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

Поражает: ЦНС, печень, почки, сердечную мышцу.

Расстройства: нервные, кишечные.

Метаболиты – неизвестны.

Антидотов нет.

Обнаружение и определение спиртом имеющих токсикологическое значение

К спиртам, которые имеют значение при отравлениях, относятся – метанол, этанол, изоамиловый, этиленгликоль (двухатомный спирт).

Спирты

Спирты.

Этиловый спирт – этанол (С₂Н₅ОН) – бесцветная жидкость с характер­ным запахом, t° кип. 78°С.

Широкое применение этилового спирта в качестве вкусового вещества, его доступность, делают этиловый спирт особенно важным в токсикологиче­ском отношении.

Этанол относится к наркотикам. При приемах его во внутрь, он сначала вызывает возбуждение, а затем угнетение и паралич центральной нервной сис­темы. Пристрастие к этиловому спирту общеизвестно. По серьезности послед­ствий интоксикации этиловый спирт занимает одно из первых мест и нередко он является косвенной причиной большого количества смертельных исходов, нетрудоспособности и других серьезных повреждений. При патологическом опьянении человек теряет способность контролировать свои действия. Также лица способны совершать тяжелые антисоциальные поступки.

Клиническая картина отравления определяет 4 стадии острого алкоголь­ного отравления: возбуждение, гипноз, наркоз и асфиксия. Первые две стадии характеризуются признаками отравления: психическое возбуждение, чрезмер­ная болтливость, экспансивность, подвижность с потерей чувства меры, по­краснение лица, шатающаяся походка. Дальше наступает вялость, рвота, сонливость, нарушение сознания до комы. Возможны судороги (особенно у детей). Смерть наступает от паралича жизненно важных центров.

Вскрытие трупа при смертельном отравлении этиловым спиртом не дает характерных изменений. Важным диагностическим признаком при вскрытии является запах спирта от всех органов и тканей, особенно от мозга и легких. Наибольшие количества спирта обычно содержатся в крови, головном мозгу и тканях богатых кровью. Однако, следует отметить, что после всасывания в кровь этиловый спирт довольно быстро окисляется в живом организме через ацетальдегид и СН₃СООН до CO₂ и H₂O. В неизменном виде выводится из ор­ганизма с мочой, выдыхаемым воздухом, потом, слюной, калом и т.д. (2-10%). В связи с этим        суд.-хим. эксперту удается обнаружить лишь незначительную часть этилового спирта.

 

Таблица 1.

Вид напитка	Кол-во в мл	Время, в течении которого пары алкоголя мо­гут быть обнаружены в выдыхаемом воздухе
Водка 40°	50 мл	1-1,5 часа
	100мл	3-3,5 часа
	200мл	6,5-7 часов
	250мл	8-9 часов
	500мл	15-18 часов
Коньяк 4 звездочки	100	3,5-4 часа
Шампанское	100	1 час
Смесь коньяка и шампанского	100+150	4-5 часов
Портвейн	200	3-3,5 часов
	300	3,5-4 часа
	400	4,5-5 часов
Пиво:
жигулевское 2,80	500	не определяется
рижское 3,40	500	не определяется
ленинградское 60	500	20-45 минут

Поэтому, в случаях тяжелых отравлений, для более достоверной характе­ристики, на анализ берется кровь, где методом газо-жидкостной хроматографии определяется количественное содержание алкоголя.

Изолирование этанола из биологического материала – дистилляцией с водяным паром, отгоняется в первые порции дистиллята.

Качественное обнаружение в дистилляте:

1) Реакция образования йодоформа.

Реакция протекает в присутствии раствора йода в йодиде калия в щелоч­ной среде при нагревании. Реакция позволяет определить 0,04 мг этанола в 1 мл раствора.

С₂Н₅ОН + 4I₂ + 6NaOH  СН₃I↓ + 5NaI + 5Н₂О + НСOONa

Однако, следует отметить, что данная реакция неспецифична. Ее дают ацетальдегид, ацетон, молочная кислота и др.

2) Реакция образования уксусно-этилового эфира.

Этиловый спирт с ацетатом натрия в присутствии H₂SО₄ образует уксусно-этиловый эфир, имеющий характерный запах:

2СН₃СOONa + С₂Н₅ОН + H₂SО₄  2СН₃СOOС₂Н₅  + Na₂SО₄ + 2Н₂О

3) Реакция образования этилбензоата.

(чувствительность – 2 мг/1 мл раствора).

При взаимодействии этилового спирта с бензоилхлоридом (хлористым бензоилом) образуется этилбензоат, имеющий характерный запах:

 

 

Распознаванию запаха этилбензоата мешает избыток бензоилхлорида, имеющего неприятный запах, а также СН₃ОН, образующий подобный по запа­ху бензойнометиловый эфир. Поэтому избыток бензоилхлорида разрушают щелочью:

4) Реакция окисления этанола до ацетальдегида. Этиловый спирт окисля­ется К₂Сг₂О₇, КМnO₄ и некоторыми другими окислителями. Эта реакция, в не­которых случаях используется для количественного определения этанола.

3С₂Н₅ОН + К₂Сг₂О₇ + 4H₂SО₄  2СН₃СOН + Сг₂(SО₄)₃ + К₂SО₄ + 7Н₂О

 

1| Сг₂О₇^2- + 14H⁺ + 6e 2Сг³⁺ + 7Н₂О

  3| С₂Н₅ОН – 2e СН₃СOН + 2H⁺


Сг₂О₇^2- + 14H⁺ + 3С₂Н₅ОН 2Сг³⁺ + 3СН₃СOН + 6H⁺ + 7Н₂О

                  8H⁺

Эффектом реакции является запах ацетальдегида и изменение окраски. Данная реакция лежит и в основе метода микродиффузии для обнаруже­ния этилового спирта в крови, моче и гомогенатах ткани. Этот метод широко используется в судебно-химических лабораториях зарубежных стран, и все ча­ще этим методом пользуются судебные химики нашей страны. (Метод хорошо описан в учебнике).

Эта реакция может быть использована и для количественного фотометрического метода определения этанола в жидкостях. Он основан на изменении окраски реагирующей смеси от оранжевой (К₂Сг₂О₇) до синей (Сг³⁺), которую фотометрируют.

Эта же реакция лежит в основе функционирования трубки Мохова-Шинкаренко, используемой для определения этанола в выдыхаемом воздухе.

Однако, наиболее современным методом обнаружения и количественного определения этилового спирта в напитках, растворах, крови и моче является метод газожидкостной хроматографии (чувствительность 0,01%).

В качестве эталонного вещества применяют 95%-этиловый спирт. Перед введением в дозатор газового хроматографа этот спирт переводят в более лету­чее, чем этиловый спирт, соединение – этилнитрит (t° кип. – 17°С).

С₂Н₅ОН  +  СН₃СOOН + KNO₂   С₂Н₅ОNO + СН₃СOOK + Н₂О

Образовавшийся этилнитрит, который находится в газообразном состоя­нии над жидкостью, вводят в газовый хроматограф и производят хроматографирование. При этом записывают время удерживания этилнитрита (время от ввода пробы до выхода max. пика). Это является качественной характеристикой.

После окончания хроматографирования эталонного раствора производят точно такой же опыт с исследуемым раствором, пробами мочи или крови, в ко­торых предполагается наличие этилового спирта.

Совпадение времени удерживания вещества в обеих пробах (в пробе с эталонным и исследуемым веществом) указывает на идентичность этих ве­ществ.

Для количественного определения этилового спирта в крови и моче при­меняют метод внутреннего стандарта. Согласно этому методу к крови или мо­че, в которых определяют количественное содержание этилового спирта, при­бавляют внутренний стандарт. В качестве внутреннего стандарта применяют пропиловый спирт. Содержащийся в крови или моче этиловый спирт (t° кип. 78°С), а также пропиловый спирт (t° кип. 97,5°С), прибавленный в качестве внутреннего стандарта, переводят в более летучие соединения (этилнитрит с т. кип. 17°С и пропилнитрит с т. кип.       46-48°С). Смесь алкилнитритов вводят в дозатор хроматографа и проводят хроматографирование. При этом на хроматограмме выписывается 2 пика, один из которых соответствует этиловому спирту (этилнитриту), а второй – пропиловому спирту (пропилнитриту). Затем рас­считывают отношение площади или высоты пика этилнитрита к площади или высоте пика внутреннего стандарта (пропилнитрита).

Расчет количественного содержания этанола в крови или моче произво­дится по калибровочному графику.

Количественное содержание спирта в крови и моче определяется в промилях (%о). Содержание спирта в крови является исходной величиной для оп­ределения количества алкоголя в организме.

Это производится по формуле:

A = p ^. r ^. C_t, где

р – вес тела свидетельствуемого в кг;

r – фактор, обозначающий отношение между концентрацией алкоголя во всем организме и концентрации его в крови. Этот фактор в среднем равен 0,7;

C_t – концентрация алкоголя в крови, установленная в момент исследова­ния;

А – количество алкоголя в граммах, находящееся в организме.

Пример. В момент исследования в крови установлена концентрация алко­голя 1,85 %о. Вес обследуемого лица 79 кг. Количество алкоголя, находящегося в организме вычисляют по формуле:

A = 79 ^. 0,7 ^. 1,85 = 102,3 г.

(102,3 г. 96% спирта соответствует 126 мл его, или 310 мл 40% алкоголя).

Зависимость степени опьянения от количества содержания алкоголя в крови.

До 0,05-0,2 %о – концентрация  алкоголя находится в пределах физиологической нормы.

От 0,2 до 0,5 %о – свидетельствующий практически трезв. Хотя в орга­низме находится незначительное количество спирта, но функции организма не нарушены.

0,5-1,0 %о – легкая степень опьянения.

1-2,5 %о – средняя степень опьянения.

2,5-3 %о – тяжелая степень опьянения.

Свыше 3 %о – тяжелое отравление, при которым становится возможным смертельный исход.

Свыше 6 %о – возможность смертельного исхода возрастает.

Как уже ранее говорилось, при определении присутствия алкоголя во вдыхаемом воздухе водителями используют трубку Мохова и Шинкаренко, хо­тя вызывают изменение окраски и другие вещества.

Обнаружение метилового спирта.

В моче, крови и некоторых других объектах СН₃ОН можно обнаружить при помощи предварительных проб и метода микродиффузии (метод основан на окислении метанола перманганатом калия в сернокислой среде).

5СН₃ОН + 2KMnО₄ + 3H₂SO₄ =5НСОН + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8Н₂О

2| MnО₄^- + 8H⁺ + 5e= Mn²⁺ + 4Н₂О

  1| СН₃ОН – 2e=НСOН + 2H⁺

Если объектом исследования является моча, то в качестве предваритель­ной пробы можно провести реакцию с дихроматом калия (к 1 мл мочи прибав­ляют 1 мл К₂Сг₂О₇ в 50% растворе H₂SО₄).

К₂Сг₂О₇ + 3СН₃ОН  + 4H₂SО₄ =2НСOН + Сг₂(SО₄)₃ + К₂SО₄ + 7Н₂О

При наличии 150 мг% спирта в моче окраска изменяется в течение 10 сек., а при количествах 75 мг% – в течение 45 сек.

Восстанавливать дихромат калия могут и другие спирты, поэтому при положительных результатах необходимо проводить дополнительные исследова­ния.

С этой целью 5 мл крови или 10 мл мочи вносят в аппарат для перегонки с водяным паром и проводят перегонку. Собирают 5 мл дистиллята, в котором определяют присутствие метанола.

Здесь нужно отметить, что учитывая летучесть СН₃ОН, при изолировании его из биологического материала дистилляцией, приемник для дистиллята не­обходимо охлаждать холодной водой.