《杀虫剂一》ppt课件

第八章 杀虫剂,授课人：陈丽琴,农药包括杀虫剂 、杀菌剂、杀鼠剂、除草剂和植物生长调节剂 农药中毒是法医工作中最常见的中毒（？），我国每年农药中毒者有10万人。,So much death of pesticide poisoning!,杀虫剂按化学结构分为无机类、有机类、生物性杀虫剂。有机类的应用最多。,重 点 讨 论: 有机类杀虫剂：有机磷类、氨基甲酸酯类、拟除虫菊酯类。,这三类杀虫剂优点：高效、代谢快、无残留，第一代杀虫剂有机氯类的缺点,第一节 有机磷类杀虫剂(organophosphorus pesticides),有机磷类占杀虫剂中毒的80以上，占农药中毒的70以上。中毒原因以自杀最多，意外次之，投毒再次之。 有机磷杀虫剂有40余种，其中毒品种在城镇以敌敌畏为多见，在农村以甲胺磷、对硫磷为多见，这三种杀虫剂的大鼠经口LD50分别为80、18.9、13 mg/kg。,法医毒物分析 个论学习要点,化学结构* 理化性质* 中毒机制及症状 检材采取方法 分离提取方法* 检验方法 （定性、定量）*,一、结构、理化性质和毒性*,有机磷杀虫剂化学结构通式：,基本骨架：磷酸酯或硫代磷酸酯或磷酰胺（酯键是化学性质不稳定的原因, 酯键断裂后的产物）； R1、R2一般为烷基； X为烷氧基、芳氧基、卤素、胺基等。,结构分类,1磷酸酯类 2硫代磷酸酯类 3焦磷酸酯及硫代焦磷酸酯类 4磷酰胺及硫代磷酰胺类,常见有机磷杀虫剂的结构、蒸气压和毒性,常见有机磷杀虫剂的结构、蒸气压和毒性,外观： 工业品为黄色、棕色油状物。 多数具有蒜臭味或特殊臭味，少数具有酯味。 溶解性： 大多数难溶或不溶于水，溶于多种有机溶剂，均能溶于丙酮、乙腈等。 挥发性： 在常温下，蒸气压都很低，但由于毒性剧烈，仍具有明显毒性作用，易造成吸入性中毒。 适于用GC方法测农药残留或农药中毒。 极性： 大多数极性小或中等 极性大小关系到提取溶剂和色谱条件的选择。 极性差异跨度大，不能用一种有机溶剂分离提取所有有机磷杀虫剂。,理化性质,稳定性： 不耐酸碱：中性物质，在碱性和强酸性条件下易水解，在中性或弱酸条件下稳定，不能成盐，不能用成盐的方法提取或净化。 易水解：磷酸酯或磷酰胺类易水解变为无毒的化合物，温度升高、碱性介质、金属离子使水解速度加快。例：对硫磷水解为二乙基硫代磷酸对硝基酚。 不耐高温：多数在200以下就发生分解。,能否用Stasotto法分离？,能否用水蒸气蒸馏法分离？ 能否用其它挥发性毒物分离提取方法？,理化性质,二、中毒机制和症状,*抑制胆碱酯酶* 有机磷化合物与胆碱酯酶结合形成磷酰化胆碱酯酶，使其失去水解乙酰胆碱的活性（见图）。 造成胆碱能神经末梢释放的化学递质乙酰胆碱（ChE）在突触间隙不能被及时水解而大量积聚，导致胆碱能神经的高度兴奋； 表现出一系列的毒蕈碱样（分布于平滑肌、腺体、括约肌的副交感神经节后纤维）、烟碱样（分布于交感神经节和肾上腺髓质的节前纤维、骨骼肌神经肌肉接头）及中枢神经系统等胆碱能危象症状。 解救药物：阿托品、胆碱酯酶复能剂。,三、体内过程及检材采取*,入体途径： 消化道（自杀）、呼吸道、皮肤粘膜（意外） 也有经静脉注射、阴道塞入等途径（谋害） 吸收、代谢、消除速度： 迅速被吸收代谢，排出速度较快，原形难以检测，代谢产物也要尽早检测。 一般在24h内经尿排出，部分从肺呼气排出，少量经粪便排出，在体内无蓄积。,代谢方式： 水解：毒性 体内各器官的磷酸酯酶能水解某些结构的有机磷，将P-X键水解为P-OH键，使其不能与胆碱酯酶结合，从而解毒。 中毒或死亡时间较长者其内脏中有机磷原形的含量急剧降低，代谢物的检出可作为推断杀虫剂存在的依据。 氧化：毒性 硫代磷酰基脱-S加-O生成磷酰基 硫醚结构氧化成亚砜和砜：内吸磷 还原：毒性 硝基苯结构中的-O被-H还原生成-NH2,例,例,例,毒性 ,检材采取：,1. 及时采取送检。 2. 低温冷冻保存，并避免与碱性物质接触（抑制水解）。 3. 同时取送与案情相关联的当地杀虫剂作为对照样品（杂质：氧化产物和中间产物）。 4. 对怀疑混配杀虫剂中毒，应弄清杀虫剂中可能的药物成分以便确定筛选的范围和方法。,四、检材处理*,提取溶剂的选择 ： 中性或弱酸性条件下用极性相似的有机溶剂提取。非极性或弱极性的杀虫剂宜选用非极性或弱极性溶剂，对极性较强的杀虫剂可选用极性溶剂。（有机磷杀虫剂极性排序溶剂极性排序） 对含有不同极性药物的混配杀虫剂 ，也可使用两种或两种以上不同极性的溶剂按不同比例混合使用。 为避免受热损失，应选用沸点不超过80的溶剂。,一部分有机磷杀虫剂的极性由弱至强的顺序大致为：辛硫磷、甲拌磷、乙拌磷、对硫磷、甲基对硫磷、倍硫磷、杀螟松、马拉硫磷、亚胺硫磷、对氧磷、敌敌畏、内吸磷、乐果、敌百虫、氧乐果、磷胺、甲胺磷。 一些有机溶剂极性由小到大的顺序为：石油醚、环己烷、甲苯、苯、氯仿、乙醚、醋酸乙酯、正丁醇、正丙醇、丙酮、异丙醇、乙醇、醋酸、甲醇、甲酸、乙腈、水。,分离方法的选择 ：直接提取法： 单纯固体状态的检材：如固态食物等，直接浸泡，振摇提取或超声波中浸提，过滤，滤液浓缩。 单纯液体状态的检材：如饮料、酱油等，加等容的与检液不相混溶的有机溶剂振摇萃取多次，合并提取液，净化浓缩。 液、固混存而固形物较多的检材：如剩余饭菜、呕吐物、胃内容物等，先将固形物连同液体部分一起捣碎，使之成为均匀糊状，再加足量无水Na2SO4研磨成干砂状，然后用相应的有机溶剂提取。,分离方法的选择 ：液-液萃取法： 组织块类检材：如肝、肾、肌肉等，宜剪碎 液、固混存而液体较多的稀薄检材： 加入能与水混溶的有机溶剂如丙酮或乙腈，捣碎匀浆，离心或压榨过滤，取其溶液部分。所得溶液，选用不相混溶的有机溶剂进行萃取。,分离方法的选择 ：SPE法： 适用于量少检材，精密仪器分析时（要求杂质少）。 固相填充物可选用非离子型多孔性大孔网状吸附树脂；也可选用以硅胶为载体的化学键合相Sep-PakC18等。HS-SPME法： 适用于挥发性强的杀虫剂。 当分析混配杀虫剂或检索性筛选时，宜选用非极性涂层如聚二甲基硅氧烷；对极性杀虫剂如甲胺磷可选用极性涂层聚丙烯酸酯。,净化方法的选择 ： 用SPE法提取的待检液含杂质较少，可供直接检测；用L-L萃取法或直接萃取法提取的待检液含杂质较多，需进一步净化。吸附柱净化法 提取液中的杂质（色素、脂肪、蜡质等）与吸附剂吸附牢固，用洗脱溶剂（提取时所用有机溶剂）将杀虫剂洗脱下来。原理似液-固色谱法，两种组分的分离是由于对吸附剂的作用强弱不同。 吸附柱装置：内径1.5cm，长30cm，下端带活塞的玻璃柱，底部放入少许脱脂棉，再依次装入1.8cm高无水硫酸钠、10g中性氧化铝和0.51g活性炭混合物、 1.8cm高无水硫酸钠。薄层净化法： 用净化柱处理后，仍不能达到净化要求时，可用薄层色谱法对有机磷杀虫剂和杂质进行分离，刮取杀虫剂斑点洗脱后备检。,净化方法的选择 ：分配柱净化法： 用一种极性溶剂和非极性溶剂作为互不相溶的溶剂对在净化柱上实行液-液间的分配来达到净化的目的。 原理似液-液色谱法，一种溶剂作为固定液，附着在载体上，另一种溶剂作为流动相。两种组分的分离是由于二者在固定液和洗脱液中的溶解度不同。 先使一种溶剂附着于载体表面，加入提取液后，再用另一种不相混溶的溶剂淋洗，除去提取液中的杂质，最后再用溶剂将杀虫剂洗脱出来。 例：对肝脏提取物中的乐果进行净化，可准备一根填有无水硫酸钠、硅美吸附剂、活性炭的柱子，用己烷饱和的乙腈湿润柱子作为固定相，将提取后需净化的残渣溶于少许乙腈注入柱中，然后用己烷冲洗，弃去冲洗液；再加入丙酮冲洗，收集丙酮冲洗液，浓缩后供检测用。,Attention: 分配柱与吸附柱净化的原理和效果是否相同？请进行比较。,浓缩方法的选择 ： 提取净化后所得的溶液，体积一般都较大，在检测前必须浓缩。 有机磷杀虫剂对浓缩的特殊要求： 受热温度不能太高； 受热时间不能太长； 溶质在浓缩过程中不损失。K-D蒸发浓缩器 专为溶质具有一定挥发性的有机溶剂设计。水浴浓缩 温度不超过60。 缺点： 溶液体积大时，受热时间长； 溶质在浓缩过程中挥失。,左：K-D 蒸发浓缩器； 右：增加通气或抽气装置、温度控制装置、溶剂回收装置; 1. 溶液； 2. 加热水浴； 3. 空气或氮气导入口； 4. 气流出口或抽气口； 5. 插温度计管； 6. 冷凝水进口； 7. 回收溶剂接收瓶,K-D 蒸发浓缩器优点： （1）蒸发浓缩同时避免溶质挥失。 （2）提高溶剂挥发速度，降低温度和缩短时间。 （3）定容 （4）溶剂回收,五、检测方法*,（一）化学显色法 （二）薄层色谱法 （三）气相色谱法 （四）气相色谱/质谱联用法,（一）化学显色法 定性筛选,1. 是否为含硫有机磷（类别反应） (1) 二氯化钯反应（含硫有机磷显色） (2) 间苯二酚氢氧化钠反应（不含硫有机磷显色）,(1) PdCl2反应 原理：含硫有机磷均可与 PdCl2 试剂反应生成黄或棕黄色化合物（ PdS）；对硫磷、甲基对硫磷、杀螟松需100加热20-30min。 PdCl2与不含硫有机磷无反应。,(2) 间苯二酚氢氧化钠反应 原理：敌敌畏、敌百虫等不含硫有机磷水解后生成二氯乙醛，在碱性条件下，与间苯二酚缩合，生成玫红色化合物。 间苯二酚NaOH与含硫有机磷不反应。 此反应水合氯醛也显红色。,2. 含硫有机磷中可能是哪类结构 （1）偶氮色素反应 对硫磷、甲基对硫磷、杀螟松等分子中有硝基苯结构，可被还原成苯胺基，后者经重氮化后生成重氮盐，后者与酚或芳胺类偶合生成橙红色或紫红色的偶氮色素。,2. 含硫有机磷中可能是哪类结构 （2）氢氧化钠-亚硝酰铁氰化钠反应 有机磷杀虫剂中凡含有该结构的，在碱性水溶液中易水解生成硫化物，后者与亚硝酰铁氰化钠作用，生成紫红色络合物。,Na2S + Na2Fe(CN)5NO Na4Fe(CN)5NOS ,讨 论: 化学显色反应主要是检测有机磷化合物中某些基团的类别反应，阳性结果不能用于确证某种有机磷杀虫剂，只能显示某类基团的存在； 有些反应的灵敏度不高，故不可因显色反应呈阴性结果而做出否定结论。,杀虫剂 化学显色法,（二）薄层色谱法定性、定量分析,1. 吸附剂选择： 弱酸性，硅胶、硅胶G、硅胶CMC-Na、硅胶GF254 2. 展开剂选择： 原则：有机溶剂 非酸非碱；极性相似；Rf适度 方法： （1）通常先用单一溶剂展开，根据被分离物质在薄层上的分离效果，进一步改变展开剂的极性。通过调整展开剂的极性， 调整Rf值，改善分离效果。例：某杀虫剂用氯仿展开时， Rf太小，甚至停留在原点，可加入一定量极性大的溶剂（如乙醇、丙酮等），根据分离效果适当改变加入的比例；如果Rf较大，斑点在前沿附近，则应加入适量极性小的溶剂（如石油醚、环己烷等）。为了寻找合适的展开剂，往往需要经过多次实验，有时还需要两种以上溶剂的混合展开剂。,（二）薄层色谱法,2. 展开剂选择： 方法： （2）分离极性较弱或中等极性的杀虫剂，以己烷等非极性溶剂为基础，加入极性溶剂调整展开剂极性；分离极性较强的杀虫剂，用苯或氯仿等中等极性溶剂为基础，用非极性溶剂调整展开剂极性。,例：氯仿-丙酮（4:1）； ：氯仿-丙酮（9:1）； ：环己烷-丙酮（4:1）； ：苯-环己烷（4:1）； V：环己烷-氯仿（1:1）； ：正己烷-丙酮-无水乙醇（80:20:2）。,表7-3 六种展开剂对有机磷杀虫剂薄层色谱Rf值,讨 论: 展开剂的选择是TLC分离成功的重要条件之一，主要是考虑展开剂的极性。 选用有合适Rf值（0.2-0.7）的展开剂，待分离组分与吸附剂的作用强弱差异较大，分离效果才好。 薄层分析中常出现多个斑点，可能性： 多种杀虫剂； 生产中的中间产物； 空气中氧化、分解产物； 体内检材提取的代谢产物。对策：分析时以当地工业同种杀虫剂或代谢物为对照。,杀虫剂 薄层色谱法,3. 显色法： 有机磷杀虫剂通用显色法 例：对硝基苄基-吡啶显色法，磷钼酸显色法 含硫有机磷杀虫剂显色法 例：溴-刚果红显色法，二氯醌氯亚胺-溴显色法，溴酚蓝-醋酸显色法，二氯化钯显色法 含多卤代甲烷基的有机磷杀虫剂显色法 例：间苯二酚-氢氧化钠显色法 含共轭不饱和键结构（如芳环）的有机磷杀虫剂显示法 紫外灯下显示：硅胶GF254薄层板，在254nm紫外光下观察，含该类结构的杀虫剂斑点处无亮绿色荧光。,（二）薄层色谱法,TLC定性、定量分析有机磷杀虫剂 手工操作 定性：比对试样与对照品斑点的颜色、数目及Rf值，用多种展开剂系统得到的Rf值与对照品一致时才能基本认定。 半定量：目视比较法，将一系列已知浓度的对照品与试样溶液点在同一薄层板上，展开并显色后，以目视法直接比较试样斑点与对照品斑点的颜色深度或面积大小，求出被测组分的近似含量，精密度10。 薄层扫描仪 定性：原位紫外吸收扫描，用吸收波长Rf进行定性分析。 定量：通过测量试样和对照品斑点反射光或透射光强度、斑点面积实现定量。,（三）气相色谱法定性、定量分析,色谱条件： （1）色谱柱一般以弱极性或中等极性的固定相为宜； （2）有机磷高温易分解，柱温不宜过高，选用适中柱温170230，进样口和检测器温度也不宜过高； （3）各种有机磷杀虫剂的保留时间差别较大，在分析混配杀虫剂或检索性筛选时宜用程序升温（见图）； （3）检测器 ：NPD或FID（见图）。,（三）气相色谱法,例：20种有机磷杀虫剂和6种氨基甲酸酯类杀虫剂的分离 用15m0.32mm的弹性石英毛细管柱，NPD检测器，检测器和进样口温度为240。柱温：1405/min175 2/min 180（2 min ） 10/min 230（1 min ），共运行20 min。载气（N2），流速50mL/min，尾吹气（N2）流速45mL/min，氢气为5104Pa，空气3104Pa，分流比1:50。,1.甲胺磷 2.敌敌畏 3.乙酰甲胺磷 4.速灭磷 5.敌百虫 6.涕灭威 7.叶蝉散 8.仲丁威 9.久效磷 10.乐果 11.呋喃丹 12.巴胺磷 13.二嗪农 14.抗蚜威 15.西维因 16.甲基对硫磷 17.杀螟松 18.虫螨磷 19.马拉硫磷 20.倍硫磷21.对硫磷 22.甲噻硫磷 23.克线磷 24.乙硫磷 25.亚胺硫磷 26.伏杀磷,杀虫剂 气相色谱法,讨 论: 用GC法定性分析有机磷杀虫剂比较困难： 易受杂质干扰。出现多个色谱峰勿轻易认为是多种杀虫剂中毒，分析时应用当地工业对照品或代谢物或相应空白样品做对照排除干扰。 阳性结果应在两根极性不同的色谱柱上与已知对照取得一致的保留时间方可靠。 GC定量分析可用外标法或内标法进行。,（四）GC/MS定性分析,例： 分析检液中敌敌畏、乐果、甲胺磷、马拉硫磷、对硫磷，选用HP-5MS弹性石英毛细管柱，柱温50（3min）20/min130 30/min190（10min）。进样口温度250，接口温度280，柱流量1.0 mL/min，脉冲不分流进样，EI源，电离电压70eV，质量数范围50300amu，5种有机磷杀虫剂可得到很好分离，各组分用于定性的特征离子质荷比分别为：109，185；87，125；94，141；173，125，93；109，291，97。,GC法分析杀虫剂杂质干扰大，定性较困难，GC/MS联用法定性分析更为可靠。,对硫磷,杀螟松,甲基对硫磷,六、代谢物分析,1999年8月16日，某市唐某（男，30岁）在其丈人家喝酒后，感觉身体不适，3小时后死亡。法医师在尸检中未发现身体有任何异常特征。提取死者的肝脏、心血和胃内容，用气相色谱/质谱法进行毒物分析，结果在死者肝组织、心血中除检出对硫磷（1605）农药外，还检出氨基对硫磷，胃内容中未检出对硫磷。检验结果表明，死者体内的对硫磷不是通过胃肠道摄入，怀疑是皮肤吸收中毒。因此又提取唐某死时所穿衣服进行毒物分析，从其衣裤上也检出对硫磷。问题集中在唐某衣裤上怎么沾有对硫磷？原来在12天前唐某和妻子吵架时，其妻打开一瓶1605农药欲行自杀，在阻拦过程中部分1605液体溅到了唐某的裤子上，唐某未加注意，稍微漂洗了一下，便又穿在身上。因天气炎热，唐某只穿一条裤子，其裤子上的1605经过皮肤积累性吸收终于引起其死亡。 讨论：死者唐某的肝脏、血液中除检出对硫磷外，怎么还检出了氨基对硫磷？他是否是两种农药中毒致死？,案例1,有机磷杀虫剂在机体内易分解代谢，在体内的代谢方式主要是氧化、还原和水解等。 在检不出体内有机磷杀虫剂原形的情况下，稳定代谢物的检出可作为推断杀虫剂存在的依据。 例1：对硫磷进入机体后，可被氧化成对氧磷，部分水解成硫代磷酸二乙酯和对硝基酚等，主要还原为氨基对硫磷，实践工作中查明对硫磷中毒的尸体血液和内脏中都存在氨基对硫磷。 例2：含有双键硫的硫代磷酸酯类如马拉硫磷、甲基对硫磷、乐果等杀虫剂在体内的氧化产物分别为马拉氧磷、甲基对氧磷、氧乐果等。 例3：含有硫醚基团的内吸磷、甲拌磷的氧化产物砜和亚砜。,（一）对硫磷、对氧磷和氨基对硫磷的分析,1. TLC 展开剂：己烷-乙醇-丙酮（3:1:1） 2. GC或GC/MS NPD检测器，在弱极性或中等极性的固定相上，氮气流速25mL/min，进样口和检测器温度220，柱温190下测定保留时间，对硫磷、氨基对硫磷、对氧磷可得到分离。 用选择离子检测或取出质谱图核对鉴定, 氨基对硫磷的特征离子m/z为261，233，205，125，109，97，80。,（一）对硫磷、对氧磷和氨基对硫磷的分析,（二）尿中有机磷二烷基磷酸酯类代谢物,大多数有机磷杀虫剂可在体内代谢为一种或一种以上的二烷基磷酸酯化合物并在中毒后1448h在尿中排出，如： 磷酸二甲酯 磷酸二乙酯 二甲基硫代磷酸酯 二乙基硫代磷酸酯 二甲基二硫代磷酸酯,OH,OH,OH,案例2,一、案情摘要 初冬的一个下午3点多钟，某超市值班人员接到一个恐吓电话，称他们在该超市的十一个连锁店的食品中都下了毒，并且是剧毒物质，要超市给他们30万元才告诉哪些食品中有毒。他们怕超市人员不相信，下午4点又打来电话，让超市人员任意说出三个连锁店名称，他们可告诉这三个店中哪些食品中下了毒。公安人员迅速到这三个店，根据犯罪嫌疑人提供的有毒食品品种和放的位置，提取了15包软包装饮料和5瓶腐乳。 要求尽快检验这些食品中有无毒物，是何种毒物。 二、送检材料 软包装饮料：15包。 腐乳：5瓶。,三、检验过程 1、检查检材： 分析人员先仔细检查了饮料外包装，未发现有可疑针眼，用手捏软包装饮料，也没有饮料溢出；超市的腐乳瓶一律一拧即开，也没有密封，有蒜臭味。 2、急性毒性动物试验： 分别将上述软包装饮料和腐乳给大鼠灌胃，经过约20分钟后，经腐乳灌胃的大鼠开始出现抽搐症状，后相继死亡，经软包装饮料灌胃的大鼠未出现症状。 3、检材处理： 分别取上述检材适量，无水硫酸钠研磨至干沙状，倒入二氯甲烷萃取，振荡10分钟后静置，将上清液于移至蒸发皿中，于 60 水浴中挥至0.2ml待检。 4、仪器分析： Thermo Finnigan Trace DSQ GC/MS,离子源，传输线和进样口温度为 250 ；柱温： 140 （1min） 30 /min 250 （10min）；载气（He），恒流，流速1.0ml/min，分流进样，分流比为50。,四、检验结果 1、5瓶腐乳中均检出对硫磷（1605）； 2、15包软包装饮料中均未检出对硫磷。 五、分析说明 有机磷农药一般都具有特殊的大蒜臭味，多为淡黄色油状液体，对探索检验方向非常有利。对于集体中毒或危及公众的中毒事件，由于很难快速明确检验方向，所以可使用急性毒性动物试验来快速寻找毒源，为案件的分析提供有效帮助。GC-MS法可快速对毒物进行定性定量分析。,