Токсикологическая химия

 

Из всех спиртов, имеющих токсикологическое значение, только этиловый подлежит обязательному количественному определению при судебно-химических исследованиях. Это обусловлено следующими причинами:

 

• чрезвычайно широкое распространение и особое токсикологическое значение этанола, о чем уже говорилось,

 

• возможность естественного образования этанола в организме, а именно: при брожении и гниении сахаристых веществ в желудке, при бактериальном распаде белковых веществ, при метаболическом превращении высших спиртов.

 

В судебно-химической практике для количественного определения этанола используют методы, основанные на окислении его до ацетальдегида и образовании сложного эфира с азотистой кислотой - этилнитрита. Известно много методов, в том числе химических, но в настоящее время наибольшее значение приобрели наиболее чувствительные и точные современные методы - биохимический и инструментальный (метод ГЖХ). На их рассмотрении мы и остановимся.

 

Метод биохимический (энзимный, ферментативный, метод АДГ) был разработан в 1951г. Бюхером и Родецки и применяется, в основном, в зарубежных лабораториях. Метод основан на реакции окисления этанола до ацетальдегида под действием фермента алкогольдегидрогеназы (АДГ).

 

Акцептором водорода в реакции служит дифосфопиридин-нуклеотид (ДПН), восстановленная форма которого обладает характерным светопоглощением при длине волны 366 нм. Измеряя оптическую плотность продукта реакции, можно рассчитать содержание этанола в исследуемом объекте, т.к. количество восстановленной формы ДПН, т.е. его оптическая плотность, пропорциональны количеству этанола. Расчет ведут по калибровочному графику, построенному по растворам этанола с известной концентрацией.

 

Судебно-химическая оценка метода.

 

Метод чувствителен (0,1-0,2%) на уровне естественного содержаний этанола в организме, специфичен, позволяет проводить серийные анализы, однако требует специального оборудования и особо чистых ферментов (АДГ и ДПН), в связи с чем в нашей стране не нашел применения.

 

 

 

Метод газожидкостной хроматографии (ГЖХ) основан на переведении этанола в более летучее соединение - этиловый эфир азотистой кислоты (этилнитрит). Прежде, чем перейти к описанию этого метода, рассмотрим основные его теоретические положения и аппаратурное оформление и остановимся на преимуществах его перед химическими методами анализа.

 

Достоинства метода ГЖХ.

 

·       Высокая разделяющая способность, что позволяет анализировать сложные многокомпонентные смеси. Это удобно в случаях комбинированных отравлений суррогатами алкоголя.

 

·       Универсальность метода. Анализировать можно любые соединения при условии их летучести и термостабильности.

 

·       Возможность качественного и количественного определения в одной пробе.

 

·       Высокая чувствительность (10-5 – 10-9 г, т.е. на уровне естественного содержания этанола в организме).

 

·       Возможность выполнения анализа в малом объеме образца (0,5-2 мл биожидкости).

 

·       Точность метода (ошибка не превышает 1-2%). Экспрессность (время определения 3-5 минут) и возможность проведения, в связи с этим, серийных анализов.

 

·       Простота и легкость выполнения.

 

·       Доказательность и объективность. Результат в виде хроматограммы может быть приложен к акту судебно-химического исследования.

 

 

 

Теоретические предпосылки метода

 

Теоретические основы метода ГЖХ изложены Мартином и Синджем в 1941г., а для аналитических целей он предложен в 1952г. Мартином и Джеймсом. В химико-токсикологическом анализе метод применяется с 1968г., когда он был предложен В.Ф.Пономаревым для определения одноатомных спиртов C1 - С5 . В настоящее время эта методика расширена для определения алкилгалогенидов и других «летучих» ядов.

 

Газожидкостная хроматография является одним из видов распределительной хроматографии, где в качестве подвижной фазы используется газ, а неподвижной - жидкость, нанесенная в виде тонкой пленки на гранулы твердого носителя, которым заполняется колонка.

 

Разделение компонентов смеси основано на различии коэффициентов распределения этих компонентов между подвижной и неподвижной фазами, что приводит к различной скорости передвижения компонентов по колонке.

К = Cs /См,

 

                           где К - коэффициент распределения,

 

                          Cs - концентрация в стационарной (неподвижной) фазе,

 

                         См - концентрация в мобильной (подвижной) фазе.

Графическим отображением процесса разделения является хроматограмма, представляющая собой ряд хроматографических пиков, каждый из которых соответствует одному из разделяемых веществ.

 

Основные элементы хроматограммы

 

На хроматограмме отмечают ввод пробы. Первый пик - это пик несорбируемого компонента (воздух, растворитель), последующие пики - пики анализируемых веществ. В первую очередь появляются пики веществ с малой сорбируемостью неподвижной жидкой фазой, т.е. с малым коэффициентом распределения.

Нулевая линия - касательная к местам перегиба пиков (отражает сигнал детектора от газа-носителя).

 

Величина h - высота хроматографического пика - это перпендикуляр, опущенный от вершины пика на его основание.

 

Величина b1 - ширина пика у основания - часть нулевой линии, отсеченная касательными к сторонам пика.

 

Величина b - ширина пика на середине его высоты.

 

Площадь пика S численно равна площади треугольника:              

 

S= b.h = ½.b1.h

Основные газохроматографические параметры

 

1. Время удерживания  на колонке характерно для  каждого из разделяемых веществ, поэтому служит качественной  характеристикой вещества.

 

Время удерживания (абсолютное) - это отрезок времени, который проходит с момента ввода вещества в колонку до появления максимума пика вещества на хроматограмме. На хроматограмме оно отображается как расстояние от точки ввода пробы до выхода максимума пика вещества.

 

Чаще приходится использовать другие характеристики.

 

Исправленное время удерживания рассчитывается как разность абсолютного времени удерживания вещества и времени. удерживания несорбируемого компонента: t испр.=t а6с.- t н.к.

 

Время удерживания может меняться в зависимости от условий хроматографирования, поэтому более надёжной величиной является относительное время удерживания, которое рассчитывается как ношен