Токсичність епоксидних сполук

Вступ

Актуальність проблеми. Реакція карбонових кислот з епіхлоргідрином лежить в основі синтезу гліцидилкарбонових ефірів, які є перспективними мономерами для отримання полімерних композицій з різноманітними властивостями та широким спектром використання [1]:

 

де X=COCH₃.

Реакція каталітичного ацидолізу 1-хлор-2,3-епоксіпропану (епіхлоргідрину – ЕХГ), крім практичного значення, використовується як модельна реакція для вивчення механізму нуклеофільного розкриття оксиранового циклу карбоновими кислотами. Не дивлячись на значну кількість робіт з дослідження реакції α-окисей з карбоновими кислотами, кінетичні закономірності цієї реакції вивчені недостатньо. Залишаються відкритими питання, що пов'язані з порядками реакції за вихідними реагентами, впливу природи кислоти на швидкість ацидолізу епіхлоргідрину.

Дана реакція є модельною реакцією детоксикації епоксидних сполук в біологічних системах, тому є актуальним питання можливості використання ацетилсаліцилової кислоти як синтона у детоксикації епоксидних сполук ферментами групи епоксидгідролази.

Мета роботи -вивчення кінетики реакції епіхлоргідрину з ацетилсаліциловою кислотою в присутності тетраетиламоній броміду для з’ясування ефективності детоксикації епоксидних сполук ацетилсаліциловою кислотою в біологічних системах.

Дослідження проводили в надлишку ЕХГ, що є одночасно і субстратом, і розчинником, при температурі 60°С. Контроль за ходом процесу здійснювався рН-потенціометрично.

Робота складається з літературного огляду, експерементальної частини, висновків та списку літератури.

ЛІТЕРАТУРНИЙ ОГЛЯД

Токсичність епоксидних сполук

Епоксидні сполуки - речовини, що містять трьохчленне, рідше чотирьохчленне кільце з киснем. Застосовуються в органічному синтезі, для одержання багатоатомних спиртів, полімерів (особливо епоксидних смол), поверхнево-активних речовин та ін

Токсичність епоксидних сполук пов’язують з їх окислювальною здатністю, легкістю відщеплення ними вільних радикалів, а також окисленням ряду ферментів, що містять тіолову групу. Серед них є сполуки, як дуже високою так і порівняно невеликої токсичності. Вражають ЦНС, подразнюють шкіру і слизові оболонки очей, верхніх дихальних шляхів; легко і швидко проникають через неушкоджену шкіру. Пари і аерозолі можуть викликати набряк легенів; деякі володіють сенсибілізіруючою дією. В умовах виробництва небезпеку становлять інгаляційне надходження і потрапляння на шкіру.

При гострій інтоксикації симптоми нейротоксичної дії: скарги на раптову, сильну, пульсуючий головний біль, невпевненість при ходьбі, утруднення мови. Відзначається також подразнення слизових, коньюнктівіти, профузний нежить, катаральний десквамозний бронхіт, у важких випадках вогнищева пневмонія і набряк легенів.

Тривалий контакт з епоксидними сполуками призводить до функціональних змін нервової системи, органів дихання. При попаданні в очі – гострий катаральний і гнійний коньюнктивит, опік і помутніння рогівки. Різко подразнюють шкіру, добре проникають через одяг, взуття. При попаданні на шкіру після прихованого періоду розвивається бульозний дерматит.

Властивості досліджуваних речовин

Ацетилсаліцилова кислота

 

Ацетилсаліцилова кислота (аспірин) — безбарвні голчасті кристали монокліничної структури, у чистому вигляді без запаху. Одержують взаємодією оцтового ангідриду та саліцилової кислоти. Вживають як протизапальний, знеболюючий, жарознижуючий засіб.

 

Епіхлоргідрин

Епіхлоргідрин — безкольорова прозора рідина з різким, неприємним запахом. Хімічно високо реактивна речовина.

Эпіхлоргідрин добре розчинюється у спиртах та кетонах, у простих і складних ефірах, в ароматичних вуглеводнях.

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА

 

Очистка та синтез речовин

 

Методика кінетичних вимірів

 

Необхідні речовини (розчини реагентів) готують за точною наважкою речовин. Точну концентрацію ацетилсаліцилової кислоти встановлюють методом кислотно-основного титрування.

В колбу з двома відростками в один із відростків вміщують 1 мл каталізатору в розчині ЕХГ, в другий – 2 мл розчину кислоти в ЕХГ. Колбу термостатують при необхідній температурі протягом 10 хв., після цього розчини швидко перемішують та колбу знов вміщують в термостат. Початковий момент перемішування розчинів приймають за вихідну точку відліку часу. Через необхідний проміжок часу реакцію припиняють шляхом додавання до реакційної суміші розчину ізопропанолу в воді (1:1) при швидкому змішуванні (метод розведення і охолодження). Суміш з колби кількісно переносять в комірку для титрування.

Кількість отриманого продукту визначають методом потенціометричного кислотно-основного титрування розчином лугу.

Визначивши кількість прореагувавшої речовини у різні проміжки часу після початку реакції можна визначити приблизну швидкість детоксикації епоксидів ацетилсаліциловою кислотою, слідчо визначити ефективність кислоти у даній реакції.

 

Поточну концентрацію ацетилсаліцилової кислоти обчислюють за формулою:

,

де V – кількість лугу, що витрачена на титрування проби, мл;

С_он – концентрація розчину лугу, моль/л.

 

ВИСНОВКИ

1. З’ясована ефективність реакції детоксикації епоксидних сполук ацетилсаліциловою кислотою на прикладі модельної реакції ацидолізу ЕХГ.

2. Досліджено кінетику реакції ЕХГ з ацетилсаліциловою кислотою в присутності тетраетиламоній броміду.

3. Встановлено перший порядок реакції за ацетилсаліциловою кислотою.На основі отриманих та літературних даних встановлено перший порядок реакції ЕХГ з ацетилсаліциловою кислотою в присутності тетраетиламоній броміду.

 

 

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

 

1. Пакен А.М. Эпоксидные соединения и эпоксидные смолы /Л.: Госхимиздат, 1962. - С.568-614.

2. Химические методы получения глицидиловых эфиров карбоновых кислот / М.Ф Сорокин., М.Г.Шодє, А.И. Кузьмин и др. // Труды МХТИ им. Д.И., 1982, - №4. – С.4.

3. Кинетика реакции ЭХГ с фенолом при катализе солями четвертичного аммония / Д.Р. Меджитов, Е.А. Коновалова, Л.Г. Шодэ и др.// Деп. ВИНИТИ 13.11.91. ― №4266 В.91 – М. – 1991 – 9с.

4. Кинетика и механизм реакции замещенных α-окисей с карбоновыми кислотами / И.М. Шологон, М.С. Клебанов, В.А. Алдошин и др. // Кинетика и катализ, 1985. – Т.23, №5. – С.841 – 846.

5. Региоселективное раскрытие пропиленоксида / Н.Н. Лебедев, Е.В. Соколова, О.А. Тюкова и др. // Журн. орг. химии, 1965. - №5. – С. 608-612.

6. Исследование реакции образования хлоргидриновых эфиров карбоновых кислот / И.М. Шологон, М.С. Клебанов, В.А. Алдошин и др. // Кинетика и катализ, 1985. --№ 5. – С.1059 – 1061.

7. Белов П.С. Н.С. Барай, К.П. Коренев. Изучение реакции карбоновых кислот с эпихлоргидрином в присутствии анионообменной смолы АВ – 17 как катализатора / Известия ВУЗ-ов. Химия и хим. технол., 1983. – Т. 26, № 6. – С. 668-672.

8. Механизм реакций глицидиловых эфиров с карбоновыми кислотами / М.С. Клебанов, Ф.Ю. Кирьязев, А.Ю. Червинский и др. // Журн. орг. химии, 1984. - №11. – С. 2407-2411.

9. Швец В.Ф. Н.Н. Лебедев, О.А. Тюкова Кинетика и стериохимия некаталитической реакции α – оксидов со спиртами и карбоновыми кислотами. / Журн. орг. химии, 1971. - №9. – С. 1851-1856.

10. Bukowska A.,Bukowski W. A higly regioselective catalyst of epichlorohydrin acidolysis / J.Chem. Technol. Biotechnol., 1998. - № 73 – P. 341-344.

11. Розентулер Е.М., Николаев А.Ф. Образование хлоргидриновых эфиров и дегидрохлоридов при синтезе эпоксидных смол / Журн. прикл. химии, 1969.-Т.12,№8.-С.1881-1887.

12. О механизме реакции глицидиламинов с карбоновыми кислотами / М.С. Клебанов, Ф.Ю. Кирьязев, И.М. Шологон и др. // Кинетика и катализ., 1984. – Т.25, Вып.4. – С. 1004-1007.

13. Сорокин М.Ф., Гершанова Э.Л. О механизме реакций моноэпоксидных соединений с карбоновыми кислотами / Кинетика и катализ, 1967. ― Т.8, № 3. ― С.512-519.

14. Справочник химика / Под редакцией Б.П. Никольского и др. – М. – Л.: Химия, 1971. – Т.2, -- 1168 с.

15. Вейганд К., Хильгетаг Г. Методы эксперимента в органической химии. М.: Химия, 1969. – с. 430, 449-450.

16. Эммануэль Н.М., Кнорре Д.Г. Курс химической кинетики / М.: Высшая школа, 1969. – 431 с.: ил.

 

 

Вступ

Актуальність проблеми. Реакція карбонових кислот з епіхлоргідрином лежить в основі синтезу гліцидилкарбонових ефірів, які є перспективними мономерами для отримання полімерних композицій з різноманітними властивостями та широким спектром використання [1]:

 

де X=COCH₃.

Реакція каталітичного ацидолізу 1-хлор-2,3-епоксіпропану (епіхлоргідрину – ЕХГ), крім практичного значення, використовується як модельна реакція для вивчення механізму нуклеофільного розкриття оксиранового циклу карбоновими кислотами. Не дивлячись на значну кількість робіт з дослідження реакції α-окисей з карбоновими кислотами, кінетичні закономірності цієї реакції вивчені недостатньо. Залишаються відкритими питання, що пов'язані з порядками реакції за вихідними реагентами, впливу природи кислоти на швидкість ацидолізу епіхлоргідрину.

Дана реакція є модельною реакцією детоксикації епоксидних сполук в біологічних системах, тому є актуальним питання можливості використання ацетилсаліцилової кислоти як синтона у детоксикації епоксидних сполук ферментами групи епоксидгідролази.

Мета роботи -вивчення кінетики реакції епіхлоргідрину з ацетилсаліциловою кислотою в присутності тетраетиламоній броміду для з’ясування ефективності детоксикації епоксидних сполук ацетилсаліциловою кислотою в біологічних системах.

Дослідження проводили в надлишку ЕХГ, що є одночасно і субстратом, і розчинником, при температурі 60°С. Контроль за ходом процесу здійснювався рН-потенціометрично.

Робота складається з літературного огляду, експерементальної частини, висновків та списку літератури.

ЛІТЕРАТУРНИЙ ОГЛЯД

Токсичність епоксидних сполук

Епоксидні сполуки - речовини, що містять трьохчленне, рідше чотирьохчленне кільце з киснем. Застосовуються в органічному синтезі, для одержання багатоатомних спиртів, полімерів (особливо епоксидних смол), поверхнево-активних речовин та ін

Токсичність епоксидних сполук пов’язують з їх окислювальною здатністю, легкістю відщеплення ними вільних радикалів, а також окисленням ряду ферментів, що містять тіолову групу. Серед них є сполуки, як дуже високою так і порівняно невеликої токсичності. Вражають ЦНС, подразнюють шкіру і слизові оболонки очей, верхніх дихальних шляхів; легко і швидко проникають через неушкоджену шкіру. Пари і аерозолі можуть викликати набряк легенів; деякі володіють сенсибілізіруючою дією. В умовах виробництва небезпеку становлять інгаляційне надходження і потрапляння на шкіру.

При гострій інтоксикації симптоми нейротоксичної дії: скарги на раптову, сильну, пульсуючий головний біль, невпевненість при ходьбі, утруднення мови. Відзначається також подразнення слизових, коньюнктівіти, профузний нежить, катаральний десквамозний бронхіт, у важких випадках вогнищева пневмонія і набряк легенів.

Тривалий контакт з епоксидними сполуками призводить до функціональних змін нервової системи, органів дихання. При попаданні в очі – гострий катаральний і гнійний коньюнктивит, опік і помутніння рогівки. Різко подразнюють шкіру, добре проникають через одяг, взуття. При попаданні на шкіру після прихованого періоду розвивається бульозний дерматит.