toskikologiya_i_toksikologicheskaya_himiya

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского
Институт химии
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебно-методической работе
профессор, д.ф.н. Елина Е.Г.
"__" __________________2013 г.
Рабочая программа дисциплины
"Токсикология и токсикологическя химия"
Направление подготовки
280700 – Техносферная безопасность
Профиль подготовки
Промышленная безопасность технологических процессов и производств
Квалификация выпускника
Бакалавр
Форма обучения
Очная
Саратов,
2013 год
1. Цели освоения дисциплины
Целями освоения дисциплины «Токсикология и токсикологическая
химия» является формирование компетенций связанных с:
 знаниями токсических свойств органических и неорганических
соединений в соответствии с их принадлежностью к классам,
механизмов их действия, путей метаболизма, способов их выделения
и анализа;
 развитием у студентов основ экологического мышления на основе
полученных знаний о действии токсикантов на живые организмы и
их превращений в окружающей среде;
 выработкой навыков владения современными методами выделения и
идентификации токсических веществ;
2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
Дисциплина «Токсикология и токсикологическая химия» входит в
вариативную часть профессионального цикла (Б.3) ООП бакалавриата по
профилю «Промышленная безопасность технологических процессов и
производств»; направление подготовки 280700 – Техносферная
безопасность является дисциплиной по выбору.
Материал дисциплины основывается на «входных» знаниях курсов:
«Общая и неорганическая химия», «Органическая химия», «Экология»,
«Медико-биологические основы безопасности».
Изучение данного курса как предшествующего способствует
усвоению дисциплин: «Технология химических процессов и производств»,
«Опасные производства Саратовской области», «Надежность технических
систем и техногенный риск», а также необходимо для выполнения
квалификационной работы бакалавра, обеспечивая профессиональные
навыки.
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате
освоения дисциплины «Токсикология и токсикологическая химия»:
 владением культурой безопасности и риск-ориентированным
мышлением, при котором вопросы безопасности и сохранения
окружающей среды рассматриваются в качестве важнейших
приоритетов в жизни и деятельности (ОК-7);
 способностью к абстрактному и критическому мышлению,
исследованию окружающей среды для выявления ее возможностей и
2
ресурсов, способность к принятию нестандартных решений и
разрешению проблемных ситуаций (ОК-12);
 готовностью использовать знания по организации охраны труда,
охраны окружающей среды и безопасности в чрезвычайных
ситуациях на объектах экономики (ПК-12);
 способностью анализировать механизмы воздействия опасностей на
человека, определять характер взаимодействия организма человека с
опасностями среды обитания с учетом специфики механизма
токсического действия вредных веществ, энергетического
воздействия и комбинированного действия вредных факторов (ПК16);
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
•Знать:
- Новые и классические методы химического, физико-химического и
биохимического изолирования, обнаружения и идентификации
ядовитых и сильнодействующих веществ.
- Пути превращения токсических веществ в организме и окружающей
среде, и их влияния на различные системы живого организма.
- Методы обезвреживания и уничтожения химического оружия, а
также отходов, образующихся в процессе химического
производства.
•Уметь:
- Прогнозировать возможные последствия той или иной
чрезвычайной ситуации или использования химической продукции.
Формулировать рекомендации по использованию продукции
химических производств, а также по защите от вредного воздействия
антропогенных факторов химической природы.
- Выбирать объект исследования и изолировать токсические
вещества, проводить очистку полученных извлечений от примесей
эндогенного и экзогенного характера
Осуществлять
идентификацию
токсических
веществ
с
использованием комплекса физических, физико-химических и
химических методов анализа.
- Использовать полученные знания при освоении смежных дисциплин
и в своей профессиональной деятельности.
3
•Владеть:
- Знаниями о путях и скорости выведения, накапливания и
метаболизме ядовитых веществ.
- Методами работы в химической лаборатории с использованием
лабораторного оборудования и современных приборов физических
методов исследования.
- Способностью анализировать степень потенциального вредного
воздействия на человека и окружающую среду конкретных
органических соединений, а также продукции сложного состава.
- Методами безопасного обращения с химическими материалами с
учетом их физических и химических свойств, проводить оценку
возможных рисков.
4
4. Структура и содержание дисциплины «Технология химических
процессов и производств».
Общая трудоемкость дисциплины составляет 6 зачетных единиц 216
часов: 36 ч. лекционных, 36 ч. лабораторных занятий, 108 ч.
самостоятельной работы, 36 ч. экзамен.
№
п/
п
Раздел дисциплины
Семестр
Неделя
семестра
1
Введение в дисциплину.
Основные направления
токсикологии
и
токсикологической
химии.
Основные
классы
токсических
соединений.
Токсикодинамика,
механизмы
формирования
токсического эффекта.
Биотрансформация.
Задачи
химикотоксикологического
анализа.
Судебномедицинская экспертиза
в РФ.
4
1-2
Виды учебной
Формы текущего
работы, включая
контроля
самостоятельную успеваемости (по
работу студентов и
неделям
трудоемкость (в
семестра)
часах)
Формы
лекци лаб. срс промежуточной
аттестации (по
и
зан.
семестрам)
4
4
12 Разбор
конкретных
ситуаций.
Тесты для
контроля знаний.
5
2
Химикотоксикологический
анализ
веществ,
изолируемых
экстракцией
и
сорбцией.
Лекарственные
вещества.
4
3-4
4
4
12
Отчет по теме
лабораторной
работы.
Решение задач.
3
Диагностика
острых
отравлений
лекарственными
соединениями
наркоманий
и
токсикомании.
Анализ
соединений,
изолируемых
экстракцией
неполярными
органическими
растворителями.
Пестициды.
Анализ
соединений,
изолируемых
минерализацией.
Анализ
соединений,
изолируемых
дистилляцией.
4
5-6
4
4
12
4
7-8
4
4
12
Отчет по теме
лабораторной
работы.
Разбор
конкретных
ситуаций.
Отчет по теме
лабораторной
работы. Решение
задач.
4
9-10
4
4
12
Решение задач.
4
1112
4
4
12
Анализ
соединений,
изолируемых
диализом.
4
1314
4
4
12
Решение задач.
Отчет по теме
лабораторной
работы.
Решение задач.
Разбор
конкретных
ситуаций.
4
5
6
7
6
8
9
Анализ соединений, не
требующих
специальных методов
изолирования.
Токсикология
экстремальных
ситуаций и военная
токсикология.
Промежуточная
аттестация.
Итого:
4
1516
4
4
4
1718
4
4
36
36
Решение задач.
Разбор
конкретных
ситуаций.
12 Решение задач.
Разбор
конкретных
ситуаций.
Экзамен 36
(Приложение 3)
108
216
12
4.1 Содержание лекционного курса
Введение в дисциплину. Основные направления токсикологии и
токсикологической химии. Задачи химико-токсикологического
анализа. Судебно-медицинская экспертиза в РФ.
История возникновения развития токсикологической химии. Современные
проблемы химико-токсикологического анализа, Задачи судебнохимической экспертизы отравлений. Направления использования химикотоксикологического анализа. Аналитическая диагностика отравлений и
наркоманий. Документы судебно-химической экспертизы.
Корреляция «структура - токсикологический эффект». Объекты
исследования и вещественные доказательства: внутренние органы трупов,
продукты питания, выделения живых организмов, одежда, объекты
окружающей среды. Понятия об организации судебно-медицинской
экспертизы в РФ. Основные документы, регламентирующие работу
судебно-химической экспертизы.
Химико-токсикологический анализ веществ, изолируемых
экстракцией и сорбцией. Лекарственные вещества.
Физико-химические
характеристики
лекарственных
веществ.
Токсикокинетические
особенности
пероральных,
ингаляционных,
перкутанных отравлений. Токсикодинамика, механизмы формирования
токсического эффекта. Пути метаболизма чужеродных соединений и
факторы, влияющие на их биотрансформацию. Вторичный метаболизм
микроорганизмов, растений и животных. Скорость и характер экскреция
токсичных и чужеродных соединений и их метаболитов в зависимости от
физико-химических свойств соединений и факторов среды. Формирование
7
токсического
токсичности.
эффекта.
Избирательная
токсичность
и
рецепторы
Правила отбора и направления объектов исследования на анализ, их
транспортировка и хранение. Современные методы выделения
лекарственных и наркотических соединений из тканей и органов. Подбор
оптимальных условий экстракции, методов и методик очистки экстрактов.
Изолирование лекарственных вещества кислого нейтрального и
слабоосновного характера из трупного материала и других объектов
исследования.
Общий ненаправленный анализ с помощью скрининговых методов
исследования.
ТСХ-скрининг.
Направленное
комбинированное
исследование на лекарственные вещества с помощью современных
физико-химических, химических и биологических методов анализа:
хроматографические,
спектральные
методы,
масс-спектрометрия,
спектрофотометрия в УФ и видимой областях, флуоресценция,
фосфоресценция, иммунологические методы анализа. Особенности
использования газовой хроматографии и ВЭЖХ. Понятия о пределах
обнаружения и специфичности. Подтверждающий анализ. Понятия о
документировании судебно-химического исследования и заключении.
Диагностика острых отравлений лекарственными соединениями
наркоманий и токсикомании.
Понятие о клинической токсикологии, её задачи и основные разделы.
Острые отравления, их характер и причины, особенности детских
отравлений.
Организация оказания специализированной помощи при острых
отравлениях,
методы
дезинтоксикационной
терапии.
Химикотоксикологический анализ: пробоподготовка, выбор методов и способов
анализа. Направленный и скрининг-анализ. Количественный анализ.
Воспроизводимость результатов анализа биожидкостей. Направления и
задачи наркологии. Службы аналитической диагностики наркомании и
токсикомании. Работа химико-токсикологической службы при оказании
наркологической помощи.
Объекты исследования и подготовка проб. Направленный и комплексный
анализ на отдельные группы наркотических соединений. Предварительное
и подтверждающее исследование.
Анализ соединений, изолируемых экстракцией неполярными
органическими растворителями. Пестициды.
8
Представление о пестицидах, их строении, свойствах и токсичности.
Классификация пестицидов. Изолирование, очистка, обнаружение и
количественное
определение
отдельных
групп
пестицидов.
Предварительные методы. Химические и биохимические методы в
сочетании
с
тонкослойной
хроматографией.
Газожидкостная
хроматография.
Анализ соединений, изолируемых минерализацией.
Строение и токсичность металлоорганических соединений. Общие и
частные методы минерализации. Дробный анализ на отдельные ионы,
органические реагенты. Методы разделения и идентификации ионов
металлов. Количественный анализ.
Анализ соединений, изолируемых дистилляцией.
Общая характеристика и токсичность «летучих» ядов. Сравнительная
оценка методов их изолирования: простая и азеотропная перегонка,
перегонка с водяным паром, перегонка при пониженном давлении.
Химический
анализ,
газохроматографическое
разделения
и
идентификация. Количественное определение. Экспертиза алкогольного
опьянения.
Анализ соединений, изолируемых диализом.
Общая характеристика и токсичность кислот, щелочей, нитратов и
нитритов. Способы определения рН среды объекта. Мембранная
фильтрация и диализ. Сохраняемость соединений в трупном материале.
Анализ
соединений,
не
требующих
специальных
методов
изолирования.
Вредные пары и токсичные газы. Причины отравлений и клиническая
диагностика. Качественный анализ. Экспресс- и спектроскопические
методы обнаружения карбоксигемоглобина в крови. Газожидкостная
хроматография в анализе оксида углерода.
Токсикология экстремальных ситуаций и военная токсикология.
Боевые отравляющие вещества, компоненты ракетных топлив,
технические жидкости и зажигательные вещества. Комбинированные
химические поражения. Поражения ядовитыми животными и растениями.
9
Перечень лабораторных работ
1. Выделение, очистка и идентификация органических соединений.
Физические методы анализа. Объяснение по теме. Посещение лаборатории
физических методов исследования.
2.Биотрансформация. изучение метаболизма метилового спирта.
обнаружение метаболитов. Определение температуры плавления
неизвестного вещества и температуры кипения по методу Сиволобова.
3. Тоскослойная хроматография изомерных нитроанилинов и азобензола.
4. Анализ хлорорганических соединений: хлорэтил, хлороформ.
5. Альдегиды, кетоны. Обнаружение ацетона.
6. Фенолы, аминофенолы. Общие и специфические реакции на фенол и
тимол. Общие и специфические реакции на аминофенолы.
7. Обнаружение веществ основного характера. Алкалоиды.
8. Инфракрасная спектроскопия. Запись и анализ ИК спектра
парацетамола.
5. Образовательные технологии
При
освоении
дисциплины
используются
следующие
образовательные технологии: курс лекций с мультимедийными
материалами, самостоятельная работа (освоение теоретического
материала, подготовка к лабораторным занятиям, подготовка к текущему и
итоговому контролю), консультации, лабораторные занятия. В учебном
процессе используется разбор конкретных ситуаций (примеры химикотоксикологического анализа, острые отравления лекарственными
соединениями и токсикомания, анализ соединений, изолируемых
диализом, экстремальные ситуации.). Некоторые лабораторные работы
связаны с темами самостоятельной работы, что позволяет лучше
закреплять усвоенный материал. Реализация компетентностного подхода
предусматривает использование в учебном процессе материала,
направленного на формирование у обучающихся общекультурных и
профессиональных компетенций, умения и навыков, соответствующих
дисциплине. В ходе практических занятий организуются тренинги по
решению конкретных задач, связанных с анализом степени
10
потенциального вредного воздействия на человека и окружающую среду
конкретных соединений.
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы
студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости,
промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.
Самостоятельная работа студента заключается в освоении
теоретического материала, подготовке и оформления лабораторных работ,
выполненных в аудитории.
На самостоятельную работу вынесены следующие вопросы:
1. История развития и современные проблемы токсикологии и
токсикологической химии. Ведение документации судебномедицинской экспертизы в РФ.
Исторические сведения о возникновении и развитии токсикологической
химии. Современные проблемы химико-токсикологического анализа.
Документы судебно-химической экспертизы. Организация судебномедицинской экспертизы в РФ.
2. Химико-токсикологический анализ веществ, изолируемых
экстракцией и сорбцией. Лекарственные вещества.
Вторичный метаболизм микроорганизмов, растений и животных. Правила
отбора и направления объектов исследования на анализ, их
транспортировка и хранение. Масс-спектрометрия, спектрофотометрия в
УФ и видимой областях, флуоресценция, фосфоресценция.
Документирование судебно-химического исследования.
3. Диагностика острых отравлений лекарственными соединениями
наркоманий и токсикомании.
Острые отравления, их характер и причины, особенности детских
отравлений. Списки наркотических веществ, ядовитых и
сильнодействующих веществ. Эпидемиология алкоголизма, наркомании,
токсикомании. Организация наркологической помощи населению и
формы борьбы с наркоманией. Организация оказания специализированной
помощи при острых отравлениях, методы дезинтоксикационной терапии.
Службы аналитической диагностики наркомании и токсикомании. Работа
химико-токсикологической службы при оказании наркологической
помощи.
11
4. Анализ соединений, изолируемых экстракцией неполярными
органическими растворителями. Пестициды.
Представление о пестицидах, их строении, свойствах и токсичности.
Классификация пестицидов.
5. Анализ соединений, изолируемых минерализацией.
Строение и токсичность металлоорганических соединений. Методы
разделения и идентификации ионов металлов. Количественный анализ.
6. Анализ соединений, изолируемых дистилляцией.
Общая характеристика и токсичность «летучих» ядов. Сравнительная
оценка методов их изолирования: простая и азеотропная перегонка,
перегонка с водяным паром, перегонка при пониженном давлении.
7. Анализ соединений, изолируемых диализом.
Общая характеристика и токсичность кислот, щелочей, нитратов и
нитритов. Способы определения рН среды объекта.
8. Анализ соединений, не требующих специальных методов
изолирования.
Причины отравлений вредными парами и токсичными газами,
клиническая диагностика. Качественный анализ. Экспресс- и
спектроскопические методы обнаружения карбоксигемоглобина в крови.
9. Токсикология экстремальных ситуаций и военная
токсикология.
Боевые отравляющие вещества, компоненты ракетных топлив,
технические жидкости и зажигательные вещества. Комбинированные
химические поражения. Поражения ядовитыми животными и растениями.
Проверка перечисленных вопросов осуществляется при контроле
выполнения лабораторных работ в аудитории, а также на итоговом
тестировании.
12
Перечень вопросов для экзаменационной оценки знаний студентов
по курсу «Токсикология и токсикологическя химия»
1. Цели и задачи токсикологической химии.
2. Основные направления токсикологии и токсикологической химии.
3. Токсикология экстремальных ситуаций и военная токсикология.
4. Направления использования химико-токсикологического анализа.
5. Объекты исследования при химико-токсикологических исследованиях.
6. Взаимосвязь токсикологической химии с другими дисциплинами.
7. История становления и развития токсикологической химии.
8. Классификация методов выделения и анализа различных групп токсических
веществ. Организация проведения судебно-химической и судебно-медицинской
экспертизы в РФ.
9. Порядок проведения и правила судебно-химического анализа.
10. Классификации ядов и отравлений. Степень токсичности, виды доз, размерность.
11. Токсикокинетические особенности пероральных, ингаляционных, перкутанных
отравлений.
12. Корреляция структуры ксенобиотика и его токсичности.
13. Взаимодействие токсикант-рецептор. Летальный синтез, детоксикация.
14. Неспецифические взаимодействия ксенобиотика с мишенями.
15. Закономерности распределения токсикантов в организме. Влияние на токсичность
физико-химических характеристик яда и биологической среды.
16. Биотрансформация токсикантов в организме: гидролиз, окисление, окислительное
дезалкилирование,
эпоксидирование
и
гидроксилирование,
восстановление,
десульфирование, ацетилирование, метилирование, конъюгация с аминокислотами и
др.
17. Токсикодинамика, механизмы формирования токсического эффекта.
18. Методы детоксикации организма при острых отравлениях. Антидоты.
19. Скрининг ЛВ, имеющих токсикологическое значение.
20. Правила отбора и направления объектов исследования на анализ, их
транспортировка и хранение.
21. Современные методы выделения лекарственных и наркотических соединений из
тканей и органов.
22. Хроматографические методы анализа: ТСХ, ВЭЖХ, ГЖХ.
23. Анализ веществ, изолируемых минерализацией. «Металлические яды». Механизмы
токсичности металлов.
24. Разделение ионов металлов и идентификация «металлических ядов».
Количественное определение.
25. Анализ веществ, изолируемых экстракцией водой в сочетании с диализом. Понятие
диализа. Область применения. Краткая характеристика группы. Методы обнаружения и
13
количественного определения минеральных кислот, едких щелочей, нитратов и
нитритов.
26. Анализ веществ, изолируемых экстракцией и сорбцией. Выделение «нелетучих»
ядов из биоматериала. Методы очистки экстрактов. Производные барбитуровой
кислоты, небарбитуровые снотворные, бензойная, салициловая, ацетилсалициловая,
пикриновая кислоты, сердечные гликозиды, многоатомные фенолы, производные
анилина и п-аминофенола, алкалоиды. ТСХ-скрининг «нелетучих» ядов, цветные
реакции, спектральные методы анализа.
27. Вещества психоактивного действия. Наркомания, токсикомания, алкоголизм.
28. Классификации
психотропных
веществ
и
прекурсоров.
Документы,
регламентирующие потребление, распространение наркотических веществ.
29. Растения, содержащие наркотические и одурманивающие вещества. Опиаты,
каннабиноиды, кокаин. Психостимуляторы и галлюциногены.
30. Анализ веществ, изолируемых экстракцией органическими растворителями.
Пестициды. Классификации
пестицидов
и механизмы их
токсичности.
Хлорорганические, фосфорорганические пестициды, карбаматные эфиры.
31. Анализ веществ, изолируемых дистилляцией. Токсикокинетика и токсикодинамика
летучих ядов. Метод дистилляции с водяным паром. Методы качественного
обнаружения и количественного определения.
32. Изолирование лекарственных вещества кислого нейтрального и слабоосновного
характера из трупного материала и других объектов исследования.
33. Экспертиза алкогольного опьянения. Степень опьянения. Острая алкогольная
интоксикации и первая помощь.
34. Особые методы изолирования соединений. Соединения фтора, галогены,
хлорамины, ядохимикаты, тетраэтилсвинец, фосфид цинка. Токсикологическое
действие, методы качественного и количественного анализа.
35. Анализ веществ, не требующих особых методов изолирования. Угарный газ,
оксиды азота и серы, гидриды элементов V и VI групп Периодической системы
Менделеева. Токсикологическое действие и методы химико-токсикологического
анализа.
36. Направленное комбинированное исследование на лекарственные вещества с
помощью современных физико-химических, химических и биологических методов
анализа.
37. Ядовитые растения и животные. Классификация. Вещества, вызывающие
отравления. Методы химико-токсикологического анализа.
38. Первая
медицинская
помощь,
профилактика
отравления
растениями,
предотвращение нападения ядовитых животных.
14
7. Учебно-методическое
дисциплины
и
информационное
обеспечение
а) основная литература:
1. Токсикологическая химия : учебник / Т.Х.Вергейчик ; под ред. проф.
Е.Н.Вергейчика. - М.: МЕДпресс-информ, 2009. - 400 с.: ил.
б) дополнительная литература:
1. Плетнева Т.В., Соломатин Е.М., Сыроешкин А.В. и др.
Токсикологическая химия / Под ред. Т.В. Плетневой – М.: «ГЭОТАРМедиа», 2005. – 512 с.
2. Плетнева Т.В. Токсикологическая химия: Практикум / Т.В.Плетнева. –
М.: ЭКСМО, 2008. – 528 с.
3. Белов С.В. Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей
среды (техносферная безопасность): учебник. - М. : Юрайт : ИД Юрайт,
2011. – 680с. (4шт)
4. Химия окружающей среды / под ред. Т. И. Хаханиной. - М. : Юрайт:
Высш. образование, 2010. - 130с. (3шт)
5. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология: учеб. для вузов. - Ростов
н/Д: Феникс, 2008. - 602 с. (3шт)
6. Доклад о состоянии и об охране окружающей среды Саратовской
области в 2008 году / Правительство Сарат. обл., Ком. охраны
окружающей среды и природопользования Сарат. обл.; редкол.: В. С.
Белов [и др.]. - Саратов, 2009. - 314с. (5шт)
в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы
1. И.Д.Гадаскина, Н.А.Толоконцев. Яды - вчера и сегодня (Очерки по
истории ядов)
http://lib.rus.ec/b/17528
2. СанПиН 2.3.2.1293-03 (с изменениями от 26.05.2008 и 27.04.2009)
http://www.alphavit.ru//regulations/additives/index.shtml
3. Сорокин В.В. Учебно-методическая разработка «Органические
токсиканты».
http://www.sgu.ru/faculties/chemical/uch/tocs
15
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
- Аудитории для чтения лекций
- Учебные лаборатории
- Спектральные приборы (ИК спектрометр Фурье ФСМ, ЯМР спектрометр
Varian 400)
- Мультимедийный проектор и ноутбук
- Оверхэд-проекторы
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с
учетом рекомендаций и Примерной ООП ВПО по направлению
подготовки бакалавров 280700 – Техносферная безопасность
Автор: д.х.н., проф. Сорокин В.В.
Программа одобрена на заседании кафедры органической и
биоорганической химии от __04.02._2013 года, протокол №6.
Подписи:
Зав. кафедрой
д.х.н., профессор Федотова О.В.
Директор Института химии
д.х.н., профессор Федотова О.В.
16
Приложение
17
Примеры лабораторных работ
БИОТРАНСФОРМАЦИЯ. ИЗУЧЕНИЕ МЕТАБОЛИЗМА МЕТИЛОВОГО СПИРТА.
ОБНАРУЖЕНИЕ МЕТАБОЛИТОВ
18
Метанол в организме метаболизирует до формальдегида. При проведении
судебно-химического исследования биологических объектов на
наличие
метилового спирта необходимо провести вначале исследование объектов на
наличие формальдегида, т.к. большинство реакций идентификации метанола
основаны на переведении его в формальдегид и дальнейшем обнаружении
последнего в объекте при помощи хромогенных реакций.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПЛАВЛЕНИЯ
Температуру плавления определяют в запаянном с одного конца капилляре
длиной 40-50 мм и диаметром ~1 мм.
Хорошо высушенные и измельченные на часовом стекле кристаллы забирают
открытым концом капилляра. Затем, перевернув капилляр открытым концом вверх,
осторожным постукиванием его запаянным концом по столу перемещают вещество на
дно капилляра. Для уплотнения кристаллов капилляр бросают несколько раз через
вертикально поставленную на твердую поверхность стеклянную трубку высотой 90-100
см. Плотный слой вещества на дне капилляра должен иметь высоту 2-3 мм. Капилляр
прикрепляют к термометру посредством резинового кольца таким образом, чтобы
вещество находилось на уровне середины ртутного шарика термометра, и вместе с
термометром помещают в прибор для определения температуры плавления (рисунок).
Прибор нагревают на песчаной бане пламенем горелки
сначала довольно быстро, а затем, ближе к температуре
плавления вещества (за 10-15° до плавления), - медленно, так,
чтобы температура за одну минуту повышалась не более чем на
1-2°С.
Внешний вид вещества перед плавлением обычно
Рис. Прибор для несколько изменяется: оно уплотняется, отстает от стенок
определения
капилляра и между отдельными кусочками его могут появиться
температуры
пузырьки воздуха. Этот момент считают началом плавления.
плавления
Когда все вещество превратится в прозрачную жидкость, определение
температуры плавления заканчивают. Интервал температур между началом плавления и
его окончанием тем меньше, чем чище вещество. На практике обычно считают
допустимым, когда вещество плавится в пределах 1-2°С.
Определение температуры плавления следует производить не менее двух раз до
получения совпадающих результатов.
Литература
1. Астахова Л.Н., Кривенько А.П. Практикум по органической химии. Учеб.метод. пособие для студ. хим. фак. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1990. С. 20-21.
2. Агрономов А.Е., Шабаров Ю.С. Лабораторные работы в органическом
практикуме. М.: Химия, 1974. С. 24.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ КИПЕНИЯ ПО СИВОЛОБОВУ
В запаянную с одного конца стеклянную трубочку длиной 2,5-3,0 см и
внутренним диаметром 2-3 мм помещают 0,2-0,3 мл исследуемой жидкости. В эту же
трубочку опускают тонкий капилляр, запаянный с верхнего конца.
19
Длина капилляра 4-5 см, диаметр 0,2-0,5 мм. Трубочку с
помощью резинового кольца прикрепляют к термометру таким
образом, чтобы вещество находилось на уровне ртутного шарика
термометра (рисунок), и вносят в прибор для определения
Рис. Прибор для температуры плавления.
Определение
При нагревании прибора из внутреннего капилляра начинают
температуры
выделяться
пузырьки воздуха. Когда выделение пузырьков становится
кипения
по
быстрым, считают, что жидкость закипела.
Сиволобову
Тогда нагревание прекращают и дают прибору охладиться, отмечая температуру, при
которой выделение пузырьков внезапно прекратится. Эта температура и является
температурой кипения жидкости. Для определения температуры кипения по
Сиволобову рекомендуются вещества: хлороформ, этиловый или пропиловый спирт,
четыреххлористый углерод, вода, слегка подкрашенные органическими или
неорганическими веществами.
Литература
1. Астахова Л.Н., Кривенько А.П. Практикум по органической химии. Учеб.метод. пособие для студ. хим. фак. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1990. С. 15.
2. Агрономов А.Е., Шабаров Ю.С. Лабораторные работы в органическом
практикуме. М.: Химия, 1974. С. 30
ОПРЕДЕЛЕНИЕ НИКОТИНОВОМ КИСЛОТЫ МЕТОДОМ ХРОМАТОГРАФИИ
В ТОНКОМ СЛОЕ
Материалы и оборудование:
- раствор никотиновой кислоты (0,125 г никотиновой кислоты растворяют в 2.5 мл
спирта);
- стандартный образец никотиновой кислоты;
- система растворителей (подвижная фаза): гексан : этанол 95%-ный:
концентрированный аммиак в объемном соотношении 1:1:0,02;
- хроматографическая камера фирмы DESAGA H 50x50 или стеклянная камера для
хроматографии на незакреплённом слое
- стеклянные пластинки 50 - 50 мм для высокоэффективной ТСХ (например, Silufol)
или матовое стекло для хроматографии на незакреплённом слое.
Методика определения:
1. Наполните хроматографическую камеру объемом 1,5 мл заранее
приготовленной смесью растворителей (подвижная фаза).
2. Отметьте на хроматографической пластинке с обратной стороны линию старта
на расстоянии приблизительно 6 мм от края пластинки; с помощью капилляра нанесите
0,5 мкл раствора никотиновой кислоты и 0,5 мкл стандартного образца, используя
шаблон.
3. Высушенную хроматографическую пластинку поместите в камеру сорбентом
вниз; камеру закройте покровным стеклом и оставьте на несколько минут для
прохождения фронта растворителя на 3-4 см.
4. Извлеките пластинку из камеры, отметьте линию фронта растворителя,
высушите на воздухе и рассмотрите под УФ-лампой при длине волны 254 нм.
5. Обведите зоны адсорбции.
6. Определите величины Rf и Rs.
7. Сделайте вывод о соответствии определяемого токсиканта стандартному
образцу по величинам Rf и Rs.
Проведение хроматографии на незакреплённом слое:
20
На матовое стекло размером 1318 см, помещенное в специальный станок (рис.1),
насыпают слой оксида алюминия, просевая его через капроновый чулок, сложенный в
три слоя. Медленным перемещением металлического валика по стеклянной пластинке
получают ровный слой адсорбента. Края пластинки (левый и правый) на 5-7 мм
должны быть свободны от адсорбента. На расстоянии 1,5-2,0 см от нижнего края
пластинки на стартовую линию наносят пробы стандартных растворов веществ и смеси
веществ (0,1-0,5% растворы веществ в этиловом спирте). Точки нанесения должны
находиться на одной прямой на расстоянии 1,5-2 см друг от друга. Каждый раствор
наносят своим капилляром, лишь слегка при этом касаясь слоя адсорбента, чтобы
избежать его нарушения. Для этого капилляр опускают в адсорбент перпендикулярно
пластине. Площадь пятна должна быть минимальной.
Рис.1 Приспособление для нанесения незакрепленного слоя
оксида алюми-ния на пластинку: а - станок; б - валик для
разравнивания слоя адсорбента.
Рис.2 Хроматографическая камера с пластинкой.
Рис.9 Хроматографическая
камера с пластинкой
После нанесения проб веществ, ждут, когда растворитель испарится. Пластинку
помещают в хроматографическую камеру, представляющую собой кристаллизатор,
закрывающийся пришлифованным стеклом (рис. 2). В камеру предварительно
наливают ~20 мл смеси гексана, диизопропилового эфира и ацетона в
соотношении 1:2:0,5. Пластинка устанавливается наклонно на специальной подставке
так, чтобы край ее ниже стартовой линии находился в жидкости. Сверху
кристаллизатор закрывают стеклом. Пластинку вынимают из кристаллизатора, когда
фронт растворителя находится на расстоянии 1,0-1,5 см от верхнего края пластинки.
Отмечают линию фронта растворителя. Пластинку оставляют на воздухе для
высушивания. Если пятна хорошо видны, их обводят карандашом, отмечают линию
фронта и следы нанесенных проб на стартовой линии. Если пятна видны плохо, то
пластинку помещают в эксикатор с парами йода. Через 10-15 минут пластинку
вынимают и оставляют на воздухе для испарения избытка йода. При этом на светлом
фоне образуются окрашенные пятна веществ (проявление пятен). Пятна отмечают, а
затем снимают хроматограмму на пергаментную бумагу, предварительно удалив с
пластинки адсорбент.
Рассчитывают значения Rf (фактор замедления) для стандартных растворов и
x
Rf 
y , где х – расстояние в мм, пройденное
опытного образца по формуле:
веществом, т.е. расстояние от линии нанесения (линия старта) до центра пятна. y –
расстояние в мм. пройденное растворителем от линии старта до линии фронта
растворителя. Путем сравнения Rf определяют, какие вещества входят в исследуемую
смесь.
Хромотограмма, имеющая соответствующие подписи, вклеивается в
лабораторный журнал студента.
Литература
Астахова Л.Н., Кривенько А.П. Практикум по органической химии. Учеб.-метод.
пособие для студ. хим. фак. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1990. С. 18-20.
21
Галогенпроизводные углеводородов
Хлорэтил (этилхлорид)
CH3-CH2Cl
Применяется как средство для кратковременного ингаляционного наркоза и местного
охлаждения тканей. Прозрачная, бесцветная, легко летучая жидкость своеобразного запаха.
Мало растворим в воде, смешивается во всех соотношениях со спиртом и эфиром. Ткип. 12–
13°C.
Обнаружение элемента хлора в молекуле хлорэтила
5 мл 0,5 н. спиртового раствора KOH помещают в колбу емкостью 25 мл,
снабженную обратным холодильником, добавляют 2–3 мл хлорэтила, нагревают колбу
на кипящей водяной бане в течение 10 мин. После охлаждения добавляют 5 мл воды и
1 мл водного раствора нитрата серебра. Наблюдается образование белого осадка AgCl
(характерная реакция на хлориды).
C2H5Cl + OH- → C2H5OH + ClAg+ + Cl- → AgCl↓
Хлороформ (трихлорметан)
CHCl3
До 1985 г. хлороформ применяли в качестве средства для ингаляционного наркоза.
Однако в связи с высокой токсичностью, а также с появлением новых средств для общего
обезболивания препарат «Хлороформ для наркоза» был исключен из номенклатуры
лекарственных средств. В настоящее время препарат «Хлороформ» используется как
растворитель для лабораторных работ, а также в связи с его раздражающим действием на кожу
– для наружного применения.
Бесцветная, прозрачная тяжелая подвижная летучая жидкость с характерным запахом и
сладким жгучим вкусом. Пары хлороформа не воспламеняются и не взрываются.
Консервируют его прибавлением 0,6–1% безводного этанола. Мало растворим в воде,
смешивается во всех соотношениях с безводным спиртом, эфиром, бензином, эфирными и
жирными маслами, не смешивается с глицерином. Ткип. 59,5–62°C. Плотность 1.474–1.483.
Подлинность хлороформа может быть установлена по температуре кипения и
плотности. Однако можно использовать и химическое доказательство подлинности:
при взаимодействии хлороформа с анилином в щелочной среде
образуется
бензоизонитрил, ощущаемый по отвратительному запаху.
Взаимодействие хлороформа с щелочью и анилином
В пробирке к 1 мл спиртового раствора NaOH прибавляют 1 мл хлороформа и 0,5
мл анилина. При нагревании на горелке под тягой ощущается резкий отвратительный
запах бензоизонитрила:
CHCl3 + 3NaOH + C6H5NH2 → C6H5NC↑ + 3NaCl + 3H2O
Обнаружение ацетона
Иодоформная реакция. При взаимодействии ацетона с раствором йода в щелочной среде
образуется иодоформ. Иодоформ представляет собой желтые кристаллы, нерастворимые в
воде, с сильным специфическим запахом. При небольшой концентрации осадок иодоформа
может не выпадать, но появление запаха ощущается.
Выполнение работы: К 1 мл образца (мочи, модельной смеси) прибавляют 1 мл
10% водного раствора аммиака и несколько капель раствора иода в иодиде калия. При
наличии ацетона образуется желтый осадок иодоформа или появляется характерный
запах. Предел обнаружения: 0,1 мг ацетона в пробе.
22
Эту реакцию даёт также этиловый спирт и соединения, содержащие
этоскильный радикал (анестезин и др.).
Выполнение работы: Смесь 0,05 г препарата (анестезина) с 5 мл 10%го раствора гидроксида натрия нагревают, приливают 0,1 н. раствора иода
до появления устойчивого желтого окрашивания. Ощущается запах
иодоформа.
O
O
OC2H5
ONa
NaOH
+ C2H5OH
H2N
H2N
C2H5OH + 4I2 + 6NaOH → CHI3↓ + 5NaI + HCOONa + 5H2O
Реакция ацетона с нитропруссидом натрия.
Ацетон с нитропруссидом натрия в щелочной среде даёт интенсивнокрасную окраску, переходящую в красно-фиолетовую при подкислении
уксусной кислотой. Эту реакцию дают соединения, содержащие
енолизируемые карбонильные группы (метилэтилкетон, ацетофенон,
ацетилацетон, ацетоуксусный эфир, ацетилацетон, коричный альдегид и
др.). Не вступают в эту реакцию кетоны, в молекулах которых отсутствуют
метильные и метиленовые группы по соседству с карбонильной группой.
Выполнение реакции. К 1 мл мочи или модельной смеси прибавляют
1 мл 10% раствора гидроксида натрия и 5 капель свежеприготовленного
1% раствора нитропруссида натрия. При наличии ацетона в пробе
появляется красная или оранжево-красная окраска. После добавления 10%
раствора уксусной кислоты до кислой реакции и стояния несколько минут
окраска переходит в красно-фиолетовую или вишнево-красную.
Фенолы
Фенольный гидроксил содержится во многих фармацевтических
препаратах, однако к классу фенолов относятся лишь сам фенол, а также
резорцин, тимол и синэстрол (мезо-3,4-ди-(4-оксифенил)-гексан).
Резорцин (1,3-дигидроксибензол)
OH
OH
Применяют при кожных заболеваниях наружно в виде
водных, спиртовых растворов и мазей.
Белый или со слабым желтоватым оттенком
кристаллический порошок со слабым характерным запахом.
На воздухе окисляяется, окрашиваясь в розовый цвет. Очень
легко растворим в воде и
23
95%-ном спирте, легко растворим в эфире, растворим в глицерине и
жирных маслах, очень мало растворим в хлороформе. Тпл. 109–112 °С.
Тимол (2-изопропил-5-метилфенол)
Применяют как β-адреноблокатор при заболеванях
сердечно-сосудистой системы, а также в качестве
средства для лечения глаукомы.
Крупные бесцветные кристаллы или кристаллический
OH
порошок с пряно-жгучим вкусом и характерным запахом.
Очень мало растворим в воде, но растворим в водном
H3C
CH3
растворе гидроксида натрия. Легко растворим в
спирте,
хлороформе, эфире, жирных маслах и ледяной уксусной кислоте. В
холодной воде тимол опускается вниз, при повышении температуры до
45°C он начинает плавиться и поднимается на поверхность. Летуч с водяным
паром. Тпл. 49–51 °С.
Химические свойства фенолов обусловлены наличием фенольной
гидроксильной группы, а также активированным ароматическим кольцом.
За счет взаимодействия гидроксильной группы с ароматическим
ядром фенолы проявляют большую кислотность, чем спирты и вода. По
этой причине фенолы растворяется в водных растворах щелочей с
образованием фенолятов, а также реагируют с FeCl3, образуя окрашенные
комплексные соединения.
Активированное ароматическое кольцо фенолов легко реагирует с
электрофильными агентами. Для анализа используются реакции
нитрования, бромирования, нитрования, азосочетания и конденсации.
Образующиеся соединения или продукты их окисления имеют окраску.
CH3
Групповые реакции фенолов
Образование окрашенных комплексных соединений с хлоридом железа
(III)
К 1 мл раствора препарата необходимой концентрации в
соответствующем растворителе (таблица) прибавляют 2 капли водного
раствора хлорида железа (III), появляется окрашивание. Цвет окрашенного
раствора зависит от строения фенола.
24
Таблица
Окраска растворов комплексных соединений фенолов с FeCl3
Препарат
Растворитель
Концентрация
Окраска комплекса с FeCl3
Резорцин
Вода
1%
Сине-фиолетовая
Тимол
95%-ный этанол
10%
Светло-зеленая
Эта реакция рекомендуется Государственной фармакопеей (ГФ) для
обнаружения примеси фенола в тимоле.
К 5 мл насыщенного водного раствора тимола прибавляют 1 каплю
раствора хлорида железа (III). При этом не должно появляться
фиолетового окрашивания.
Образование окрашенных индофенолов (индофеноловая проба)
Под действием окислителей (бромная вода, хлорная известь,
хлорамин) в растворе аммиака фенолы образуют различно окрашенные
продукты. Реакция протекает в три стадии. Вначале препарат окисляется
до продукта хиноидного строения. Затем происходит аминирование
хинона и взаимодействие образовавшегося имина с другой молекулой
фенола:
OH
O
O
OH
2[O]
NH3
[O]
- H2O
- H2O
- H2O
N
O
O
п-бензохинон
OH
NH
монохинонимин
индофенол
Незамещенный индофенол имеет синий цвет в нейтральной среде.
Замещение в кольце исходного фенола приводит к образованию
индофенолов с иными окрасками. Так, тимол дает бледно-розовое, а
резорцин
коричневато-желтое
окрашивание.
В
кислой
среде
индофеноловые красители изменяют цвет на красный или желтый.
К 1 мл 10%-го раствора препарата в 10%-ном растворе аммиака
прибавляют 5–10 капель 5%-го раствора хлорамина и нагревают на
кипящей водяной бане в течение нескольких минут до появления
отчетливой окраски.
Специфические реакции фенолов
Фенолы вступают в реакции конденсации с карбонильными
соединениями. С формальдегидом в присутствии серной кислоты
образуются ауриновые красители, а с фталевым ангидридом –
трифенилметановые красители. Так, при конденсации фенола с фталевым
25
ангидридом образуется фенолфталеин, окрашенный в щелочной среде в
малиновый цвет. Из тимола получается тимолфталеин, имеющий синее
окрашивание в щелочной среде. Легче всего реакция протекает с
резорцином.
Реакция на резорцин с фталевым ангидридом
При конденсации резорцина с фталевым ангидридом образуется
краситель флуоресцеин, получивший название благодаря хорошо заметной
флуоресценции в растворе. Это специфическая фармакопейная реакция на
резорцин:
O
O
O
HO
O
tO
O
NaOH
-2H2O
OH HO
HO
OH
OH
O
COONa
COONa
OH
-H2O
HO
O
OH
HO
O
O
флуоресцеин
В фарфоровой чашке смешивают нескольких кристаллов резорцина с
избытком фталевого ангидрида. При сплавлении на песчаной бане
получается плав желто-красного цвета. При растворении плава в растворе
гидроксида натрия появляется интенсивная зеленая флюоресценция.
Реакция на тимол с хлороформом
В качестве специфической реакции на тимол можно использовать его
конденсацию с хлороформом в растворе гидроксида натрия:
26
H 3C
CH3
H3C
HO
OH
Cl
H
C
H 3C
CH3
Cl
NaOH; t O
CH3 H3C
CH3
HO
O
- NaCl
-H2O
Cl
CH3
CH3
CH3
CH3
В пробирку помещают 0,2 г тимола и 1 мл раствора гидроксида натрия. При
нагревании на водяной бане наблюдается растворение тимола с образованием
бесцветного прозрачного раствора, который при дальнейшем нагревании приобретает
желтовато-розовое окрашивание. Пробирку вынимают из водяной бани, добавляют 2–3
капли хлороформа, взбалтывают и наблюдают красно-фиолетовое окрашивание.
Производные аминофенолов
Производными п-аминофенола являются парацетамол и фенацетин,
применяющиеся в качестве жаропонижающих и обезболивающих средств.
Парацетамол (4-ацетиламинофенол)
H
Белый или белый с кремоватым или розоватым
N
O
оттенком кристаллический порошок без запаха. Трудно
растворим в воде, легко растворим в 95%-ном спирте,
CH3
HO
растворим в ацетоне, растворах едких щелочей.
Тпл. 168–172°C.
Фенацетин (1-этокси-4-ацетиламинобензол)
H
Белый мелкокристаллический порошок без заN
O
паха, горьковатого вкуса. Мало растворим в воде,
эфире и хлороформе. Растворим в 95%-ном спирC2H5
CH3
O
те. Тпл. 134–136°C.
Гидролиз с последующим образованием окрашенных продуктов
окисления
Являясь амидами уксусной кислоты и ароматического амина,
парацетамол и фенацетин подвергаются кислотному гидролизу до паминофенола
и
п-фенетедина соответственно. Образующаяся при этом уксусная кислота
обнаруживается по запаху:
27
H
N
O
NH2
H2O / H+
+ CH3COOH
CH3
RO
RO
R = H, C2H5
0,1 г парацетамола или фенацетина смешивают с 2 мл разведенной
серной кислоты и кипятят в течение 2 мин. Ощущается запах уксусной
кислоты.
п-Аминофенол и п-фенетедин, образовавшиеся в результате
кислотного гидролиза, способны вступать в реакции азосочетания или
окисления. В качестве окислителя используют бихромат калия. При этом
из п-аминофенола образуется индофеноловый краситель:
H
N
O
NH 2
H2 O / H +
CH 3
- CH 3COOH
HO
[O]
- H 2O
HO
NH
HO
NH2
N
- H2 O
O
O
NH2
0,1 г парацетамола кипятят с 2 мл разведенной соляной кислоты в
течение 1 мин, прибавляют 10 мл воды, охлаждают и прибавляют 1 каплю
раствора бихромата калия. Появляется устойчивое фиолетовое
окрашивание.
В тех же условиях из п-фенетедина образуется фенетединовый
краситель:
NH2
NH2
C2H5
3
3[O]
O
- 3H2O
O
N
N
C2H5
O
C2H5
C2H5
O
0,1 г фенацетина кипятят с 2 мл разведенной соляной кислоты в
течение
1 мин, прибавляют 10 мл воды, охлаждают и прибавляют 1 каплю раствора
бихромата калия. Появляется фиолетовое окрашивание, которое
переходит в вишнево-красное (отличие от парацетамола).
28
Специфические реакции
Парацетамол, имея свободную гидроксильную группу, дает с
хлоридом железа (III) качественную реакцию на фенолы. Специфическими
реакциями фенацетина является иодоформная реакция (см. раздел 3.4.2) на
этоксильный фрагмент, а также нитрование с образованием желтого
осадка 3-нитро-4-ацетаминофенетола. Последняя рекомендуется ГФ как
реакция на подлинность.
Реакция на парацетамол
Взбалтывают в пробирке 0,1 г парацетамола с 10 мл воды, прибавляют
несколько капель раствора хлорида железа (III). Появляется синефиолетовое окрашивание.
Реакция на фенацетин
Встряхивают 0,1 г фенацетина с 5 мл разведенной азотной кислоты.
Раствор окрашивается в желтый цвет, а при дальнейшем встряхивании
выпадает объемистый желтый осадок:
H
N
H
N
O
O
HNO3
C2H5
CH3
O
C2H5
- H2O
CH3
NO2
O
3-нитро-4-ацетаминофенетол
Общая реакция на первичные ароматические амины (образование
азокрасителя)
В общей методике ГФ на первичные ароматические амины в качестве
азокомпоненты используется β-нафтол:
NH2
R
NaNO2, HCl
ClR
N+ N
ONa
Cl- +
R
N+ N
HO
R
- NaCl
N
N
29
а) 0,05 г препарата (анестезина) растворяют в 1 мл разведенной
соляной кислоты, охлаждают во льду, прибавляют 2 мл 1%-го раствора
нитрита натрия. Полученный раствор приливают к 1 мл
свежеприготовленного щелочного раствора β-нафтола*, содержащего 0,5 г
ацетата натрия. Образуется осадок от желто-оранжевого до оранжевокрасного цвета.
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
* Приготовление щелочного раствора β-нафтола:
2 г β-нафтола растворяют в 40 мл 10%-го раствора гидроксида натрия и доводят
объем водой до 100 мл.
Пара-аминосалицилат натрия имеет слабощелочную среду, поэтому
соотношение реагентов для него должно быть иным.
б) 0,02 г пара-аминосалицилата растворяют в 10 мл воды, прибавляют
1 мл разведенной соляной кислоты и 1 мл 0,1 н. раствора нитрита натрия.
1 мл полученного раствора приливают к 5 мл щелочного раствора βнафтола. Появляется красное окрашивание.
Алкалоиды
Большое число современных лекарственных препаратов гетероциклического ряда принадлежит к группе алкалоидов – органических азотистых
оснований с высокой биологической активностью.
Для идентификации алкалоидов применяются общие (групповые)
реакции и специфические, обусловленные особенностями строения или
функциональными группами конкретного соединения.
Как правило, в качестве общеалкалоидных реактивов используют
кислоты
(фосфорновольфрамовую,
фосфорномолибденовую,
пикриновую), соли тяжелых металлов, комплексные иодиды. Являясь
основаниями, алкалоиды взаимодействуют с указанными веществами
(осадительными реактивами) с образованием нерастворимых простых или
комплексных солей.
Алкалоиды также способны давать окрашенные продукты в реакциях
дегидратации, окисления и конденсации.
Кофеин (1,3,7-триметилксантин)
O
H3C
O
N1
6
CH3
N
5
7
2 3 4
9
8
N
N
CH3
H2O
Белые шелковистые игольчатые кристаллы или белый
кристаллический порошок без запаха, горьковатого вкуса. На
воздухе выветривается. Медленно растворим в холодной
воде (1:60), легко растворим в горячей воде, хлороформе.
Мало растворим в спирте, эфире. При нагревании возгоняется. Температура плавления безводного кофеина 234–237°C
30
(после высушивания при 80°C до постоянного веса).
Кофеин является производным пурина. К препаратам этой группы
относятся также теофиллин, теобромин и их соли – препараты темисал,
эуфиллин. Из четырех атомов азота лишь N(9) способен проявлять слабые
основные свойства. Общей реакцией на алкалоиды пуринового ряда
является мурексидная проба.
Мурексидная проба на производные пурина
При нагревании пуринового основания с окислителем происходит
расщепление молекулы до производных пиримидина, которые
конденсируются с образованием пурпуровой (амалиновой) кислоты. При
добавлении основания образуется сопряженный анион пурпуровой
кислоты. Окраска соли зависит от основания. Так, аммонийная соль
пурпуровой кислоты имеет малиновый цвет, а калиевая соль – синефиолетовый:
O
R
O
O
R3
1
N
N
R
+
H , H2O2
N
N
O
N
H2N
N
+
O
N
R2
O
O
N
R2
O
R1
O
1
O
N
N
O
N
O
O
N
2
R1
O
O
N
R1
N
N
O
O HO
N
2
R
-H2O
O
R2
O
N
R1
2
R
N
R1
NH3
O
-NH4+
2
R
R
пурпуровая кислота
O
O
R
O
O
N
1
1
N
N
N
O
-
O
N
2
R
R
R
R
O
O
O
N
N
N
2
R
O
R1
N
N
R2
2
O-
O
N
R1
O
2
R
O
N
N
O
N
1
O
O
N
R1
O
R2
31
0,01 г кофеина помещают в фарфоровую чашку, добавляют 10 капель
разведенной соляной кислоты и 10 капель пергидроля. Выпаривают на
водяной бане досуха, к остатку добавляют 1–2 капли 10%-го раствора
аммиака. Наблюдают пурпурно-красное окрашивание.
Осадительная реакция с иодом
С раствором иода кофеин дает осадок только в кислой среде.
0,05 г кофеина растворяют в 5 мл горячей воды, охлаждают, добавляют
10 капель 0,1 н. раствора иода. При этом не должно появляться ни осадка, ни
помутнения, что свидетельствует о чистоте препарата. Добавляют несколько капель
разведенной соляной кислоты. Наблюдают образование бурого осадка, растворимого в
избытке щелочи.
32
Тесты для контроля знаний по теме «Основные классы
токсических соединений»
Бензол
Бесцветная жидкость. Ткип 80,1 °C. Устойчив к воздействию высокой
температуры и окислителей3 33. Используется в производстве анилина,
фенола, стирола, взрывчатых веществ и др. Является хорошим
растворителем жиров. Раздражает кожу. Токсичен при вдыхании
высоких концентраций, а также при хроническом воздействии в низких
концентрациях.
1. Источником бензола не является:
а) табачный дым
б) пары бензина
в) медицинские учреждения
г) коксохимические заводы
2. При хроническом воздействии бензола на организм он накапливается:
а) в жировой ткани
б) в костной ткани
в) в мышечной ткани
г) в крови
3. В организме из бензола образуются гематотоксичные метаболиты:
а) бензойная кислота
б) анилины
в) фенолы
г) бензол не подвергается превращениям в организме, однако сам обладает
гематотоксическим действим
33
Полиядерные ароматические углеводороды (ПАУ)
бенз[a]пирен
Дибенз(а)пирен
Холантрен
Перилен
Антрацен
Фенантрен
Хризен
Пирен
Коронен
Флуорантен
1,12-бензперилен
1. К высококанцерогенным ПАУ не относится:
а) бенз[a]пирен
б) холантрен
в) дибенз(а)пирен г) пирен
д) перилен
2. Не является источником ПАУ:
а) лесные пожары б) производство хлора
в) табачный дым
г) сжигание мусора
3. ПАУ устойчивы в окружающей среде вследствие:
а) полиароматического характера
б) высокой молекулярной массы
в) наличия кратных связей
г) ПАУ являются неустойчивыми соединениями
34
Антрацен
8
9
1
7
6
2
5
10
4
3
Бесцветные кристаллы с фиолетовой флуоресценцией. Тпл 216 °C.
Содержится в каменноугольной смоле. Используется как сырье для
органического синтеза и сцинтиллятор.
1. Для антрацена правильно утверждение:
а) он обладает высокой токсичностью
б) он не обладает высокой токсичностью, но токсичны продукты его
превращений в окружающей среде
в) он не обладает высокой токсичностью, а продукты его
превращений в окружающей среде не токсичны
г) он не обладает высокой токсичностью и не подвергается
превращениям в окружающей среде.
2.
Какое
утверждение характеризует химические особенности
антрацена?
а) реакции присоединения, окисления и электрофильного замещения
очень легко протекают по положениями 9,10
б) реакции присоединения, окисления и электрофильного замещения
очень легко протекают по положениями 1,2
в) реакции присоединения, окисления и электрофильного замещения
очень равновероятно протекают по всем положениям антрацена
г) антрацен очень устойчив в реакциях присоединения и окисления
3. В окружающей среде антрацен:
а) окислятся до антрахинона
б) превращается в нитроантрацен
35
в) не подвергается превращениям
г) разрушается до бензола
Бензпирен (3,4-бензпирен, бенз[a]пирен)
Кристаллическое соединение желтого цвета с Тпл 179 °C. В
небольших
количествах
содержится
в
каменноугольной
смоле.
Суперэкотоксикант. Сильный канцероген. Главная причина загрязнения
бенз[a]пиреном окружающей среды - неполное сгорания органических
соединений.
1. Укажите причину, по которой бенз[a]пирен способен переноситься
на большие расстояния от места его выброса.
а) он является легко летучим соединением
б) он способен адсорбироваться на поверхности пыли
в) он хорошо растворяется в воде, что способствует его переносу
речными водами
г) выпадает на землю в составе кислотных дождей
2. Бенз[a]пирен очень медленно разрушается в окружающей среде.
Какие наиболее вероятные пути трансформации этого соединения в
атмосфере вы бы болги прогнозировать?
а) взаимодействие с кислородом воздуха с образованием полиядерных
хинонов
б) взаимодействие с озоном с образованием полиядерных хинонов
в)
взаимодействие
с
диоксидом
азота
с
образованием
нитробенз[a]пиренов
36
г) деструкция на низкомолекулярные продукты под действием
солнечного света
3. Сколько продуктов монохлорирования может образоваться из
бенз[a]пирена?
а) 1
б) 12
в) 18
г) 20
Спирты
1. Спирты, которые обладают опьяняющим действием, но являются
высокотоксичными:
а) этанол
б) этиленгликоль
в) глицерин
г) изопропанол
2. Употребление метанола приводит к слепоте и смерти вследствие того,
что он:
а) сам является крайне токсичным
б) превращается в организме в формальдегид
в) накапливается в мозгу
г) способен к образованию водородных связей
3. Этиленгликоль вызывает:
а) гемолиз эритроцитов
б) накопление щавелевой кислоты в почках
в) образование токсичных альдегидов
г) обезвоживание организма
37
Фенол
OH
В виде 3%-ного раствора (карболовая кислота) используется для
дезинфекции хирургических инструментов и помещений.
1. Какие
свойства
характеризуют
фенол
как
ароматическое
соединение?
а) Наличие шестичленного цикла
б) Наличие трех π-связей
в) Наличие замкнутой, плоской, циклической системы, содержащей
6 делокализованных π-электронов
2. Какое влияние оказывает ОН-группа на активность фенола в
реакциях SE типа:
а) активирующее
б) дезактивирующее
3. С какими из реагентов реакции протекают по ароматическому
кольцу?
а) NaOH
б) Бромная вода
в) CH3Cl, AlCl3 (реакция Фриделя-Крафтса)
г) HBr
38
ДДТ (1,1,1-трихлор-2,2-бис-(4-хлорфенил)-этан)
Бесцветное кристаллическое вещество. Тпл 108-109 °C. Малорастворим в
воде,
хорошо
растворим
в
органических
растворителях.
Сильнодействующий универсальный инсектицид.
1. Структуре ДДТ соответствует формула:
CHCl2
CCl 3
Cl
C
H
Cl
Cl
а
C
H
Cl
b
CH3
Cl
C
H
Cl
Cl
с
Cl
d
а) а
б) b
в) c
г) d
2. Назовите причины, по которым в настоящее время ДДТ запрещен
повсеместно:
а) приводит к разрушению озонового слоя
б) накапливается в организме животных и человека
в) проявляет канцерогенные и мутагенные свойства
г) неблагоприятно влияет на растения
3. Назовите структурные фрагменты, обусловливающие устойчивость ДДТ
в окружающей среде и организме:
а) метиленовое звено
б) хлорарильные заместители
в) двойные связи
г) фрагменты С–Cl.
39
Диоксины
1. Токсичность приведенных ниже диоксинов убывает в ряду
Cl
Cl
Cl
O
Cl
O
Cl
Cl
a
O
Cl
O
Cl
b
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
O
Cl
Cl
c
Cl
d
а) d > c > b > a
б) a > b > c > d
в) c > a > b > d
г) d > a > b > с
2. В наибольших количествах в окружающей среде содержатся:
а) полихлордибензодиоксины
б) полихлордибензофураны
в) полихлорбифенилы
г) полибромдибезодиоксины
3. Диоксины являются чрезвычайно устойчивыми к разложению
вследствие:
а) наличия диоксинового фрагмента
б) наличия ароматических колец, связанных с электроноакцепторными
атомами
в) наличия четырех атомов галогена
г) наличия неподеленных электронных пар на атомах кислорода и
галогена
40
2,3,7,8-тетрахлордибензодиоксин
Cl
O
Cl
Cl
O
Cl
Сильнейший суперэкотоксикант. Образуется как побочный продукт в
некоторых промышленных процессах. В природе возникает на месте
загрязнения фенолами или хлором. Выделяется при горении
поливинилхлорида.
1. Из какого полупродукта органического синтеза наиболее легко
образуется 2,3,7,8-тетрахлордибензодиоксин?
а) из 2,4,5-трихлорфенола
б) из 2,4,6-трихлорфенола
в) из 3,4-дихлорфенола
г) из 3,5-дихлорфенола
2. Избавиться от следовых количеств диоксина в окружающей среде
практически невозможно. Предложите реагент для обезвреживания
больших количеств диоксина.
а) соляная кислота
б) карбонат натрия
в) нафтолят натрия
г) водный раствор аммиака
41
Формальдегид (метаналь)
CH2O
Бесцветный газ с резким запахом. Ткип 19,2 °С. Используют в
производстве фенолоформальдегидных и карбамидных смол, изопрена и
др. В виде формалина (37-40%-й водный раствор с добавлением метанола
в качестве стабилизатора) применяется как дезинфицирующее средство,
для анатомирования, при дублении кож.
1. Основной источник формальдегида внутри зданий - это:
а) моющие средства
б) деревостружечные плиты
в) обои
г) пластиковые окна
2. В условиях, соответствующих среде живого организма,
формальдегид необратимо взаимодействует с:
а) аминогрупами
б) метиленовыми звеньями
в) гидроксильными группами
г) карбоксильными группами
3. В состав некоторых шампуней входит формальдегид. При
производстве безопасных для здоровья шампуней необходимо:
а) снижать содержание в них формальдегида
б) использовать безопасные консерванты
в) заменять формальдегид на параформ
г) уменьшить концентрацию формальдегида
42
Органические кислоты
1. Источники карбоновых кислот в водоемах - это:
а) разложение мертвых организмов
б) процессы жизнедеятельности водных организмов
в) стоки промышленных предприятий
г) кислотные дожди
2. Повышение концентрации карбоновых кислот в водоемах
неблагоприятно вследствие:
а) ухудшения санитарного режима водоёма
б) высокой токсичности карбоновых кислот
в) нарушения процессов биологического окисления
г) превращения карбоновых кислот в более токсичные соединения
Нитрозамины
1. Функциональная группа нитрозамина:
а) >N→O
б) >N-NO
в) -NO
г) –NO2
2. В организме нитрозамины образуются из:
а) солей азотистой кислоты
б) соединений с первичной аминогруппой
в) соединений с вторичной аминогруппой
г) соединений с третичной аминогруппой
д) ароматических аминов
43
3. Опасность нитрозаминов обусловлена:
а) их гепатотоксичностью
б) их канцерогенностью
в) их способностью распадаться на амины
г) их наркотическим действием
Акрилонитрил (нитрил акриловой кислоты)
CH2 CH C
N
Бесцветная жидкость, Ткип 77,3 °C. Используется как сырье для
производства полиакрилонитрила, а также бутадиен-нитрильных каучуков
и других сополимеров.
1. При химическом производстве акрилонитрила повышенную
опасность представляют:
а) утечки циановодорода
б) утечки самого акрилонитрила
в) утечки аммиака
г) утечки азотной кислоты
2. Акрилонитрил по сравнению с синильной кислотой:
а) более устойчив к разложению в окружающей среде
б) менее устойчив
в) обладает такой же устойчивостью к разложению, как и
циановодород
г) моментально разлагается при контакте с кислородом воздуха
44
3. Концентрации акрилонитрила в воздухе порядка 1 мкг/м 3:
а) неопасны для здоровья
б) увеличивают риск развития рака у населения
в) вызывают нарушения функций ЦНС
г) вызывают заболевания органов кроветворения
45
Ответы на тестовые задания
Спирты
1 – б,г; 2 – б; 3 – в.
Фенол
1 – в; 2 – а; б,в.
ДДТ
1 – а; 2 – б,в; 3 – б.
Диоксины
1 – б; 2 – а; 3 – б.
2,3,7,8-тетрахлордибензодиоксин
1 – а; 2 - в.
Формальдегид
1 – б; 2 – а,б; 3 – б.
Органические кислоты
1 – а,б; 2 – в.
Нитрозамины
1 – б; 2 - а,в; 3 – б.
Акрилонитрил
1 – б; 2 – а; 3 – б.
46
Билеты
Билет 1.
1. Цели и задачи токсикологической химии.
2. Анализ веществ, изолируемых минерализацией. «Металлические яды».
Механизмы токсичности металлов.
3. Первая медицинская помощь, профилактика отравления растениями,
предотвращение нападения ядовитых животных.
Билет 2.
1. Направления использования химико-токсикологического анализа.
2. Корреляция структуры ксенобиотика и его токсичности.
3. Ядовитые животные. Классификация. Вещества, вызывающие отравления.
Методы химико-токсикологического анализа.
Билет 3.
1. Объекты исследования при химико-токсикологических исследованиях.
2. Разделение ионов металлов и идентификация «металлических ядов».
Количественное определение.
3. Ядовитые растения. Классификация. Вещества, вызывающие отравления.
Методы химико-токсикологического анализа.
Билет 4.
1. Взаимосвязь токсикологической химии с другими дисциплинами.
2. Анализ веществ, изолируемых экстракцией водой в сочетании с диализом.
Понятие диализа. Область применения. Краткая характеристика группы.
3. Растения, содержащие наркотические и одурманивающие вещества. Опиаты,
каннабиноиды, кокаин.
Билет 5.
1. История становления и развития токсикологической химии.
2. Анализ веществ, изолируемых экстракцией водой в сочетании с диализом.
Методы обнаружения и количественного определения минеральных кислот,
едких щелочей, нитратов и нитритов.
3. Психостимуляторы и галлюциногены.
Билет 6.
1. Классификация методов выделения и анализа различных групп токсических
веществ.
2. Анализ веществ, изолируемых экстракцией и сорбцией. Выделение «нелетучих»
ядов из биоматериала. Методы очистки экстрактов. Конкретные примеры.
3. Экспертиза алкогольного опьянения. Степень опьянения. Острая алкогольная
интоксикации и первая помощь.
47
Билет 7.
1. Организация проведения судебно-химической и судебно-медицинской
экспертизы в РФ.
2. Производные барбитуровой кислоты, небарбитуровые снотворные. ТСХскрининг «нелетучих» ядов, цветные реакции, спектральные методы анализа.
3. Неспецифические взаимодействия ксенобиотика с мишенями.
Билет 8.
1. Порядок проведения и правила судебно-химического анализа.
2. Бензойная, салициловая, ацетилсалициловая кислоты. Методы выделения и
идентификации.
3. Взаимодействие токсикант-рецептор. Летальный синтез, детоксикация.
Билет 9.
1. Классификации ядов и отравлений. Степень токсичности, виды доз,
размерность.
2. Пикриновая кислота, сердечные гликозиды, многоатомные фенолы,
производные анилина и п-аминофенола, алкалоиды. Методы выделения и
идентификации.
3. Скрининг ЛВ, имеющих токсикологическое значение.
Билет 10.
1. Закономерности распределения токсикантов в организме. Влияние на
токсичность физико-химических характеристик яда и биологической среды.
2. Хроматографические методы анализа: ТСХ, ВЭЖХ, ГЖХ.
3. Вещества психоактивного действия. Наркомания, токсикомания, алкоголизм.
Билет 11.
1. Биотрансформация токсикантов в организме: гидролиз, окисление,
окислительное дезалкилирование, эпоксидирование и гидроксилирование,
восстановление,
десульфирование,
ацетилирование,
метилирование,
конъюгация с аминокислотами и др.
2. Анализ веществ, изолируемых экстракцией органическими растворителями.
Пестициды.
3. Спектральные методы идентификации токсикантов.
Билет 12.
1. Классификации пестицидов и механизмы их токсичности.
2. Методы детоксикации организма при острых отравлениях. Антидоты.
3. Экстракция как метод выделения токсикантов.
48
Билет 13.
1. Хлорорганические, фосфорорганические пестициды, карбаматные эфиры.
2. Токсикокинетические особенности пероральных, ингаляционных, перкутанных
отравлений.
3. Особые методы изолирования соединений. Соединения фтора, галогены,
хлорамины, ядохимикаты, тетраэтилсвинец, фосфид цинка. Токсикологическое
действие, методы качественного и количественного анализа.
Билет 14.
1. Токсикодинамика, механизмы формирования токсического эффекта.
2. Классификации психотропных веществ и прекурсоров. Документы,
регламентирующие потребление, распространение наркотических веществ.
3. Анализ веществ, не требующих особых методов изолирования. Угарный газ,
оксиды азота и серы, гидриды элементов V и VI групп Периодической системы
Менделеева.
Токсикологическое
действие
и
методы
химикотоксикологического анализа.
Билет 15.
1. Вторичный метаболизм микроорганизмов, растений и животных. Скорость и
характер экскреция токсичных и чужеродных соединений и их метаболитов в
зависимости от физико-химических свойств соединений и факторов среды.
2. Токсикокинетика и токсикодинамика летучих ядов. Метод дистилляции с
водяным паром.
3. Избирательная токсичность и рецепторы токсичности.
Билет 16.
1. Механизмы формирования токсического эффекта.
2. Анализ веществ, изолируемых дистилляцией. Методы качественного
обнаружения и количественного определения.
3. Правила отбора и направления объектов исследования на анализ, их
транспортировка и хранение.
Билет 17.
1. Современные методы выделения лекарственных и наркотических соединений из
тканей и органов.
2. Понятия о пределах обнаружения и специфичности. Подтверждающий анализ.
3. Анализ веществ, изолируемых экстракцией органическими растворителями.
Конкретные примеры.
49
Билет 18.
1. Современные методы выделения лекарственных и наркотических соединений из
тканей и органов.
2. Выделение и идентификация аминофенолов.
3. Токсикокинетические особенности отравлений различных типов.
Билет 19.
1. Основные классы токсических соединений.
2. Изолирование лекарственных вещества кислого нейтрального и слабоосновного
характера из трупного материала и других объектов исследования.
3. Направленное комбинированное исследование на лекарственные вещества с
помощью современных физико-химических, химических и биологических
методов анализа.
Билет 20.
1. Основные направления токсикологии и токсикологической химии.
2. Анализ
соединений,
изолируемых
экстракцией
неполярными
органическими растворителями.
3. Реакции комплексообразования в выделении и идентификации токсикантов.
Билет 21.
1. Токсикология экстремальных ситуаций и военная токсикология.
2. Выделение и идентификация алкалоидов.
3. Документы судебно-химической экспертизы.
Билет 22.
1. История возникновения развития токсикологической химии.
2. Пестициды. Классификация, токсический эффект и методы идентификации.
3. Пробоотбор и направление объектов исследования на анализ.
Билет 23.
1. Организация проведения судебно-химической и судебно-медицинской
экспертизы в РФ.
2. Анализ веществ, изолируемых экстракцией и сорбцией. Выделение и очистка
«нелетучих» ядов из биоматериала.
3. Неспецифические взаимодействия ксенобиотика с мишенями.
50
Билет 24.
1. Классификация методов выделения и анализа различных групп токсических
веществ.
2. Барбитуровая кислота и её производные. Цветные реакции, спектральные
методы анализа.
3. Экспертиза алкогольного опьянения. Степень опьянения. Острая алкогольная
интоксикации и первая помощь
Билет 25.
1. Порядок проведения и правила судебно-химического анализа.
2. Классификации ядов и отравлений. Степень токсичности, виды доз,
размерность.
3. Сердечные гликозиды, фенолы, аминофенолы, алкалоиды. Методы выделения и
идентификации.
51