Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования НИЖЕГОРОДСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ Российского федерального агентства здравоохранения и социального развития

Фармацевтический факультет

__________________________

Кафедра фармацевтической химии и фармакогнозии

ХИМИКО-ТОКСИКОЛОГИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КСЕНОБИОТИКОВ.

ЛЕТУЧИЕ ЯДЫ.

Методические указания к лабораторно-практическому занятию

по токсикологической химии для студентов IV курса

фармацевтического факультета

Нижний Новгород

2006

ВВЕДЕНИЕ

«Летучие яды» - класс токсичных жидкостей органических веществ высокой липофильности и летучести. К группе летучих ядов относятся органического вещества с низкой температурой фазового перехода жидкость – пар; изолируемые из биологического материала методом перегонки с водяным паром и методом количественного определения – газовой или газожидкостной хроматографией.

Главными органами – мишенями для ядов данного класса, является центральная нервная система, печень и почки.

Теоретическая часть

Классы летучих ядов различной химической природы:

1. алифатические углеводороды и их галогенопроизводные (хлороформ; хлоралгидрат; четыреххлористый углерод; дихлорэтан; 1,1,1-трихлорэтан; трихлорэтилен; тетрахлорэтилен; метиленхолорид и др.);

2. циклические алканы и их галогенопроизводные (гексан, гексахлороциклогексан и др);

3. кетоны (ацетон и др);

4. карбоновые кислоты (муравьиная, уксусная кислоты и др.);

5. ароматические соединения (бензол; хлорзамещенные производные бензола; нитробензол; толуол; этилбензол и др.);

6. фенолы (фенол; крезолы; пентахлорфенол; хлорофенолы и др.);

7. простые газообразные вещества (хлор Cl₂, фтор F₂ и др.);

8. летучие оксиды и гидриды (угарный газ СО, диоксид азота NO₂, фтороводород HF, сероводородH₂S, селеноводород H₂Se, арсин AsH₃, фосфин PH₃ и др.);

9. цианид водорода HCN;

10. акрилонитрил CH₂=CHCN;

11. ацетонитрил CH₃CN;

12. диметилформамид HCON(CH₃)₂.

Как известно, биологический материал часто подвергается консервированию. Некоторые консерванты, а также стабилизаторы, растворители, аэрозольные пропелленты в лекарственных формах представляют собой «летучие» яды:

Аэрозоли фторуглеводороды - трифторметан, дихлорфторметан.

Ингаляторы инертные газы.

Инъекционные растворы пропиленгликоль, этилолеат, бензилбензоат, фенол, крезол, хлорбутанол, бензиловый спирт.

Свечи пропиленгликоль.

Летучие яды легко абсорбируются через легкие, кожу и желудочно-кишечный тракт. Липофильность растворителей возрастает с увеличением молярной массы, а летучесть при этом уменьшается.

Большинство растворителей представляют собой не индивидуальные вещества, а смесь химических соединений. Сведения о комбинированной токсичности летучих ядов весьма ограничена. Как и для других классов токсикантов, комбинированные воздействия летучих ядов могут быть аддитивны, синергитические или антагонистические. Несмотря на различную степень опасности, все летучие яды дают токсические эффекты.

ТОКСИКОДИНАМИКА И ТОКСИКОКИНЕТИКА ЛЕТУЧИХ ЯДОВ

Токсикодинамика и токсикокинетика летучих ядов устанавливают связь между дозой, скоростью и механизмами при абсорбции, распределении и выведении летучего яда.

Абсорбция

Всасывание паров летучего соединения происходит преимущественно в альвеолах, хотя отчасти абсорбция начинается в верхних отделах дыхательных путей. Практически сразу устанавливается равновесие между молекулами газообразного соединения в альвеолярном воздухе и крови капилляров легких. Коэффициент распределения может быть определен как отношение концентраций летучего вещества между указанными средами в состоянии равновесия:

Распределение

Растворители, всасывающиеся из желудочно-кишечного тракта в систему портальной вены, попадают в печень и выделяются с желчью. Они могут также элиминироваться органами дыхания. Константа скорости печеночной элиминации зависит от количества токсиканта, а элиминация через легкие напротив, не зависит от концентрации растворителя в крови.

Скорость переноса летучих ядов зависит от скорости артериального кровотока и коэффициента распределения растворителя в системе ткань – кровь.

Механизм токсичности летучих ядов

Как упоминалось выше, поражение летучими ядами в первую очередь происходит в легких. Основным органом-мишенью для паров летучих органических растворителей является центральная нервная система (ЦНС). Однако, все представители данной группы имеют некоторые особенности.

ИЗОЛЯЦИЯ ЛЕТУЧИХ ЯДОВ ИЗ БИОМАТЕРИАЛА.

МЕТОД ДИСТИЛЛЯЦИИ С ВОДЯНЫМ ПАРОМ

Дистилляция с водяным паром широко применяется как в лабораторной практике, так и в химической промышленности для получения веществ в чистом виде. В ХТА данным методом достигается изолирование ядовитых и сильнодействующих веществ из объектов исследования биологической природы. Особенно удобно изолировать дистилляцией с водяным паром вещества, труднорастворимые или практически нерастворимые в воде. При нагревании двухкомпонентной 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 (точнее, превышает его на бесконечно малую величину), смесь закипает и оба вещества начинают перегоняться. Так как сумма упругости паров обоих веществ равна атмосферному давлению, температура перегонки каждого вещества в смеси будет ниже температуры кипения каждого компонента в чистом виде (рис.1). Температура кипения чистой жидкостей и их смеси соответствует точкам пересечения изобары с кривыми давления пара.

Рис.1. Диаграмма состояния (Р-Т) для двух несмешивающихся жидкостей (А и Б) и их смеси.

Дистилляция с водяным паром особенно выгодна, когда изолируемое вещество кипит при очень высокой температуре или разлагается при температуре кипения.

Связь между летучестью и молекулярным весом для веществ, нерастворимых друг в друге, выражается уравнением:

где W₀ и W_W – вес органического вещества и воды в дистилляте;

М₀ и М_W – соответствующие молекулярные веса;

Р₀ и Р_W - упругости паров.

В ряде случаев летучими с водяным паром оказываются вещества, растворимые в воде в том или ином соотношении. Для веществ, которые растворимы в воде, а вода оказывает влияние на упругость их паров, как, например, кислоты, фенолы, амины, также имеются свои закономерности. Более летучими с водяным паром являются вещества с большим молекулярным весом и более высокой температурой кипения, чем низшие члены гомологического ряда. Для многих органических веществ способность их перегоняться с водяным паром может быть объяснена образованием нераздельно кипящих (азеотропных) смесей их с водой.

Азеотропная – смесь двух жидкостей, состав которой не изменяется при дистилляции.

КАЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ