CC BY
5
УДК 615.011
Некрасова Д.М., Васин А.Я., Шушпанов А.Н.
ОЦЕНКА ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНЫХ СВОЙСТВ ЛЕКАРСТВЕННОГО ПРЕПАРАТА ТИОСЕНСА
Некрасова Дарья Максимовна, бакалавр 4-го года обучения каф. ТСБ Васин Алексей Яковлевич, д.т.н., профессор каф. ТСБ Шушпанов Александр Николаевич, ст. преподаватель каф. ТСБ РХТУ им. Д.И. Менделеева, Москва, Российская Федерация 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20
В статье рассмотрены пожаровзрывоопасные свойств Тиосенса - фотосенсибилизатора, используемого в фотодинамической терапии, методе лечения опухолей головного мозга. Исследования проводились с использованием расчетных методов. По закону Гесса и методом Коновалова-Хандрика рассчитана теплота сгорания вещества. Ключевые слова: Тиосенс, пожаровзрывоопасность, энтальпия образования, энтальпия сгорания.
EVALUATION OF THE FIRE AND EXPLOSION HAZARD PROPERTIES OF THE DRUG TIOSENS
Nekrasova D.M., Vasin A.Ya., Shushpanov A.N
Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
The article discusses the fire and explosion properties of Tiosens, a photosensitizer used in photodynamic therapy, a method of treating brain tumors. The studies were carried out using computational methods. According to the Hess law and the Konovalov-Handrik method, the heat of combustion of a substance is calculated.
Key words: Thiosens, fire and explosion hazard, enthalpy offormation, enthalpy of combustion.
Введение
Первичные опухоли головного мозга являются причиной всего 1-2 % заболеваемости, связанной с раком. Терапия данных опухолей затруднена, потому что развивается в центральной нервной системе, которая защищена гематоэнцефалическим барьером. За последние десятилетия, несмотря на работу ученых, не было достигнуто заметных улучшений в лечении этой группы пациентов. Для оптимизации результатов терапии необходим поиск новых эффективных противоопухолевых препаратов и использование новых рациональных терапевтических методов. Одним из таких методов является фотодинамическая терапия (ФДТ), преимуществом которой является отсутствие серьезных местных и системных осложнений. Клинические исследования подтвердили эффективность ФДТ с фотосенсибилизаторами фотолон, аласенс, тиосенс и др. при опухолях головного мозга. Медиана выживаемости после ФДТ достигает 21 месяца, когда продолжительность жизни после комбинированной терапии составляет 8-12 месяцев [1]. Предметом исследования данной статьи является один из фотосенсибилизаторов - тиосенс.
Экспериментальная часть
Образец исследуемого вещества - тиосенса ((Алюминий 2,9,16,23 - тетраксис (фенилтио) -29 Н, 31 Н - хлорид фталоцианина) был синтезирован в ФГУП «ГНЦ «НИОПиК». Его лекарственная форма разработана в Российском онкологическом научном центре им. Н.Н. Блохина РАМН. С помощью
расчетных методов нами были определены основные показатели пожаровзрывоопасности тиосенса. Анологичные расчеты для других лекарственных препаратов выполнены в работах [2-4].
Образец представляет собой порошок темно-зеленого цвета.
Эмпирическая формула: С56Н32СШ854А1 Молярная масса: 1007,61 г/моль. Структурная формула вещества приведена на рис. 1.
О
Рис. 1. Структурная формула тиосенса
Химическое строение подтверждено
присутствием на ИК-спектрах полос поглощения, характерных для соединения. Для тиосенса были обнаружены волновые числа, характерные для таких связей, как: монозамещенные ароматические
соединения (1101,96 см-1), пироллы (1567,66 см-1), имины (1696,43 см-1 ), сульфиды (687,09 см-1 ) [5].
Для образца расчетными методами были получены:
1. Энтальпия образования в газовой фазе. Расчет проводился посредством программы МОРАС, которая позволяет выполнять квантовые семиэмпирические расчеты. Значения энтальпий образования приведены в таблице 1.
Таблица1. Результаты расчета энтальпии образования посредством программного комплекса МОРАС 2016
Наименование гамильтониана Энтальпия образование в MOPAC 2016, кДж/моль Среднее значение, кДж/моль
AM1 1611
MNDO 997
MNDO-D 1256
PM3 1435
PM6 1201 1052
PM6-D3 1008
PM6-DH+ 1065
PM6-DH2 1064
PM6-DH2X 1065
PM6-D3H4 1084
PM6-D3H4X 1084
PM7 1333
Для расчета среднего значения были использованы близкие значения энтальпий образования.
2. Энтальпия плавления Д Япл = 35,2 кДж/ моль (по формуле Бретшнайдера).
Температура плавления, рассчитанная по программе EPI Suite, составила 349 °С.
3. Энтальпия испарения Д Яисп = 135,9 кДж/ моль (по правилу Трутона).
Температура кипения, рассчитанная по программе EPI Suite, составила 1271 °С
4. Учитывая фазовые переходы, энтальпия образования в твердом состоянии ДЯ°в = 880,9 КДж/ моль = 210,5 ккал/моль.
5. Энтальпия сгорания:
• По закону Гесса
ДЯс°г = -7042,4 ккал/моль = -29,24 МДж/кг
• По методу Коновалова-Хандрика
ДЯс°г = -7006,0 ккал/моль = -29,09 МДж/кг
Для исследуемого вещества тиосенса энтальпия сгорания была рассчитана по закону Гесса, также дополнительно она была рассчитана по методу Коновалова-Хандрика [6]. Результаты двух методик очень близки, что свидетельствует о достоверности расчетов.
Посредством Руководства ВНИИПО [7] для тиосенса были определены основные показатели пожаровзрывоопасности - нижний
концентрационный предел распространения пламени (НКПР), максимальное давление взрыва ( ), максимальная скорость нарастания давления взрыва (dP/dx)max и минимальное взрывоопасное содержание кислорода (МВСК). Полученные данные приведены в таблице 2. Исходной информацией для выполнения всех расчетов является знание структурной формулы вещества и значение энтальпии сгорания.
Показатели AHV МДж/кг НКПР, г/м3 ^ШЙХ; кПа , МПа/с \ат/тах МВСК, % (об.)
Значения -29,24 27 740,9 55,6 11,6
Таблица 2. Показатели пожаровзрывоопасности тиосенса
Основные показатели пожаровзрывоопасности необходимы для установления мер безопасности на производстве исследуемого вещества.
Значения максимального давления взрыва и максимальной скорости его нарастания используются для подбора средств защиты технологического оборудования. МВСК позволяет определить среду ведения технологического процесса (в токе разбавленного или инертного газа). Нижний концентрационный предел распространения пламени используется для классификации пылей по степени пожаро- и взрывоопасности с учетом их свойств в осевшем и взвешенном состоянии. Исходя из классификации М.Г. Годжелло, тиосенс можно отнести ко II классу - взрывоопасные пыли с нижним концентрационным пределом распространения
пламени (воспламенения) от 16 до 65 г/м3. Также значение НКПР используется для категорирования помещений по взрывопожарной и пожарной опасности [8].
Заключение
Расчётными методами мы предварительно выяснили, что Тиосенс является
пожаровзрывоопасным веществом. В дальнейшем будут вестись экспериментальные исследования этого образца, для подтверждения уже имеющихся данных.
Авторы благодарят Центр коллективного пользования РХТУ им. Д.И. Менделеева за быстрый и качественный анализ представленного образца.
Список литературы
1. Effectiveness of liposomal system of delivery of hydrophobic antineoplastic thiosens photosensitizer / Z.S Smimova Z.S [и др.] // Bulletin of Experimental Biology and Medicine. - 2014. - № 4. - С. 480-482
2. До Т.Х., Васин А.Я., Протасова А.К. Оценка пожаровзрывоопасных свойств лекарственного препарата теризидон // IV Международная научно-практическая конференция молодых ученых по проблемам техносферной безопасности: материалы конференции. — РХТУ им. Д.И. Менделеева Москва, 2020. — С. 16-20.
3. Протасова А.К., До Т.Х., Васин А.Я., Пожаровзрывоопасность d-серина и d-циклосерина // IV Международная научно-практическая конференция молодых ученых по проблемам техносферной безопасности: материалы конференции. — РХТУ им. Д.И. Менделеева Москва, 2020. — С. 20-24.
4. Пожаровзрывоопасность d-циклосерина, теризидона и их полупродукта синтеза / А.Я. Васин [и др.] // Химическая промышленность сегодня. - 2021.
- № 1. - С. 28-33.
5. Тарасевич Б.Н., ИК спектры основных классов органических соединений. Справочные материалы. // МГУ им. М.В. Ломоносова, химический факультет, кафедра органической химии, М., 2015. -55 c.
6. Корольченко А.Я., Корольченко Д.А. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения: Справочное издание. Книга 1. // М., Химия, 2004. - 713 с.
7. Расчет основных показателей пожаровзрывоопасности веществ и материалов. // Руководство, М., ВНИИПО, 2002. - 77 c.
8. Безопасность жизнедеятельности в химической промышленности: Учебник / Под общей ред. Н.И.Акинина. - СПб.:Издательство «Лань», 2019.
- 448 с.
