Химическая структура вещества

На степень токсичности промышленных ядов и характер вызываемых ими патологических изменений влияет ряд факторов, в частности их химическая структура. В настоящее время этот вопрос приходится решать применительно к отдельным группам ядов. Так, для определенных групп органических соединений можно предсказать характер действия некоторых ядов, так как изменения химической структуры в них весьма закономерно связаны с изменениями токсического действия. Однако возможны и обратные явления, т. е. большие различия в действии очень близких соединений.

Наиболее существенной закономерностью для большой группы неэлектролитов, оказывающих наркотическое действие, является правило Ричардсона, согласно которому в гомологических рядах сила наркотического действия возрастает с увеличением числа атомов углерода — от низших членов ряда к высшим.

Вторая, весьма общая, закономерность зависимости токсичности вещества от химической структуры называется «правилом разветвленных цепей». По этому правилу разветвление цепи углеродных атомов ослабляет наркотическое действие. Так, например, установлено, что действие изогептана, изооктана, изопропилбензола слабее действия соответственно гептана, октана и пропилбензола.

Усиление наркотического действия возникает также при введении в молекулу углеводорода одной из следующих содержащих кислород или серу «полярных» групп: ОН, О или S. Так, метиловый спирт (СН3ОН) и этиловый спирт (С2Н5ОН) оказывают выраженное наркотическое действие, а метан (СН4) или этан (С2Н6) в обычных условиях этим свойством не обладают.

На токсические свойства веществ оказывает большое влияние введение кратных связей, т. е. увеличение непредельности соединения. Например, наркотическое действие этана (СН3-СН3) слабее, чем этилена (СН2=СН2), а наркотическое действие последнего слабее, чем ацетилена (СН=СН). С увеличением непредельности не только усиливается наркотическое действие яда, но и резко возрастает местное раздражающее действие. Так, насыщенные спирты (пропиловый и бутиловый) оказывают слабое раздражающее действие, а непредельные спирты и альдегиды (аллиловый спирт СН =СН2 ОН, акролеин СН2=СН-СНО) вызывают резкое раздражение.

Влияние ненасыщенности соединений на их токсические свойства можно наблюдать и на примерах окиси углерода и углекислого газа, низших и высших окислов мышьяка, фосфора, марганца: СО более ядовит, чем С02, низшие окислы токсичнее, чем высшие.

На действие органических соединений весьма разносторонне влияет введение в их молекулу галоида, в частности хлора. При этом резко усиливается наркотическое действие углеводородов жирного ряда (при их вдыхании). Это усиление идет параллельно увеличению числа атомов хлора в следующем ряду: СН4-метан, СН3СLхлористый метил, СН2СL2 -хлористый метилен, СНСL3 — хлороформ. Однако четыреххлористый углерод — ССL4 — в этом ряду является исключением, так как оказалось, что его пары действуют слабее, чем пары хлороформа.

Введение

хлора в молекулу углеводородов не только усиливает наркотическое действие их паров, но и своеобразно изменяет их токсические свойства. После однократного отравления хлорзамещенными углеводородами жирного ряда животные часто погибают некоторое время спустя, причем на вскрытии обнаруживается значительная жировая инфильтрация внутренних органов: миокарда, печени, почек и т. д. Аналогичные патологические изменения возникают при хроническом воздействии малых концентраций паров тех же веществ.

Дегенеративные изменения паренхиматозных органов и значительные изменения в нервной системе могут развиться и после интоксикаций хлорзамещенными спиртами (хлоргидринами) и хлорзамещенными простыми эфирами (дихлорэтиловый, дихлоризопропиловый и др.).

Введение

атома хлора может также способствовать усилению раздражающего действия ядов. Резко выраженные изменения токсических свойств возникают при замещении водородных атомов в ароматических соединениях (бензол и его гомологи) нитрои аминогруппой (N0, и NH2). Так, введение в молекулу бензола, толуола группы NH2 или N02 сопровождается исчезновением наркотического действия, но зато приводит к усилению действия на кровь (метгемоглобинообразование), центральную нервную систему и на паренхиматозные органы (появление дегенеративных изменений).

Введение

группы N02 больше усиливает токсические свойства вещества, чем введение группы NH2, но последняя группа способствует возникновению таких специфических изменений, как, например, рак мочевого пузыря.

Как видно из всего изложенного, в отношении различных групп органических соединений намечены некоторые закономерности связи химической структуры вещества с его токсическим действием. Что касается неорганических веществ, то пока для них не создана обобщенная характеристика связи их химической структуры и биологического действия. Поэтому при определении токсических свойств неорганических ядов приходится базироваться на изучении отдельных химических веществ.