Organické látky Toxikologie
Ing. Lucie Kochánková, Ph.D.
Organické látky rozdělení pro popis toxikologických vlastností: 1. uhlovodíky - alifatické, aromatické 2. kyslíkaté deriváty - alkoholy, fenoly, ethery, aldehydy, ketony, karboxylové kyseliny a estery 3. dusíkaté deriváty - aminosloučeniny, nitrosloučeniny, dusíkaté heterocykly 4. sirné deriváty
5. halogenderiváty Zdrojem obrázků vzorců jednotlivých sloučenin přednášky 08 je http://www.wikipedia.org/
2
Uhlovodíky - alifatické - nenasycené toxičtější než nasycené C1 - C4 - významnější dusivý účinek - asfyxianty > C5 - účinek na nervový systém (narkotický) až neurotoxický, způsobují polyneuropatii (nezánětlivé poškození více periferních nervů), odmašťují pokožku a následují dermatitidy C4 - C12 zvláště nebezpečné hořlaviny, tvoří se vzduchem výbušné směsi
nenasycené a cyklické uhlovodíky - narkotický účinek stoupá s počtem dvoj a trojných vazeb, - mohou být karcinogenní a mutagenní (biotransformace na epoxidy) 3
Uhlovodíky - alifatické hexan - C6H14 bezbarvá kapalina se sladkým zápachem, teplota varu 69°C, lehčí než voda, použití: nepolární rozpouštědlo, součást benzínů, lepidel TOXICITA:
inhalací bolest hlavy, mírné anestetikum, únava postižení zaměstnanci: hlavně bolesti končetin – biotransformací 2,5-hexadion - polyneuropatie – porucha funkce nervů 4
Uhlovodíky - aromatické - výborná rozpouštědla tuků, olejů a vosků - účinky hepatotoxické, nefrotoxické, na srdce a cévy benzen - C6H6 bezbarvá kapalina se sladkým zápachem, tv 80,1°C, lehčí než voda, použití: rozpouštědlo, surovina pro výrobu léčiv, plastů, syntetické pryže, barviv, výbušnin, styrenu pro polystyren atd. zdroje v prostředí: zplodiny z automobilové dopravy, ale i jeho vypařování z motorových paliv během manipulace, distribuce a skladování • absorpce inhalací 80 %, GIT 95 %, transdermální 22-36 % • depozice v játrech, ledvinách, břišním tuku, v mozku, kostní dřeni TOXICITA: inhalací bolest hlavy, únava, zrychlení srdečního tepu, ztráta vědomí, prokázaný karcinogen pro člověka 1 dle IARC (poškozuje kostní dřeň, kmenové buňky - leukémie), 2,1-6 % se vzduchem výbušná směs 5
Uhlovodíky - aromatické toluen - C6H5-CH3 (methylbenzen) • kapalný hořlavý aromatický uhlovodík, tv 110,8 °C, • získává se z kamenouhelného dehtu destilací nebo z ropných frakcí dehydrogenačními pochody. použití: základní surovina pro výrobu například benzaldehydu, benzoové kyseliny, trinitrotoluenu, sacharinu, léčiv, důležité rozpouštědlo TOXICITA: psychický útlum, oblouzenost, polospánek s barevnými živými "sny“, akutně excitace až opilost, nausea, bezvědomí, na pokožku dráždivě až k ekzému, chronicky narkomany - poškozuje mozek (čichači) - smrt následkem ochrnutí dýchacího centra není karcinogenní, ale možná teratogenní - účinky jsou podobné fetálnímu alkoholovému syndromu 6
Uhlovodíky - aromatické xyleny - CH3-C6H4-CH3 (dimethylbenzen), orto, meta, para,
obvykle směs 3 izomerů, tv 144, 139, 138 °C, bezbarvé zapáchající hořlavé kapaliny, těkavé získávají se z kamenouhelného dehtu nebo chemickým zpracováním ropy použití: 90 % se přidává do benzínu pro zvýšení oktanového čísla, rozpouštědlo, čistý p-xylen je surovinou pro výrobu polyesterových vláken (tesil, terylén). TOXICITA: CNS - bolesti hlavy, závratě, zmatek v myšlenkách, vysoká koncentrace dráždí pokožku, oči, dýchání, ztráta vědomí i smrt, po vysoké expozici popsáno poškození ledvin 7
Uhlovodíky - aromatické styren (fenylethen, vinylbenzen) bezbarvá olejovitá kapalina se sladkým zápachem, tv 145,2 °C použití: výroba plastů (polystyren, akrylonitril-butadien-styren), gumy (styren-butadienový kaučuk), sklolaminátů, v nichž jsou vrstvy skelného textilu spojovány pryskyřicí ředěnou styrenem TOXICITA: neurotoxický chromozomální aberace, některé zdroje uvádějí podezření na karcinogenní působení (2B dle IARC) metabolitem je kyselina mandlová – důkaz v moči chronická expozice: ovlivňuje nervovou soustavu, bolesti hlavy, únavu, zvracení, deprese, zhoršení koncentrace a paměti a ztrátu sluchu může také poškozovat játra, ledviny, krev a žaludek 8
Kyslíkaté deriváty - methanol methanol - CH3OH (zastaralý název dřevný líh), tv 64,96 °C
• výrazně toxičtější než ostatní alkoholy, protože se odlišně metabolizuje. • přítomný v nekvalitních alkoholických nápojích • prakticky nevyvolává stav opojení • odbourání je pomalejší než u EtOH – max. koncentrace kyseliny mravenčí je dosaženo až za 48 hod po příjmu – toxické příznaky se vyvíjejí pomalu s latencí 18-24 hod • rozklad zajišťuje enzym alkohol dehydrogenáza alkohol dehydrogenáza
CH3OH
aldehyd dehydrogenáza
HCHO
HCOOH CO2 9
Kyslíkaté deriváty - methanol !příznaky nevyvolává methanol, ale metabolity – formaldehyd a kyselina mravenčí! příznaky: porušení (i nevratné) periferního zrakového analyzátoru – příčinou je acidóza organismu metabolitem HCOOH, akutně neurotoxický, hlavně pro zrakový nerv (již 7-15 ml), smrtelná dávka 30 ml závažná acidóza – ne pouze v důsledku přítomnosti kyseliny mravenčí, ale v důsledku uvolňování protonů po jejím nepříznivém vlivu na buněčný metabolismus bolesti břicha, poruchy vědomí až narkóza terapie: – hemodialýza – neutralizace příjmem NaHCO3 nebo Na2HPO4 – antidotum ethanol – soutěž o vazebná místa, účinná hladina EtOH v krvi je 1,5 promile 10
Kyslíkaté deriváty - ethanol ethanol - C2H5OH snadno prostupuje lipidovými bariérami, a tak se snadno dostává do CNS resorpce: 20 % se resorbuje již v žaludku, rozděluje se rovnoměrně ve veškeré tělní vodě eliminace: biotransformace na acetaldehyd a kyselinu octovou začíná ihned po požití - většina se odbourává, část je odstraněna ledvinami, plícemi a kůží
TOXICITA: akutně především psychotropní účinky, při mírné otravě euforie, zvýšení sebevědomí, agresivita, deprese, při vyšší dávce hypnotické stadium, psychózy, bezvědomí až smrt, letální dávka 8-10 ml/kg tělesné hmotnosti (nebezpečí od 4 promile), chronickém neurotoxický a hepatotoxický, teratogenní (fetální alkoholový syndrom - mentální a fyzická retardace)
11
Kyslíkaté deriváty ethylenglykol – 1,2 – ethandiol – použití jako mrazuvzdorný prostředek (Fridex) relativně nejedovatý - letální dávka požitím 100 ml - po požití většího množství poškození ledvin ethylenglykol se odbourává působením alkoholdehydrogenázy až na kyselinu glyoxylovou a částečně na kys.šťavelovou terapie: otravy ethylenglykolem - infuze alkoholu – zpomalení přeměny na kyselinu šťavelovou
kys. šťavelová tvorba nerozpustných solí s Ca – tupý pocit na zubech při požití reveně (rebarbory) vyvolává příznaky nedostatku Ca – extrémně až srdeční a cévní insuficience s letálními následky ucpání ledvinových tubulů krystalky šťavelanu 12
Kyslíkaté deriváty - fenol fenol C6H5OH - hydroxybenzen, dříve nazývaný kyselina karbolová, bezbarvá krystalická látka, na vzduchu červená, použití: pro výrobu antiseptik - desinfekční účinky, léky (př. aspirin), herbicidy, syntetické pryskyřice (př. fenolformaldehydové)
TOXICITA: dráždivé až leptavé účinky, intoxikace především inhalačně
PRVNÍ POMOC: po požití bolesti v ústech, zažívacím traktu, většinou smrt, vyvolat zvracení, i když to není postup pro kyseliny, v tomto případě lepší - smrtelná dávka požitím 5-12 g antidotum mléko s rozšlehanými bílky - fenol se spotřebuje na srážení vaječné bílkoviny 13
Kyslíkaté deriváty - fenoly kresoly - deriváty fenolu, methylfenoly (orto, meta, para), nachází se v černouhelném dehtu, použití pro impregnaci dřeva, pryskyřice, antiseptikum TOXICITA: požitím často smrt jako u fenolu (chlorfenoly - nejznámější pentachlorfenol (seznamu jedů)bezbarvá, na vzduchu tmavnoucí krystalická látka, dříve konzervační prostředek v barvách, pro textil, kůži, nábytek v restaurátorství TOXICITA: chronicky na játra, plíce, ledviny, centrální nervovou soustavu, při spalování vznikají dioxiny)
14
Kyslíkaté deriváty - ether diethylether – (C2H5)2O čirá, bezbarvá a extrémně hořlavá kapalina s nízkou tv 34,6 °C, s charakteristickou nasládlou vůní použití: často používaným rozpouštědlem a dříve též celkovým anestetikem, u lidí už ne TOXICITA: akutně: rychlejší opilost než u alkoholu, rychleji odezní, ochrnutí dýchacího systému, smrtelná dávka požitím 25 ml chronicky: únava, ospalost, dlouhodobě návyk – euforie, neurotoxický, hepatotoxický 15
Kyslíkaté deriváty – cyklické ethery ethylenoxid - plyn páchnoucí po shnilých jablkách, ve směsi s inertními plyny pro sterilizaci předmětů ve zdravotnictví TOXICITA: dráždí sliznice a oči asi jako amoniak, plicní edém, podezřelý karcinogen tetrahydrofuran - rozpouštědlo, se vzduchem výbušné směsi TOXICITA: nefrotoxický, pro CNS 1,4 - dioxan - jako rozpouštědlo TOXICITA: při inhalaci, mírně na kůži, narkoticky pro CNS, játra, ledviny, chronicky asi karcinogenní
16
Kyslíkaté deriváty - aldehydy - s nízkou molekulovou hmotností značně dráždivé (zvyšuje se přítomností nenasycených vazeb či substituce halogenem), hepatotoxické, nefrotoxické, některé podezřelé karcinogeny formaldehyd (methanal) HCHO - plyn s charakteristickým zápachem štiplavý, 20-40% roztok desinfekční, použití pro výrobu plastů, pryskyřic, lepidel TOXICITA: dráždivý, nevratné změny bílkovin - koagulace, 15-20g letální dávka požitím (první pomoc mléko s rozšlehanými bílky), chronicky záněty dýchacích cest, zažívací potíže, ekzémy, dermatitidy, alergie, podezřelý z karcinogenity (2A dle IARC) a mutagenity 17
Kyslíkaté deriváty - aldehydy acetaldehyd (ethanal) CH3-CHO - bezbarvá kapalina s tv 21°C TOXICITA: akutně menší než u formaldehydu, silně dráždí sliznice a oči, při požití vyvolává nevolnost a zvracení - inhibována produkce enzymu aldehyddehydrogenáza, acetaldehyd se hromadí a je člověku zle po požití alkoholu, má hypnotické účinky, způsobí až smrt
akrylaldehyd (akrolein) CH2=CH-CHO - nažloutlá kapalina, použití jako desinfekční látka ve stokách a kanálech, vzniká při smažení na tucích (hydrolýza tuků a pak dehydratace glycerinu) TOXICITA: silně dráždí sliznice, edém plic, hepatotoxický, podezřelý z karcinogenity
18
Kyslíkaté deriváty - keton - nemají žádné významné účinky aceton – (CH3)2CO bezbarvá kapalina specifického zápachu, hořlavá, s vodou neomezeně mísitelná. TOXICITA: mírně toxický, při kontaktu s kůží odmašťuje ve větších koncentracích dráždivý pro dýchací cesty, na CNS tlumivě
19
Kyslíkaté deriváty – karboxylové kyseliny kyselina mravenčí (methanová) - HCOOH - silnější dráždivé účinky než octová, po inhalaci par se vyskytuje zvýšená kazivost zubů, žaludeční potíže, poškození ledvin, baktericidní účinky kyselina octová (ethanová) CH3COOH - kapalina štiplavého zápachu, leptá, použití pro přípravu esterů, barviv, v lékařství 2-bromethanová (bromoctová) BrCH2COOH - leptá tkáně, oči, sliznice, dýchací orgány, rychle se vstřebává, chronicky zánět žaludku a tenkého střeva, změny na játrech, ledvinách 2-fluoroctová (fluorethanová) FCH2COOH - silná kyselina, vysoce toxická, nezávisí na cestě vstupu, poruchy CNS, trávicího traktu vstup do Krebsova cyklu, srdeční arytmie, selhání dýchání, letální 5 mg/kg – kyselina a její soli zařazeny v seznamu jedů 20
Kyslíkaté deriváty – karboxylové kyseliny kyselina ethandiová (oxalová, šťavelová) (COOH)2 dikarboxylová, krystalická TOXICITA: leptá, žluté nehty, vředy, dobře se vstřebává pokožkou a sliznicemi, inhalace aerosolu a prachu - dráždění plic, krvácení z nosu až zánět plic, po požití pálení hrdla, bolesti břicha, zad, zvracení a průjmy až krvavé, váže ionty vápníku → šťavelan vápenatý v ledvinách, ledvinové kameny, i kyselina askorbová (vitamin C) se metabolizuje na ethandiovou - nutno hodně vody 21
Dusíkaté deriváty aminosloučeniny 1. alifatické – silné zásady 2. aromatické - akutně i chronicky toxičtější než alifatické aminy, tvoří methemoglobin, hepatotoxické nitrosloučeniny 1. alifatické – útlum CNS, játra, ledviny 2. aromatické – tvoří methemoglobin nitrily – kyanidová toxicita nižší než u anorganických kyanidů
azosloučeniny heterocykly 22
Aminosloučeniny - alifatické dimethylamin (CH3)2NH - plyn se zápachem po amoniaku, surovina pro raketové palivo, agrochemikálie, v čistících prostředcích TOXICITA: mírně dráždivě až leptavě na kůži sliznice a oči, po inhalaci chronické změny na játrech a degenerativní změny varlat, při reakci s dusitou (dusitany), vznikají nitrosoaminy prokázané karcinogeny (2A dle IARC)
1,2-diaminoethan (ethylendiamin) NH2CH2CH2NH2 - dýmající kapalina, pro farmaceutický průmysl TOXICITA: dráždivý na kůži, puchýře, bronchiální astma, celkově působí na nervový systém, po inhalaci bolesti hlavy, závratě, zvracení až bezvědomí
23
Aminosloučeniny - aromatické oba prokázané karcinogeny 1 dle IARC 2-aminonaftalen (2-naftylamin) - silná zásaditá krystalická látka pro výrobu barviv
4, 4 - diaminobifenyl (benzidin) - bílá krystalická látka, pro výrobu barviv, ustupuje se od nich
24
Aminosloučeniny - aromatické aminobenzen (anilin) • bezbarvá olejovitá kapalina nepříjemného zásaditého zápachu, do organismu plícemi, trávicí soustavou i neporušenou kůží, při výrobě barev
TOXICITA: akutně bolesti hlavy, únava, cyanóza rtů, chronicky červené krvinky
pyridin - heterocyklický dusíkatý derivát, bezbarvá kapalina s tv 115 °C, výborné rozpouštědlo TOXICITA: dráždivý na nervovou soustavu, ledviny, játra, krvetvorba, pro oči, akutně 2-3 ml podráždění trávicí soustavy, zvracení, průjmy, zvýšený tep, zrudnutí obličeje, chronicky nervové poruchy (závratě, nespavost, porucha chůze, křeče), na kůži ekzémy, ale nevstřebává se 25
Nitrosloučeniny -
základní produkty barvářského průmyslu, rozpouštědla, výbušniny, při biotransformaci oxidačně redukční děje způsobí methemoglobinémii
nitromethan - CH3NO2 - dráždí dýchací cesty až edém plic, vliv na CNS (deprese, narkóza), poškození jater isoamylnitrit (ester kyselin dusité) - na anginu pectoris, ale neurotoxický a kardiotoxický nitroglycerin (ester kyseliny dusičné) - při léčbě anginy pectoris, jinak ale vysoce toxické látky (oxidují hemoglobin, způsobují chudokrevnost, poškození srdečního svalu, ledvin, sleziny
26
Nitrily acetonitril CH3CN - polární rozpouštědlo v kapalinové chromatografii TOXICITA: kyanidový účinek, opožděný po hodinách, blokuje přenos kyslíku, zvracení, únava, bledost, koma, poškozená játra, srdce, štítná žláza
27
Sirné deriváty - alifatické C1-C5 - účinky se blíží sulfanu, jsou ale méně toxické, s rostoucí délkou řetězce a klesá intenzita zápachu i toxicita methanthiol CH3SH (methylmerkaptan) - obsažen ve střevních plynech TOXICITA: silně dráždivý (sliznice, zažívací trakt), může vyvolat edém plic, chronicky způsobuje dermatózy, hematotoxický, kardiotoxický ethanthiol CH3CH2SH (ethylmerkaptan) TOXICITA: 10× méně toxický než sulfan, akutně křeče, bezvědomí, cyanoza, nižší koncentrace: bolesti hlavy, zvracení, podrážděnost pokožky, očí 28
Sirné deriváty thiofenol - silná dráždivá látka, vyvolává dermatitidy, hepatotoxický, nefrotoxický, poškozuje plíce, akutně inhalací nebo potřísněním pokožky působí bolesti hlavy a závratě thiomočovina - pro výrobu léků (př. při léčbě hyperfunkce štítné žlázy), antikorozní činidlo TOXICITA: poškozuje krvetvorbu, alergie, podezřelá z karcinogenity, chronicky: bolesti hlavy, ospalost, slabost, časté močení, nesnášenlivost alkoholu
29
Halogenderiváty chlorované deriváty methanu CH4 (plyn)
CH3Cl – bezbarvý hořlavý plyn, výroba silikonových polymerů CH2Cl2 - bezbarvá těkavá kapalina tv 41°C, rozpouštědlo tuků a olejů, narkotický méně než chloroform, (dle IARC 2B) CHCl3 (chloroform) nehořlavá kapalina tv 61°C, vůně po ovoci, účinkem světla rozklad na fosgen a HCl, oba po vdechnutí leptají horní cesty dýchací, edém plic, hluboká narkóza od 1,5 %, poškozuje játra, ledviny, srdce, je podezřelý karcinogen (dle IARC 2B) i teratogen CCl4 - tetrachloromethan - rozpouštědlo tuků a olejů, nehořlavý tv 77°C, do organismu dýchacími cestami, pokožkou i požitím, dráždí horní cesty dýchací, hepatotoxický, ledviny, srdce, toxicita zvýšená požitím alkoholu nebo tuků (potenciace), bolest hlavy, nevolnost, zvracení, průjmy, dříve používán při hašení, ale vznik fosgenu 30
Halogenderiváty chlorované deriváty ethylenu CH2 = CH2 (ethen) vinylchlorid - chlorethen, monochlorethylen – nasládlý bezbarvý plyn, akutně narkotický mírně, potlačení dýchání, změny srdeční činnosti, chronicky poškození cév, kostí, kůže, mutagen, karcinogen dle IARC 1 • polymer PVC - podle zpracování tvrdé PVC - stabilizátory (kovy Pb, Cd... nedělitelnou součástí), měkké PVC - měkčené např. ftaláty (soli kyseliny ftalové), působí hormonálně i karcinogenně 1,2 – dichlorethylen - silně dráždivá látka, mutagenní účinky, (dle IARC 2B), trans izomer - toxičtější, zejména neurotoxický, dermatitidy, cis izomer - hepatotoxický, nefrotoxický trichlorethylen – bezbarvá nehořlavá kapalina, výborné rozpouštědlo (v čistírnách místo hepatotoxického CCl4 ) inhalací opilost, činorodost, následně spavost, při požití bolesti hlavy, zvracení, teplem rozklad na fosgen tetrachlorethylen (=perchlorethylen), výborné nehořlavé rozpouštědlo, není akutně toxický, kumuluje se, podezřelý karcinogen (dle IARC 2B) 31
