Фенол и его монометильные производные.

Фенол (гидроксибензол, карболовая кислота).

Чистый фенол представляет собой твердое кристаллическое вещество с характерным запахом, плохо растворим в воде (при температуре 20° растворимость 1:15). Хорошо растворяется в хлороформе, этиловом эфире и маслах. На воздухе краснеет вследствие окисления. Температура плавления 40,8⁰С. Присоединяя воду, образует карболовую кислоту, содержащую 90% фенола и 10% воды.

Крезол (метилфенол, гидрокситолуол) – монометильное производное фенола, существует в виде орта-, мета-, и пара-изомеров. Это бесцветные кристаллы или жидкости. Хорошо растворимы в этаноле, диэтиловом эфире, бензоле, хлороформе, ацетоне, в растворах щелочей (образуют феноляты).

Токсикологическое значение и метаболизм.

Фенолы применяются для изготовления искусственных смол, пластмасс, являются исходным продуктом для синтеза некоторых органических красителей, салициловой кислоты, пикриновой кислоты, применяются для дезинфекции и дезинсекции. В медицинской практике фенол используется как сильное бактерицидное средство в виде 3 – 5% раствора. Они используются и в качестве инсектицидов, антиоксидантов, химических реактивов и т. д. Фенол используют для консервирования лекарственных средств, сывороток, свечей.

Фенол (карболовая кислота) – ядовита и обладает очень хорошей всасываемостью и как следствие быстрым отравлением. Отравления карболовой кислотой носят случайный (в результате смешения с другими веществами), реже суицидальный характер.

Основными путями поступления фенолов в организм служат ингаляционный, перкутанный, пероральный. Смертельная доза – 1 – 3 г. Большие дозы фенола могут привести к смерти в течение нескольких минут. Фенол относиться к числу нервно-протоплазматических ядов. Попадая на ткани, фенол вызывает некроз, свертывание белков, обезвоживая ткани, образует на ней белые струпья, свертывает кровь. Даже в разведенном виде в месте контакта с кожей карболовая кислота вызывает потерю чувствительности с признаками гангрены. Выраженное действие фенола на ЦНС характеризуется возбуждением, а затем параличом дыхания.

Тяжелое отравление фенолом сопровождается жжением, болями по ходу пищевода, в желудке, рвотой с беловатыми хлопьевидными массами, со специфическим запахом фенола, цианозом, головокружением, затруднением дыхания, судорогами, бессознательным состоянием и летальным исходом. Моча больного, отравленного фенолом, имеет оливковый или черно-оливковый цвет.

При вскрытии трупов ощущается запах фенола, слизистая оболочка рта, пищевода и желудка покрыта молочно-мутного цвета пятнами, жесткими на ощупь. Отмечаются белковое, а затем жировое перерождение паренхиматозных органов, мелкие кровоизлияния во внутренних органах и в тканях мозга.

Часть фенола в организме связывается с белками, а часть подвергается окислению с образованием хинона, гидрохинона, хингидрона, который и окрашивает мочу. Во II фазе метаболизма происходит конъюгация продуктов с серной и глюкуроновой кислотами.

В виде сложных эфиров выводится до 80% от введенной дозы фенола. Небольшая часть фенола (~10%) окисляется до двухатомных фенолов (орто- и пара-соединений).

Количество сульфат-ионов в моче отравленных фенолами резко уменьшается, моча дает лишь незначительный осадок при взаимодействии с хлоридом бария после подкисления ее уксусной кислотой, но после нагревания мочи с соляной кислотой выделяется обильный осадок сульфата бария.

Крезолы содержатся в каменноугольной смоле. Используются для получения смол, красителей, дезинфицирующих средств и т.д. О-крезол – сырье для получения салицилового альдегида и салициловой кислоты.

Смесь из трёх изомеров крезолов (трикрезол) представляет собой главную составную часть неочищенной карболовой кислоты. Очищенная смесь изомеров является составной частью креозота (очищенной буковой древесной смолы). Смесь крезолов входит в состав креолина (смесь технического мыла и неочищенных крезолов) и лизола (смесь крезолов с калийным мылом). Лизол применяется для дезинфекции медицинского инструментария, а креолин используется в ветеринарии как дезинфицирующее средство.

Крезолы попадают в организм ингаляционно через пары. Жидкие крезолы могут поступать через пищевой канал, слизистые оболочки и через кожу. Токсическое действие крезолов связано с резким раздражением и прижигающим действием. В последствии наблюдаются образования пузырей на коже, отеков, гиперемии, поражения слизистых оболочек дыхательных путей и глаз. Симптомами отравления служа: головная боль, рвота, высокое кровяное давление, тремор, увеличение выделения фенола с мочой.

После поступления в организм крезолы распределяются в тканях и органах, в которых ещё можно обнаружить их через 12-14 часов после всасывания в кровь.

Патологоанатомическая картина отравления – некроз и темно-серый налет на слизистых оболочках рта, глотки, пищевода, кровь в сосудах густая, пневмония, отек с точечными кровоизлияниями головного мозга и мозговых оболочек.

Метаболизм. Небольшое количество крезолов в организме подвергается окислению. Из о- и м-крезолов образуются диокситолуолы, а п-крезол превращается в 3,4-диокситолуол и п-оксибензойную кислоту. Несвязанные крезолы и их метаболиты выделяются из организма почками в виде конъюгатов с сульфатами и глюкуроновой кислотой. Незначительное количество крезолов, поступивших в организм, выделяется в несвязанном виде с выдыхаемым воздухом.

Объектами анализа для исследования на отравление фенолами и крезолами служат: почки, моча; печень, сердце; кровь, головной мозг.

Качественный анализ.

Фенол. Для обнаружения в моче свободного фенола ее слабо подкисляют уксусной кислотой (доказано, что при часовом нагревании фенолсерных кислот с уксусной кислотой разложения их не происходит) и подвергают перегонке с водяным паром. Дистиллят нейтрализуют бикарбонатом натрия, извлекают эфиром и далее поступают, как описано при общем ходе исследования.

Границей обнаружения фенола (по реакции образования трибромфенола) после дистилляции с водяным паром является 50—55 мг в 100 г биологического материала. При больших количествах фенола при насыщении им дистиллята ощущается характерный запах и заметны молочновидная муть и даже бесцветные или красноватые капли, растворяющиеся вследствие образования фенолята от добавления раствора гидроксида натрия.

При малых количествах фенола, когда нет указанных выше признаков, нейтрализовав летучие кислоты бикарбонатом натрия (фенолы не реагируют с карбонатами щелочей), производят повторное извлечение дистиллята малыми порциями эфира. Извлечение имеет целью не только повышение концентрации фенола в растворе, но и освобождение дистиллята от кислот, особенно от молочной кислоты и этилового спирта, мешающих реакции обнаружения фенолов с хлоридом окисного железа. Эфирную вытяжку фильтруют через маленький фильтр, и эфир выпаривают при комнатной температуре. Остаток в виде маслянистых капель с резким запахом фенола растворяют в возможно малом объеме воды (2—3 капли); при большем количестве остатка берется большее количество воды. С раствором проделывают следующие реакции.

1. Реакция образования трибромфенола.

К раствору прибавляют бромной воды — появляется белый осадок или образуется муть трибромфенола. Для контроля данную реакцию проводят с разбавленным раствором стандарта фенола. При микроскопическом исследовании сравнивают с препаратом, полученным из разведенного раствора фенола. Кристаллы имеют форму игл.

При большом избытке брома бромирование идет дальше, с переходом енольной формы фенола (такой переход часто наблюдается при реакциях фенолов) в кетоформу (производное дигидробензола):

Еще при концентрации 1:50 000 при продолжительном стоянии выделяется микрокристаллический осадок.

Реакция чрезвычайно чувствительна: этим ограничивается ее химико-токсикологическое значение, так как некоторое количество фенола, главным образом его гомолога п-крезола, образуется в кишечнике из белка под влиянием бактерий и в еще большей степени при гниении трупа.

Фенол образуется, например, из тирозина, входящего в состав белковых тел. В бензольном кольце боковая цепь – -СН₂-СНNH₂-СООН окисляется, превращаясь в карбоксил, последнее соединение под влиянием фермента карбоксилазы разлагается и дает фенол:

Осадок трибромпроизводного, кроме фенола, дает салициловая кислота —С₆Н₄-ОН-СООН и анилин — C₆H₅NH₂.

Однако салициловая кислота, переходя при подщелачивании дистиллята бикарбонатом натрия в соль, не извлекается эфиром и не может мешать обнаружению фенола.

Реакции образования трибромфенола в ХТА придается значение только для доказательства отсутствия фенолов при ее отрицательном результате.

2. Реакция с хлоридом железа (III)

Реакция фенолов с хлоридом железа (III) протекает в зависимости от рН среды и температуры с образованием комплексов различного состава. В случае фенола появляется синее или сине-фиолетовое окрашивание. Реакция специфична для фенольного гидроксила. Эту реакцию целесообразно проводить в капельном варианте на фильтровальной бумаге.

Синее или сине-фиолетовое окрашивание объясняют образованием комплексов:

Окрашивание исчезает от кислот, избытка воды и этилового спирта, что и позволяет отличить фенол от салициловой кислоты, дающей ту же реакцию на фенольный гидроксил и летучей с водяным паром. Для отличия фенола от салициловой кислоты фильтрат перед извлечением эфиром нейтрализуют бикарбонатом натрия, переводя салициловую кислоту в соль, не извлекаемую эфиром.

Реакция с хлоридом окисного железа для фенола менее чувствительна (1:1000), чем реакция с бромом, но это придает ей судебно-химическое значение, так как количество фенолов, образующихся в трупе вследствие гниения, не достигает, как правило, указанной концентрации.

3. Реакция образования индофенола.

К части раствора добавляют 1 мл 1% раствора анилина и 2 мл раствора хлорной извести. Наблюдают появление грязно-фиолетового окрашивания, которое при добавлении 10% раствора аммиака переходит в синее.

Реакция является подтверждающей.

Крезолы. Для изолирования крезолов используют перегонку с водяным паром, получая мутный диализат с резким удушливым запахом.

С целью обнаружения используют реакции позволяющие отличить их друг от друга и от фенола.

Реакция	о-крезол	м-крезол	п-крезол	Фенол
Либермана	Синее окрашивание→красное→зеленое	Синее окрашивание→красное→зеленое	-	Синее окрашивание→красное→зеленое
С хлоридом железа (III)	Синее окрашивание	Красно-фиолетовое	Синее окрашивание	Фиолетовое
С реактивом Миллона	Красное окрашивание	Красное окрашивание	Красное окрашивание	Красное окрашивание
С бензальдегидом	Сине-фиолетовое окрашивание	-	-	Сине-фиолетовое окрашивание
Индофенольная проба	Грязно-фиолетовое окрашивание переходящее в синее	Грязно-фиолетовое окрашивание переходящее в синее	-	Грязно-фиолетовое окрашивание переходящее в синее

 

Реакция Либермана. 1 – 2 капли раствора вносят в тигель и выпаривают досуха. К сухому остатку прибавляют каплю 1% раствора нитрита натрия в концентрированной серной кислоте. Через несколько минут смесь подщелачивают – появляется синее окрашивание, переходящее в красное, а затем в зеленое.

Реакция с хлоридом железа (III). о-крезол и п-крезол образуют синее окрашивание, м-крезол – красно-фиолетовое, фенол – фиолетовое.

Реакция с реактивом Миллона. К исследуемому раствору добавляют каплю реактива Миллона (смесь нитратов ртути (I), (II) и азотистой кислоты). Сразу или после нагревания образуется красное окрашивание.

Реакция с бензальдегидом. К исследуемому раствору добавляют 2 мл концентрированной серной кислоты и 1 – 2 капли бензальдегида. При нагревании смеси появляется темно-красное окрашивание, которое при добавлении щелочи переходит в сине-фиолетовое.

Индофенольная проба. Эту реакцию не дает п-крезол.

 

Количественное определение. Для количественного определения фенолов и крезолов дистилляцию производят до тех пор, пока качественные реакции (с бромной водой) не покажут отсутствия этих соединений.

1. При достаточном количестве фенола и крезола, о чем можно судить по результатам качественных реакций, может быть произведено весовое определение их в виде бром-производных.

Кроме трибромфенола, образуется незначительное количество тетрабромфенола, но, принимая во внимание условность определения фенола при химико-токсикологическом анализе, этой ошибкой можно пренебречь. Количество фенолов, образующихся при гниении при сравнительно больших количествах находимого фенола, составляет ничтожную часть его и также не оказывает большого влияния на получаемые результаты.

2. При малых количествах возможно лишь объемное броматометрическое определение. В основу этого определения положены следующие реакции:

 

 

Одноатомные спирты.

В обязательный круг СХИ при проведении общего анализа из спиртов включены: метанол, этанол, пропанол, бутанол, амиловый (1-пентанол, 3-метил-1-бутанол и 2-метил-2-бутанол).

По физическим свойствам спирты представляют собой бесцветные прозрачные жидкости с характерным запахом (особенно изоамиловый), их плотность d<1 (легче воды).

 

Токсикант	Структурная формула	Растворимость в воде, г/100 г	Ткип, ^0C	Смертельная доза (per os, мл)
Метанол	CH3OH	Хорошо	64,7	30 – 100
Этанол	C2H5OH	Хорошо	78,4	~300
Пропанол	C3H7OH	Хорошо	97,4	100 – 400
Изопропанол	C3H7OH	Хорошо	82,4	100 – 400
1-бутанол	C4H9OH	7,6	117,4	200 – 250
1-пентанол (амиловый)	C5H11OH	2,21		30 – 50
1-гексанол	C6H13OH	0,6	157,2	-

 

Метиловый и этиловый, пропиловый и изопропиловый спирты смешиваются с водой во всех соотношениях, остальные имеют худшую растворимость.

Низшие спирты имеют невысокие температуры кипения (метанол- 64,7ºС, С₂Н₅ОН - 78,3°С), более высокую температуру кипения имеет амиловый спирт - 132,06°С. Очевидно, с возрастанием молекулярной массы спиртов возрастает и температура кипения (и одновременно падает растворимость в воде).

У многоатомных спиртов с увеличением количества гидроксильных групп повышается растворимость в воде.

Низшие члены гомологического ряда спиртов - СН₃ОН и C₂H₅OH, имеющие невысокие температуры кипения, легче перегоняются с водяным паром по сравнению с высококипящим С₅Н₁₁ОН.

Амиловые спирты: 1-пентанол (нормальный амиловый спирт), 2-пентанол, 3-пентанол, 2-метил-1-бутанол, 2-метил-2-бутанол, 2-метил-3-бутанол, 3-метил-1-бутанол (изоамиловый спирт), 4-метил-карбинол