Спосіб прискореного визначення небезпечності епоксидних сполук

Спосіб прискореного визначення небезпечності епоксидних сполук, що включає оцінку токсичності епоксидних сполук (ЕС) за їх фізикоХІМІЧНИМИ параметрами, а саме молекулярною масою, масовою часткою EC, коефіцієнтом розподілу в системі октанол-вода, в'язкістю та іншими, який відрізняється тим, що при визначенні молекулярної маси виділяють основні критеріальні ознаки класу небезпеки (за показником DL5o при введенні в шлунок щурам) і при молекулярній масі 820 і більше епоксидну сполуку відносять до 4-го класу небезпечності, тобто до мало небезпечних, а при молекулярній масі від 791 до 150,18 - до 3-го або 4-го класу небезпечності, тобто до мало небезпечних або помірно небезпечних Корисна модель відноситься до медицини, а саме до виробничої токсикологи, і може бути використана для прискореного визначення токсичності (класу небезпеки) епоксидних сполук Епоксидні сполуки (EC) належать до технічно важливих типів реакційноздатних синтетичних речовин і широко використовуються в традиційних та перспективних галузях промисловості - ХІМІЧНІЙ, аерокосмічній, машинобудівній, ядерній енергетиці, промисловому та громадському будівництві тощо При такому поширеному використанні і розповсюдженні EC зростає можливість контакту людини з ними як в умовах виробництва, так і в навколишньому середовищі Відомо, ЩО EC характеризуються високим ступенем хімічної активності і широким спектром біологічної дії EC досить токсичні, можуть спричиняти алергенну, фіброгенну, тератогенну, мутагенну, нейротоксичну, канцерогенну та ІНШІ ВИДИ ДІЙ Такий широкий спектр біологічної ди зазначених виробничих отрут пояснюється перш за все особливостями хімічної будови їх молекул Різноманітність областей застосування EC вимагає створення нових сполук з наперед запрограмованими ХІМІЧНИМИ та експлуатаційними властивостями, що потребує значних витрат часу і коштів як на синтез, так і на наступну токсикологічну експертизу і гігієнічне нормування зазначених ХІМІЧНИХ сполук Це має не лише економічне, а й бюетичне значення Таким чином, природно постає питання про прискорене гігієнічне нормування ХІМІЧНИХ речовин Це тим більш важливо, що ВІДПОВІДНО ДО існуючих даних, серед ХІМІЧНИХ речовин, які знаходяться в світовому товарообігу, лабораторні дослідження на токсичність пройшли лише 5-6% продуктів На даний час накопичено великий експериментальний матеріал стосовно певних залежностей між ХІМІЧНОЮ будовою речовини і токсичною дією, яку вона спричиняє Однак, до цього часу ще не створено надійних математичних моделей для прогнозування токсичності ЕС за їх фізико CO ХІМІЧНИМИ властивостями Так, відомий спосіб попереднього розрахунку середньосмертельної дози при введенні в шлунок щурам на основі встановлених зв'язків цього показника з молекулярною масою для окремих класів органічних сполук та нелетких органічних сполук (1) Це математичні залежності, визначені на основі проведених кореляцій між фізичними властивостями ХІМІЧНИХ сполук і їх біологічною дією Але, в зв'язку із відсутністю інформації про EC, як про досить новий клас сполук на той час, особливості цієї конкретної групи речовин не бралися до уваги Відомий спосіб визначення небезпечності епоксидних сполук шляхом оцінки їх токсичності за фізико-хімічними параметрами, тобто молекулярною масою, масовою часткою епоксидних груп, коефіцієнтом розподілу в системі октанол/вода, в'язкістю (2), який обрано нами за прототип Зале О) 7796 жність токсичності EC від хімічної будови визначали на основі порівняння властивостей в групі діанових епоксидних смол. Встановлено, що токсичність епоксидних смол зростає із зменшенням молекулярної маси і збільшенням епоксидного числа. Але наведених залежностей не достатньо для прогнозування токсичності EC. Адже за молекулярною масою EC змінюються у широких діапазонах, і її значення становлять від 44 (оксид етилену) до 3282 (поліоксіпропілентриепоксид ТЕ3000). Молекулярна маса ж епоксидіанових смол знаходиться в межах від 390 до 2000, EC з меншими і більшими значеннями не розглядалися. У кожній молекулі діанової смоли є п+2 реактивних групи, але серед представників класу EC більше 30% моноепоксидів, що не враховувалося взагалі. Тобто, такий підхід не дозволяє виділяти групи нетоксичних і малотоксичних ЕС за молекулярною масою. Задачею корисної моделі є виділення основних критеріальних ознак для прискореного визначення класу небезпеки ЕС за величиною молекулярної маси. Технічний результат, який отримується в результаті вирішення задачі полягає у прогнозуванні токсичності і здійсненні прискореного гігієнічного нормування ЕС в об'єктах навколишнього середовища. Зазначену задачу досягають за допомогою того, що у відомому способі, який включає оцінку токсичності епоксидних сполук за їх фізикохімічними параметрами, а саме саме молекулярною масою, масовою часткою EC, коефіцієнтом розподілу в системі октанол-вода, в'язкістю та іншими, згідно корисної моделі при визначенні молекулярної маси виділяють основні критеріальні ознаки класу небезпеки (за показником DUo при введенні в шлунок щурам) і при молекулярній масі 820 і більше епоксидну сполуку відносять до 4-го класу небезбечності, тобто до малонебезпечних, а при молекулярній масі від 791 до 150, 18 - до 3-го або 4-го класу небезпечності, тобто до малонебезпечних або помірно небезпечних. Спосіб здійснюється наступним чином: Проводять оцінку небезпечності епоксидних сполук за фізико-хімічними параметрами, а саме молекулярною масою, масовою часткою EC, коефіцієнтом розподілу в системі октанол-вода, в'язкості. Потім засобами логіко-структурного підходу проводять автоматичний аналіз масиву даних для вивчення залежностей "хімічна будова - біологічна дія". Для цього відбирають дані про молекулярну масу, масову частку епоксидних груп (як статистично значимих факторів) і значення DL5o EC. Всю вибірку автоматично сортують за показниками молекулярної маси в порядку зростання. Впорядковані дані зіставляють та аналізують і, таким чином, виділяють групи EC зі схожими властивостями за вищевказаними показниками. Так, при ранжуванні і порівнянні даних молекулярної маси і DL5o 186 представників класу EC, проводять певну класифікацію залежностей між вказаними параметрами. Досліджено, що речовини з молекулярною масою 820 і більше відносяться до 4 класу небезпечності (малонебезпечні речовини). Якщо молекулярна маса досліджуваної речовини буде знахо дитися в межах від 791 - до 390 і від 260,5 - до 150,18, то вона буде малонебезпечна або помірно небезпечна і, відповідно, належатиме до 4 або З класу небезпечності. Для сполук з молекулярною масою в межах від 389,5 -до 261 і менше 147 прогноз залишається невизначеним. Таким чином, всі EC можна розподілити за молекулярною масою на 5 груп. У табл. 1 наведена класифікація співвідношення молекулярної маси і класу небезпечності ЕС. Масова частка епоксидних груп наводиться як додатковий фактор у класифікації і є елементом, що використовується для уточнення правила. Таблиця 1 Критерії визначення класу небезпечності (за ГОСТ 12.1.007-76) епоксидних сполук за результатами логіко-лінійного методу Молекулярна маса Масова частка епоксидних груп, % 7500мг/кг, що відповідає 4 класу небезпечності (малонебезпечні речовини). Загибель тварин була зареєстрована серед тварин, яким вводилися ЦЕ і МЕЕГГБК. Клініка гострого смертельного отруєння ЦЕ характеризувалася різким станом пригнічення і вираженою наркотичною дією. Тварини при цьому втрачали орієнтацію, ставали адинамічними, у них виникали клоніко-тонічні судоми, задишка. Смерть наставала частіше на першу-другу добу після введення речовини в дозах 3500, 4000, 4500 (мг/кг) внаслідок порушення дихання. Клінічні прояви гострого смертельного отруєння після введення МЕЕГГБК були дещо відмінними від попередньої сполуки і характеризувалися короткочасним збудженням тварин, яке потім замінювалось на періодом пригнічення. Тварини ставали малорухливими, неохайними, втрачали апетит, шерсть мала тьмяний вигляд, скуйовджена. У подальшому з'являлися судоми, задишка. Смерть наставала на другу-третю і четверту добу після введення речовини в дозах 4500, 5500, 6500, 7500 (мг/кг). Дози і дані, що використовувалися для розрахунків DL50 ЦЕ і МЕЕГГБК, наведеш в табл. 2. Таблиця 2 Розрахунок D(_5o для циклоацеталю епоксидованого і метилового ефіру 3,4-епоксигексагідробензойної кислоти Назва речовини, що досліджувалася Циклоацеталь епоксидовании Метиловий ефір 3,4епоксигексапд робензойної кислоти Контроль Дози, мг/кг 3500 4000 4500 4500 5500 6500 7500 Кількість тварин 7 7 7 6 6 6 6 6 Летальність, % Пробіти 28,6 42,9 71,4 33,3 66,7 83,3 100 0 4,42 4,82 5,55 4,56 5,44 5,95 6,73 Розраховане значення DI-50, МГ/КГ 4095±328,5 4595±457,5 8 7796 Користуючись розробленим нами прогностичним алгоритмом, паралельно отримали прогнозні значення класу небезпечності і DLso для 4-х досліджуваних ЕС за їх фізико-хімічними параметрами Спочатку, ВІДПОВІДНО до критеріїв табл 1, за значеннями молекулярних мас досліджуваних речовин визначили, що всі ці сполуки входять до другої групи (діапазон молекулярної маси для другої групи становить 260 - 150) і, ВІДПОВІДНО, ПОВИННІ відноситись до 4 або 3 класу небезпечності Результати експериментального вивчення токсичності і прогнозовані дані за розробленим нами способом визначення токсичності EC представлені в табл З Таблиця З Експериментальне встановлені і прогнозовані параметри токсичності досліджуваних епоксидних сполук Екпериментальні дані клас небезпечності Прогнозні значення клас небезпечності № п/п Хімічна назва епоксидної сполуки DI_50, МГ/КГ 1 ЕЦГБМЦГ >7500 4 4 1 ЕЦГБМЦГ >7500 4 4 2 ЦЕ 4095±328,5 3 3 3 МЕЕГТБК 4995±457,5 3 3 4 ДЕЕГТФК >7500 4 4 За параметрами гострої ентеральної токсичності вивчені епоксидні сполуки ЦЕ і МЕЕГГБК відносяться, ВІДПОВІДНО, з класифікацією ГОСТу 12 1 005-76 до помірно небезпечних речовин (З клас небезпечності), а ЕЦГБМЦГ і ДЕЕГГФК - до малонебезпечних сполук (4 клас небезпечності) (табл 3) За результатами порівнянь безпомилково визначено класи небезпеки для досліджуваних сполук в усіх випадках -100% результат Розроблений спосіб визначення небезпечності ЕС за їх фізико-хімічними параметрами (моле Комп ютерна верстка Г Паяльников кулярною масою і масовою часткою епоксидних груп) впроваджено в ДІЯЛЬНІСТЬ практичної охорони здоров'я, науковий і навчальний процес учбових та науково-дослідних закладів України Використана література 1 Голубев А А , Люблина Е И , Толоконцев Н А , Филов В А Количественная токсикология, 1973-288 стр 2 Шумская Н И Токсикология эпоксидных смол и вопросы гигиены труда при работе с ними //Токсикология новых промышленных химических веществ - М , 1961 - Вып 2 - С 12-28 Підписне Тираж 28 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45 м Київ, МСП, 03680, Україна ДП 'Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м Київ - 4 2 , 01601