токсикологическая химия

Для студентов НовГУ ИМО Контрольная по токсикологической химии № 1, вариант №6. Задания:
1. Правила отбора, направления и приёма объектов на судебно-химическую экспертизу (приказ МЗ РФ №289 от 05.10.1998 г.).
2. Общий (ненаправленный) и специальный (целенаправленный) химико-токсикологический анализ.
3. Применение хроматографии на закреплённом слое сорбента в химико-токсикологическом анализе (привести конкретные примеры).
4. Представить схему исследования биологического материала на кокаин в организме человека
5. Химико- токсикологическое исследование теобромина и теофиллина
6. Токсикологическое значение и метаболизм новокаина.
7. Обнаружение стрихнина в химико-токсикологическом анализе.
8. Задача. В антидопинговую лабораторию доставлена моча спортсменки С., занявшей первое место на соревн ...

1

пр

1. Анализ объектов, содержащих известные токсичные вещества (в некоторых случаях даже известна доза попавшего в организм токсиканта), называют «направленным», например проведение ХТА в клинических лабораториях для контроля за выведением ксенобиотика, ходом лечения и т.д., т.е. случай, когда известны обстоятельства дела.2. Наличие косвенных сведений, указывающих на возможную причину отравления, гипотезы о химической природе токсичного вещества, построенная на основе клинической картины отравления пострадавшего и/или результатов патологоанатомического вскрытия трупа, обусловливают некоторые изменения в методических подходах, применяемых в «направленном» ХТА.Таблица 1. Основные направления ХТА*3. Отсутствие каких-либо сведений о природе токсичного вещества требует принципиально другой стратегии проведения ХТА. В этом случае используемые аналитические приемы объединяют под названием «ненаправленный» ХТА. Это наиболее сложный случай исследования, в котором всегда применяют группы методов анализа, а полученные результаты взаимно дополняют и уточняют друг друга.Стратегия проведения анализа выстраивается в зависимости от особенностей направленного или ненаправленного исследования. При проведении направленного анализа необходимы подтверждение наличия известного токсиканта в биосубстратах потерпевшего и определение количественного содержания токсиканта. На основании знания физико-химических свойств токсического вещества подбирают условия и технику изолирования, которая позволяет селективно отделить анализируемое вещество от биологической матрицы. Как правило, для анализа в этом случае необходимо небольшое (по массе) количество биообъекта. В некоторых случаях возможно прямое обнаружение токсиканта в биологическом образце. Если в 1-м варианте для выбора оптимальных условий анализа можно воспользоваться справочной информацией или данными литературы, то 2-й и 3-й варианты более сложные. Они требуют скрининговой (многоступенчатой) методики изолирования, поскольку необходимо охватить все подозреваемые вещества.3. Применение хроматографии на закреплённом слое сорбента в химико-токсикологическом анализе (привести конкретные примеры).Тонкослойная хроматография - один из скрининговых методов качественного и количественного определения токсических веществ.Хроматография в тонком слое, предложенная в 1938 г. советскими учеными Н.А. Измайловым и М.С. Шрайбером, занимает в настоящее время важное место в ХТА благодаря своей экспрессности, воспроизводимости, простоте и низкой стоимости анализа.Как аналитический метод ТСХ широко используется для очистки экстрактов от мешающих веществ, подтверждения результатов ХТА, проведенного другими методами, для скрининга токсических веществ в объектах природного, полусинтетического и синтетического происхождения, а также с успехом сочетается с инструментальными методами.Метод ТСХ относится к плоскостным видам хроматографии, поскольку слой сорбента закреплен на плоской поверхности (этот вид хроматографии еще называют планарной). Хроматографическое разделение обусловлено переносом компонентов подвижной фазы вдоль слоя неподвижной фазы с различными скоростями в соответствии с коэффициентами распределения разделяемых веществ между двумя фазами.Роль подвижной фазы выполняет смесь растворителей, неподвижной фазой являются сорбенты на пластинке, а для обнаружения токсических веществ на хроматограмме используются химические реагенты и УФ-свет.Эффективность хроматографического разделения широкого круга токсических веществ обусловлена прежде всего выбором сорбента, подвижной фазы, детектирующего реагента, техникой исследования и стандартизацией условий хроматографического анализа.Доступность методов планарной хроматографии, широкий круг решаемых с ее помощью аналитических задач и, главное, возможность одновременного анализа от 2 до 50 проб на одной хроматографической пластинке обеспечили методу ТСХ очень широкое распространение. Наряду с другими достоинствами преимущество хроматографии в тонком слое заключается и в том, что она позволяет не только отделить (и разделить) искомые соединения от сопровождающих веществ (очистить вещество), но и способствует более полноценному обнаружению искомых веществ. Хроматография в тонком слое находит широкое применение в токсиклогическом анализе барбитуратов, алкалоидов, различных лекарственных веществ, гликозидов, элементоорганических соединений и т. д.Обнаружение барбамила методом хроматографии. На хроматографической пластинке (9X12 см), покрытой тонким слоем силикагеля, закрепленным гипсом, отмечают линию старта, на которую наносят каплю хлороформной вытяжки из кислого раствора, а правее на расстоянии 2 см от нее наносят каплю раствора «свидетеля» (0,01 %-й раствор препарата в метиловом спирте). Пятна на пластинке подсушивают на воздухе, а затем пластинку помещают в камеру для хроматографирования, насыщенную парами растворителей (хлороформ- н -бутанол-25 %-й раствор аммиака в соотношении 70 : 40 : 5). Когда фронт растворителей поднимется на 10 см выше линии старта, пластинку вынимают из камеры, подсушивают и опрыскивают 0,02 %-м хлороформным раствором дифенилкарбазида, затем раствором сульфата ртути.При наличии барбамила пятна на хроматограмме приобретают сине-фиолетовую или красно-фиолетовую окраску.Обнаружение гликозидовПрямая спектрофотометрия при длине волны 352 нм с использованием рабочего стандартного образца ксантотоксина была предложена для оценки качества препарата "Аммифурин". Совместное применение ТСХ и спектрофотометрии делает методику более точной. Возможно использование ТСХ на силикагеле КСК254 5/40 в системе петролейный эфир — этилацетат (1:1), после элюирования пятен этиловым спиртом определяется оптическая плотность. Применим аналогичный метод с использованием бумажной хроматографии на бумаге, импрегнированной метанольным раствором формамида в системе растворителей гептан - бензол (4:1). В работе рассмотрена возможность проведения количественного определения пеуцеданина в растительном сырье и препарате с использованием ТСХ на пластинке с незакрепленным силикагелем в системе петролейный эфир — диэтиловый эфир (1:2). Элюирование пятен осуществляют этанолом. При длине волны 298 нм проводят определение удельного показателя поглощения вещества, который используют для расчета его содержания. Существенным преимуществом применения спектрофотометрии в данном случае стала возможность определения примеси ореозелона, поглощающего при 345 нм. Количественное содержание птериксина в корнях Libanotis densiflora и в препарате "Либоверин" предложено определять по следующей методике: ТСХ на силикагеле КСК в системе н-гексан — бензол — метанол (5:4:1), элюирование пятен этиловым спиртом и измерение оптической плотности элюата при длине волны 322 нм. Расчет проводят по удельному показателю поглощения птериксина.4. Представить схему исследования биологического материала на кокаин в организме человека.Выявление кокаина в организме человека основывается на двух основных принципах: обнаружение непосредственно действующего вещества или обнаружение его метаболитов.Согласно приказу Минздравсоцразвития России № 40 от 27.01.2006 «Об организации проведения химико-токсикологических исследований при аналитической диагностике наличия в организме человека алкоголя, наркотических средств, психотропных и других токсических веществ», выделяют предварительные и подтверждающие методы обнаружения наркотических веществ в биологическом материале.К предварительным методам относятся:иммунохроматографический анализ,иммуноферментный анализ,поляризационный флуороиммуноанализ,тонкослойная хроматография.В случае обнаружения наркотического вещества одним из предварительных методов следует использовать один или два подтверждающих метода для окончательного достоверного заключения.К подтверждающим методам относятся:специализированные системы на основе тонкослойной хроматографии,газо-жидкостная хроматография,высокоэффективная жидкостная хроматография,хромато-масс-спектрометрия.После подтверждающего обнаружения наркотического вещества одним из этих методов, окончательно и достоверно определяется факт наркотического опьянения и тип вещества, к нему приведшего.Химико- токсикологическое исследование теобромина и теофиллина.Оба вещества обладают слабыми основными свойствами - константа ионизации теофиллина , например– 1,9х10-14, т.е. это очень слабые основания и соли с кислотами гидролизуют в водной среде. Поэтому при извлечении их из биоматериала водой, подкисленной щавелевой кислотой, они находятся при рН 2-3, в виде оснований и экстрагируются в органический растворитель - максимум экстракции теобромина и теофиллина при рН 4-7.При неполной экстракции теофиллин может экстрагироваться и из щелочной водной вытяжки, а теобромин не экстрагируется, так как в щелочной среде способен к лактам - лактимной таутомерии. Для обоих алкалоидов самой характерной реакцией является реакция образования мурексида.2) Также надо отметить отрицательный результат реакций окрашивания, т.е. с концентрированной серной, азотной кислотами, реактивами Эрдмана, Марки, Фреде, Манделина – не образуются окрашенные продукты.теофилин обнаруживается еще реакцией с диазотированной сульфаниловой кислотой.Токсикология теофиллинаТеофиллин более токсичен, чем теобромин.Это сильное мочегонное средство, поэтому при передозировках учащается мочеиспускание.В моче обнаруживают до 50% от дозы 1,3-диметилмочевую кислоту, около 20% 1-метилмочевую кислоту, т.е. биотрансформация идет по реакции окисления и N-деметилирования.Реакция теобромина с раствором йодвисмутата калия (игольчатые кристаллы темно-красного цвета, собранные в пучки)6. Токсикологическое значение и метаболизм новокаина.Новокаин является синтетическим заменителем кокаина НовокаинНовокаин является местноанестезирующим средством. Отравления им связаны лишь с его медицинским применением (передозировка, идиосинкразия к препарату и т. п.). Будучи введен в организм человека, он быстро поступает в кровь и в течение 24 часов выделяется мочой. При этом только 2% его выводится в неизмененном состоянии. Около 90% вещества выделяется в виде метаболитов — продукта его гидролиза п-аминобензойной кислоты, частично ацетилированной, и диэтиламиноэтанола.Обнаружение новокаина методом тонкослойной хроматографии проводят в частной системе циклогексан-бензол-диэтиламин (75:15:10). Пластинку обрабатывают после хроматографирования и высушивания реактивом Драгендорфа. При наличии новокаина появляются пятна оранжево-коричневого цвета Rf 0,16-0,18 (новокаин).7. Обнаружение стрихнина в химико-токсикологическом анализе.Стрихнин - главный алкалоид довольно многочисленных видов чилибухи, семейство Loganiaceae. Растения рода Strychnos встречаются на островах Зондского архипелага, Филиппинских островах и издавна известны своей ядовитостью.Стрихнин выделен впервые Пеллетье и Кавенту в 1818 г. из семян Strychnos Nux Vomica L (рвотные орешки). В семенах Strychnos Nux Vomica и бобах Игнатия (Strychnos Ignatii Berg), содержится 2-3% стрихнина и бруцина. Из растений видов Strychnos выделен и ряд других алкалоидов, не имеющих токсикологического значения.Изучением структуры стрихнина занимались ученые разных стран. Формула строения предложена в 1950 г. и подтверждена синтезом, осуществленным в 1954 г. Вудвардом.Стрихнин-основание представляет собой кристаллическое вещество. Температура плавления 268-290° (зависит от скорости нагревания). Основание алкалоида плохо растворимо в воде (1 : 6000 при 25°) и эфире (I : 5500 при 25°), легко растворяется в 90% спирте (1 : ПО при 25° и 1 : 28 при 60°), бензоле и очень хорошо в хлороформе (1:6 при 25°). Водные растворы стрихнина имеют щелочную реакцию по лакмусу и обладают горьким вкусом даже при разведении 1 : 700 000. Стрихнин образует соли с одним эквивалентом кислоты за счет третичного азота.Фармакопейным препаратом является нитрат стрихнина - бесцветные блестящие иглы, растворимые в воде в соотношении 1 : 42, в спирте 1 : 120 и хлороформе 1 : 156 (при 25°).Для изолирования стрихнина из биологического материала при химико-токсикологических исследованиях применяют извлечение подкисленным спиртом или подкисленной водой. Лучшее экстрагирование стрихнина и бруцина из водных растворов хлороформом достигается при рН 9,0-12,0, при этом извлекается 92-94%  алкалоида.Делались попытки применить для изолирования стрихнина из биологического материала злектродиализ (Р. Фабр, С. X. Бабич, И. В. Соколова, Н. И. Вестфаль).Преимущества электродиализа перед общими методами изолирования стрихнина заключаются в большей степени очистки выделенного алкалоида, сокращении расхода растворителя и рабочего времени.Открытие стрихнина1.