Контрольная работа по дисциплине "Токсикологическая химия"

9. Алкалоиды. Общая характеристика. Пути метаболизма. Биологические методы доказательства наличия алкалоидов.

В настоящее время наиболее многочисленную группу ядовитых и сильнодействующих веществ составляют алкалоиды, их синтетические аналоги и некоторые другие вещества, для изолирования которых из биологического материала применяют этиловый спирт или воду, подкисленные соответствующими кислотами.

Под алкалоидами понимаю большую группу азотосодержащих органических оснований сложного состава, встречающихся в растительном сырье, реже животных организмах и обладающих, как правило, сильным фармакологическим действием.

Как лекарственные препараты алкалоиды проявляют физиологический эффект часто уже в чрезвычайно малых количествах, в связи с чем многие из них при определенных условиях являются ядовитыми или сильнодействующими веществами, а следовательно представляют большой токсикологический интерес.

На первом этапе развития судебной (токсикологической) химии основными объектами исследования были органы трупов лиц, отравленных «металлическими ядами» и препаратами, полученными из ядовитых растений (настойками, отварами, экстрактами и др.). Химический состав этих препаратов долгое время был не изучен.

Классификация алкалоидов.

Пути метаболизма.

Алкалоиды красавки

Кокаин

Пути метаболизма хинина

Каннабиоды

Фармакологические (физиологические) пробы. Некоторые ядовитые вещества при действии на организм животных вызывают характерные физиологические реакции. Так, например, атропин, введенный в глаз кошки, вызывает расширение зрачка. После нанесения раствора никотина на спинку лягушки она принимает характерную позу. То же касается и стрихнина. При нанесении его на спинку лягушки появляются тетанические судо роги, а затем лягушка принимает позу, характерную для действия стрихнина.

Фармакологические испытания ядовитых веществ, выделенных из биологического материала и хорошо очищенных с помощью соответствующих методов, должны выполнять специалисты— фармакологи, имеющие специальные познания в этой области и владеющие техникой эксперимента.

20. Значение предварительных  проб при отравлении лекарственными  веществами. Предварительные пробы  на производные барбитуровой  кислоты, пиразолона, фенотиазина.

Для составления плана химико-токсикологического анализа большое значение имеют результаты предварительных проб на наличие токсических веществ в исследуемых объектах. На основании результатов предварительных проб можно исключить ряд веществ из плана химико-токсикологического анализа и предположить, какие вещества могут быть в биологическом материале.

Положительный результат предварительных проб указывает на то, что в исследуемом объекте может быть предполагаемое вещество или группа веществ, которые дают такие же реакции.

На основании только предварительных проб нельзя сделать окончательный вывод о наличии предполагаемого вещества в исследуемом объекте. Для этой цели в ходе химико-токсикологического анализа необходимо провести дополнительные исследования на это вещество с помощью соответствующих реакций и методов. Поэтому при положительных результатах предварительных проб на определенные вещества исследование этих веществ включается в план химико-токсикологического анализа.

При отрицательном результате предварительных проб на соответствующие вещества дальнейшее исследование их не проводят и не включают в план химико-токсикологического анализа. Таким образом, предварительные пробы в химико-токсикологическом анализе имеют определенное значение только при их отрицательном результате.

В химико-токсикологическом анализе предварительные пробы выполнялись еще во второй половине прошлого столетия. В то время предварительные пробы производились только при исследовании порошков, настоек и ряда других веществ, которые могли быть причиной отравлений. Применяемые в то время предварительные пробы позволяли установить принадлежность ядовитых веществ к органическим или неорганическим соединениям, определять «металлические яды» по окраске пламени или по окраске «перлов буры». Кислоты и щелочи определяли по изменению окраски индикаторов и т. д.

Несколько десятилетий тому химики-токсикологи начали разрабатывать способы выполнения предварительных проб на наличие ядовитых веществ з моче, крови и плазме.

В разных литературных источниках предварительные пробы, применяемые в химико-токсикологическом анализе, встречаются под различными названиями. В немецкой литературе их называют Vorproben (предварительные пробы), в английской — Screening tests (скрининг тесты). К сожалению, в последнее время в нашей стране некоторые химики-токсикологи отказываются от всем понятного русского выражения «предварительные пробы», а предпочитают пользоваться термином «скрининг».

Выполнение предварительных проб на многие вещества описано в руководстве по химико-токсикологическому анализу Е. Г. Кларка. Ниже в соответствующих разделах книги мы приводим эти пробы на наличие ряда токсических веществ в моче, крови или в плазме. К числу этих веществ относятся: метиловый и этиловый спирты, хлороформ, производные алифатических углеводородов, барбитураты, салициловая кислота, кодеин, аминазин, диазепам, ноксирон и др.

Описанные в соответствующих разделах книги предварительные пробы могут быть использованы и в качестве экспресс-методов анализа крови, мочи, промывных вод желудка лиц, поступивших в лечебные учреждения по поводу острых отравлений неизвестным ядом.

предварительные пробы барбитураты

Реакция с аммиачным раствором нитрата или ацетата кобальта.

 При значительных количествах исследуемого вещества к остатку после удаления хлороформа в фарфоровой чашке добавляют каплю свежеприготовленного аммиачного раствора нитрата кобальта (раствор готовится перед употреблением из равных объемов 1% раствора нитрата кобальта и 25%

раствора аммиака) или каплю 1 % раствора нитрата кобальта и каплю 25% раствора аммиака.

При наличии барбитуратов появляется красно- фиолетовое окрашивание.

Мурексидная проба.

 Раствор исследуемого вещества в этиловом спирте помещают в фарфоровую чашку, спирт осторожно испаряют, к остатку добавляют 0,1 мл раствора хлорида аммония, содержащего следы соли Мора, и 0, 1 мл 30% раствора перекиси водорода. Реакционную смесь перемешивают и чашку нагревают

на спиртовке. Через 5 минут по краям сухого остатка появляется розовое или красное окрашивание. Окрашивание становится интенсивнее при нанесении на остаток капли 25% раствора аммиака.

Чувствительность реакции различна для каждого из барбитуратов. В среднем она составляет 3-5 мг вещества в пробе.

Реакция выделения кислотной формы барбитуратов.

На предметное стекло наслаивают несколько капель хлороформного раствора исследуемого вещества, удаляя хлороформ при комнатной температуре. Следующую каплю наносят после испарения предыдущей. Сухой остаток растворяют в капле концентрированной серной

кислоты. Через 3-5 минут рядом с этой каплей помещаютодну каплю дистиллированной воды, после чего их осторожно соединяют при помощи капилляра. Через 10- 20 минут наблюдают появление кристаллического осадка, характерного для каждого отдельного барбитурата . Эту реакцию можно провести в других модификациях: к сухому остатку на предметном стекле добавляют одну каплю 10% раствора аммиака, а после растворения

остатка одну каплю 10% раствора серной кислоты; через 10-15 минут наблюдают характерные сростки кристаллов. Вместо 10% раствора аммиака можно добавить кристаллы соли NaH2PO4 или NaHSO4. Через несколько минут наблюдают выделение кислотной формы барбитурата.

Реакция с дифенилкарбазоном и сульфатом ртути.

 К хлороформному извлечению (при больших количествах барбитуратов) или к остатку после удаления хлороформа (при малых количествах) в пробирке добавляют 2 мл 3% раствора дифенилкарбазона в хлороформе и 2-3 мл 5%

раствора HgSO4. При наличии барбитуратов появляется сине- или красно-фиолетовое окрашивание.

Предварительные пробы производных пиразолона

Реакция с железа (III) хлоридом

К сухому остатку в фарфоровой чашке прибавляют 1 каплю 5% железа (III) хлорида. При наличии антипирина появляется кроваво–красная или оранжево–красная окраска. 
Реакция неспецифична.

Реакция с кислотой азотистой

На предметное стекло наносят несколько капель раствора исследуемого вещества и выпаривают досуха. К остатку прибавляют 1 каплю воды, 1 каплю 10% раствора серной кислоты и несколько капель насыщенного раствора натрия нитрита. При наличии амидопирина появляется фиолетовая окраска, исчезающая от избытка реактива. 
Если присутствует и антипирин, то вначале появляется фиолетовая окраска (амидопирин), а под влиянием избытка реактива фиолетовая окраска исчезает, а появляется зелёная (антипирин).

Реакция образования нитрозоантипирина

Сухой остаток растворяют в 3 –5 каплях воды очищенной, прибавляют 2 – 4 капли 10% раствора серной кислоты и 2 – 3 капли насыщенного раствора натрия нитрита. При наличии антипирина появляется зелёная окраска; при больших количествах может выпасть зелёный осадок.

Предварительные пробы производных фентиазина

1.        С растворами йодида висмута в йодиде калия и фосфорно-молибденовой кислоты производные фенотиазина дают аморфные осадки

2.        С концентрированной серной кислотой возникает устойчивое пурпурно-красное окрашивание

3.        С формалином и серной кислотой производные фенотиазина дают пурпурно-красное окрашивание, усиливающееся при стоянии

21. Способы выделения  лекарственных соединений из  биологических жидкостей. Схема  исследования мочи на производные  барбитуровой кислоты.

В случаях терапевтических и токсических доз лекарственных средств проводят химико-токсикологическое исследование биологических жидкостей живых людей.

На разных этапах этих исследований используют разные методы. Основными критериями выбора метода анализа являются его чувствительность  и функциональность.

Таблица

Оценка чувствительности разных методов анализа 

*Количество вещества  в пробе в г, обеспечивающее  сигнал, вдвое превышающий уровень  шума.

Параметр, используемый для теоретической  и экспериментальной оценок чувствительности методов анализа.

Схема ненаправленного судебно-химического   исследования биоматериала  

*Описаны в предыдущей  лекции.

**Реакции выполняют методом капельного анализа. Метод состоит в том, что исследуемый раствор и растворы реактивов отмеряются одной или несколькими каплями; реакции проводят на инертных подложках и (или) фильтровальной бумаге.

***Основываются на осаждении  исследуемых веществ и определении  размера и формы образовавшихся  кристаллов. 

Схема

ненаправленного химико-токсикологического   исследования биологических жидкостей 

Для обнаружения барбитуратов в моче применяют предварительную пробу, основанную на реакции этих веществ с ацетатом кобальта и гидроксидом лития.

В делительную воронку вносят 50 мл мочи, к которой по каплям прибавляют 10 %-й раствор серной кислоты до рН = 4...5 и 50 мл диэтилового эфира. Содержимое делительной воронки взбалтывают. После разделения фаз отделяют эфирную вытяжку. Водную фазу еще раз взбалтывают с 50 мл диэтилового эфира.

Эфирные вытяжки соединяют и выпаривают досуха. Сухой остаток растворяют в 1 мл хлороформа. К хлороформному раствору прибавляют 2 капли свежеприготовленного 1 %-го раствора ацетата кобальта в метиловом спирте и несколько капель свежеприготовленного 1 %-го раствора гидроксида лития в метиловом спирте. После прибавления каждой капли указанных реактивов жидкость взбалтывают. Появление голубой окраски указывает на наличие барбитуратов в моче.

Реакция барбитуратов с изопропиламином и солями кобальта. Для обнаружения барбитуратов Парри (1924) предложил реакцию, основанную на взаимодействии этих веществ с солями кобальта и аммиаком. Позднее другие исследователи аммиак заменили изопропиламином. При взаимодействии барбитуратов с изопропиламином и солями кобальта образуются внутриком-плексные соединения:

Выполнение реакции. К 2 мл хлороформного раствора исследуемого вещества прибавляют 0,3 мл 1 %-го раствора ацетата кобальта в безводном этиловом спирте и 1 мл 5 %-го раствора изопропиламина в этиловом спирте. При наличии барбитуратов появляется фиолетовое окрашивание. Вместо этилового спирта можно использовать метиловый спирт.

Реакция с солями кобальта и щелочами. Цвиккер (1931) установил, что от прибавления хлорида кобальта и гидроксида бария к барбитуратам образуется окрашенное соединение. В 1932 г. Цвиккер вместо гидроксида бария применил гидроксид калия. Другие исследователи вместо гидроксида бария применяли гидроксид лития.

Выполнение реакции. Исследуемое вещество или остаток, полученный после выпаривания вытяжек из соответствующих объектов, растворяют в 0,2—0,5 мл абсолютного этилового спирта. К этому раствору прибавляют 1—2 капли 1 %-го раствора ацетата кобальта в абсолютном этиловом спирте и 1—2 капли 1 %-го раствора гидроксида калия в абсолютном этиловом спирте. При наличии барбитуратов появляется розовая или красная окраска.

Выполнению этой реакции мешает вода, которая разлагает окрашенное соединение. Поэтому при выполнении указанной реакции используют реактивы, растворенные в абсолютном этиловом или метиловом спирте. Оттенок и интенсивность окраски зависят от применяемого спирта, что объясняется различной соль-ватирующей способностью образовавшихся соединений этими спиртами. Указанную реакцию дают некоторые гидантоины, сульфаниламидные препараты, пурины, пиримидины и др.

Реакция с пиридином и солями меди. При взаимодействии барбитуратов с пиридином и солями меди образуются труднорастворимые комплексные соединения.

Под влиянием пиридина происходят енолизация и частичная ионизация барбитуратов. Пиридин с ионами меди образует положительно заряженный комплексный ион [Cu(Py)] 2+.

При взаимодействии комплекса пиридина с ионами меди и ионизированными молекулами барбитуратов образуется внутрикомплексное соединение:

Минеральные кислоты разлагают это соединение.

Осадки, образующиеся при взаимодействии барбитуратов с солями меди и пиридином, могут быть аморфными и кристаллическими.

Выполнение реакции. На предметное стекло наносят несколько капель раствора исследуемого вещества в хлороформе и выпаривают досуха. К сухому остатку прибавляют 2 капли 10 %-го раствора аммиака и 1—2 капли реактива (раствор сульфата меди в аммиаке и пиридине). При наличии барбитуратов через 10-15 мин появляются кристаллические или аморфные осадки.

Мурексидная реакция. Для обнаружения барбитуратов предложено несколько вариантов мурексидной реакции. Один из вариантов этой реакции приводится ниже.

В фарфоровую чашку к сухому остатку, полученному после выпаривания вытяжек из биологического материала, или к небольшому количеству сухого вещества прибавляют 3 капли 3 %-го раствора пероксида водорода и 3 капли реактива, содержащего соль Мора и хлорид аммония. Содержимое чашки выпаривают, сухой остаток нагревают до появления белых паров. После охлаждения прибавляют 3 капли 6 н. раствора аммиака.

При наличии некоторых барбитуратов и тиобарбитуратов появляется розовая окраска.

Мурексидную реакцию дают барбамил, барбитал, фенобарбитал, этаминал-натрий и тиопентал. Не дают этой реакции гек-сенал, гексобарбитал и циклобарбитал (В. И. Попова).

Выделение кислотной формы барбитуратов. На предметное стекло наносят несколько капель раствора барбитурата в хлороформе, который выпаривают при комнатной температуре. После выпаривания исследуемого раствора на то же место наносят следующую каплю этого раствора, который также выпаривают досуха. Сухой остаток растворяют в одной капле концентрированной серной кислоты. Через 3—5 мин после охлаждения раствора рядом с ним наносят каплю воды. Затем эти капли соединяют при помощи капилляра. Через 10—20 мин (а при малых количествах барбитуратов через 1—2 ч) появляются кристаллические осадки. Для каждого барбитурата кристаллы имеют определенную форму.

Гадамер, а также К. П. Стюарт и А. Стольман указывают, что многие барбитураты могут находиться в нескольких полиморфных модификациях. Поэтому при идентификации барбитуратов по форме кристаллов необходимо учитывать возможность появления нескольких кристаллических форм одного и того же вещества.

Реакция с хлорцинкиодом. На предметное стекло наносят несколько капель хлороформного раствора исследуемого вещества и выпаривают досуха. К сухому остатку прибавляют 1 каплю раствора хлорцинкиода. Через 10—15 мин под микроскопом наблюдают форму образовавшихся кристаллов. При наличии барбитуратов (барбамил, барбитал, бутобарбитал, эта-минал) в исследуемом растворе появляются кристаллические осадки.

Реакция со смесью растворов хлорида железа и иодида калия. На предметное стекло наносят несколько капель раствора исследуемого вещества в хлороформе. Этот раствор выпаривают досуха. К сухому остатку прибавляют каплю реактива. Через 10— 15 мин под микроскопом наблюдают форму образовавшихся кристаллов, которые появляются при наличии ряда барбитуратов (барбамил, бутобарбитал, фенобарбитал, этаминал).

Реакция с дииодокупратом калия в растворе иода. На предметное стекло к сухому остатку, полученному после выпаривания раствора исследуемого вещества, прибавляют каплю реактива. При наличии барбитуратов (барбамил, бутобарбитал, этаминал) образуются кристаллические осадки.

Реакция с подкисленным спиртовым раствором иодида калия. На предметное стекло к сухому остатку, полученному при выпаривании исследуемого раствора, наносят 2 капли реактива. При наличии барбитуратов (барбитал, бутобарбитал, гексенал, этаминал) через 10—15 мин появляются кристаллические осадки.

Реакция с родамином 6Ж. При взаимодействии родамина 6Ж с солями барбитуратов (барбамил, гексенал, этаминал-натрий) образуются окрашенные ионные ассоциаты, экстрагируемые четыреххлористым углеродом.

Выполнение реакции. В делительную воронку вносят 0,1 мл раствора исследуемого вещества, прибавляют 0,2 мл 0,1 %-го раствора родамина 6Ж и 1 мл четыреххлористого углерода. Смесь взбалтывают в течение 1 мин. При наличии солей барбитуратов слой четыреххлористого углерода приобретает светло-оранжевую или оранжево-красную окраску.

Эта реакция пригодна для обнаружения барбамила, гексена-ла и этаминал-натрия в фармакопейных препаратах и в лекарственных смесях (В. И. Попова).

Обнаружение барбитуратов по спектрам поглощения в УФ-области. Описанный ниже метод позволяет обнаружить отдельные барбитураты и определить принадлежность их к соответствующим группам барбитуратов.

К сухому остатку, полученному при выпаривании вытяжек из биологического материала или лекарственных форм, прибавляют 5 мл воды. После растворения сухого остатка полученный раствор фильтруют, затем к фильтрату прибавляют 1 каплю 2 н. раствора аммиака (рН~10) и снимают спектр поглощения. При этом 5,5-замещенные (барбамил, барбитал, бутобарбитал, фенобарбитал, циклобарбитал, этаминал) и 1,5,5-замещенные (гексенал, гексобарбитал) барбитуровой кислоты имеют максимум поглощения при длине волны около 240 нм, а производные тиобарбитуровой кислоты имеют 2 максимума (при 305 и при 255 нм). Если к этому раствору прибавить 1—2 капли 2 н. раствора серной кислоты (рН~2), то максимум поглощения 1,5,5- и 5,5-замещенных барбитуровой кислоты исчезает. В этих условиях для тиобарбитуратов максимумы поглощения смещаются до 290 и 239 нм. После прибавления к указанным растворам 1—2 капель 4 н. раствора гидроксида натрия (рН~13) появляется максимум поглощения 1,5, 5-замещенных барбитуровой кислоты при 240 нм, а для 5,5-производных этой кислоты — при 255 нм. Для тиобарбитуратов появляется максимум при 305 нм, а второй максимум исчезает.

Обнаружение барбитуратов методом хроматографии в тонком слое сорбента. Для обнаружения барбитуратов применяют метод хроматографии в тонком слое сорбента. Этот метод позволяет не только обнаружить отдельные барбитураты, но и отличить их друг от друга.

Способы обнаружения отдельных барбитуратов приведены ниже.

Количественное определение барбитуратов

Для количественного определения барбитуратов, выделенных из биологического материала, применяют фотоколориметрические и спектрофотометрические методы. Один из фотоколориметрических методов количественного определения барбитуратов, разработанный В. И. Поповой, приводится ниже.

Сухие остатки барбитуратов, выделенных из биологического материала методом изолирования этих веществ водой, подкисленной серной кислотой (см. выше), в зависимости от исследуемого барбитурата растворяют в хлороформе или в метиловом спирте. Сухие остатки барбитала, гексенала, фенобарбитала и циклобарбитала растворяют в 6 мл хлороформа, а сухие остатки барба-мила и этаминала — в 2 мл метилового спирта. Объемы растворов барбамила и этаминала в метиловом спирте доводят хлороформом до 6 мл. К полученным растворам барбитуратов прибавляют по 5 мл 0,125 %-го раствора ацетата кобальта в метиловом спирте и по 1 мл 50 %-го раствора изопропиламина в метиловом спирте. Оптическую плотность окрашенных в фиолетовый цвет растворов измеряют при помощи фотоэлектроколориметра ФЭК-М (светофильтр зеленый, кювета 20 мм) или с помощью другой марки фотоэлектроколориметра.

В качестве раствора сравнения применяют смесь перечисленных выше реактивов.

36. Производные  фенотиазина: левомепромазин в химико-токсикологическом  отношении

Токсикологическое значение.

Производные фенотиазина проявляют специфическое действие на ЦНС психическую сферу, кроме того выявлена способность снижать температуру тела, снимать зуд и т.д. Все производные обладают высокой фармакологической активностью.

Производные фенотиазина быстро всасываются и медленно выводятся из организма в течении 14-20 дней.

При патологическом вскрытии картина неспецифична. Отмечают признаки быстро наступившей смерти с отеком и набуханием головного мозга, очаговые кровоизлияния в селезенке, надпочечниках и полнокровие поджелудочной железы, а так же некротический нефроз почек: дряблость, широкий, бледный и мутный корковый слой.

Пути метаболизма:

Предварительная проба.