Файл: ssu054.pdf

O

Br CH2 C CH2 Br

1,3- дибромпропанон

К сильно слезоточивым отравляющим веществам относят монохлорметиловый эфир хлоругольной кислоты. При замещении атомов водорода на атомы хлора лакримогенность исчезает, но вещество может вызывать приступы удушья.

монохлорметиловый эфир хлоругольной кислоты

Все слезоточивые отравляющие вещества действуют на чувствительные нервные окончания слизистой оболочки глаз. Их физиологическое действие сводится к ингибированию определенных ферментов, содержащих сульфгидрильные (меркапто-) группы, например уреаза, гексокиназа и папаин.

Следует отметить и галогенпроизводные угольной кислоты, которые обладают различными физиологическими свойствами. Например, дихлорангидрид угольной кислоты (фосген) вызывает удушье. Если один атом галогена в молекуле фосгена заменить на алкоксигруппу (RO-), лакримогенное действие усилится, а эффект удушья ослабеет. Причиной удушающего действия является наличие связи «галоген - карбонильная группа»:

C Cl

O

Если атомы хлора в фосгене заменить на атомы брома или фтора токсичность меняется незначительно, а дифторангидрид угольной кислоты неустойчив. Следует отметить, что фосген и дифосген по характеру действия на живой организм неразличимы, так как дифосген расщепляется на две молекулы фосгена:

11

Существует ряд механизмов действия фосгена как отравляющего вещества. Он вызывает оттек легких за счет просачивания плазмы крови в альвеолы. Это явление можно объяснить:

•повышением гидростатического давления крови в капиллярах лег-

ких

•изменением проницаемости стенок капилляров.

Расширение капилляров легких и сжатие клеток слизистой альвеол

увеличивают проницаемость альвеол клеток и способствуют скоплению в них жидкости. Все это приводит к нарушению газового обмена, и жидкость плазмы мешает диффузии кислорода. Легочная ткань недополучает кислорода и, следовательно, повышается количество СО2, что приводит в конечном итоге к увеличению проницаемости стенок капилляров. Считают, что при действии фосгена идут реакции с различными продуктами обмена веществ и ферментами. В результате ацилирования их функциональных групп и связывания с карбонильной группой происходит нарушение важных процессов обмена веществ. Считают, что ацилированию подвергаются компоненты тканей легких. Фосген ядовит при вдыхании паров.

Более подробно следует остановиться на корреляции «структура - токсичность» в ряду соединений, проявляющих кожно–нарывное действие. К ним относятся иприт, азотистый иприт и люизит. В молекуле иприта (2,2-дихлордиэтилсульфида) кожно-нарывное действие обусловлено не наличием атома серы, а атомов галогена в β- положении молекулы тиоэфира.

CH2 CH2 Cl

S

CH2 CH2 Cl

2,2-дихлордиэтилсульфид

Дальнейшее введение атомов галогена приводит к тому, что молекула становится асимметричной, что приводит к снижению токсичности. Менее эффективны монозамещенные продукты (2-хлорэтилтиоэтиловый эфир) и молекулы тиофира, содержащие атомы галогена в 1 и 1’ положениях (бис-1,1- хлорэтиловый тиоэфир):

12

Наличие в молекуле большого числа атомов серы тиогрупп уменьшает физиологический эффект, напротив, введение между атомами серы одной или большей метиленовых групп (максимум 5) ведет к усилению токсичности.

Кожно-нарывные галогенированные тиоэфиры действуют на организм разносторонне; так как они растворимы в липидах и могут накапливаться в любых частях тела.

Для животного мира иприт является сильным клеточным ядом. Иприт взаимодействует с нуклеофильными группами (амино -, имино- и сульфогруппами) белков и нуклеиновых кислот. Наиболее чувствителен к действию иприта фермент гексокиназа, катализирующий фосфорилирование глюкозы на первой стадии ее окисления. Торможение активности гексокиназы приводит к нарушению углеводного обмена в клетках и их гибели. Помимо взаимодействия с гексокиназой, иприт реагирует с нуклеиновыми кислотами, алкилируя пуриновое основание (в основном остатки гуанина), вследствие чего тормозится дубликация ДНК и РНК. Нарушение химической структуры нуклеопротеидов клетки, составляющих основу ее белково-образовательной и наследственной функции, ведет к ее гибели или генетическим нарушениям. Особенно страдают быстрорастущие и быстро делящиеся клетки.

Иприт ингибирует ферменты, которые катализируют перенос веществ через мембраны, тем самым увеличивает проницаемость мембран. Попадая в протоплазму, он может также вступать во взаимодействие со свободными белками клетки и мембранами органелл. С мембранами хлоропластов связаны пигменты, обладающие фотосинтетической активно-

13

стью, и многочисленные ферменты. Иприт может легко разрушать эти чрезвычайно тонко структурированные мембраны, а также действовать на хлоропласт, что будет приводить к снижению фотосинтетической активности. Среди производных иприта следует отметить азотистый иприт – трис(2- хлорэтил)амин.

CH2 CH2 Cl

Cl CH2 CH2 N CH2 CH2 Cl

трис(2-хлорэтил)амин

Люизит или 2-хлорвинилдихлорарсин представляет собой сильное токсичное вещество кожно-нарывного действия, токсичность которого обусловлена группой –AsHal2 в молекуле.

Cl

Cl CH CH As

Cl

люизит или 2-хлорвинилдихлорарсин

Он опасен в экологическом плане тем, что при не правильном хранении вызывает загрязнение подпочвенных вод мышьяксодержащими продуктами гидролиза люизита.

Скорость трансформации люизита в 2-хлорвиниларсиноксид существенно зависит от наличия влаги в почве. При влажности почвы 55% и температуре 25 0С превращение завершается к исходу первых суток. При влажности 3% - в течение трех суток. В связи с этим представляет значительный интерес оценка воздействия продуктов трансформации люизита (арсенита натрия, который образуется в ходе уничтожения люизита и продукта гидролиза - 2-хлорвиниларсиноксида) на растения и микроорганизмы.

Было установлено, что арсенит натрия в концентрации 100 мг на кг почвы угнетает рост подсолнечника, сорго и кукурузы на 50%,а в концентрации 1мг/мл угнетают жизнедеятельность бактерий типа Azospirillum brasilense Sp245. Арсениты инактивируют ферменты микроорганизмов и

14

разрушают мембраны клеток растений, что приводит к подавлению функции корней при контакте с ними. Арсенаты не оказывают разрушительного воздействия на мембраны, так как не реагируют с сульфгидрильными группами, но оказывают влияние на процесс фосфорилирования в митохондриях. Разложение 2- хлорвиниларсиноксида в природных водах происходит не только за счет гидролиза, но и за счет окисления до 2- хлорвиниларсоновой кислоты, не обладающей кожно-нарывным действием. Возможна дальнейшая трансформация в неорганический мышьяк, т.е. образование арсенитов и арсенатов. Таким образом, в водных растворах продукт трансформации 2- хлорвинилдихлорарсина – 2- хлорвиниларсиноксидможет сохраняться значительно дольше, чем исходное соединение, и что приводит к длительному загрязнению природных сред.

Общеядовитое действие люизита обусловлено, его способностью нарушать внутриклеточный углеводный обмен. Этот процесс осуществляется в присутствии пируват-дегидрогеназной ферментной системы, объединяющей несколько ферментов и коферментов. Одним из коферментов (небелковых простетических групп) является липоевая кислота:

CH2 CH2 CH (CH2)4 COOH

S S

липоeваякислота

Она связана с апоферментом (белковой частью фермента пируватоксидазы) и в процессе катализа превращается то в окисленную (дисульфидную), то в восстановленную с двумя (меркаптогруппами) форму:

Люизит взаимодействует с меркаптогруппами дигидролипоевой кислоты и таким образом исключает фермент из участия в окислительно - восстановительных процессах:

15

(CH2)2 CO E

В итоге нарушается энергоснабжение всех органов и тканей организма. Местное действие люизита обусловлено ацилированием кожных покровов и тканей. Склонность люизита к образованию циклических арсинсульфидов позволила создать средства для профилактики и лечения поражений этим отравляющим соединением. К ним относятся 2,3-ди- меркаптопропанол-1 (БАЛ) и натриевая соль 2,3-димеркаптопропан- сульфокислоты (унитол):

Они применяются в виде растворов и мазей и способны не только предотвращать реакцию люизита с пируватоксидазой, но и реактивировать угнетенный фермент.

7. ФИЗИКО – ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЯДОВИТЫХ И СИЛЬНО ДЕЙСТВУЮЩИХ ВЕЩЕСТВ

Для определения токсичных и сильно действующих веществ в биологических компонентах (моча, кровь, органы трупов), продуктах питания, виноводочной продукции, лекарственных препаратах, парфюмерно - косметических композициях, природных объектах применяют все существующие физико-химические методы анализа.

16