Химико-токсикологический анализ на группы веществ, изолируемых экстракцией, минерализацией, дистилляцией

 

Фенол относится к группе печёночных ядов. Его гепатотоксическое действие проявляется в развитии токсической дистрофии печени. Выражается в увеличении размеров печени и появления боли в печени. Также появляется желтуха, бледность, головокружение, признаки геморрагического диатеза, повышение температуры тела, нарушение психической деятельности. Церебротоксическое действие фенола проявляется печёночной энцефалопатией. Тяжелые формы отравления фенолом сопровождаются потерей сознания и печёночной комой. На вскрытии: слизистые оболочки рта, пищевода и желудка покрыты молочного цвета пятнами, жесткими на ощупь. Отмечаются белковое и жировое перерождение паренхиматозных органов, мелкие кровоизлияния во внутренних органах и тканях мозга.

Изолирование фенола проводят методом дистилляции водяным паром. При этом фенол образует азеотропную смесь, состав которой не меняется при перегонке. При больших количествах фенола при насыщении им дистиллята ощущается характерный запах и заметны молочная муть и бесцветные или красноватые капли, растворяющиеся вследствие образования фенолята от добавления раствора натрия гидроксида. Для обнаружения в моче свободного фенола её подкисляют уксусной кислотой и подвергают перегонке с водяным паром. Дистиллят нейтрализуют бикарбонатом натрия и извлекают эфиром. При изолировании дистилляцией с водяным паром фенол выделяется в чистом виде, поэтому дополнительных методов очистки не требуется.

Для проведении анализа дистиллят делят на две части. Для одной части дистиллята проводят качественное обнаружение:

 

1. Реакция с бромной водой (образование трибромфенола).

Образуется желтовато-белый осадок трибромфенола.

Реакция имеет отрицательное судебно-химическое значение, ее дают анилин и другие ароматические амины.

 

2. Реакция образования индофенола

Появляется грязно-фиолетовая окраска, после прибавления раствора аммиака, переходящая в синюю (щелочная соль индофенола).

 

Реакция имеет отрицательное судебно-химическое значение, ее дают соединения, содержащие фенольную группу.

Часть второго дистиллята подщелачивают раствором гидрокарбоната натрия до щелочной реакции, вносят в делительную воронку и извлекают 2 мл эфира. Эфирную вытяжку упаривают при комнатной температуре досуха. Сухой остаток растворяют в 2-3 мл воды и с раствором проделывают реакции:

3. Реакция с железа (Ш) хлоридом

Появляется сине-фиолетовая окраска, исчезающая от добавления воды, спирта и кислот (отличие от салициловой кислоты).

Реакция имеет положительное судебно-химическое значение.

Анилин. Качественное обнаружение (после предварительного извлечения из дистиллята эфиром). 
    1. Часть дистиллята смешивают с растворами H2SO4 и бихромата калия - постепенно наступает почернение вследствие образования анилинового черного - сложной смеси продуктов окисления анилина. Обнаруживается 50 мкг анилина в пробе (А. А. Васильева). 
    2. Часть дистиллята смешивают с насыщенным раствором брома в воде - белый осадок триброманилина:

 Реакция чувствительна (0,9 мкг в пробе) и положена в основу одного из методов количественного определения анилина. Как качественная реакция она неспецифична для анилина. Муть или осадок с бромной водой могут давать и фенолы, и салициловая кислота, и некоторые другие соединения. Поэтому реакции придается отрицательное судебно-химическое значение. 
    3. При взаимодействии с хлорамином и фенолом анилин и его производные образуют индофенол, щелочная соль которого окрашена в синий цвет:

     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. 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. 
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.

 

7. На чем основан метод изолирования ядовитых веществ подкисленной водой? Влияние на степень извлечения веществ измельчения объекта (печень, почки и др.), рН среды экстрагента и природы кислоты. Последовательность проведения изолирования. Схема метода.

Ответ:

1. Изолирование водой, подкисленной щавелевой кислотой

Схема изолирования по методу Васильевой заключается в следующем:

•    Настаивание измельчённого объекта с водой, подкисленной щавелевой кислотой до рН = 2 – 3, в течение двух часов. Вода берётся в количестве 1 : 2 по отношению к навеске объекта. Водное извлечение фильтруется.

•    Экстрагирование веществ кислого, нейтрального и слабоосновного характера из водного фильтрата хлороформом при рН = 2 (трёхкратная экстракция), отделение органической фазы и концентрирование полученного извлечения упариванием (фракция А, «кислое» извлечение).

Подщелачивание оставшегося после разделения фаз водного слоя раствором аммиака до рН 9 – 10, экстрагирование веществ основного характера трёхкратной экстракцией хлороформом, отделение органической фазы и концентрирование упариванием (фракция Б, «щелочное» извлечение).

 

 

 

Рисунок 1. Схема проведения анализа методом Васильевой

2. Частный метод изолирования алкалоидов водой, подкисленной серной кислотой (по В.Ф. Крамаренко)

Схематично метод можно представить из следующих этапов:

•    Настаивание измельчённого объекта с водой, подкисленной 20% раствором кислоты серной до рН =2– 3, в течение двух часов. Вода берётся в количестве 1 : 2 по отношению к навеске объекта. Водное извлечение фильтруется. Операция повторяется двукратно.

 

•    Очистка водного извлечения от белковых соединений путём насыщения его аммония сульфатом, настаивания в течение часа и фильтрования образовавшегося осадка.

•    Очистка фильтрата от жиров, смол, пигментов путём экстракции эфиром. Эфирное извлечение отбрасывают.

•    Подщелачивание водного извлечения 20% раствором натрия гидроксида и экстрагирование веществ основного характера хлороформом при рН =9–10 (трёхкратная экстракция), отделение органической фазы и концентрирование полученного извлечения упариванием.

Разработанный вначале для алкалоидов, метод применим и для изолирования других азотсодержащих веществ основного характера (синтетических лекарственных средств).

Метод достаточно быстрый. Преимуществом является хорошая очистка извлечений от соэкстрактивных веществ.

Рисунок 2. Схема проведения анализа методом В.Ф.Краморенко

Вопросу влияния рН среды на изолирование и экстрагирование алкалоидов В. Ф. Крамаренко придает исключительно большое значение. Несоблюдение оптимальных условий рН среды при извлечении алкалоидов водой из биологического материала животного происхождения является одной из причин значительных потерь этих веществ в общем ходе химико-токсикологического анализа. Алкалоиды, введенные в организм, подвергаются различным превращениям: гидролизу, окислению, восстановлению и т. п.; только немногие алкалоиды выделяются из организма в неизмененном виде. Одним из свойств алкалоидов является способность их вступать во взаимодействие с молекулой белка и образовывать комплексы, не изолируемые или трудно изолируемые водой. Реакция взаимодействия алкалоидов с белками протекает обычно при величине рН, лежащей выше изоэлектрической точки белков  (рН 4-5), т. е. в слабокислой области. С повышением рН возможность связывания алкалоидов белками увеличивается, а это значит, что комплексообразование между алкалоидами и белками возможно и в живом организме (рН крови 7,3-7,5) и в трупе (рН 6,2 и выше). Для того чтобы изолировать алкалоиды из биологического материала, необходимо прежде всего разрушить комплексы алкалоидов с белками. Разрушение этих комплексов происходит в результате изменения рН среды. По данным В. Ф. Крамаренко, оптимальным является рН 2,5- 3,0. Алкалоиды, освобожденные из комплексных соединений с белками при подкислении объекта до рН 2,5-3,0, экстрагируют из водных растворов органическими растворителями. В зависимости от константы диссоциации алкалоиды переходят из солей в свободные основания при различных значениях рН среды. Слабоосновные алкалоиды, например кофеин (К = 4,1 • 10-14), соли которых полностью гидролизуются в водных растворах, экстрагируются из водных растворов органическими растворителями даже из кислой среды. Более сильные основания, например папаверин (К = 8,15-10-9) или наркотин (К= 1,5-10-8), переходят в основания и экстрагируются из слабощелочной среды и, наконец, алкалоиды со сравнительно большой величиной константы диссоциации, например кодеин, требуют для своего извлечения более сильного подщелачивания. На степень извлечения алкалоидов органическими растворителями из водных растворов определенное влияние оказывают электролиты. С увеличением концентрации электролитов в водных растворах степень экстракции алкалоидов органическими растворителями повышается. Из кислых водных растворов, насыщенных NaCl или (NH4)2SО4, алкалоиды экстрагируются лучше, чем из растворов, не содержащих этих электролитов, причем характер кислоты оказывает влияние на процесс экстрагирования алкалоидов: в случае подкисления щавелевой и соляной кислотами алкалоиды лучше экстрагируются из водных растворов, чем при подкислении серной кислотой. Так же оказывает влияние и степень измельчения биологического материала.

8. Составить примерный план анализа при подозрении на отравление синтетическими азотсодержищими лекарственными веществами (антипирин, амидопирин, аминазин).

Ответ:

 

Аминазин, антипирин, амидопирин извлекаются из щелочного раствора (экстракт хлороформный II на рисунке)

Предварительная проба на аминазин.

К 2 мл мочи прибавляют 1 мл реактива FРN (Реактив FPN. К 5 мл 5%-ного раствора хлорида железа(III) прибавляют 45 мл 20%-ного раствора хлорной кислоты и 50 мл 50%-ного раствора азотной кислоты). При наличии в исследуемой пробе аминазина мгновенно развивается окрашивание от розового до синего. Проба с реактивом FРN не специфична и имеет только отрицательное значение. При отрицательном результате пробы дальнейшее исследование мочи на наличие производных фенотиазина не проводится.

Антипирин

1. Реакция с хлоридом окисного  железа. К остатку в фарфоровой чашке после удаления хлороформа добавляют одну каплю хлорида окисного железа. При наличии антипирина появляется кроваво-красное окрашивание.

2. Реакция получения нитрозантипирина. Остаток после удаления хлороформа  растворяют в дистиллированной  воде, подкисляют 10% раствором серной кислоты и добавляют несколько капель насыщенного раствора нитрита натрия. При наличии антипирина наблюдают зеленое окрашивание; при больших количествах вещества может выпасть зеленый осадок.

Амидопирин

1. Реакция с хлоридом окисного железа. К остатку в фарфоровой чашке после удаления хлороформа добавляют одну каплю хлорида окисного железа. При наличии амидопирина появляется фиолетовое окрашивание, исчезающее от избытка реактива.

2. Реакция с азотистой кислотой. Остаток после удаления хлороформа растворяют в дистиллированной воде, подкисляют 10% раствором серной кислоты и добавляют несколько капель насыщенного раствора нитрита натрия.

При наличии амидопирина наблюдают фиолетовое быстро исчезающее окрашивание.

3. Реакция с нитратом серебра. Часть водного раствора исследуемого вещества помещают в пробирку, добавляют 3-5 капель раствора нитрата серебра и нагревают в течение 3-5 минут. При наличии амидопирина наблюдают образование фиолетового окрашивания. При больших количествах амидопирина может наблюдаться образование темного осадка металлического серебра.

4. Реакция с раствором йода в  соляной кислоте. К остатку амидопирина  на предметном стекле прибавляют 1-2  капли раствора йода в  концентрированной соляной кислоте  – выделяются через некоторое время  призматические кристаллы. Открываемый минимум 0,3  мкг при предельной концентрации 1:666666.