§ 9. Этиловый спирт
Этиловый спиртС2Н5ОН (этанол, этиловый алкоголь, винный спирт) — бесцветная, летучаяжидкостьс характерным запахом, жгучая на вкус (пл. 0,813—0,816, т. кип. 77—77,5 °С).Этиловый спиртгорит синеватым пламенем, смешивается во всех соотношениях сводой,диэтиловым эфироми многими другими органическимирастворителями, перегоняется с водянымпаром.
Этиловый спиртполучают путемброжениякрахмалсодержащих продуктов (зерно, картофель), фруктов,сахараи т. д. Полученныйброжениемэтиловый спиртотгоняют и получают спирт-сырец, который очищают путемректификации. Спирт-сырец и самогон, изготовленные в домашних условиях, содержат некоторое количество сивушныхмасел, состав и свойства которых описаны ниже (см. гл. IV, § 10). Сивушныемаслаотносительно медленно метаболизируются ворганизме. Поэтому продолжительность действия их наорганизмбольшая, чемэтилового спирта.
Применение этилового спирта.Этиловый спиртшироко используется в промышленности какрастворительи исходный продукт для получения многиххимическихсоединений. Этотспиртиспользуется в медицине какдезинфицирующее средство.
В химическихлабораториях он применяется какрастворитель, входит в состав многих спиртных напитков.
Действие на организм и токсичность. Этиловый спиртможет поступать ворганизмнесколькими путями: при приеме внутрь, при внутривенном введении, а также через легкие в видепаровс вдыхаемымвоздухом.
Поступивший в организмэтиловый спиртдействует на кору головного мозга. При этом наступает опьянение с характерным алкогольным «возбуждением». Это возбуждение не является результатом усиления возбудительного процесса, а возникает из-за ослабления процесса торможения. Таким образом, под влиянием алкоголя проявляется преобладание процессов возбуждения над процессами торможения. В большихдозахэтиловый спиртвызывает угнетение функций как спинного, так и продолговатого мозга. При этом может наступить состояние длительного глубокого наркоза с потерей рефлексов и угнетением жизненно важных центров. Под влияниемэтилового спиртаможет наступить смерть в результате паралича дыхательного центра.
О токсичностиэтилового спиртасвидетельствует наличие случаев острых отравлений этимспиртом. В последнее десятилетие острые отравленияэтиловым спиртомзанимают первое место (около 60%) среди отравлений другими токсическимивеществами. Алкоголь не только вызывает острые отравления, но и способствует скоропостижной смерти от других заболеваний (прежде всего, от заболеваний сердечно-сосудистой системы).
Степень токсичностиэтилового спиртазависит отдозы,концентрацииего в напитках, от наличия в них сивушныхмасели других примесей, прибавляемых для придания напиткам определенного запаха и вкуса. Ориентировочно смертельнойдозойдля человека считается 6—8 мл чистогоэтилового спиртана 1 кг массы тела. В пересчете на всю массу тела это составляет 200—300 млэтилового спирта. Однако этадозаможет изменяться в зависимости от чувствительности кэтиловому спирту, условий его приема (крепость напитков, наполненность желудка пищей) и т. д. У одних лиц смерть может наступить после приема 100— 150 г чистогоэтилового спирта, в то время как у других лиц. смерть не наступает и после приема 600—800 г этогоспирта.
Длительное злоупотребление этиловым спиртомприводит к хроническому отравлению (алкоголизму). Повторные приемы алкоголя приводят к развитию привыкания, в результате которого малыедозыэтогоспиртаперестают вызывать прежнее эйфорическое состояние. Чтобы вызвать эйфорическое состояние, таким лицам со временем требуется повышеннаядозаэтилового спирта. Одновременно с привыканием вырабатывается пристрастие, а затем развивается алкогольная зависимость (алкоголизм), которая характеризуется тягостными переживаниями без употребления алкоголя и сильным желанием повторных его приемов.
В результате длительных приемов этилового спиртапроисходит ряд тяжелых нарушений функцийорганизма: может наступить цирроз печени, перерождение сердечной мышцы и почек, стойкое расширениесосудовлица (особеннососудовноса), дрожание мышц, галлюцинации, буйный бред (белая горячка), перерождение мужских и женских половыхжелез, в результате чего от алкоголиков рождаются дети с умственной и физической недостаточностью. Кроме этого, алкогольное опьянение часто является причиной несчастных случаев в быту, на производстве, транспорте и т. д. Значительное число нарушений социалистической законности и преступлений совершается в состоянии алкогольного опьянения.
Таким образом, алкоголизм является большим социальным злом, с которым необходимо вести решительную борьбу.
Распределение в организме.Этиловый спиртнеравномерно распределяется втканяхи биологическихжидкостяхорганизма. Это зависит от количестваводыв органе или биологическойжидкости. Количественное содержаниеэтилового спиртапрямо пропорционально количествуводыи обратно пропорционально количеству жировойтканив органе. Ворганизмесодержится около 65 %водыот общей массы тела. Из этого количества 75— 85 %водысодержится в цельной крови. Учитывая большой объем крови ворганизме, в ней накапливается значительно большее количествоэтилового спирта, чем в других органах итканях. Поэтому определениеэтилового спиртав крови имеет большое значение для оценки количества этогоспирта, поступившего ворганизм. Имеется определенная зависимость между количествомэтилового спиртав крови и моче. В первые 1—2 ч после приемаэтилового спирта(спиртных напитков)концентрацияего в моче несколько ниже, чем в крови. В периодэлиминациисодержаниеэтилового спиртав моче, взятой катетером из мочеточника, превышает содержание его в крови. Этиданныеимеют большое значение для установления времени, прошедшего с момента приемаэтилового спиртадо момента исследования.
Большое значение в диагностике опьянений и отравлений этиловым спиртомимеют результаты количественного определения этогоспирта, которые выражают в промилле (%0), что означает тысячную долю.
При оценке результатов количественного определения этилового спиртав крови необходимо учитывать, что этотспиртможет образовываться при гнилостном разложении трупов. При гниении в крови трупов может образовываться от ничтожных количеств до 2,4 %0этилового спирта. В первые 2—3 сут после смертиэтиловый спиртв определенной степени разлагается под влиянием алкогольдегидразы, которая в это время еще сохраняет ферментативнуюактивность.
В отличие от крови в моче трупов образование этилового спиртане происходит. Поэтому для оценки степени опьянения производят определениеэтилового спиртакак в крови, так и в моче.
Выводы о степени опьянения и о смертельных отравлениях этиловым спиртомделают на основании результатов определения этогоспиртав крови. При обнаружении в крови менее 0,3 %0этилового спиртаделают вывод об отсутствии влияния этогоспиртанаорганизм. Легкое опьянение характеризуется наличием в крови 0,5—1,5 %0этилового спирта. При опьянении средней степени в крови обнаруживается 1,5—2,5 %0, а при сильном опьянении— 2,5—3,0 %0этилового спирта. При тяжелом отравлении в крови содержится 3—5 %0, а при смертельном отравлении — 5—6 %0этилового спирта.
Метаболизм.Частьэтилового спирта(2—10 %) выделяется изорганизмав неизмененном виде с мочой, выдыхаемымвоздухом, потом, слюной, калом и т. д Остальное количество этогоспиртаподвергаетсяметаболизму. Причемметаболизмэтилового спиртаможет происходить несколькими путями. Определенное количествоэтилового спиртаокисляется с образованиемводыиоксида углерода(IV). Несколько большее количество этогоспиртаокисляется доуксусного альдегида, а затем доуксусной кислоты.
Если ввести в организмантабус,циамиди некоторые другиевещества, то происходит задержка превращенияуксусного альдегидавуксусную кислоту. Это приводит к накоплениюуксусного альдегидаворганизме, который вызывает отвращение к алкоголю.
Обнаружение этилового спирта
При исследовании органов трупов (желудок с содержимым, печень, почки и др.) на наличие этилового спиртаего отгоняют с водянымпаром. Обнаружениеэтилового спиртапроизводят при помощи описанных ниже реакций. Для обнаруженияэтилового спиртав крови и моче применяют метод газожидкостнойхроматографии.
Метод микродиффузии.Этиловый спиртможно обнаружить методом микродиффузии, который описан выше (см. гл. III, § 3).
Реакция образования йодоформа.При нагреванииэтилового спиртасрастворомиодаищелочьюобразуетсяйодоформ(CHJ3), имеющий специфический запах:
Выполнение реакции. В пробирку вносят 1 мл исследуемого раствораи 2 мл 5 %-горастворагидроксида натрияиликарбоната натрия. К этой смеси по каплям прибавляют 1 %-йраствориодав 2 %-мраствореиодида калиядо слабо-желтой окраски. Затем смесь несколько минут нагревают на водяной бане (50 °С). При наличииэтилового спиртаощущается запахйодоформа. При относительно больших количествахэтилового спиртав пробе образуютсякристаллыйодоформа, имеющие форму шестиугольников и звездочек.
Предел обнаружения: 0,04 мг этилового спиртав 1 млраствора. Эта реакция не специфична наэтиловый спирт. Еедаютацетон,молочная кислотаи др.
Реакция этерификации. Дляэтерификацииэтилового спиртаприменяютацетат натрияи хлористый бензоил.
1.Реакция образования уксусно-этилового эфира. Этиловый спиртсацетатом натрияв присутствиисерной кислотыобразует уксусно-этиловый эфир, имеющий характерный запах:
2CH 3 COONa + 2C 2 H 5 OH + H 2 SO 4 ---> 2СН 3 СООС 2 Н 5 + Na 2 SO 4 + 2H 2 O
Выполнение реакции. В пробирку вносят 1 мл исследуемогораствораи 0,1 г высушенногоацетата натрия, затем осторожно по каплям прибавляют 2 мл концентрированнойсерной кислоты. Смесь нагревают на пламени горелки (лучше нагревать пробирку на парафиновой или глицериновой бане) до выделения пузырьковгаза. Появление специфического запаха уксусно-этилового эфира указывает на наличиеэтилового спиртав исследуемомрастворе.
Предел обнаружения: 15 мкг этилового спиртав 1 млраствора.
Запах уксусно-этилового эфира более отчетливо ощущается, если содержимое пробирки вылить в 20—25-кратный объем воды.
2.Реакция образования этилбензоата. При взаимодействииэтилового спиртасбензоилхлоридом(хлористым бензоилом) образуется этилбензоат, имеющий характерный запах:
Распознаванию запаха этилбензоата мешает избыток бензоилхлорида, имеющего неприятный запах. Поэтому для разложения избыткабензоилхлоридаприбавляютрастворщелочи:
Выполнение реакции. К 1 мл исследуемогораствораприбавляют 1—2 каплибензоилхлорида. При частом взбалтывании смеси к ней прибавляют по каплям 10 %-йрастворгидроксида натриядо исчезновения удушливого запахабензоилхлорида. Появление запаха этилбензоата указывает на наличиеэтилового спиртав пробе. Этот запах лучше, ощущается после нанесения нескольких капель реакционной смеси на кусочекфильтровальной бумаги. Реакции мешаетметиловый спирт, так как запах этилбензоата напоминает запах бензойнометилового эфира.
Реакция образования ацетальдегида. Этиловый спиртокисляетсядихроматом калия,перманганатом калияи некоторыми другимиокислителямидоацетальдегида:
ЗС 2 Н 5 ОН + К 2 Cr 2 O 7, + 4H 2 SO 4 ---> 3СН 3 СНО + Cr 2 (SO 4 ) 3 + K 2 SO 4 + 7R 2 O
Выполнение реакции. К 1 мл исследуемогораствораприбавляют 10 %-йрастворсерной кислотыдо получения кислой среды (по лакмусу), К этой смеси по каплям прибавляют 10%-йраствордихромата калиядо тех пор, покажидкостьне станет оранжево-красной. Смесь оставляют на несколько минут при комнатнойтемпературе. При наличииэтилового спиртав исследуемомрастворепоявляется запахацетальдегида. При этой реакции мвжет образовываться и некоторое количествоуксусной кислоты. Побочная реакция образованияуксусной кислотыпонижает чувствительность реакции обнаруженияацетальдегида.
Окисление этилового спирта и обнаружение его по ацетальдегиду. Ацетальдегид, образующийся приокисленииэтилового спирта, можно обнаружить при помощи реакции снитропруссидом натрияиморфолином. С этой целью 2—3 каплираствора4, содержащегоацетальдегид, наносят на капельную пластинку или нафильтровальную бумагуи прибавляют каплю реактива (свежеприготовленная смесь равных объемов 20 %-го водногораствораморфолинаи 5 %-го водногорастворанитропруссида натрия). При наличииацетальдегидаврастворепоявляется синяя окраска.
Предел обнаружения: 1 мкг ацетальдегидав пробе.
Эту реакцию даютакролеини некоторые другиеальдегиды. Реакцию сморфолиноминитропруссидом натриядаетпропионовый альдегидтолько при высокой егоконцентрации.Формальдегиднедаетэтой реакции. Поэтому реакциюокисленияэтилового спиртадоацетальдегидаи обнаружение его сморфолиноминитропруссидом натрияможно использовать для различия метилового иэтилового спиртов.
Предварительная проба на наличие этилового спирта в моче и крови. Эта проба подробно описана выше (см. гл. IV, § 8).
Обнаружение этилового спирта в напитках и растворах методом газожидкостной хроматографии
Принцип обнаружения химическихсоединений с помощью метода газожидкостнойхроматографииописан в ряде источников литературы. Для обнаруженияэтилового спиртаврастворах, напитках и в другихжидкостяхметодом газожидкостнойхроматографиив качестве эталонноговеществаприменяют 95 %-йэтиловый спирт. Перед введением вдозаторгазового хроматографа этотспиртпереводят в более летучее, чемэтиловый спирт(т. кип. 78 °С), соединение —этилнитрит(т. кип. 17 °С). Для этого кэтиловому спиртуприбавляютнитрит натрияиликалияитрихлоруксусную кислоту:
С 2Н5ОН + ССl3СООН + KNO2---> C2H5ONO + CC13COOK + Н2О.
Образовавшийся этилнитрит, который находится в газообразном состоянии наджидкостью, вводят в газовый хроматограф и производят хроматографирование.
Условия хроматографирования:
хроматограф, снабженный катарометром;
металлическая колонка длиной 100 см, диаметром 0,6 см;
твердый носитель: сферохром, хезасорб или другиеносители;
неподвижная жидкая фаза: полиэтиленгликоль(мол. масса 1000—1500), нанесенный на твердыйносительв количестве 12 %;
температуратермостатов колонки и детектора 75 °С,температурадозаторакомнатная;
газ-носитель: технический азот, пропускаемый через хроматограф со скоростью 50—60 мл/мин;
ток детектора 60—100 мА;
скорость движения диаграммной ленты 720 мм/ч.
Методика обнаружения этилового спиртав напитках ирастворах. Во флакон из-подпенициллинавносят 0,5 мл 50%-горастворатрихлоруксусной кислотыи 0,5 мл водногораствораэталонноговещества(95 %-гоэтилового спирта, разбавленноговодойс таким расчетом, чтобыконцентрацияего составляла 3— 4%0). Флакон закрывают резиновой пробкой, которую закрепляют специальным приспособлением (фиксатором). Затем с помощью шприца через резиновую пробку во флакон вводят 0,25 мл 30 %-горастворанитрита натрия. Содержимое флакона в течение 1 мин хорошо взбалтывают и с помощью другого сухого шприца набирают 3 мл газообразной фазы, находящейся наджидкостью. Эту газообразную фазу, содержащуюэтилнитрит, вводят вдозаторхроматографа и производят хроматографирование. При этом записывают время удерживанияэтилнитрита.
После окончания хроматографирования эталонного веществапроизводят точно такой же опыт с исследуемымраствором, в котором предполагается наличиеэтилового спирта.
Совпадение времени удерживания веществав обеих пробах (в пробе с эталонным и исследуемым веществом) указывает на идентичность этихвеществ.
Методика обнаружения этилового спиртав крови и моче. Методика обнаруженияэтилового спиртав крови и моче аналогична методике обнаружения этогоспиртав напитках ирастворах. Сначала производят хроматографирование и определение времени удерживанияэтилового спирта, являющегося эталоннымвеществом. Это определение производят так, как указано при описании методики определения этогоспиртав напитках ирастворах. Затем приступают к определениюэтилового спиртав крови или в моче.
Во флакон из-под пенициллинавносят 0,5 мл исследуемой крови или мочи и 0,5 мл 50 %-горастворатрихлоруксусной кислоты. Флакон закрывают резиновой пробкой, которую закрепляют специальным фиксатором. После этого во флакон через резиновую пробку с помощью шприца вводят 0,25 мл 30%-горастворанитрита натрия. Содержимое флакона хорошо взбалтывают в течение одной минуты. Затем из флакона другим шприцом набирают 3 мл газообразной фазы, которую вводят вдозаторхроматографа и хроматографируют. Если совпадает время удерживания эталонноговеществаивещества, содержащегося в крови или в моче, делают вывод о наличииэтилового спиртав исследуемых биологическихжидкостях.
При обнаружении этилового спиртав моче или в крови методом газожидкостнойхроматографиипроизводят количественное определение этогоспиртав указанных объектах.
Количественное определение этилового спирта в крови и моче методом газожидкостной хроматографии
Для количественного определения этилового спиртав крови и моче применяют метод внутреннего стандарта, как один из методов газожидкостнойхроматографии. Согласно этому методу, к крови или к моче, в которых определяют количественное содержаниеэтилового спирта, прибавляют внутренний стандарт. В качестве внутреннего стандарта применяютпропиловый спирт. Содержащийся в крови или мочеэтиловый спирт(т. кип. 78 °С), а такжепропиловый спирт(т. кип. 97,5 °С), прибавленный в качестве внутреннего стандарта, переводят в более летучие соединения (вэтилнитритс т. кип. 17 °С ипропилнитритс т. кип. 46 — 48°С). Смесьэтилнитритаипропилнитритавводят вдозаторхроматографа и проводят хроматографирование. При этом на хроматограмме выписывается два пика, один из которых соответствуетэтиловому спирту(этилнитриту), а второй —пропиловому спирту(пропилнитриту). Затем рассчитывают отношение площади или высоты пикаэтилового спирта(этилнитрита) к площади или высоте пика внутреннего стандарта —пропилового спирта(пропилнитрита).
Расчет количественного содержания этилового спиртав крови или в моче производится по калибровочному графику.
Построение калибровочного графика. Сначала приготовляют серию стандартныхрастворов, содержащих 2, 3, 4 и 5 %0этилового спирта, ирастворвнутреннего стандарта, содержащий 4 %0пропилового спирта. В несколько флаконов из-подпенициллинавносят по 2 млраствора, содержащего по 4 %0пропилового спирта. В каждый флакон прибавляют по 2 млраствораэтилового спиртаразличнойконцентрации(2, 3, 4 и 5%0). Содержимое флаконов хорошо перемешивают, а затемберутпо 1 мл смесиспиртовиз каждого флакона и переносят в другие флаконы из-подпенициллина. В каждый флакон прибавляют по 0,5 мл 50 %-горастворатрихлоруксусной кислоты. Флаконы закрывают резиновыми пробками, которые закрепляют фиксаторами. Затем с помощью шприца через резиновую пробку во флаконы вносят по 0,25 мл 30 %-горастворанитрита натрия. Содержимое флаконов взбалтывают в течение одной минуты. После этого с помощью другого сухого шприца из флаконов отбирают по 3 мл газообразной фазы, которую вводят вдозаторхроматографа, и хроматографируют.
Условия хроматографирования указаны выше при описании способа обнаружения этилового спиртав напитках ирастворах.
На хроматограммах измеряют площадь или высоту каждого пика. Затем находят отношение площади или высоты пика этилового спирта(этилнитрита) к площади или высоте пика внутреннего стандарта (пропилнитрита). Учитывая, что при этом для разныхконцентрацийэтилового спиртаполучаются величины, незначительно отличающиеся друг от друга, их умножают на 100 и результаты умножения наносят на ось ординат калибровочного графика. На ось абсцисс калибровочного графика наносят значениеконцентрацийэтилового спирта(в %0).
Определение этилового спиртав крови и моче. Во флакон из-подпенициллинавносят 2 млрастворавнутреннего стандарта (пропиловогоспирта,концентрациякоторого составляет 4%0), прибавляют 2 мл крови или мочи, подлежащей исследованию на наличиеэтилового спирта. Содержимое флакона хорошо взбалтывают, а затем 1 млжидкости(смеси крови или мочи с внутренним стандартом) переносят в другой флакон из-подпенициллинаи прибавляют 0,5 мл 50 %-горастворатрихлоруксусной кислоты. Флакон закрывают резиновой пробкой, которую закрепляют фиксатором. При помощи шприца через пробку во флакон вносят 0,25 мл 30%-горастворанитрита натрия. Содержимое флакона взбалтывают в течение одной минуты. Затем при помощи другого сухого шприца отбирают из флакона 3 мл газообразной фазы, которую переносят вдозаторхроматографа, и проводят хроматографирование.
На хроматограмме определяют площади или высоты пиков и рассчитывают отношение площади или высоты пика этилового спиртак площади или высоте пика внутреннего стандарта. На основании этого отношения, умноженного на 100, по калибровочному графику рассчитывают содержаниеэтилового спиртав крови или в моче (в %0).
При определении этилового спиртав крови найденную по калибровочному графикуконцентрациюэтогоспиртаумножают на 0,95, а найденнуюконцентрациюэтилового спиртав моче умножают на 1,05.