

Средняя тяжесть – тоже, что и при легкой, только с тошнотой, рвотой, болями головы, поносом.

Тяжелая – судороги, кома, нефропатия, перерождение печени. Смерть наступает от оттека легких.

Антидотов нет.

Метаболизм – СО₂ и НCl.

Выделяют в неизменном виде из легких – 9%.

галогенводороды

CCl₄

Качественное определение

1.             Отщепление органически связанного хлора c последующим определением хлорид-ионов.

CCl₄ + 4NaOH 4NaCl + CO₂ + 2H₂O

2.             Реакция Фудживара – аналогично CHCl₃.

3.             Образование изонитрила – аналогично CHCl₃.

4.             С 2,7-диоксинафталином:

Светло-бурое → зелено-желтое окрашивание.

Отличительные реакции представлены в таблице (Крамаренко).

 

Токсикологическое значение

CCl₄ – растворитель, экстрагент.

Попадает – на кожу, ЖКТ, легкие.

Накапливается – жировая ткань, печень, мозг, костный мозг, почки.

Выделяется – через легкие, с мочой.

Далее перерождение клеток печени, почек.

 

Легкая степень отравления: раздражение глазных яблок, головокружение, головная боль.

 

Массивное отравление: тошнота, рвота, понос, боли в животе, желудочно-кишечные кровотечения, головная боль, головокружение, спутанное сознание, сонливость, расстройство зрения, судороги, кома – смерть за счет остановки дыхания, сердца.

Антидотов нет.

 

Хлоралгидрат

Качественное определение

1.            Отщепление хлора.

 

CCl₃СОH + NaOH НСCl₃ + HCOONa

 

Как видно из этой реакции хлоралгидрат при отщеплении атома хлора образует хлороформ, поэтому он дает все те же реакции, что и хлороформ.

2.            С реактивом Несслера.

Эта реакция позволяет отличить хлоралгидрат от остальных галогенуглеводородов.

 

CCl₃СОH + K₂[HgI₄] + 3KOH Hg↓ + СCl₃COOK + 4KI + 2H₂O

 

Обличить его можно экстракцией из дистиллята диэтиловым эфиром. При его присутствии в дистилляте в выпарительной чашке характерное кристаллическое вещество – сухой остаток хлоралгидрата.

 

Токсикологическое значение

Применяется в медицине – успокаивающее, снотворное, противосудорожное.

Накопление, симптомы – похожи на действие хлороформа.

Метаболизм – трихлорэтанол, трихлоруксусная кислота.

Выводится – с мочой в виде глюкуронида.

Антидотов нет.

 

Дихлорэтан

Качественное определение

1.            Реакция отщепление органически связанного хлора. В зависимости от условий проведения этой реакции образуется разные продукты, на которые проводят соответствующие реакции.



Токсикологическое значение

С₂Н₄Cl₂ – применяется – как растворитель, экстрагент, в кожевенной промышленности.

Системный яд. Попадает через легкие, кожу, ЖКТ.