- •Избранные лекции по токсикологической химии
- •Содержание
- •Введение в токсикологическую химию
- •Особенности химико-токсикологического анализа.
- •Организационная структура судебно-медицинской и судебно-химической экспертизы в рф
- •Правовые и методологические основы судебно-химической экспертизы
- •Правила производства судебно-химической экспертизы вещественных доказательств в схо смл Бюро смэ органов здравоохранения
- •Помещения лаборатории
- •Порядок проведения судебно-химической экспертизы Основные правила судебно-химического анализа (сха)
- •Документация при производстве судебно-химической экспертизы
- •Яд. Общая характеристика токсического действия. Формирование токсического эффекта как фактор взаимодействия яда, организма и окружающей среды. Понятие «яд», «отравление»
- •Классификация отравлений
- •Общая характеристика и классификация веществ, вызывающих отравление
- •2. Токсические вещества неорганической природы:
- •Токсикокинетика чужеродных соединений
- •Всасывание чужеродных соединений
- •Факторы, влияющие на абсорбцию чужеродных соединений
- •Распределение. Факторы, влияющие на распределение чужеродных веществ в организме.
- •Метаболизм чужеродных соединений
- •2. Восстановление:
- •Выделение чужеродных соединений
- •Группа веществ, изолируемых дистилляцией
- •(«Летучие яды»)
- •5.Сложные эфиры алифатического ряда
- •Объекты судебно-химического исследования. Пробоподготовка
- •Одноатомные спирты
- •Этиловый спирт в химико-токсикологическом отношении
- •Токсикологическое значение спиртов
- •Токсикокинетика спиртов
- •Объекты исследования и пробоподготовка
- •Правила отбора проб для исследования
- •Экспертиза алкогольного опьянения.
- •Клиническая диагностика
- •Химические свойства спиртов. Методы анализа в судебно-химической экспертизе отравлений и экспертизе алкогольного опьянения.
- •Количественное определение спиртов
- •Теоретические предпосылки метода
- •Основные газохроматографические параметры
- •Относительное время удерживания является величиной более постоянной, так как на него меньше влияют условия проведения хроматографического процесса.
- •Аппаратурное оформление метода гжх
- •Определение этанола методом гжх
- •Оценка результатов количественного определения этанола в крови человека
- •Группа веществ, изолируемых из биологического материала экстракцией и сорбцией.
- •(Подгруппа «Лекарственные средства»)
- •Номенклатура и классификация.
- •Теоретические основы метода изолирования
- •Факторы, влияющие на эффективность изолирования «нелетучих» ядов из биоматериала.
- •Общие и частные методы изолирования
- •Изолирование этанолом, подкисленным щавелевой кислотой (метод Стаса-Отто)
- •Выход 20-30%
- •3 Раза
- •(Основания алкалоидов)
- •Изолирование водой, подкисленной щавелевой кислотой (метод Васильевой)
- •3 Раза
- •(Молекулярные формы кислот,
- •Выход 30-40%
- •(Основания алкалоидов)
- •Частные методы изолирования :
- •(Кислотные формы барбитуратов)
- •2 Раза по 2 часа
- •(Основания алкалоидов)
- •Выход 50-70%
- •(Вещества кислого и нейтрального характера)
- •(Вещества основного характера)
- •Очистка изолируемых веществ от сопутствующих компонентов биоматериала.
- •Аналитический скрининг лекарственных веществ, имеющих токсикологическое значение.
- •Хроматографические скрининговые методы
- •Тонкослойная хроматография (тсх)
- •Газожидкостная хроматография (гжх)
- •Высокоэффективная жидкостная хроматография (вэжх)
- •Спектральные скрининговые методы
- •Абсорбционная спектроскопия
- •Иммунохимические методы в скрининге лекарственных веществ. Иммунохимический анализ (иха)
- •Производные барбитуровой кислоты
- •В химико-токсикологическом отношении
- •Лактим-лактамная таутомерия барбитуратов.
- •Токсикокинетика барбитуратов (всасывание, распределение, метаболизм, выделение)
- •Токсикодинамика (развитие отравлений).
- •Алкалоиды в химико-токсикологическом отношении
- •Токсикологическое значение алкалоидов
- •3. Идентификация выделенных алкалоидов.
- •Экспресс - анализ интоксикаций
- •Экспресс-метод определения лекарственных веществ на основе хроматографического скрининга (хтс)
- •Группа веществ, изолируемых экстракцией неполярными растворителями. Пестициды
- •Пестициды как химические загрязнители
- •Питания
- •Токсикологическая характеристика и судебно-химическое значение пестицидов
- •3. Классификация пестицидов
- •II. Органические пестициды
- •Классификация по назначению (по объектам применения):
- •Классификация в зависимости от путей проникновения в организм насекомых:
- •- Контактные – убивающие насекомых при соприкосновении с любой частью тела
- •Классификация гербицидов в зависимости от характера действия:
- •Контактного действия – действуют только на те участки растений, куда попали (органические соединения ртути, цианиды, кислота серная, медный купорос).
- •Классификация по формам применения пестицидов:
- •4. Изолирование и очистка
- •5.Анализ пестицидов
- •6.Основные группы пестицидов
- •Изолирование
- •Метод газожидкостной хроматографии (гжх) в анализе фоп
- •Группа веществ, изолируемых минерализацией
- •(«Металлические яды»)
- •Общая характеристика группы
- •Металлические загрязнения
- •Марганец
- •Методы минерализации
- •Методы “мокрой минерализации”
- •Методика изолирования металлических ядов из биологического материала общим методом минерализации
- •Дробный метод анализа «металлических ядов»
- •Маскировка ионов в дробном анализе
- •Применение органических реагентов в дробном анализе
- •Применение диэтилдитиокарбаминовой кислоты и её солей
- •Свойства ддтк металлов
- •Применение дитизона
- •Свойства дитизонатов
- •Методы количественного определения
- •Группа токсикологически важных веществ, изолируемых экстракцией водой (минеральные кислоты, щёлочи и их соли)
- •Группа токсикологически важных веществ, требующих особых методов изолирования (соединения фтора)
- •Группа веществ, не требующих особых методов изолирования. Вредные пары и газы. Оксид углерода (II)
- •Литература
Группа веществ, изолируемых дистилляцией
(«Летучие яды»)
Общая характеристика группы. Метод изолирования.
В химико-токсикологическом анализе деление токсикологически важных веществ на группы основано на способах их изолирования из исследуемого объекта. Таких групп насчитывается шесть, причем три из них подлежат обязательному судебно-химическому исследованию при проведении полного (общего) судебно-химического анализа.
Одной из групп токсикологически важных веществ, подлежащих обязательному исследованию, являются «летучие яды», или вещества, изолируемые дистилляцией. Все они изолируются из биологического объекта одним из наиболее старых и широко используемых методов дистилляции - перегонкой с водяным паром.
В группу «летучих ядов» входят вещества, различные по своей химической природе:
1.Синильная кислота HCN имеет собственную низкую температуру кипения + 26,5С и занимает первое место по своей летучести с водяным паром.
2.Алкилгалогениды.
CHCI3 (хлороформ)
CI3C-CH(OH)2 (хлоралгидрат)
CCI4 (четыреххлористый углерод)
C2H4CI2 (дихлорэтан)
С 2Cl 6 (гексахлорэтан)
3.Альдегиды и кетоны алифатического ряда
СН2О (формальдегид)
СН3-С-СН3 (ацетон)
О
4.Алканолы
CH3OH (метанол)
С2Н5ОН (этанол)
С3Н 7ОН (пропанол)
С4Н 9ОН (бутанол )
С5Н 11ОН (пентанол)
диолы СН2-СН2 (этиленгликоль)
ОН ОН
5.Сложные эфиры алифатического ряда
амилнитрит
амилацетат
6.Карбоновые кислоты алифатического ряда
СН3СООН (кислота уксусная)
CH3-CH-COOH (кислота молочная или альфа-оксипропионовая)
OH
7.Сероуглерод CS2
8.Элементоорганические соединения жирного ряда
(С2Н5)4Рb (тетраэтилсвинец)
9.Ароматические углеводороды
С6Н6 (бензол)
Н3С-С6Н5 (толуол)
ксилолы (содержат два радикала -СН3 в бензольном кольце в различных положениях)
10.Нитро- и аминопроизводные ароматического ряда
С6Н5NО2 (нитробензол)
С6Н5NН2 (анилин)
11.Оксипроизводные ароматического ряда
С6Н5ОН (фенол)
крезолы
кислота салициловая (о-оксибензойная)
12.Фосфор и первые продукты его окисления и восстановления
Н3РО2 ( кислота фосфорноватистая)
Н3РО3 (кислота фосфористая)
РН3 (фосфин)
ФОСы (эфиры фосфорных кислот)
13.Жидкие алкалоиды
кониин
никотин
анабазин
Из перечисленных соединений согласно действующего до настоящего времени приказа Минздрава СССР №1021 от 25.12.73 г., в обязательный круг судебно-химического исследования при проведении общего анализа включены:
Кислота синильная.
Алкилгалогениды: хлороформ, дихлорэтан.
Альдегиды: формальдегид.
Алканолы: метанол, этанол, пропанол, бутанол, пентанол, изоамиловый спирт.
Оксипроизводные ароматического ряда: фенол, крезолы
По физическим свойствам «летучие» яды, в основном, представляют собой летучие жидкости (за исключением таких твердых веществ, как хлоралгидрат, фенол, салициловая кислота, фосфорорганические соединения).
Способность химических соединений перегоняться с водяным паром зависит от их физических свойств. С водяным паром перегоняются некоторые жидкости, практически не смешивающиеся или ограничено смешивающиеся с водой, азеотропные смеси. Известны также вещества (метанол, ацетон, уксусная кислота, этиленгликоль и др.), которые смешиваются с водой и перегоняются с водяным паром, но не образуют азеотропных смесей.
При перегонке смесей органических веществ большое значение имеет их взаимная растворимость. При этом возможны 3 случая:
1. Жидкости взаимно не растворимы, т.е. образуют двухфазную систему. При перегонке с водяным паром одной из фаз является вода.
2. Жидкости ограниченно растворимы друг в друге, т.е. двухфазная система образуется только при определенных соотношениях компонентов. Такую систему образуют с водой толуол, нитробензол, дихлорэтан, тетраэтилсвинец и др.
3. Компоненты смешиваются в любых соотношениях, т.е. вещества растворимы в воде, образуется однофазная система. С водой такую систему образуют метанол, ацетон, формальдегид, этиленгликоль, уксусная кислота.
В случае образования двухфазной системы (жидкости, не растворимые или ограниченно растворимые в воде) при нагревании смеси давление пара каждой жидкости будет таким же, как и давление ее пара в чистом виде, независимо от наличия другой жидкости. Каждая жидкость в смеси будет вести себя так, как будто отсутствует другая жидкость.
В основе перегонки взаимонерастворимых веществ с водяным паром лежит закон Дальтона.
Согласно этому закону общее давление паров смеси (упругость) равно сумме парциальных давлений (упругостей) ее компонентов при данной температуре.
Р общее = Р воды +Р вещества
При нагревании компоненты смеси увеличивают упругость своих паров независимо друг от друга. Когда общее давление достигнет атмосферного и превысит его на незначительную величину, смесь закипает и начинает перегоняться, при этом температура кипения смеси ниже температур кипения каждого из её компонентов в чистом виде за счет сложения их парциальных давлений.
Поскольку одним из компонентов является воды, то вещества будут перегоняться при t<1000С. Особенно удобна дистилляция с водяным паром в тех случаях, когда изолируемое вещество имеет очень высокую температуру кипения или же разлагается при своей температуре кипения.
Так, для того, чтобы перегонять анилин в чистом виде, требуется нагреть его до температуры кипения, равной 184С, в смеси же с водой он перегоняется при температуре 75С.
Такое токсичное вещество, как тетраэтилсвинец, разлагается при своей температуре кипения, равной 200С. При перегонке с водяным паром tкип <100С, поэтому разложения не происходит.
Кроме того, при проведении судебно-химического исследования сильный нагрев нежелателен, т.к. при высокой температуре может произойти подгорание органических веществ исследуемого объекта и образование следовых количеств синильной кислоты, что приведёт к ложноположительным результатам анализа.
Таким образом, при дистилляции с водяным паром понижается температура кипения перегоняемых соединений и устраняется опасность их термического разложения.
Для многих органических веществ способность перегоняться с водяным паром может быть объяснена образованием с водой азеотропных (нераздельнокипящих) смесей, состав которых не меняется при перегонке (например, 96% этанола и 4% воды).
Азеотропными называются смеси, у которых пар, находящийся в равновесии с жидкостью, обладает теми же свойствами, что и сама жидкая смесь. Они перегоняются при постоянной температуре и не могут быть разделены простой или фракционной перегонкой.
Из веществ, летучих с водяным паром и представляющих токсикологический интерес, азеотропные смеси образуют:
алкилгалогениды (хлороформ, CCl4)
этиловый и изоамиловый спирты
фенол, анилин и др.
Связь между летучестью вещества, т.е. его количеством в отгоне, парциальным давлением и молекулярной массой для взаимонерастворимых веществ, выражается уравнением:
W в-ва = М в-ва * Р в-ва
W воды М воды * Р воды
В случае образования однофазной системы (жидкости растворимы в воде), если индивидуальная температура кипения вещества низкая (ацетон, метиловый спирт), то оно перегоняется быстро и полностью.
При высокой tкип обычно полноты отгонки не достигается, при этом приходится использовать селективные переносчики, чтобы образовалась низкокипящая смесь. Так, при перегонке этиленгликоля с водяным паром в качестве селективного переносчика используют бензол, а для уксусной кислоты - гептан. При этом, если температура кипения этиленгликоля
составляет 1970 С, то смесь этиленгликоль-вода-бензол перегоняется при 1180 С. Для уксусной кислоты –1180 С и 800 С, соответственно.
Оценка метода: очень простой, быстрый, экономичный, не требует специальной аппаратуры. Анализируемые вещества изолируются в чистом виде, только сильно разбавлены водой, поэтому перегонку с водяным паром можно рассматривать не только как метод изолирования, но и как метод очистки.