Файл: Хлорорганические пестициды и производные карбаминовой кислоты. Изолирование и методы анализа.ppt

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ
РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН
ТАШКЕНТСКИЙ ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ КАФЕДРА ТОКСИКОЛОГИЧЕСКОЙ ХИМИИ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ ЯДОХИМИКАТЫ: ФОСФОРОРГАНИЧЕСКИЕ И ХЛОРОРГАНИЧЕСКИЕ ПЕСТИЦИДЫ И ПРОИЗВОДНЫЕ КАРБАМИНОВОЙ КИСЛОТЫ. ИЗОЛИРОВАНИЕ И МЕТОДЫ АНАЛИЗА
Ташкент – 2022

Время - 2 часа.
Цель и план лекции – обучать студентов:
Ознакомить студентов с:
Фосфорорганическими соединениями
Хлорорганическими соединениями
Производными карбаминовой кислоты
их токсикологическим значением, методами выделения и анализа
ЛИТЕРАТУРА:
В.Ф. Крамаренко. Токсикологическая химия, Киев, Выща школа, 1989
Токсикологическая химия. Под ред. Т. В. Плетеневой, «ГЭОТАР-Медиа», Москва, 2005.
Токсикологическая химия. Под ред. Н. И. Калетиной, «ГЭОТАР-Медиа», Москва, 2008

Классификация пестицидов

Пестициды – химические средства, применяемые в сельском хозяйстве для защиты растений от различных видов вредных организмов и сорняков, а также в гигиене людей и животных.
Классификация пестицидов по токсичности
Степень токсичности пестицидов зависит от пути их поступления в организм (ингаляционный, пероральный, трансдермальный и др.), от индивидуальных особенностей организма (возраст, пол, наследственность, заболевания).

Классификация пестицидов по степени опасности отравления основана на величине LD50 для крыс в зависимости от пути введения токсикантов и их агрегатного состояния:
Крайне опасные - 5 мг/кг и менее
Высоко опасные - 5-50 мг/кг
Умеренно опасные - 50-1000 мг/кг
Мало опасные - около 1000 и более 2000 мг/кг.

Опасность отравления пестицидами зависит от природы соединения, его агрегатного состояния, продолжительности контакта, степени летучести токсиканта, его устойчивости в окружающей среде (персистентность), способности к кумуляции.
Персистентность очень важна для оценки токсичности пестицидов. Пестициды делятся по устойчивости в почве на:
- очень стойкие, период разложения которых составляет более 1 года,
- стойкие – от 6 мес. до 1 года,
- умеренно стойкие – 1-6 мес.,
- малостойкие – до 1 мес.

Классификация пестицидов по назначению, способу проникновения и характеру действия
Инсектициды – (вызывают гибель вредных насекомых)

ФОС, ХОС, карбаматные соединения, синтетические пиретроиды, производные мочевины;
Гербициды – (вызывают гибель сорных растений) хлорированные феноксикислоты, производные мочевины, триазины, урацилы, карбаматы и тиокарбаматы, карбоциклические кислоты и эфиры.

Фунгициды – ( используют для борьбы с патогенными грибами) ФОС,бензимидазолы, дитиокарбаматы, ацилаланины и др.
Акарициды
Антисептики
3ооциды
Арборициды
Аттрактанты
Репелленты
Дефолианты
Классификация по действию:
Контактного действия
Кишечного действия
Системного действия
Фумиганты

В зависимости от химического строения пестициды подразделяются на две группы:
неорганической природы (соединения мышьяка, таллия, меди, серы и др.)
органической природы (подразделяются на классы и подклассы (хлорорганические соединения – ХОС, фосфорорганические соед. – ФОС, синтетические пиретроиды – СП, карбаматы). Представители одного и того же класса, имея сходное химическое строение, могут иметь разнонаправленное действие (входит в различные группы по назначению), обладать иными токсическими свойствами.
Также отмечают группу металлорганических соединений (гроназан и т.д.).

Фосфорорганические соединения В организме блокирует фермент холинэстразу

Х.Э

Производные фосфорной кислоты:
1.диметилдихлорвинилфосфат, 2.бензотеф,
3.имифос.

II. Производные тиофосфорной кислоты
1. Метафос,
2.Метил-этил-тиофос, 3.Метилнитрофос,
4.Трихлорметофос-3, 5.Метилмеркаптофос

метафос

III. Производные дитиофосфорной кислоты:
1. Карбофос, 2.Фосфамид,
3. Фталофос, 4. Фозалон.

фозалон

карбофос

фосфамид

IV. Производные пирофосфорной кислоты:
Октаметил

V. Производные фосфиновой кислоты:
1. Хлорофос,
2. Бутифос.

Согласно приказа министра Здравоохранения
10 ФОС анализируются при полном судебно-химическом исследовании:
Карбофос
Метафос
Метилэтилтиофос
Метилнитрофос
Трихлорметафос-3
Метилмеркаптофос
Фосфамид
Фталофос
Фозалон

Бутифос.

ГИДРОЛИЗ ФОСФОРОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

ВЫДЕЛЕНИЕ ИЗ ОБЪЕКТОВ

- хлороформ, - вода, подкисленная серной кислотой,

1. Образование фосфорномолибдена :
H3PO4 + 12(NH4)2MoO4 + 21HNO3  (NH4)3PO4*12 MoO3 + 21NH4NO3
2. По эффекту антихолинэстеразы с ФОС:
а) метод Хестрина;

б) по изменению цвета индикаторов ( методы энзим-экспозиция , агар-диффузионный и др.)
извлечение + сыворотка крови + бромтимоловый синий:NaOH  изменение синего цвета в желтый

Красное окрашивание

Общие методы анализа ФОС

Количественное определение ФОС

фосфорорганические соед.:
а) по образованию фосфорномолибденового синего - ФЭК;
б) по образованию соли железа гидроксамовой кислоты (метод Хестрина) – фотометрическое определение.
в) УФ-спектрофотометрия

ТСХ метод определения пестицидов

Пластинки со силикагелем.
Однокомпонентные системы (гексан, бензол, хлороформ, ацетон)
Двух- и трехкомпонентные системы растворителей на основе гексана и толуола с добавлением полярных растворителей (ацетон, хлороформ, бензол, этилацетат): гексан-ацетон (80:20) или толуол-ацетон (95:5)
Проявитель: йод, раствор перманганата калия, раствор дихромата калия, исследование УФ-свете. Обнаружение ХОП: после опрыскивания хроматограмм раствором аммиаката серебра в ацетоне и последуещего облучения в УФ-свете.

Результаты реакции ФОС с различными реагентами

Методы определения
Определение активности холинэстеразы в плазме, сыворотке и цельной крови.
АХЭ содержится в эритроцитах, нервных окончаниях, легких и тканях мозга. Ее главная функция – гидролиз АХ в холинергических нервных окончаниях. Псевдохолинэстераза (ПХЭ) содержится в плазме и тканях организма, она обладает способностью к гидролизу различных сложных эфиров, в отличие от АХЭ. Снижение активности АХЭ в эритроцитах является более специфичным показателем ингибирования холинэстеразы, может обнаруживаться спустя 2-6 недели после воздействия токсиканта, активность ПХЭ плазмы возвращается к норме гораздо быстрее. Нормальная активность ПХЭ исключает острое отравление этими веществами.

Определение ФОС в моче. ФОС быстро гидролизируются различными ферментными системами организма с образованием множества метаболитов, их конъюгаты выделяются с мочой и неустойчивы при хранении. Скрининг этих соединений проводится методом газовой хроматографии с многодетекторной системой ПИД, ДЭЗ и др.

Хлорофос (дилокс, диптерекс, рицифон, тувон, трихлорофон) — О,О-диметил- (2, 2, 2-трихлор-1-оксиэтил)-фосфонат — принадлежит к широко применяемым в сельском хозяйстве ФОС.
Хлорофос—белый кристаллический порошок (т. пл. 84 °С). Он растворяется в воде, бензоле, хлороформе и других органических растворителях.
Хлорофос медленно разлагается в кислой среде и более быстро — в щелочной. Он относительно быстро разлагается в разбавленных растворах на свету. При разложении хлорофоса в кислой среде образуется метиловый спирт и О-метил-(2, 2, 2-трихлор-1-оксиэтил)-фосфорная кислота.
В щелочной среде при разложении хлорофоса образуется довольно токсичное соединение О,О-диметил-О-(2,2-дихлорвинил)-фосфат (ДДВФ):

Хлорофос

Выделение хлорофоса из биологического материала. В колбу вместимостью 500 мл вносят 100 г измельченного биологического материала и 150 мл воды, подкисленной серной кислоты до рН = 2,0...2,5. Смесь оставляют на 2 ч, часто перемешивая, затем процеживают через марлю. К биоматериалу еще два раза прибавляют воду, подкисленную до рН = 2,0...2,5 (по 75 мл) и каждый раз настаивают по 1 ч, а затем сливают водные вытяжки.
Объединенные кислые водные вытяжки центрифугируют. Центрифугат переносят в делительную воронку, прибавляют 30 мл хлороформа и смесь взбалтывают 10 мин. Хлороформную вытяжку сливают. Хлорофос из кислой водной вытяжки еще 4 раза экстрагируют хлороформа (по 30 мл).
Хлороформные вытяжки соединяют и выпаривают при комнатной температуре досуха. Сухой остаток растворяют в 5 мл воды, затем раствор фильтруют через бумажный фильтр. Фильтрат используют для обнаружения хлорофоса.

1. О-толуидин ацетоновый раствор, натрий гидроксид и водород пероксид – оранжево-красное окр..
2. Ацетон с спиртовым раствором щелочи – розовое окрашивание, переходящее в красное.
3. 2,4- динитрофенилгидразин – сине-фиолетовое окр.
4. Реакция с резорцином. 1 мл + 2 капли 1 %-го резорцина в 20 %-м карбонате натрия. Через 10 мин появляется розовая окраска, а через 15—30 мин наблюдается желто-зеленая флуоресценция.
4. ТСХ: дихлорофос и дихлоруксусный альдегид Система: хлороформ - эфир – масло вазелина (17:2:1).

КАРБАМАТЫ

Эти соединения разделяются на подклассы, характеризующиеся различной термостабильностью. Продукты разложения N-метилкарбаматов при нагревании представлены главным образом замещенными фенолами. Соединения из других подклассов более устойчивы к нагреванию.

Севин

α -нафтил-N-метил
карбамат

В щелочной среде быстро разлагается:
Севин + 3КОН  -нафтол(К) + К2СО3 + СН3-NH2

Окисление:

Изолирование из биообъекта
Объект по 1 ч настаивают бензолом три раза. Бензольный слой отделяют и упаривают. Остаток подвергают тщательной очистке: экстрагируют со смесью NH4Cl+H3PO4+ацетон. Ацетон удаляют и экстрагируют хлороформом. При этом в слой хлороформа переходит севин и его метаболит -нафтол.

Севин и метаболит -нафтол хроматографируют в системе хлороформ-бензол-ацетон (7:2:1). Опрыскивают натрием купробромидом -нафтол - Rf = 0,45 фиолетовое пятно.
Затем опрыскивают сульфаниловой кислотой и севин - Rf=0,8 красное пятно.
Из хроматографической пластинки соскабливают соответствующие зоны, элюируют метанолом севин и -нафтол обнаруживают отдельными реакциями.

1. Реакция пикриновой кислотой. Остаток + пикриновую кислоту желтые микрокристаллы в виде карандашей. 5 мкг.
2. Реакция хлоридом ртути. Остаток + хлорид ртути шестигранные или призматические микрокристалы, бесцветные.10 мкг.
3. Обнаружение севина собственными кристалами. После упаривание хлороформного раствора пересеченные призматические (+) кристалы. 5 мкг.
4. Реакция с 1% раствором нитрита натрия в концентр. серной кислоте – зеленное окрашивание.

Обнаружение севина после гидролиза , -нафтол
1. Реакция натрием купробромидом. Остаток спиртового раствора + щелоч, нагревают 55-60 °С , + свежеприготов. СuCl2 и NaBr нагревают. Появляется розовое окрашивание при обработке хлороформом, хлороформный слой синефиолетовое. 1 мкг.
2. Реакция раствором натрия нитрита в концентр. серной кислоте – желтое окрашивание + щелоч, образуется оранжевое окрашивание.5 мкг.
3. Реакция с железо(III) хлоридом – красно-розовое окрашивание.10 мкг.
4. Реакция аминоантипирином. Амидопирин или 4-аминоантипирин и калия ферроцианид нагревают 60 °С – ярко-красное окрашивание.при прибавлении хлороформа, хлороформный слой окрашивается ярко-красное. 0,5 мкг/мл.
5. ТСХ. Система: хлороформ, проявитель - УФ-лучи, севин и метаболит α-нафтол флуоресценцируют. Потом опрыскивают диазотир.сулфанил. кислотой, красное пятно, Севин Rf=0,5, α-нафтол Rf=0,12 .

ТМТД-тетраметилтиурамдисульфид.

Качественное обнаружение:
1. 0,2 н JCl – оранжевые микрокристалы в форме звездочек;
2. Спиртовый раствор AgNO3 –