Взаимосвязь состава и строения веществ с их токсичностью
История раскрытия связей между химической структурой веществ и их токсичностью насчитывает более ста лет. Изучение этих связей является одной из основных задач общей токсикологии как науки, имеющей профилактическое значение. Отметим основные моменты.
Влияние числа атомов углерода в молекуле вещества
По правилу Ричардсона, в гомологическом ряду сила наркотического действия неэлектролитов возрастает с увеличением числа атомов углерода в молекуле. Так, например, наркотическое действие усиливается от пентана (С5Н12) к октану (С8Н18), от метилового спирта (СН3ОН) к аллиловому (С4Н9СН2ОН).
Если принять силу наркотического действия этилового спирта за 1, то сила действия остальных выражается следующим образом: метиловый спирт (СН3ОН) – 0,8; пропиловый спирт (С2Н5СН2ОН) – 2; бутиловый спирт (С3Н7СН2ОН) – 3; аллиловый (С4Н9СН2ОН) – 4.
Однако правило Ричардсона имеет ряд исключений. Первые представители многих гомологических рядов – производные метана, обладают более сильным общим токсикологическим действием, чем последующие. Так, муравьиная кислота, формальдегид, метанол значительно токсичнее, чем соответственно уксусная кислота, ацетальдегид и этанол. Дальнейшее нарастание наркотического эффекта идет только для определенного ряда, а затем уменьшается, что связано с резким изменением растворимости.
Правило не действует также для углеводородов ароматического ряда.
С учетом этих исключений правило нарастания токсичности в гомологических рядах используется для предсказания токсичности новых веществ при помощи методов интерполяции и экстраполяции; оно может служить ориентиром для выбора в гомологическом ряду органического растворителя с меньшим наркотическим действием.
С усилением наркотического эффекта возрастает и гемолитическое действие веществ.
Правило разветвленных цепей
Важно также так называемое правило разветвленных цепей, согласно которому наркотическое действие ослабляется с разветвлением цепи углеродных атомов. Например, наркотическое действие изопентана (СН3)2СН(СН2)СН3 слабее
 |
действия гептана СН3(СН2)5СН3, изопропилбензола слабее действия
пропил бензола С6Н5–СН2–СН2–СН3 и т.д. Установлено также, что углеводороды, имеющие одну длинную боковую цепь, оказывают большее наркотическое действие, чем их изомеры, имеющие несколько коротких боковых цепей. Замыкание цепи углеродных атомов усиливает наркотическое действие вещества.
Правило кратных связей
Биологическая активность вещества возрастает с увеличением кратности связей, т.е. с увеличением непредельности соединения (правило кратности связей). Наркотическое действие этана (СН3–СН3) слабее, чем этилена (СН2=СН2), а действие последнего слабее, чем ацетилена (СНºСН).
Непредельность вообще оказывает влияние на химическую активность. Так, например, с увеличением непредельности усиливаются раздражающие свойства веществ.