Лекция: Алициклические хлорированные углеводороды
Гексахлорциклогексан, гексахлоран (ГХЦГ): C6H6Cl6
Действующее вещество препарата — 1,2,3,4,5,6-гексахлорциклогексан — может быть в виде нескольких стереоизомеров, которые отличаются различной ориентацией связей С—С1. В зависимости от того, как ориентированы связи С—С1, определяются и свойства вещества.
Известно 11 стереоизомеров гексахлорциклогсксана. из них высокой
инсектицидной активностью обладает лишь гамма-изомер линдан, у ко-
торого связи С—С при атомах 1,2,3 направлены перпендикулярно к плоскости, а при 4,5,6 — под углом к ней.
Физические и химические свойства.
Все изомеры гексахлорциклогексана – кристаллические вещества, горькие на вкус и без запаха, значительно отличаются по физическим свойствам. Температура плавления гамма-изомера 111,8-112,8°С. он термически стоек, но при высоких температурах возгоняется с образованием густого белого дыма, что позволяет применять его в форме аэрозоля. Гексахлорциклогексан слабо разрушается под действием ультрафиолетовых лучей, но благодаря высокой летучести (1,8 мг/м2 при 30°С) довольно быстро испаряется с обработанных поверхностей или возгоняется с парами воды. Поэтому сохранность его зависит от температуры. Температура плавления других изомеров колеблется от 88 до 309°С.
Растворимость гамма-изомера ГХЦГ при 20°С в ацетоне 43,5 г на 100 мл, бензоле 28,9 г на 100 мл,, дихлорэтане 28,9 г на 100 мл, этиловом спирте 6,4 г на 100 мл, в метиловом спирте 7,4 г на 100 мл, петролейном эфире 3,5 г на 100 мл, этиловом эфире 20,8 г на 100 мл и 0,001 г на 100 мл воды. Летучесть при 20°С 0,00009 мг/л. ГХЦГ растворим также в
жирах и жирных маслах.
Гексахлорциклогексан весьма устойчив к действию различных окислителей и концентрированных кислот — серной, азотной, соляной, даже при температуре кипения последних. Это свойство используется при анализе растений на содержание в них остатков инсектицида: растительную пробу сжигают серной кислотой, после чего ГХЦГ легко выделяется методом дистилляции с парами воды.
При действии щелочей гексахлорциклогексан разлагается с отщеплением хлористого водорода, и эта реакция используется в химико-токсикологической практике как аналитическая.
Действие на теплокровных животных и человека.
Гексахлорциклогексан — яд политропного действия, он поражает в первую очередь центральную и вегетативную нервные системы человека и теплокровных животных. Сильно страдают также печень и почки. Наиболее токсичен линдан (LD50 для крыс 125 мг/кг живой массы), в то время как технический ГХЦГ, представляющий собой смесь изомеров, среднетоксичен (LD50 для крыс 600 мг/кг).
Все изомеры гексахлорциклогексана обладают выраженными кумулятивными свойствами. При поступлении их в организм животного наблюдается материальная и функциональная кумуляция, что служит причиной хронических отравлений.
Следует отметить, что альфа- и бета-изомеры обладают большей хронической токсичностью, чем гамма-изомер.
В организм ГХЦГ может попадать через рот, дыхательные пути и кожу (особенно масляные растворы). Наиболее опасно поступление его в виде пыли через дыхательные пути. Отравление человека в этом случае проявляется очень быстро и при концентрации 25-60 мг/м3. При попадании на кожу, помимо общего отравления, он может вызвать экзему и дерматиты. При попадании в организм теплокровного животного инсектицид быстро проникает в кровь и распределяется в организме. Уже через 3 ч он обнаруживается в мозгу, печени и мускульной ткани, легко проникает через плаценту в зародыш. Распределение заканчивается через 24 часа после однократного введения, при этом 75 % всего количества гамма-изомера обнаруживается в жировой ткани, мускулах и коже.
Хотя разрушение и выделение ГХЦГ начинается сразу же после поступления, инсектицид задерживается в организме в течение приблизительно 2 недель.
Процессы разложения гексахлорциклогексана происходят, в основ-
ном, в печени, а его выделение осуществляется через почки и желудочно-кишечный тракт в виде тиофенолов, фенолов и конъюгатов с глюкуроновой и серной кислотами. Лишь 1-4 % общего количества вещества выделяется в виде гамма-изомера с мочой и калом. Не измененный линдан также переходит в молоко кормящих женщин и самок теплокровных животных, что создает опасность для молодого поколения. Основными метаболитами являются: альфа-пентахлорциклогексен, альфа-тетрахлорциклогексадиен, пента-, тетра-, трихлорбензол и др.
Биотрансформация включает несколько стадий:
→ конъгаты
Для определения гексахлорана (линдана) и продуктов его биотрансформации применяют ГЖХ, ГХ-МС, ВЭЖХ, ТСХ (см.ч.З, гл.2).
ПХБ применяют для пропитки древесины с целью защиты от возгорания. ПХБ присутствуют в организме практически каждого человека, их особенно много у жителей прибрежных районов морских акваторий.
Период полувыведения из организма 33—34 мес. Для определения используют ГЖХ и ГХ-МС.
Изолирование ГХЦГ из трупного материала. Соответствующим образом подготовленный 100 г биологический материал подкисленный щавеловой кислотой подвергается перегонке с водяным паром. В приемник собирают 300 мл дистиллята. В ходе перегонки ГХЦГ с водяным паром на внутренней стенке холодильника может появиться белый налет, а в дистилляте — твердые белые частицы. По окончании отгонки холодильник отделяют от аппарата и промывают диэтиловым эфиром. Эфир, использованный для промывки, присоединяют к дистилляту.
Дистиллят переносят в делительную воронку вместимостью 500 мл и три раза взбалтывают с новыми порциями эфира по 100 мл. Объединенные эфирные вытяжки вносят в другую, такую же делительную воронку, прибавляют воду и взбалтывают. Водную фазу отбрасывают, а эфирный слой переносят в колбу и отгоняют эфир до небольшого объема. Остаток вносят в фарфоровую чашку и при комнатной температуре выпаривают эфир до тех пор, пока в чашке не останется немного жидкости. В этой жидкости определяют наличие ГХЦГ.
Изолирование ГХЦГ из крови. Цельная кровь (2 мл) подвергается медленной экстракции диэтиловым эфиром три раза по 15 мин. Объединенную эфирную вытяжку подсушивает с безводным сульфатом натрия. Эфир отгоняют на водяной бане до получения около 1 мл жидкости. Остаток используется для хроматографического обнаружения ГХЦГ методом хроматографии на тонком слое (методику см. ниже).
Зоны миграции ГХЦГ на пластинке, покрытой тонким слоем алюминия оксида, Rf 0,34, а на пластинке, покрытой тонким слоем силикагеля, Rf 0,19. Такую же окраску на хроматографических пластинках дают пятна гептахлора, однако ГХЦГ и гептахлор отличаются значениями Rf.
Изолирование и количественное определение ГХЦГ в моче. Метод основан на экстракции ГХЦГ из мочи диэтиловым эфиром. Эфирную вытяжку, содержащий ГХЦГ, после удаления эфира подвергают действию ледяной уксусной кислоты, и цинковой пыли. В результате данной реакции происходит образования бензола, которая нитруется с образованием динитробензола. Динитробензол в щелочной среде а присутствии ацетона окрашивается в фиолетовый цвет. Данный раствор фотометрируется. Содержание ГХЦГ в исследуемой пробе находят по калибровочному графику, построенному по стандартному раствору препарата.