Контрольная работа по "Токсикологической химии"

4. Реакция образования  азокрасителя также может быть использована для обнаружения анилина и его производных.

Количественное определение анилина основано либо на переведении его в триброманилин (весовое или объемное определение), либо на переведении в азокраситель (колориметрическое или фотоэлектроколориметрическое определение).

Токсикологическое значение и метаболизм. Для количественного определения сравнительно больших количеств анилина возможно использование пеакнии обпазования триброманилина и определение анилина весовым путем в виде триброманилина или объемным путем по избытку брома после взаимодействия его с анилином.

Анилин и некоторые его производные имеют широкое применение в производстве анилиновых красителей, в текстильной промышленности (при крашении черным анилиновым), в производстве ряда лекарственных препаратов, искусственных смол, цветных карандашей, ускорителей для вулканизации каучука. Получают анилин и некоторые его производные восстановлением нитрососдиненпй (реакция открыта Н. Н. Зининым). Отравления возможны как путем вдыхания, так и особенно при попадании жидкого анилина на кожу, даже на неповрежденную, через которую он легко всасывается. После приема алкоголя чувствительность к анилину повышается. Анилин оказывает парализующее действие на сосудистую и нервную системы. В крови при отравлении анилином образуется метгемоглобин.

Смертельных отравлений путем приема анилина внутрь в СССР не описано. Смертельная доза анилина при введении через рот не установлена, она равна приблизительно 20 г. Смерть наступает при явлениях паралича центральной нервной системы (клонические и тонические судороги). Патологоанатомическая картина: резко синюшное окрашивание кожи и серо-фиолетовый цвет трупных пятен. Многочисленные кровоизлияния во внутренних органах, слизистая оболочка желудка, набухшая, гипереми-рованная. Вены в паралитическом состоянии, переполнены темной кровью без сгустков. Канальцы почек закупорены гемоглобином. Дегенеративные изменения в паренхиматозных органах, главным образом в почках.

Анилин выводится частично органами дыхания в неизмененном виде, частично окисляется в пара-аминофенол и выводится с мочой в виде парного соединения с серной кислотой.

4. http://www.myshared.ru/slide/309771/#

5. Достоинства и недостатки метода изолирования подкисленным спиртом. Удобство применения этилового спирта для изолирования разнообразных органических веществ из объектов биологического происхождения заключается в его способности хорошо растворять многие органические вещества, а также свертывать, переводить в нерастворимое состояние белки — главную составную часть большинства объектов химико-токсикологического исследования (внутренние органы трупов, пищевые продукты животного происхождения и т. п.). При этом неизбежны потери искомых веществ, так как свернувшийся белок удерживает ту или иную часть их. 
 
Метод изолирования подкисленным спиртом обладает рядом недостатков, к числу которых относятся следующие: 
 
а) длительность настаивания объектов со спиртом, а также упаривания спиртовых вытяжек и удаления осажденных белков; в общей сложности обработка занимает 8—10 рабочих дней и больше (в случае упаривания спиртовых вытяжек на теплой водяной бане в открытых фарфоровых чашках); 
 
б) большое количество операций, связанных с очисткой спиртовой вытяжки от белков и продуктов белкового распада; 
 
в) возможность потери малых количеств алкалоидов и других веществ основного характера как вследствие сорбции их белками и фильтровальной бумагой (особенно при многократном фильтровании), так и в результате продолжительного нагревания кислого раствора; 
 
г) относительная дороговизна метода, так как на каждое исследование, например, внутренних органов трупа расходуется до 500 мл 96° этилового спирта. Все это приводит к тому, что классический метод Стаса—Отто как общий метод теряет свое значение и постепенно заменяется более быстрыми, эффективными и более экономичными методами, хотя он еще и сохраняет свою роль при изолировании некоторых веществ, плохо растворимых в воде, а также при исследовании биологических объектов в сильно гнилостном виде. 

Метод изолирования алкалоидов и других органических веществ, имеющих токсикологическое значение, подкисленной водой обладает рядом преимуществ перед методом извлечения подкисленным спиртом. Наиболее важные из них следующие. 
 
1.Ускорение времени производства анализа в 3—4 раза. 
 
2. Более высокая чувствительность по отношению к ряду органических веществ: стрихнину, бруцину, кониину, колхицину, дикаину, ареколину и другим соединениям. Повышение чувствительности в основном связано с меньшим количеством операций, возможно, и с отсутствием нагревания. 
 
3. Метод не требует затраты чистого этилового спирта. Недостаток метода заключается в трудности использования его для исследования на органические вещества, трудно растворимые в воде, а иногда также при исследовании сильно загнившего трупного материала. 
 
Кроме описанных методов изолирования алкалоидов, при химико-токсикологических исследованиях иногда для отдельных алкалоидов (ареколин, никотин, кониин) рекомендуется дистилляция с водяным паром с последующим экстрагированием алкалоида из дистиллята соответствующим органическим растворителем. 
 
Все описанные методы изолирования алкалоидов не гарантируют, однако, получения настолько чистого вещества, чтобы оно могло быть обнаружено и определено в дальнейшем обычными аналитическими реакциями и методами. Как правило, алкалоид или другое вещество основного характера, представляющее токсикологический интерес, изолируется из объектов исследования вместе с жирами, жирными кислотами, белками и продуктами их распада (смолы, красящие вещества и т. п.), маскирующими это вещество и мешающими его обнаружению и определению. Особое значение при этом приобретает очистка изолированных из биологического материала (трупный материал) алкалоидов.

6. Обнаружение атропина

Реакции с реактивами группового осаждения алкалоидов.

Атропин дает осадки с реактивами Бушарда, Драгендорфа, Майе-ра и др.

Реакция Витали -- Морена. Эта реакция основана на том, что при нагревании атропина с азотной кислотой он разлагается на тропин и троповую кислоту. При действии азотной кислоты на троповую кислоту образуется тринитропроизводное этой кислоты, имеющее желтую окраску:

При действии щелочи на тринитропроизводное троповой кислоты появляется фиолетовая окраска:

К субстанции прибавляют кислоту азотную дымящуюся и упаривают досуха на водяной бане - образуется полинитросоединение желтого цвета, которое растворяют в ацетоне и прибавляют метанольный раствор КОН - появляется фиолетовое окрашивание (реакция Витали-Морена на троповую кислоту) (ГФУ):

Реакция Витали - Морена. При нагревании дикаина с азотной кислотой образуется остаток желтоватого цвета, от прибавления к которому спиртового раствора щелочи появляется кроваво-красная окраска. Выполнение этой реакции описано выше (см. гл. V, §42).

Реакция Витали - Морена. Стрихнин дает реакцию Витали - Морена, выполнение которой описано выше (см. гл. V, § 42). При этой реакции стрихнин дает красно-фиолетовую окраску, а атропин - фиолетовую. 
Выполнение реакции. В фарфоровую чашку вносят несколько капель хлороформного раствора исследуемого вещества и при комнатной температуре выпаривают досуха. К сухому остатку прибавляют 1 мл концентрированной азотной кислоты, жидкость на кипящей водяной бане выпаривают досуха. При этом сухой остаток приобретает желтую окраску. К сухому остатку с одной стороны помещают 3--5 капель ацетона, а с другой -- 1--2 капли 10 %-го спиртового раствора гидроксида калия. При соприкосновении указанных растворов с сухим остатком появляется быстроисчезающая фиолетовая окраска. Появление этой окраски указывает на наличие атропина в исследуемом растворе. Предел обнаружения: 1 мкг атропина в пробе.

Кроме атропина эту реакцию дают: гиосциамин, скополамин, вератрин, стрихнин и другие вещества. При наличии перечисленных веществ окраска имеет несколько иной оттенок и исчезает быстрее, чем окраска атропина.

Для испытания подлинности препаратов используют реакцию Витали—Морена, основанную на их гидролизе и нитровании выделившихся кислот (при выпаривании с концентрированной азотной кислотой). При действии на остаток после выпаривания спиртовым раствором гидроксида калия и ацетона происходит образование окрашенного в фиолетовый цвет соединения хиноидной структуры. Общая реакция на препараты заключается в осаждении оснований из растворов действием гидроксидов щелочных металлов. ГФ рекомендует эту реакцию для установления подлинности атропина

7. Отравления отдельными алкалоидами могут давать характерную картину: судороги при отравлении стрихнином, расширение зрачков при отравлении тропановыми алкалоидами. Однако, чаще всего картина отравления и, тем более, патологоанатомического исследования, нехарактерны. Поэтому главное значение при доказательстве отравлений алкалоидами приобретает химико-токсикологическое (судебно-химическое) исследование. При отравлении растениями большую помощь может оказать фармакогностическое исследование частей растений в содержимом желудка. 
Из перечисленных групп алкалоидов, согласно приказа № 1021 от 25.12.73 Министерства здравоохранения СССР, при проведении общего судебно-химического анализа обязательному исследованию подлежат: алкалоиды - никотин, пахикарпин; тропановые алкалоиды; производные изохинолина (опийные алкалоиды); производные индола - стрихнин.

Производные тропана (пиперидил-пирролидина) атропин, гиосциамин, скополамин, кокаин

Физико-химические свойства алкалоидов, которые имеют значение в химико-токсикологическом анализе. 
1. Большинство алкалоидов - твердые кристаллические, реже аморфные вещества без запаха, горького вкуса. Исключение составляют жидкие алкалоиды кониин, ареколин, никотин, анабазин, пахикарпин, основания которых являются летучими маслянистыми жидкостями, обладающими характерным запахом. 
2 Растворимость алкалоидов-оснований и их солей различна. Основания алкалоидов практически нерастворимы в воде и легко растворяются в органических растворителях - эфире, хлороформе, этаноле, дихлорэтане и др. 
Наоборот, соли алкалоидов легко растворимы в воде и спирте, но, как правило, нерастворимы в органических растворителях. 
Однако, алкалоиды-жидкости составляют исключение, их основания растворяются и в воде, и в органических растворителях, что приходится учитывать при проведении судебно-химического исследования на наличие алкалоидов. 
Соли некоторых алкалоидов, например, хлористоводородные соли кокаина, наркотина, папаверина, йодистоводородная соль пахикарпина способны растворяться в хлороформе. 
Алкалоиды с малой величиной константы диссоциации (КД=10-14 – 10-12 ) кофеин, теобромин, теофиллин, папаверин, стрихнин и бруцин - дают непрочные соли, гидролизующиеся даже в кислой среде, поэтому способны экстрагироваться из кислого водного раствора. 
3. За счет гетероатома азота (третичного), содержащегося в молекуле, алкалоиды: 
а) обладают основными свойствами и дают соли с кислотами аммиака и аминов). 
б) вступают во взаимодействие с солями тяжелых металлов, с некоторыми кислотами с образованием нерастворимых осадков (реакции с общеалкалоидными реактивами и микрокристаллоскопические реакции). 
4. Некоторые алкалоиды способны давать окрашенные соединения с кислотами за счет дегидратации. Окрашенные продукты могут получаться при окислительно-восстановительных реакциях алкалоидов, при реакциях конденсации. 
5. Большинство алкалоидов, имеющих хромофорную систему, обладает характерным светопоглощением в УФ области спектра. 
6. Алкалоиды имеют характерное светопоглощение в ИК - области спектра.

Химико-токсикологическое исследование на алкалоиды складывается из ряда этапов: 
1. Изолирование алкалоидов из биологического объекта. 
2. Очистка полученного извлечения от сопутствующих (балластных) веществ. 
3. Идентификация алкалоидов. 
4. Количественное определение. 
1. Изолирование алкалоидов из биологического материала можно проводить общими методами для группы «нелетучих» ядов - подкисленным спиртом, водой, подкисленной щавелевой кислотой, либо частным методом -водой, подкисленной серной кислотой, по В.Ф. Крамаренко. Для жидких алкалоидов, основания которых летучи с водяным паром, в качестве метода изолирования может быть применена перегонка с водяным паром. Для некоторых алкалоидов, например, для пахикарпина, разработан метод электродиализа.

Оптимальное значение рН для изолирования алкалоидов на 1 стадии - при настаивании биологического материала с полярными растворителями (вода или этанол) - должно быть 2 - 3, чтобы перевести алкалоиды в солеобразные ионизированные формы, хорошо растворимые в воде. При этом степень ионизации a 100%. Кислая реакция среды, кроме того, способствует разрушению комплексов алкалоидов с белками, что увеличивает выход алкалоидов. 
 
На 2 стадии изолирования - при экстрагирования алкалоидов из жидкой фазы неполярным органическим растворителем - рН устанавливается в пределах 9 - 10, что дает возможность перевести алкалоиды из солей в основания, т.е. молекулярные формы, хорошо растворимые в органических растворителях. При этом a → 0%. 
 
Оптимальным экстрагентом для большинства алкалоидов является хлороформ, для некоторых алкалоидов, например, морфина – смесь хлороформ: н-бутанол (9:1). 
2. Очистка извлечений от балластных веществ. 
Грубая очистка извлечений, содержащих алкалоиды, от балластных веществ, в частности белков, предусмотрена в некоторых методах изолирования. Так, в методе Стаса-Отто проводится осаждение белков абсолютным этанолом, а в методе В.Ф. Крамаренко - сульфатом аммония. Как правило, грубая очистка приводит к потерям алкалоидов за счет их соосаждения с белками. 
К более тонким методам очистки относятся: 
1. Экстракционная очистка. 
2. Хроматография. 
3. Электродиализ 
1. Экстракционная очистка связана с экстракцией балластных веществ органическими растворителями из кислого водного раствора. При этом алкалоиды в виде солей остаются в водной фазе. Для выделения очищенных алкалоидов из водного раствора водную фазу подщелачивают гидроксидом аммония или натрия. При этом алкалоиды-соли переходят в алкалоиды-основания, которые экстрагируют органическим растворителем (хлороформом). Органическую фазу отделяют, растворитель испаряют, и остаток исследуют на наличие алкалоидов. При сильно загрязненных извлечениях очистку повторяют. Экстракционная очистка связана с частичными потерями алкалоидов за счет их перераспределения между водной и органической фазами. Такой вид очистки предусмотрен в методе В.Ф. Крамаренко, где балластные вещества экстрагируются из кислой водной фазы эфиром. 
2 . Хроматографические методы очистки являются более экономичными по сравнению с экстракционными. Используются следующие разновидности метода: 
• Адсорбционная колоночная хроматография (применена Л.М. Власенко для выделения и очистки морфина). 
• Гель-хроматография - разновидность колоночной хроматографии (предложена В.Ф. Крамаренко) 
• Хроматография в тонком слое сорбента (ХТС) 
• Электрофорез - применен для выделения и очистки резерпина Л.В. Песаховичем. 
Наибольшего внимания из перечисленных методов очистки заслуживает ТСХ благодаря своей доступности, простоте выполнения и высокой разрешающей способности. 
3. Электродиализ применен Н.И. Вестфаль для очистки пахикарпина и стрихнина при выделении их из биологического материала. При этом в диализаторе создается электрическое поле, под действием которого ускоряется переход алкалоидов в водное извлечение через полупроницаемую мембрану, которая не пропускает крупные молекулы белков и продукты их распада, за счет чего и достигается очистка. 
3. Идентификация выделенных алкалоидов. 
С этой целью могут быть использованы как химические, так и физико-химические методы анализа.

План судебно-химического исследования на наличие алкалоидов включает следующие этапы: 
а) Анализ начинают с общеалкалоидных осадительных реакций - в качестве предварительных групповых проб. 
б) Затем проводят ХТС-скрининг - также в качестве предварительного теста, но более специфичного, благодаря индивидуальным величинам Rf для различных алкалоидов. 
в) Далее выполняют частные реакции на отдельные алкалоиды – реакции окрашивания и микрокристаллические реакции. 
г) Снимают спектральные характеристики алкалоидов в УФ и ИК-областях спектра. 
д) Для некоторых алкалоидов проводят фармакологические пробы. 
Исследование с общеалкалоидными осадительными реактивами проводится в качестве предварительных испытаний на наличие алкалоидов. 
Применение этих реактивов основано на свойстве алкалоидов давать даже в разбавленных растворах простые или комплексные соли с некоторыми кислотами, солями тяжелых металлов, комплексными иодидами и рядом других соединений. 
В литературе описано большое количество осадительных реактивов для алкалоидов. В настоящее время их известно более 250. 
Общеалкалоидные осадительные реактивы делят на 2 большие группы: 
1. Реактивы, дающие с алкалоидами простые соли: 
1. Раствор таннина, пикриновая, пикролоновая и некоторые другие органические кислоты.

АТРОПИН

Атропин (сложный эфир троповой кислоты и тропина) содержится в красавке и скополии карниолийской и в некоторых др. растениях. Экстрагируется органическими растворителями из щелочных растворов. 
^ ТОКСИКОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ 
Токсикологическое значение атропина определяется как широким применением его в медицинской практике (возможность передозировки), так и широким распространением растении, содержащих производные тропана (отравление частями растений). В медицине атропин применяется в глазной практике как средство, расширяющее зрачок, а также как спазмолитическое при бронхиальной астме, спастических коликах и т. п. 
Токсическое действие атропина и других алкалоидов этой группы характеризуется возбуждением, выражающимся в галлюцинациях, повышенной подвижности, громком бессознательном разговоре, смехе и т. п.; после такого возбуждения наступает угнетение. Атропин парализует также окончания парасимпатических нервов, иннервирующих мускулатуру (глаз, сердца, легких, желудка, кишечника), и железы (слюнные, потовые и др.). Впоследствии наступает расширение зрачков, сохраняющееся часто даже после смерти, нарушение зрения, сухость в носу, хрипота, кожа становится сухой и горячей; обнаруживаются и другие признаки отравления. 
Смертельная доза для человека 0,1 г. Из организма атропин выводится с мочой. 
Картина вскрытия трупа обычно малохарактерна. В доказательстве отравления важную роль может сыграть судсбно-фармакогностическое исследование остатков частей растений, если они найдены в желудке. 
 
ФАРМАКОЛОГИЧЕСКОЕ ИСПЫТАНИЕ. Остаток после извлечения из щелочного раствора наносят на конъюнктиву глаза кошки или белой мыши. Для этого часть остатка растворяют в 1-3 каплях 1% раствора кислоты соляной и полученный раствор выпаривают без нагревания на часовом стекле. Затем остаток растворяют в 1-2 каплях воды и при помощи пипетки раствор наносят на слизистую оболочку (конъюнктиву) одного глаза кошки и наблюдают расширение зрачка. Другой глаз животного является контролем. Разница в величине зрачков особенно наглядна при поднесении к глазам яркого источника света. Расширение зрачка наступает обычно через 20-60 мин. Чувствительность реакции 0,02 мг. При очень малых количествах остатка реакцию удобнее производить на глазе белой мыши, но такое испытание требует большей подготовки и должно производиться фармакологом. 
 
^ РЕАКЦИИ ОБНАРУЖЕНИЯ 
1. Реакции с реактивами группового осаждения алкалоидов 
1.1. Реакция переведения атропина в полинитропроизводное и доказательство последнего (реакция Витали – Морена) 
В фарфоровую чашку вносят несколько капель хлороформного раствора исследуемого вещества и при комнатной температуре выпаривают досуха. К сухому остатку прибавляют 1 мл концентрированной азотной кислоты, жидкость на кипящей водяной бане выпаривают досуха. При этом сухой остаток приобретает жёлтую окраску. К сухому остатку с одной стороны прибавляют 3 – 5 капель ацетона, а с другой 1 – 2 капли 10% спиртового раствора калия гидроксида. При соприкосновении указанных растворов с сухим остатком появляется быстроисчезающая фиолетовая окраска. 
 
 
Реакция неспецифична. Открываемый минимум 1 мкг.