Токсикология цианидов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Южно-Уральский государственный университет"

Национальный исследовательский университет

Институт естественных и точных наук

Реферат

Токсикология цианидов

Выполнила Алешкина Д.В.

Челябинск 2017

Введение

До настоящего времени важнейшим представителем цианидов считается синильная кислота (HCN). Эта легкая летучая жидкость с характерным запахом горького миндаля является весьма сильным ядом: в количестве 0,05 г она уже вызывает у человека смертельное отравление. Полученная впервые в чистом виде в 80-х годах XVIII столетия шведским фармацевтом и химиком Карлом Шееле синильная кислота и теперь привлекает к себе пристальное внимание многих специалистов.

Актуальность заключается в том, что благодаря высокой химической активности и способности взаимодействовать с многочисленными соединениями различных классов цианиды широко применяются во многих отраслях промышленности, сельского хозяйства, в научных исследованиях, и это создает немало возможностей для интоксикаций. Могут быть и отравления цианидами вследствие употребления в пищу большого количества семян миндаля, персика, абрикоса, вишни, сливы и других растений семейства розоцветных или настоек из их плодов. Таким образом человеку приходится взаимодействовать с данными химическими веществами.

Цель: изучить токсикологию цианидов.

Задачи: рассмотреть состав и свойства цианидов; проанализировать механизм токсического действия, допустимые концентрации, признаки токсического действия цианидов; узнать какие антидоты следует применять для цианидов и изучить их свойства.

Физические и химические свойства цианидов

Синильная кислота - бесцветная прозрачная жидкость с запахом горького миндаля (при малых концентрациях). Характерный запах ощущается при концентрации в воздухе 0,009 мг/л. Синильная кислота кипит при +25,7 0С, замерзает при -13,4 0С. Относительная плотность ее паров по воздуху равна 0,93. Пары синильной кислоты плохо поглощаются активированным углем, но хорошо сорбируются другими пористыми материалами.

При взаимодействии со щелочами HCN образует соли (цианистый калий, цианистый натрий)

Цианистый натрий

Соединение цианид натрия имеет различные формы:

· гигроскопичных кристаллов;

· пасты;

· пластинок;

· белого порошка.

Цианистый натрий обладает высоким уровнем токсической опасности, способен вызвать паралич тканевого газообмена и, как результат, быстрое удушье. Смертельная доза цианистого натрия составляет 0,1 грамма.

Цианид аммония

Цианид аммония относится к неорганическим соединениям и представляет собой бесцветные кристаллы соли, полученной от взаимодействия аммония с синильной кислотой. Соединение хорошо растворяется в воде, действует в качестве реагента в процессах органического синтеза. Требует обычных мер предосторожности, тех же, что и другие цианистые соединения.

Цианид серебра

Еще один представитель неорганического соединения, цианид серебра образуется из реакции синильной кислоты с одновалентным серебром, выпадая в виде осадка белого цвета. Используется как составляющая электролита в процессе серебрения и для других целей. Отличается высокой токсичностью, обусловленной действием цианид-ионов на процесс газообмена путем блокирования фермента цитохромоксидазы.

Цианид кальция

Соединение, получаемое при взаимодействии синильной кислоты с карбидом кальция, носит название цианид кальция и имеет вид светло-коричневого легко распыляемого вещества. Наиболее популярное применение - борьба с грызунами и другими вредителями в сельском хозяйстве.

Цианид ртути

Растворимое в воде неорганическое вещество цианид ртути является ртутной солью синильной кислоты в виде бесцветного или белого кристаллического соединения, не обладающего запахом. Это соединение растворяется в воде и проявляет сильное отравляющее действие. В малых дозах применяется в медицине как дезинфицирующе и терапевтическое средство для лечения сифилиса. Допустимые дозы внутримышечного введения - 1 мл 2%-ного раствора раз в 2 дня, внутривенного - от 0,5 мл 1%-ного раствора до 1 мл. Симптоматика при отравлении схожа с клинической картиной отравления металлической ртутью.

Цианид цинка

Бесцветная, не растворяемая в воде соль цинка, цианид цинка представляет собой бесцветный кристаллический порошок, применяемый в гальванопластике и в качестве катализатора в процессе органического синтеза. Требует осторожности и надежных мер защиты при использовании.

Механизм биологического действия цианидов

Цианиды могут проникать во внутренние среды организма с отравленной пищей и водой, а также через поврежденную кожу. Очень опасно ингаляционное воздействие летучих цианидов, прежде всего синильной кислоты и хлорциана. Еще в 60-х годах XIX столетия обратили внимание на то, что венозная кровь, оттекающая от тканей и органов отравленных цианидами животных, приобретает алый, артериальный цвет. В дальнейшем было показано, что в ней содержится примерно столько же кислорода, сколько и в артериальной крови. Следовательно, под воздействием цианидов организм теряет способность усваивать кислород. Почему же это происходит?

Рис. 1. Схема процесса клеточного окисления. НАД (никотинамидадениндинуклеотид) и НАДФ (никотинамидадениндинуклео-тидфосфат) - коферменты дегидрогеназ; ФМН (флавинмононуклеотид) и ФАД (флавинадениндинуклеотид) - коферменты флавиновых ферментов; цВ, цС, цС 1 цА - цитохромы; цА 3 - цитохромоксидаза

Ответ на этот вопрос был получен в Германии в конце 20-х годов в работах Отто Варбурга, который установил, что, проникая в кровеносное русло, цианиды очень скоро оказываются в клеточных структурах, прежде всего в митохондриях, где протекают ферментативные процессы тканевого окисления (потребления клетками кислорода). Как видно из рис. 1, первое звено этих процессов включает отщепление водорода от окисляющегося субстрата, при этом каждый атом водорода разделяется на протон и электрон. Данная часть окислительных реакций в клетках катализируется ферментами из группы дегидраз, а также так называемым флавиновым (желтым) ферментом Варбурга. Второе звено клеточного окисления состоит в переносе электронов на кислород, что делает возможным его взаимодействие с атомами активированного водорода (протонами) и приводит к образованию одного из важнейших конечных продуктов окисления - молекулы воды. Это звено окислительных реакций функционирует благодаря особой группе ферментов - цитохромам и цитохромоксидазе, содержащих атомы железа переменной валентности. Именно такое их химическое свойство является источником электронов, присоединяющихся к кислороду. Как следует из приведенной схемы, электроны последовательно переходят от одного цитохрома к другому, от них к цитохромоксидазе, а затем на кислород. По образному выражению, "цепочка цитохромов подобна цепочке баскетболистов, передающих мяч (электрон) от одного игрока к другому, неумолимо приближая его к корзине (кислороду)".[166] Этот конечный этап клеточного окисления схематично можно представить в виде следующих двух реакций: цианид синильный кислота

1) 2белок - R -Fe2+ + 1/2O2 =2белок - R - Fe3+ + 1/2O22-восстановленная окисленная цитохромоксидаза цитохромоксидаза

2) 1/2O22- + 2H+ = H2O.\

Оказалось, что синильная кислота, точнее CN-ион, вследствие особого химического сродства к трехвалентному железу избирательно (хотя и обратимо) взаимодействует с окисленными молекулами цитохромоксидазы. Тем самым тормозится течение нормального процесса тканевого дыхания.

Таким образом, блокируя один из железосодержащих дыхательных ферментов, цианиды вызывают парадоксальное явление: в клетках и тканях имеется избыток кислорода, а усвоить его они не могут, так как он химически неактивен. Вследствие этого в организме быстро формируется патологическое состояние, известное под названием тканевой, или гистотоксической, гипоксии, что проявляется удушьем, тяжелыми нарушениями работы сердца, судорогами, параличами. При попадании в организм несмертельных доз яда дело ограничивается металлическим вкусом во рту, покраснением кожи и слизистых оболочек, расширением зрачков, рвотой, одышкой и головной болью.

Антидоты и механизм антидотного действия

Как известно, попав в организм, с железом гемоглобина, находящимся в двухвалентном состоянии, цианиды не взаимодействуют, и, проникнув в ткани, связываются с трехвалентным железом цитохромоксидазы, которая утрачивает при этом свою физиологическую активность. Если отравленному быстро ввести в необходимом количестве метгемоглобинообразователь, то образующийся метгемоглобин (железо трехвалентно) будет вступать в химическое взаимодействие с ядами, связывая их и препятствуя поступлению в ткани. Более того, концентрация свободных токсикантов в плазме крови понизится, и возникнут условия для разрушения обратимой связи циан-иона с цитохромоксидазой (рис. 2).

Рисунок 2. Механизм антидотного действия метгемоглобин образователей (NaNO2) при отравлении цианидами

Реакция взаимодействия метгемоглобина с цианид-ионом, приводящая к образованию нетоксичного комплекса - цианметгемоглобина, протекает по схеме:

Hb(Fe3+) MtHb(Fe3+) + CN- CNMtHb(Fe3+) гемоглобин метгемоглобин цианметгемоглобин

Образованный комплекс циан-метгемоглобин - соединение непрочное. Через 1-1,5 ч этот комплекс начинает постепенно распадаться. Однако поскольку процесс диссоциации CNMtHb растянут во времени, медленно высвобождающийся циан-ион успевает устраняться. Тем не менее, при тяжелых интоксикациях возможен рецидив интоксикации.

Но метгемоглобин не только связывает циркулирующий в крови цианид, а и освобождает от него заблокированный дыхательный фермент:

MtHb(Fe3+) + белок - R - Fe3+ - CN > CNMtHb(Fe3+) + белок - R - Fe3+

К числу метгемоглобин образователей - антидотов цианидов, относят: азотисто кислый натрий, амилнитрит, 4-метиламинофенол, 4-этиламинофенол (антициан), метиленовый синий. Следует помнить, что метгемоглобин не способен связываться с кислородом, поэтому необходимо применять строго определенные дозы препаратов, изменяющие не более 25-30% гемоглобина крови.

Наиболее доступным метгемоглобин образователем является нитрит натрия (NaNO2). Водные растворы препарата готовятся, так как при хранении они нестойки. При оказании помощи отравленным нитрит натрия вводят внутривенно (медленно) в виде 1-2% раствора в объеме 10-20 мл.

Антициан (диэтиламинофенол) является еще одним веществом, которое можно использовать в качестве антидота. При отравлении синильной кислотой первое введение антициана в виде 20% раствора производится в объеме 1,0 мл внутримышечно или 0,75 мл внутривенно. При внутривенном введении препарат разводят в 10 мл 25-40% раствора глюкозы или 0,85% раствора NaCl. Скорость введения 3 мл в минуту. При необходимости через 30 мин антидот может быть введен повторно в дозе 1,0 мл, но только внутримышечно. Еще через 30 мин можно провести третье введение в той же дозе, если к тому есть показания.

Частичным метгемоглобинобразующим действием обладает метиленовый синий (см. выше). Основное же действие этого препарата заключается в его способности активировать тканевое дыхание. Препарат вводят внутривенно в виде 1% раствора в 25% растворе глюкозы (хромосмон) по 50 мл. Также: сахар, сера, водные растворы глюкоза, 30%-ный раствор тиосульфата натрия.

Сахара (прежде всего глюкоза), необратимо связывающие цианиды в нетоксичные циангидрины. Постоянно присутствуют в крови, собственно, и обеспечивая максимальную несмертельную дозу в десятки милиграммов.

Из второй группы можно назвать тиосульфат натрия, который реагирует с цианидами, превращая их в роданиды, которые также безвредны.

Заключение

1. Гадаскина И.Д. Теоретическое и практическое значение изучения. превращения ядов в организме. - В кн.: Матер. науч. сессии, досвящ. 40-летию НИИ гигиены труда и проф. заболеваний. Л., 2007, с. 43-45.

2. Общая токсикология / Под ред. Б.А. Курляндского, В.А. Филова. - М.: Медицина, 2002,с. 254.

3. Цианиды и антицианиды- http://www.nnre.ru/biohimija/jady_i_protivojadija/p7.php

4. Механизм антидотного действия метгемоглобинообразователей- http://vmede.org/sait/index.php?page=10&id=Voennaja_i_jekstremalnaja_medicina_u4ebnik_kutsenko&menu=Voennaja_i_jekstremalnaja_medicina_u4ebnik_kutsenko

5. Физико-химические и токсические свойства цианидов- http://studopedia.org/3-160618.html

Размещено на Allbest.ru