Контрольная работа по токсикологической химии

Приготовление реактива (см. Приложение 1, реактив 3).

Индофеноловая реакция. При окислении смеси  фенолов и аминов (в том числе  и аммиака) образуются индофенолы, имеющие  соответствующую окраску: 

 

 

 

При выполнении индофеноловой реакции  в качестве окислителей могут  быть использованы гипохлорит натрия, хлорная известь, хлорная или  бромная вода, пероксид водорода и  др. Окислителем также может быть кислород воздуха.

Выполнение  реакции. К 0,5-1,0 мл исследуемого раствора прибавляют 1 каплю анилина и 2 мл раствора гипохлорита натрия. Появление  грязно-фиолетовой окраски указывает  на наличие фенола в пробе. После  прибавления аммиака появляется устойчивая синяя окраска.

Индофеноловую реакцию дают фенолы, имеющие свободное  параположение, крезолы и другие соединения, содержащие фенольную группу.

Приготовление реактива (см. Приложение 1, реактив 10).

Реакция Либермана. Эта реакция также  основана на образовании индофенола. В качестве реактивов на фенолы применяют  нитрит натрия и серную кислоту. При  взаимодействии нитрита натрия и  серной кислоты образуется азотистая  кислота, которая с фенолом образует /г-нитрозофенол, при изомеризации которого образуется /г-хиноидоксим: 

 

 

 

При взаимодействии хиноидоксима с избытком фенола образуется индофенол, имеющий  синюю окраску: 

 

 

 

Выполнение  реакции. 1-2 капли исследуемого раствора (лучше брать раствор исследуемого вещества в диэтиловом эфире) вносят в маленький тигель и выпаривают досуха. К сухому остатку прибавляют каплю 1 %-го свежеприготовленного раствора нитрита натрия в концентрированной  серной кислоте и смесь оставляют  на несколько минут. После охлаждения смеси по каплям прибавляют 4 н. раствор  гидроксида натрия до щелочной реакции (по лакмусу). Появление синей окраски, которая может переходить в красную, а затем в зеленую, указывает  на наличие фенола в пробе. Реакцию  Либермана дают некоторые фенолы, эфиры фенолов, тиофен и др. Не дают этой реакции нитрофенолы, паразамещенные фенолы и др.

Реакция с хлоридом железа (III). От прибавления  хлорида железа (III) к фенолу появляется окраска.

Выполнение  реакции. 1-2 капли исследуемого раствора помещают на фарфоровую пластинку или  в маленькую фарфоровую чашку  и прибавляют 1-2 капли свежеприготовленного 5 %-го раствора хлорида железа (III). При  наличии фенола появляется фиолетовая или сине-фиолетовая окраска, исчезающая от прибавления воды, спирта и кислот.

С хлоридом железа (III) дают окраску крезолы, оксипиридины, оксихинолин и ряд других веществ, содержащих фенольные группы. Состав и окраска образующихся соединений зависят от природы исследуемых  веществ, растворителей и рН среды. о-Крезол и re-крезол с хлоридом железа (III) дают синюю окраску, а л-крезол - красно-фиолетовую.

Реакция с реактивом Миллона. При взаимодействии фенола с реактивом Миллона (смесь  нитратов одно- и двухвалентной ртути, содержащая азотистую кислоту) появляется красная или оранжевая окраска. При малых количествах фенолов  возникает желтая окраска.   Нагревание  ускоряет эту реакцию. Вероятно, что при этой реакции вначале образуется 2-нитрозофенол, который переходит в 1,2-хинонмоноксим:  

 

 

 

1,2-хинонмоноксим  с ионами ртути образует окрашенное  внутрикомплексное соединение: 

 

 

 

Выполнение  реакции. В микротигель вносят 1-2 капли исследуемого раствора, прибавляют 1-2 капли реактива Миллона и оставляют  на несколько минут. Если за это время  не произойдет изменение окраски, то смесь нагревают до кипения и  кипятят несколько минут. Появление  красной окраски указывает на наличие фенола в пробе. Эту реакцию  дают некоторые фенолы, анилин, эфиры  фенолов, которые при нагревании образуют фенол. Эта реакция часто  используется для обнаружения паразамещенных фенола, которые не могут быть обнаружены при помощи реакции Либермана.

Реакция с бензальдегидом. При нагревании фенолов в кислой среде с бензальдегидом (как и с рядом других альдегидов) образуется бесцветный продукт конденсации, при окислении которого возникает  окраска. Концентрированная серная кислота при этой реакции играет роль дегидратирующего и конденсирующего  вещества, а также роль окислителя.

Выполнение  реакции. В пробирку вносят 0,1-0,5 мл исследуемого раствора, 2 мл концентрированной серной кислоты и 1- 2 капли бензальдегида. При нагревании смеси до кипения  появляется темно-красная окраска. После охлаждения смеси и прибавления  к ней 10 мл воды и 10 %-го раствора гидроксида натрия до щелочной реакции (по лакмусу) окраска переходит в сине-фиолетовую. При взбалтывании этого раствора с диэтиловым эфиром или хлороформом  окраска переходит в слой органического  растворителя. Эту реакцию дают фенол  и о-крезол. Другие крезолы не дают этой реакции.

Метод микродиффузии. Этот метод, основанный на реакции с реактивом Фолина - Чиокальто, применяется для обнаружения  фенола в моче, крови и гомогенатах  тканей.

 

 

Вопрос  № 5:

 

Транспорт ксенобиотиков через  клеточные мембраны организма. Типы мембран.

 

Ответ:

 

Целесообразность  строения и функций человеческого  организма (как и других живых  организмов) проявляется, в частности, в избирательном характере поглощения веществ и выведения продуктов метаболизма. Поэтому существенное значение имеют ответы на вопросы, почему в современных экологических условиях стало возможным поступление в организм такого большого количества веществ, чуждых для него, причиняющих ему вред, как осуществляется адаптация организма по отношению к ним. Ответы эти не однозначны:

• загрязнение биосферы приобрело глобальный характер, изменился геохимический фон, нарушилось равновесие в биосфере;
• рост числа ксенобиотиков происходит лавинообразно, что привело к превышению адаптационных возможностей человека, срыву адаптации, снижению иммунологической защиты, т.е. сам механизм избирательности оказался нарушен;
• многие ксенобиотики обладают высокой реакционной способностью, могут изменять свойства клеточных мембран, образовывать связи с их рецепторами;
• ксенобиотики могут выступать в качестве антиметаболитов, т.е. конкурировать с естественными рецепторами;
• для ксенобиотиков характерна высокая растворимость в жирах и липидах¹²;
• многие ксенобиотики легко вступают в прочные связи с макромолекулами клетки, нарушая ключевые метаболические реакции (биосинтез белка, энергетические процессы и т.д.).

Поступление ксенобиотиков в организм, следовательно, обусловлено, с одной стороны, их собственными свойствами (способностью образовывать прочные связи с мембраной, характером этих связей, обусловливающих длительность удерживания на белково-липидном комплексе, способностью конкурировать с обычными метаболитами), с другой – свойствами самого организма. При этом определяющими свойствами организма являются:

• состояние иммунной системы;
• половые различия;
• возраст;
• генетически обусловленная активность ферментов;
• наличие соматических заболеваний и др.

Пути  поступления ксенобиотиков в  организм могут быть различными: через легкие, пищеварительный тракт, кожу. Самый простой путь проникновения – через дыхательные пути, так как поверхность мембран очень велика. Всасывание многих веществ происходит через слизистую оболочку полости рта путем простой диффузии и оттуда (минуя печеночный барьер) – в кровеносную систему. 
 
Многие чужеродные соединения (неионизированные) легко всасываются таким образом из желудка.

Тот же механизм (степень ионизации вещества и его растворимость в липидах) обусловливает всасывание через  кишечный эпителий. После всасывания из желудочно-кишечного тракта, через  кожу или легкие чужеродные соединения и их метаболиты могут проходить  через барьерные ткани, например, гематоэнцефалический барьер и плаценту. Гематоэнцефалический барьер на уровнях "кровь – мозг" и "кровь  – спиномозговая жидкость" –  это типичные липопротеиновые мембраны, и чужеродные молекулы преодолевают их также путем простой диффузии, со скоростью, пропорциональной растворимости в липидах. Плацента состоит из активно метаболизирующей ткани, образует сложный барьер между кровообращением матери и плода. Проходя через него, сложные соединения могут еще и превращаться в различные метаболиты или накапливаться.

Распределение ксенобиотиков в организме определяется их свойствами и особенностями тканей. Многие ксенобиотики жирорастворимы (особенно пестициды), поэтому могут накапливаться в жировых депо. Другие (соли тяжелых металлов, тетрациклиновые антибиотики) – остеотропны, поэтому накапливаются в костях. Чужеродные соединения могут также связываться с белками (и в таком состоянии не могут выводиться через мембраны) и нуклеиновыми кислотами (некоторые антибиотики, афлатоксины), приводя к мутациям. Многие ксенобиотики под действием обычных детоксицирующих ферментов превращаются, напротив, в метаболиты, более токсичные и даже обладающие канцерогенным действием.

Многие  ксенобиотики могут вызывать иммунологическую сенсибилизацию организма и делать его более чувствительным к другим веществам.

 

 

Вопрос  № 6:

 

Основная причина того, что метод  Зангер-Блека имеет только отрицательное  судебно-химическое значение при исследовании объектов на присутствие мышьяка.

 

Ответ:

 

Способ основан на реакции Зангера-Блека  и осуществляется путем восстановления соединений мышьяка (III) цинком (в присутствии  хлороводородной кислоты) в специальном  приборе до арсина:

Арсин, проходя через слой ваты, пропитанной ацетатом свинца, освобождается  от возможной примеси сероводорода:

Предварительно дихлорид олова  восстанавливает соединения мышьяка (V) до (III):

Затем арсин, соприкасаясь с бумагой, пропитанной раствором дихлорида  ртути, окрашивает ее в зависимости  от концентрации мышьяка в оранжевый  или желтый цвет. Последовательно  происходят реакции:

Повысить предел чувствительности реакций с 0,001 мг до 0,0005 мг (0,5 мкг) можно, если обработать бумагу раствором иодида калия. Происходит взаимодействие дихлорида  ртути (I) с иодидом калия:

Окраска усиливается за счет образования  металлической ртути:

Недостаток первого способа  состоит в невозможности обнаружения  примеси мышьяка в присутствии  соединений сурьмы, фосфора, солей тяжелых  металлов, сульфид- и сульфит-ионов.

 

 

Вопрос  № 7:

 

Судебно-химическое доказательство употребления препаратов, содержащих каннабиноиды. Изолирование, обнаружение и возможные  методы количественного определения  указанных веществ.

 

Ответ:

 

Наглядный пошаговый анализ на качественное обнаружение метаболита каннабиноида 11-нор-*9-тетрагидроканнабинол-карбоновой кислоты в человеческой моче. Предназначен только для профессиональной Диагностики  Ин Витро.

ПРИМЕНЕНИЕ

Диагностический тест на содержание каннабинола (ТНС) компании SERATEC является вторичным по своей природе, постепенным  анализом на химическое выявление каннабинола  в моче человека при предельной норме  в 50 нг/мл.

Этот препарат используется для  получения наглядного, качественного  результата и предназначен для применения в профессиональных целях. Данный тест не должен использоваться без надлежащего  наблюдения и не предназначается  для массовой продажи в ненадежные руки. Этот препарат обеспечивает исключительно  предварительные результаты анализа. Для получения конечных результатов  анализа следует применять более  специфический альтернативный химический метод. Газовая хроматография/массовая спектрометрия (GC/MC) были признаны общепринятыми  Национальным Институтом Профилактики Наркотиков методами. Клинические заключения и решения врачей должны использоваться приминительно каких бы то ни было тестов на обнаружение наркотика, особенно в случае подтверждения предварительного анализа.

НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ

Каннабиноиды являются галлюциногенными реагентами производными цветущей части  растения марихуаны. Активным элементом  каннабиноида является тетрагидроканнабинол (ТНС). Каннабис может употребляться  через курение (марихуаны) или пищеварительный  тракт. Злоупотребление наркотиком может привести к галлюцинациям  и поднятию эйфорического настроения, которое часто сопровождается отупением, спонтанным смехом и увеличением  времени реакции. Кроме того принимающий  каннабис может пережить потерю координации, кратковременное нарушение памяти, озабоченность, параною, депрессию, растерянность  и повышенный ритм сердца. Частое употребление, как правило, приводит к притуплению  психотропных и соматических ощущений. Резкое прекращение употребления наркотика  может привести к симптомам отвыкания  таким, как беспокойство, бессоница, анорексия и морская болезнь. ТНС переваривается в печени и  выделяется через мочу в основном как 11-нор-*9-ТНС-карбоновая кислота  или в качестве глюкуронида не за долго после его употребления. 11-nor-*9-THC-карбоновая кислота имеет  период полураспада 24 часа и может  быть обнаружена 1-5 дней спустя.