Метаболизм синильной кислоты. Применение хроматографических методов в анализе фосфорорганических соединений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Отразите основные пути метаболизма синильной кислоты. Поясните стадии метаболизма

Синильная кислота (HCN) - чрезвычайно летучая жидкость, которая кипит при температуре 26 °C. Обладает запахом, напоминающим запах горького миндаля. Пары ее легче воздуха и поэтому быстро поднимаются в верхние слои атмосферы. Смертельные концентрации паров в приземных слоях атмосферы сохраняются в течение нескольких минут.

Почва, вооружение, снаряжение практически не заражаются синильной кислотой (HCN хорошо растворяется в воде и органических растворителях, в том числе в жирах и жироподобных веществах). Вступает в реакцию с сероводородом, альдегидами, кетонами, образуя нетоксичные соединения. Малотоксичные соединения образуются с тяжелыми металлами (железом, кобальтом). Местность заражается кратковременно - HCN относится к нестойким ОВ.

Хлорциан - бесцветная жидкость с резким запахом. Хорошо растворяется в воде и органических растворителях (спиртах, эфирах), жирах и липоидах. Кипит при температуре 13 °С, затвердевает при -7 °С.

Предельно допустимые концентрации. При вдыхании воздуха, содержащего пары синильной кислоты в концентрации, превышающей 0,4 мг/л, быстро развивается смертельное отравление. Если концентрация яда в воздухе более 11 мг/л, то возможно серьезное отравление парами синильной кислоты через кожу. При концентрации ОВ ниже 0,05 мг/л даже многочасовое пребывание в зараженной атмосфере для людей практически безопасно. Смертельная концентрация хлорциана при экспозиции 2-5 мин равна 0,5-3 мг/л.

Поступление и распространение в организме. Основными путями поступления синильной кислоты являются органы дыхания. При попадании жидкого ОВ на кожу или длительном контакте с концентрированными парами возможно проникновение яда через неповрежденную кожу. Не исключено отравление через желудочно-кишечный тракт водой и пищей, зараженными солями HCN.

Малые количества синильной кислоты, попадая в кровь, обезвреживаются, соединяясь с альдегидами, кетонами, сульфидами. Выводится синильная кислота частью в неизмененном виде через легкие, частью в соединении с серой (роданиды) - через почки.

Клиническая картина

В зависимости от дозы ОВ и скорости поступления его в кровь клинические явления поражения синильной кислотой варьируют. Различают две формы течения тяжелого поражения - апоплектическую и затяжную.

Апоплектическая форма: пораженный вскрикивает, теряет сознание и падает. После кратковременных клонико-тонических судорог мышцы расслабляются, сухожильные рефлексы исчезают. Развивается экзофтальм, зрачки расширяются, на свет не реагируют. Кожные покровы окрашены в розовый цвет или бледны. После нескольких вдохов дыхание прекращается. Артериальное давление резко падает. Пульс урежен, нитевиден. Смерть наступает в первые 1-3 мин с момента контакта с синильной кислотой.

Затяжная форма: при затяжном течении поражения в клинике заболевания выделяют стадии начальных явлений, одышки, судорог и комы.

Стадия начальных явлений характеризуется ощущением запаха горького миндаля (вишневой косточки), небольшим раздражением конъюнктив и слизистой оболочки носоглотки. Далее пораженный отмечает онемение слизистой оболочки полости рта, беспокойство, слабость, головокружение, боли в области сердца, сердцебиение. Кожа и доступные обозрению слизистые оболочки алеют, дыхание углубляется и учащается, пульс замедляется (иногда учащается), артериальное давление повышается. Нередко возникает рвота. Нарушается координация движений, особенно при выполнении точных действий.

При стадии одышки перечисленные выше проявления отравления нарастают. Пораженный жалуется на резкую слабость. Появляются повторные позывы на дефекацию. Снижается температура тела. Слизистые оболочки и кожа приобретают выраженную алую окраску при одновременной одышке. Больной дышит полным ртом, в дыхательном акте участвует дополнительная мускулатура. Дыхание ритмичное, глубокое, несколько учащенное, нешумное. В легких патологических явлений не обнаруживается. Пульс урежен и напряжен. Артериальное давление повышено. Тоны сердца усилены, границы не увеличены. Зрачки расширены. Сухожильные рефлексы повышены, походка шаткая, сознание постепенно затемняется.

В судорожной стадии пораженный находится в бессознательном состоянии. Отмечаются клонико-тонические судороги преимущественно разгибателей конечностей и туловища. Приступы судорог сменяются расслаблением. Судорожно сокращены жевательные мышцы, что может сопровождаться прикусыванием языка, а при рвоте - попаданием рвотных масс в трахею. В последнем случае больной может погибнуть от удушья. Дыхание учащенное, глубокое.

Во время приступа судорог ритм, частота и глубина дыхания нарушаются. Пульс урежен, слабого напряжения, нередко аритмичен. Кожа и видимые слизистые оболочки алые, а в момент судорог становятся синюшными. Температура снижена.

При наступлении коматозной стадии кожные покровы бледны или несколько синюшны. Температура тела снижена. Пострадавший находится в бессознательном состоянии, рефлексы отсутствуют, мышцы расслаблены. Дыхание периодическое, легкие без выраженной патологии. Пульс слабого наполнения, иногда нитевидный. Артериальное давление низкое. Тоны сердца ослаблены, границы его не изменены. Смерть наступает вследствие остановки дыхания. Спустя 3-5 мин прекращается сердечная деятельность.

Диагноз ставится на основании алой окраски кожи и слизистых оболочек, одышки, расширения зрачков, клонико-тонических судорог.

Диагностике способствует запах горького миндаля изо рта пораженного.

Легкое поражение характеризуется симптомами начальных проявлений тяжелого отравления. Отравление средней тяжести напоминает стадию одышки тяжелого поражения. Судороги в этом случае не развиваются.

Поражение хлорцианом

При отравлении хлорцианом резко раздражаются слизистые оболочки верхних дыхательных путей, конъюнктивы, что сопровождается кашлем, чиханием, слезотечением, задержкой дыхания. Далее заболевание протекает аналогично поражению синильной кислотой. Если пораженный не гибнет в первые часы от паралича дыхания, характерного для отравления синильной кислотой, то позже может развиться отек легких.

Осложнения и последствия поражения синильной кислотой

В результате попадания рвотных масс в трахею и бронхи возможно развитие удушья, а при выживании пораженного - пневмонии. У тяжело пораженных после выхода из состояния отравления могут наблюдаться парезы и параличи отдельных мышечных групп. Все лица, перенесшие тяжелое отравление синильной кислотой, длительное время заторможены, вялы.

Патогенез поражения синильной кислотой

Синильная кислота, попадая в организм, угнетает те ферменты, в состав которых входит трехвалентное железо. К ним относятся ферменты тканевого дыхания - цитохромы и фермент каталаза, катализирующий расщепление перекиси водорода.

Тканевое дыхание - внутриклеточный процесс окисления продуктов превращения углеводов, жиров, белков, в результате которого клетка обеспечивает себя необходимой энергией. В этом процессе участвует ряд ферментов (дегидрогеназа, флавиновый фермент, фермент Q), в том числе и железосодержащий фермент цитохромоксидаза. Синильная кислота, связывая цитохромоксидазу, снижает уровень тканевого дыхания. В связи с этим клетки организма не получают необходимую для нормального функционирования энергию, отчего прежде других страдают клетки центральной нервной системы, в том числе и те, которые регулируют функцию дыхания, сердечно-сосудистую деятельность, управляют мускулатурой. Развивается одышка, после кратковременного подъема снижается артериальное давление, изменяется пульс, появляются судороги. Так как при связанной цитохромоксидазе уровень окисления в тканях резко падает, то резко снижается потребление кислорода. Кислород накапливается в крови - увеличивается количество оксигемоглобина, который придает крови и тканям алую окраску.

Таким образом, при отравлении синильной кислотой способность тканей к утилизации кислорода резко уменьшается. Развивается тканевая форма кислородного голодания (тканевая гипоксия).

Схема химико-токсикологического исследования изоамилового спирта

Обнаружение изоамилового спирта

Для изолирования изоамилового спирта из объектов биологического происхождения применяют метод перегонки с водяным паром. Исследование дистиллятов на наличие изоамилового спирта производят для решения вопроса об отравлении самогоном, спиртом-сырцом или другими суррогатами этилового спирта.

Для обнаружения изоамилового спирта применяют реакцию Комаровского, основанную на переведении высших спиртов в окрашенные соединения при помощи ванилина, бензальдегида, n -диметиламинобензальдегида, салицилового альдегида и других ароматических альдегидов. Кроме реакции Комаровского для обнаружения изоамилового спирта используется реакция окисления его до изовалериановой кислоты и реакция образования изоамил ацетата.

Все указанные реакции дают положительный эффект только при отсутствии воды или при наличии небольших ее количеств в смеси реагирующих веществ. Поэтому перед выполнением перечисленных реакций из дистиллята изоамиловый спирт экстрагируют диэтиловым эфиром. Эфирную вытяжку разделяют на четыре части, каждую из которых помещают в фарфоровую чашку, а затем выпаривают. В полученных остатках определяют наличие изоамилового спирта.

Реакция с салициловым альдегидом. Изоамиловый спирт с салициловым альдегидом в присутствии концентрированной серной кислоты дает окраску (реакция Комаровского). По одним данным, при этой реакции концентрированная серная кислота отнимает воду от изоамилового спирта, в результате чего образуется изоамилен (СН ₃ ) ₂ --СН--СН=СН ₂, который взаимодействует с салициловым альдегидом. Согласно другим данным, концентрированная серная кислота окисляет изоамиловый спирт. Образовавшийся при этом альдегид изовалериановой кислоты вступает в реакцию конденсации с салициловым альдегидом.

Выполнение реакции. В фарфоровую чашку к остатку после выпаривания диэтилового эфира прибавляют 1 мл 1 %-го спиртового раствора салицилового альдегида и 3 мл концентрированной серной кислоты. После охлаждения содержимого фарфоровой чашки ее помещают на 3 мин на кипящую водяную баню. Появление розово-красной окраски указывает на наличие изоамилового спирта в пробе. При больших количествах изоамилового спирта окраска жидкости появляется без нагревания.

Эту реакцию дают спирты, содержащие более трех атомов углерода в молекуле. Не дают этой реакции метиловый и этиловый спирты.

Реакция с n -диметиламинобензальдегидом. Изоамиловый спирт с n -диметиламинобензальдегидом в присутствии концентрированной серной кислоты дает окраску (реакция Комаровского).

Выполнение реакции. В фарфоровую чашку к остатку после испарения эфира вносят 5--10 капель 5 %-го раствора n -диметил-аминобензальдегида в концентрированной серной кислоте. Появление темно-красной окраски указывает на наличие изоамилового спирта в пробе. При разбавлении жидкости водой окраска переходит в фиолетовую.

Эту реакцию не дают метиловый и этиловый спирты. Ее дают высшие спирты.

Реакция образования изоамилацетата. Эта реакция основана на том, что при взаимодействии ацетата натрия с изоамиловым спиртом в присутствии концентрированной серной кислоты образуется изоамилацетат, имеющий запах грушевой эссенции:

Выполнение реакции. К остатку, находящемуся в фарфоровой чашке после испарения эфира, прибавляют 2 капли концентрированной серной кислоты и около 0,03 г высушенного ацетата натрия. При слабом нагревании фарфоровой чашки ощущается запах изоамилацетата (запах грушевой эссенции). Этот запах становится более выраженным, если под конец реакции к смеси реагирующих веществ прибавить 20--25-кратный объем воды.

Реакция окисления изоамилового спирта. Изоамиловый спирт под влиянием перманганата калия в присутствии концентрированной серной кислоты окисляется до альдегида изовалериановой кислоты (СН ₃ ) ₂ --СН--СН ₂ --СНО, а затем до изовалериановой кислоты (СН ₃ ) ₂ --СН--СН ₂ --СООН.

Выполнение реакции. Остаток, находящийся в фарфоровой чашке, смывают в пробирку с помощью диэтилового эфира, который затем выпаривают досуха. К остатку в пробирке прибавляют 3--5 капель 10%-го раствора перманганата калия и такой же объем концентрированной серной кислоты. Пробирку нагревают на кипящей водяной бане в течение 1--2 мин. После этого появляется слабый запах альдегида изовалериановой кислоты, а затем -- запах изовалериановой кислоты.

При газохроматографическом анализе крови на содержание этилового спирта на хроматограмме получены 2 пика: этилнитрита (h=2,80) и внутреннего стандарта -- изопропилнитрита (h=3,15). Используя метод внутреннего стандарта определить количественное содержание этанола в крови и оценить степень алкогольного опьянения. Котангенс угла наклона калибровочной прямой на графике равен 2,12

Х (%) = 3,15/2,80*2,12=2,36%, что соответствует легкой степени опьянения

Соединения кадмия, имеющие токсикологическое значение. Изолирование. Дробный метод их обнаружения и определения в минерализате. Оценка результатов химико-токсикологического анализа

Применение и токсичность соединений кадмия. Кадмий применяется в промышленности для получения легкоплавких сплавов, для замены висмута в типографском шрифте или для замены олова при эмалировании посуды. Сульфид кадмия является одним из компонентов светящихся красок, используется для росписи на фарфоре и т. д. Сульфат кадмия также применяется для изготовления красок. Другие соединения кадмия (хлорид, бромид, иодид, нитрат, карбонат, ацетат) применяются в гальванотехнике, керамике, они входят в состав средств для чистки изделий из серебра. Ряд растворимых соединений кадмия применяется в химических лабораториях в качестве реактивов.

Металлический кадмий и его оксид, применяемые в технике для получения сплавов, при высокой температуре могут улетучиваться и попадать в организм с вдыхаемым воздухом. Пары металлического кадмия и его оксида являются токсичными. Известны бытовые отравления соединениями кадмия. При изготовлении фруктовых соков, варенья в посуде, в состав эмали которой входит кадмий, он может реагировать с кислотами, содержащимися в фруктах. При этом образуются соли, оказывающие токсическое действие на организм.

Незначительные количества кадмия являются составной частью некоторых клеток и тканей организма (см. табл. 7).

Всасывание соединений кадмия происходит через пищевой канал, а паров -- через дыхательные пути. Растворимые соединения кадмия денатурируют белки, содержащиеся в стенках пищевого канала. Поступившие в кровь ионы кадмия соединяются с сульфгидрильными группами ферментов, нарушая их функции. Соединения кадмия накапливаются главным образом в печени и почках. Они могут вызывать жировое перерождение печени. Соединения кадмия выделяются из организма в основном через почки с мочой и стенками кишок. В ряде случаев при отравлении соединениями кадмия отмечается кишечное кровотечение.

Исследование минерализатов на наличие соединений кадмия

При исследовании минерализатов на наличие ионов кадмия их переводят в комплекс с диэтилдитиокарбаматом натрия. Этот комплекс экстрагируют хлороформом, а затем разлагают соляной кислотой. В солянокислом растворе определяют наличие ионов кадмия.

Выделение ионов кадмия из минерализата. В минерализате содержится ряд ионов, которые могут мешать обнаружению кадмия при помощи соответствующих реакций. Поэтому вначале производят выделение ионов кадмия из минерализата. С этой целью к минерализату прибавляют диэтилдитиокарбамат натрия NaДДТК, который с ионами кадмия дает устойчивое внутрикомплексное соединение Сd(ДДТК) ₂:

Поскольку с NaДДТК могут давать комплексные соединения и другие находящиеся в минерализате ионы, их маскируют при помощи глицерина и сегнетовой соли (калий-натрий тартрата). Образовавшийся Сd(ДДТК) ₂ экстрагируют хлороформом, а затем разлагают его соляной кислотой. В солянокислом растворе определяют наличие ионов кадмия при помощи реакций с сульфидом натрия, бруцином и пиридином (в присутствии бромида калия). Способ выделения ионов кадмия из минерализата описан ниже.

В колбу вносят 10 мл минерализата, прибавляют 2 мл 10 %-го водного раствора глицерина, 4 мл 10 %-го раствора сегнетовой соли и 2--3 капли 0,1 %-го спиртового раствора нильского голубого (см. Приложение 1, реактив 24), являющегося индикатором. Затем прибавляют 2,5 н. раствор гидроксида натрия до появления розовато-красной окраски раствора. Содержимое колбы перемешивают и переносят в делительную воронку, в которую прибавляют 3 мл 1 %-го раствора диэтилдиокарбамата натрия в смеси этилового спирта и воды (1:3) и 10 мл хлороформа. Содержимое делительной воронки энергично взбалтывают в течение 0,5 мин. После разделения фаз отделяют хлороформный слой, переносят его в другую делительную воронку, прибавляют 10 мл воды и взбалтывают. Затем водную фазу отделяют, а к хлороформному слою прибавляют 2 мл 1 н. раствора соляной кислоты. Содержимое делительной воронки взбалтывают в течение 0,5 мин, а затем от хлороформного слоя отделяют водную фазу, в которой определяют наличие ионов кадмия.

Реакция с сульфидом натрия. К 1 мл водной фазы по каплям прибавляют 2,5 н. раствор гидроксида натрия до рН = 5 (по универсальному индикатору) и 3--4 капли 5% -го свежеприготовленного раствора сульфида натрия. Образование желтого осадка

CdS указывает на наличие ионов кадмия в растворе. Предел обнаружения: 50 мкг кадмия в пробе. Граница обнаружения: 2 мг кадмия в 100 г биологического материала.

При отрицательном результате этой реакции дальнейшее исследование водной фазы на наличие ионов кадмия не производят. При положительной реакции образования сульфида кадмия дополнительно проверяют наличие ионов кадмия в водной фазе.

Реакция с бруцином и бромидом калия. 2--3 капли водной фазы наносят на предметное стекло и выпаривают досуха. На сухой остаток наносят каплю насыщенного раствора бруцина в 1 н. растворе серной кислоты и каплю 5 %-го раствора бромида калия. При наличии ионов кадмия образуются бесцветные призматические кристаллы, собранные в виде сфероидов. Предел обнаружения: 0,12 мкг кадмия в пробе. Граница обнаружения: 0,1 мг кадмия в 100 г биологического материала.

Реакция с пиридином и бромидом калия. На предметное стекло наносят 2--3 капли водной фазы, которую выпаривают досуха. На сухой остаток наносят каплю пиридина и каплю 5 %-го раствора бромида калия. При наличии ионов кадмия в растворе образуются бесцветные призматические кристаллы, собранные в виде сфероидов. Предел обнаружения: 0,05 мкг кадмия в пробе. Граница обнаружения: 0,2 мг кадмия в 100 г биологического материала.

При минерализации 100г печени получен минерализат объёмом 200мл. Качественный анализ минерализата дробным методом показал наличие катионов серебра. Рассчитать количественное содержание серебра в биологическом объёме (на 100г), если на титрование 20 мл минерализата затрачено 8,2 мл 0,01 H раствора роданида аммония (индикатор-железоаммониевые квасцы) T Ag+(плюс вверху)/NH4(четвёрка внизу)SCN = 0,001079 г/мл

Дано:

а=0,8617

Vт=200 мл

Ст=0,01моль/л

Vм.к.=20мл

Vаликвоты=8,2 мл

Решение: рассчитываем титр по определяемому веществу fэ=1(фактор эквив.)

Т=Мэ х Ст / 1000=200 х 0,1 / 1000=0,002 г/мл

Рассчитываем содержание серебра

х% = Vт х Т х К х Vм.к. х 100% / а х Vал. = 200 х 0,002х 1,001 х 100 х 100% / 0,8617 х 10 = 858,4974 / 8,617 = 99,62%

Составить примерный план анализа при подозрении на отравление производными барбитуровой кислоты (барбитал, барбамил)

Все производные барбитуровой кислоты (фенобарбитал, барбитал, мединал, этаминалпатрий, смесь Серейского, тардил, белласпоп, бромитал и др.) довольно быстро всасываются и практически полностью в желудочно-кишечном тракте. Смертельная доза: около 10 врачебных доз с большими индивидуальными различиями. Острое отравление снотворными прежде всего сопровождается угнетением функций центральной нервной системы. Ведущим симптомом является нарушение дыхания и прогрессирующее развитие кислородного голодания. Дыхание становится редким, прерывистым. Все виды рефлекторной деятельности подавлены. Зрачки вначале суживаются и реагируют на свет, а затем (вследствие кислородного голодания) расширяются и на свет уже не реагируют. Резко страдает функция почек: уменьшение диуреза способствует медленному выделению барбитуратов из организма. Смерть наступает в результате паралича дыхательного центра и острого нарушения кровообращения.

Наблюдаются 4 клинические стадии интоксикации.

Стадия 1 - «засыпания»: характеризуется сопливостью, апатией, снижением реакций на внешние раздражители, однако контакт с больным может быть установлен.

Стадия 2 - «поверхностной комы»: отмечается потеря сознания. На болевое раздражение больные могут отвечать слабой двигательной реакцией, кратковременным расширением зрачков. Затрудняется глотание и ослабевает кашлевой рефлекс, присоединяются нарушения дыхания из-за западения языка. Характерно повышение температуры тела до 39-40С.

Стадия 3 - «глубокой комы»: характеризуется отсутствием всех рефлексов, наблюдаются признаки угрожающего нарушения жизненно важных функций организма. На первый план выступают нарушения дыхания от поверхностного, аритмичного до полного его паралича, связанного с угнетением деятельности центральной нервной системы.

В стадии 4 - «посткоматозном состоянии» постепенно восстанавливается сознание. В первые сутки после пробуждения у большинства больных наблюдаются плаксивость, иногда умеренное психомоторное возбуждение, нарушение сна.

Наиболее частыми осложнениями являются пневмонии, трахеобронхиты, пролежни.

Лечение. Отравление снотворными требует неотложной помощи. В первую очередь необходимо удалить яд из желудка, уменьшить его содержание в крови, поддержать дыхание и сердечнососудистую систему. Яд из желудка удаляют путем его промывания (чем раньше начато промывание, тем оно эффективнее), расходуя 10-13 л воды, целесообразно повторное промывание, лучше всего через зонд. Если пострадавший находится в сознании и отсутствует зонд, промывание можно осуществить повторным приемом нескольких стаканов теплой воды с последующим вызыванием рвоты (раздражение зева). Рвоту можно вызвать порошком горчицы (1/2-1 чайная ложка на стакан теплой воды), поваренной солью (2 столовые ложки на стакан воды), теплой мыльной водой (один стакан) или рвотным средством, в том числе апоморфипа подкожно (1 мл 0,5%).

Для связывания яда в желудке используют активированный уголь, 20-50 г которого в виде водной эмульсии вводят в желудок. Прореагировавший уголь (через 10 минут) необходимо удалить из желудка, так как адсорбция яда представляет обратимый процесс. Та часть яда, которая прошла в желудок, может быть удалена с помощью слабительных. Предпочтение отдается сульфату натрия (глауберова соль), 30-50 г. Сульфат магния (горькая соль) при нарушении функции почек может оказать угнетающее действие на ЦНС. Не рекомендуется касторовое масло.

Для изолирования димедрола из 100 г внутренних органов применили метод Стаса-Отто (изолирование спиртом, подкисленным щавелевой кислотой). В результате получено хлороформное извлечение объёмом 10 мл. Часть извлечения (2 мл) выпарили и сухой остаток растворили в 5 мл концентрированной серной кислоты. Оптическая плотность полученного окрашенного раствора, измеренная на спектрофотометре при 440 нм при толщине поглощающего слоя 1 см, составила 0,780. Определить содержание димедрола в биообъекте, если удельный показатель поглощения составляет 112.

Концентрация определяемого вещества (C_i) в растворе экстракта из биопробы определяется по формуле:

m(C_kЧV_k/V_iЧV_k)л

С_i = (h_i+k/h_i) - 1

Где C_k - концентрация «добавки» в растворе подвижной фазы;

V_k - объём добавленного контрольного раствора;

V_i - объём раствора экстракта с определяемым веществом;

h_i - высота сигнала определяемого вещества в растворе экстракта из биопробы;

h_i+k - высота сигнала определяемого вещества после добавки в раствор экстракта контрольного раствора.

C_i=100*10*440/7*5*780*112=0,15

Применение хроматогрофических методов в анализе ФОС

метаболизм синильная кислота химический

Фосфорсодержащие соединения являются одним из наиболее важных классов ядохимикатов, применяемых в сельском хозяйстве. В настоящее время для указанной цели используется свыше ста представителей этого класса соединений. Они применяются как инсектициды, гербициды, акарициды, нематоциды, дефолианты, фунгициды и т. д.

В фосфорсодержащих органических соединениях связь между фосфором и углеродом может быть различной. Атомы фосфора с углеродом могут быть связаны через атомы кислорода или серы. В некоторых ядохимикатах этого класса фосфор непосредственно связан с углеродом.

Вещества, в которых фосфор непосредственно связан с углеродом, называются фосфорорганическими соединениями (ФОС). Вещества, в которых фосфор связан с углеродом через атомы серы, кислорода или атомы других элементов, называются органическими соединениями фосфора.

Широкое применение фосфорсодержащих ядохимикатов в сельском хозяйстве обусловлено тем, что многие из них имеют ряд ценных свойств и некоторые преимущества перед другими ядохимикатами. Ряд фосфорсодержащих органических соединений обладает высокой инсектицидной и акарицидной активностью. Большинство этих соединений относительно быстро разлагается в организмах людей и животных, поэтому они не накапливаются в больших количествах в органах и тканях теплокровных и почти не вызывают хронических отравлений. Большинство фосфорсодержащих ядохимикатов в растениях, почве и в других объектах внешней среды разлагается в течение нескольких недель.

Недостатком органических фосфорсодержащих ядохимикатов является их относительно высокая токсичность. Некоторые органические соединения фосфора могут проникать в организм через неповрежденную кожу, не вызывая на ней каких-либо видимых изменений. Поступившие таким образом в организм фосфорсодержащие органические соединения вызывают острые отравления. Поэтому при работе с этими веществами необходимо строго соблюдать соответствующие меры предосторожности.

Высокая токсичность фосфорсодержащих органических соединений объясняется угнетающим действием этих веществ на ферментные системы людей и животных. Особенно сильно они угнетают ацетилхолинэстеразу, которая играет важную роль в регуляции физиологических процессов организма. Фосфорсодержащие органические соединения фосфорилируют активные центры ацетилхолинэстеразы, в результате чего она теряет способность регулировать процессы разложения ацетилхолина, что приводит к нарушению ряда функций организма.

Действие фосфорсодержащих органических соединений на организм нельзя объяснить только влиянием их на ацетилхолинэстеразу. Очевидно, в организме имеются и другие чувствительные к этим веществам биохимические системы. Это подтверждается тем, что ряд хорошо очищенных фосфорсодержащих соединений (карбофос, тиофос и др.) в условиях эксперимента (в пробирках) не вызывает угнетения ацетилхолинэстеразы, но после введения в организм проявляют высокую токсичность.

Способность фосфорсодержащих органических соединений снижать активность ацетилхолинэстеразы можно использовать для аналитических целей. С помощью ацетилхолинэстеразной пробы можно установить принадлежность исследуемых веществ к группе фосфорсодержащих органических соединений. Необходимо отметить, что активность ацетилхолинэстеразы подавляет и ряд других органических веществ, которые не содержат фосфора (карбарил, эзерин и др.).

Холинэстеразная проба является общей для обнаружения большинства фосфорсодержащих органических ядохимикатов, которые понижают активность ацетилхолинэстеразы.

Ацетилхолин под влиянием ацетилхолинэстеразы разлагается с образованием уксусной кислоты, в результате этого изменяется рН смеси ацетилхолинэстеразы и ацетилхолина. Эти изменения можно зафиксировать с помощью раствора бромтимолового синего или других индикаторов. При изменении рН среды (от нейтральной до кислой) синяя окраска бромтимолового синего переходит в желтую. Если к смеси растворов ацетилхолина и бромтимолового синего прибавить ацетилхолинэстеразу и фосфорсодержащее органическое соединение, являющееся ингибитором ацетилхолинэстеразы, то ацетилхолин не разлагается ацетилхолинэстеразой и окраска индикатора не изменяется. При выполнении холинэстеразной пробы к смеси реагирующих веществ можно прибавлять не ацетилхолинэстеразу, а плазму крови или лошадиную сыворотку, содержащую этот фермент. В этом случае плазма крови или сыворотка служит источником ацетилхолинэстеразы.

Выполнение холинэстеразной пробы. Берут две фарфоровые чашки. В одну вносят каплю индикаторной смеси, каплю раствора фосфорсодержащего органического соединения и через 10 мин каплю раствора ацетилхолина. При этом окраска раствора не изменяется. Это свидетельствует о задержке разложения ацетилхолина ацетилхолинэстеразой сыворотки, входящей в состав индикаторной смеси.

Во вторую фарфоровую чашку вносят каплю индикаторной смеси и каплю раствора ацетилхолина (не прибавляя фосфорсодержащего органического соединения). Через несколько минут синяя окраска раствора переходит в желтую. Изменение окраски жидкости во второй фарфоровой чашке и отсутствие изменения окраски в первой чашке указывает на наличие фосфорсодержащего органического соединения (ингибитора холинэстеразы) в исследуемой пробе.

Обнаружение фосфора в фосфорсодержащих ядохимикатах

Объектами химико-токсикологического анализа могут быть не только органы трупов и биологические жидкости, но и ядохимикаты в виде порошков, растворов, эмульсий и т. д. Прежде чем приступить к анализу соответствующих объектов на наличие ядохимикатов, необходимо установить принадлежность их к определенному классу химических соединений.

Для установления принадлежности исследуемых веществ к фосфорсодержащим органическим соединениям проводят холинэстеразную пробу и определяют наличие фосфора в этих соединениях. Чтобы определить наличие фосфора в исследуемых соединениях вначале их подвергают минерализации. Затем в минерализатах определяют соединения фосфора с помощью соответствующих реакций.

Минерализация фосфорсодержащих органических соединений. Для этой цели может быть использовано несколько методов: метод минерализации оксидом кальция, смесью концентрированных серной и азотной кислот, смесью карбоната натрия и пероксида натрия и другие методы. Ниже описан один из этих методов.

Минерализация карбонатом натрия и пероксидом натрия. В тигель вносят 0,2--0,3 г смеси, состоящей из двух частей безводного карбоната натрия и пяти частей пероксида натрия, и 0,005--0,010 г исследуемого вещества. Если на исследование поступают растворы фосфорсодержащих органических соединений или вытяжки из соответствующих объектов, то к смеси карбоната и пероксида натрия прибавляют несколько капель исследуемой жидкости. Тигель осторожно нагревают до выпаривания жидкости. После этого усиливают нагревание тигля и нагревают его до тех пор, пока не расплавится смесь. Затем тигель охлаждают, его содержимое переносят в небольшую фарфоровую чашку, прибавляют немного карбоната натрия и 10 мл воды. Полученную смесь хорошо растирают и фильтруют.

В зависимости от состава исследуемого вещества в минерализатах могут быть фосфаты, арсенаты, сульфаты и галогениды.

Для обнаружения фосфора образовавшиеся фосфат-ионы переводят в молибденовую синь. Этой реакции мешает наличие арсенатов в растворе. Для удаления арсенатов минерализат подкисляют соляной кислотой до рН = 0,5. Затем пропускают сероводород. При наличии арсенатов выпадает желтый осадок (или образуется муть) сульфида мышьяка, который отфильтровывают. Фильтрат используют для обнаружения фосфат-ионов.

Обнаружение фосфат-иоиов. В пробирку вносят 3--5 капель минерализата (свободного от арсенатов) и прибавляют 5 капель раствора молибдата аммония. Смесь подкисляют 10 %-м раствором азотной кислоты. При наличии фосфат-ионов появляется желтая окраска. К этому раствору прибавляют 3--5 капель насыщенного водного раствора гидрохлорида бензидина. Затем прибавляют 10 %-й раствор аммиака до щелочной реакции (по лакмусу). При наличии фосфат-ионов в минерализате появляется синяя окраска.

Список литературы

1. Барашков Г.К. Краткая медицинская бионерганика. - М., 1999;

2. Еремин С.К., Изотов Б.Н., Веселовская Н.В. Анализ наркотических средств. - М., 1993;

3. Кузнецова Н.И. под редакцией профессора Б.Н. Изотова Химико-токсикологический анализ на группу веществ, изолируемых минерализацией («Металлические яды»). - М. 1996;

4. Харитонов Ю.Я. Аналитическая химия (аналитика) Кн. 2 Количественный анализ. Физико-химические (инструментальные) методы анализа: учеб. Для вузов. - М., 2001;

5. Швайкова М.Д. Токсикологическая химия. - М., 1975;

Размещено на Allbest.ru