Наркотики: химия и медицина

Представленный материал – попытка защитить школьников от стремительно распространяющейся наркомании. В атмосфере беспредела, царящей в стране, человек может надеяться только на себя. Сейчас едва ли не единственной защитой молодого человека могут стать знания и трезвый рассудок. Помните хорошо известное: «Предупрежден – значит, вооружен». Вооружить детей знаниями – вот первостепенная задача, которую мы пытались решить, создавая этот курс. Мы считаем, что учитель химии, владеющий определенными знаниями, должен задуматься над тем, как он может помочь своим ученикам. Наш курс представляет собой попытку рассказать о наркотиках и последствиях их употребления. Надеемся, что этот материал не станет для вас просто интересной информацией, а послужит своеобразной заготовкой для создания своего творческого курса.

Введение

Учитель. Наркотики… Наркомания… Мы слышим эти слова с экранов телевизоров, из репродукторов радиоприемников и просто в разговоре с друзьями. (Учитель демонстрирует слайд № 1.)

Около 500 млн человек на Земле употребляют наркотики. Только вдумайтесь в эту цифру! Еще больше поражают другие данные. Посмотрите на представленную на слайде диаграмму возрастного состава лиц, употребляющих кокаин – один из самых распространенных наркотиков. Как показывает статистика, относительно мало наркоманов в возрасте до 16 лет. Однако в возрасте от 16 до 20 лет – наибольший процент наркоманов! Это значит, что самый опасный период, когда вы можете начать употреблять наркотики, ждет вас в первые четыре года после окончания школы. Еще один факт бросается в глаза. В возрасте после 30 лет процент лиц, употребляющих кокаин, чрезвычайно мал! Но если вы думаете, что остальные просто бросили употреблять кокаин, то глубоко заблуждаетесь!

Как же начинают употреблять наркотики? Дать ответ на этот вопрос нам снова поможет статистика. Более 70% наркоманов начали употреблять наркотики в компании «друзей» или «друга». Причем, как правило, все происходило по следующей схеме: «На, попробуй, в этом нет ничего страшного, мы все употребляем это». Многие не могут твердо сказать: «Нет!» Одна из причин этого заключается в том, что молодые люди просто не представляют всей опасности употребления наркотиков, успокаивают себя фразами типа: «Я только попробую, побалуюсь немного и брошу». Все, что вы в дальнейшем услышите, направлено на то, чтобы в будущем, если возникнет такая или аналогичная ситуация, вы бы смогли сделать свой выбор, опираясь не на уличные слухи, а на проверенные жизнью факты.

История наркотиков

Человечество знакомо с наркотическими веществами уже несколько тысяч лет. (Учитель демонстрирует слайд № 2.)

Практически каждый из народов, населяющих нашу планету, может найти в своей истории немало примеров их применения. Использование того или иного наркотика было обусловлено географическим положением, национальными традициями, культовыми ритуалами народа. Что же конкретно употребляли наши предки?

Начнем наш исторический экскурс с Европы. Этрускам, эллинам и римлянам были ведомы разные маковые снадобья. Надрезая еще не созревшие головки мака, они получали опиум и употребляли его, желая уснуть или утолить боль. Уже в то время было хорошо известно о той опасности, которую таят в себе наркотики. Плиний Старший писал, что того, кто злоупотребляет опиумом, подстерегает смерть.

В Азии также хорошо был известен маковый сок (опий, или опиум), шумеры готовили из него снотворные зелья; по всей видимости, именно отсюда опий впервые попал в Европу. Кроме опиума в Азии использовались и другие наркотики. Бедуины, отправляясь в дальний переход, запасались бангом – смолой, известной сейчас под названием «марихуана», или «гашиш». Смолу курили, желая снять психическую нагрузку, вызванную однообразным пейзажем пустыни. На юге Аравийского полуострова традиционным считалось жевание листьев вечнозеленого кустарника ката (Catha edulis), содержащего Y-норэфедрин.

Африка также не отстала от своих соседей. Египтяне знали и использовали усыпляющее действие макового сока. Жители восточной Африки употребляли кат. Пастухи некоторых племен жевали листья кофейного дерева (Coffea arabica), содержащие кофеин.

В северо-восточной части Южной Америки индейцы употребляли листья кустарника кока (Erythroxylon coca L.), в состав которых входит кокаин.

В Северной Америке мексиканские индейцы перед началом ритуальных танцев доводили себя до экстаза, добавляя в еду грибы (Psilocyde mexicana), содержащие псилоцибин, и стебли некоторых кактусов (Lopophora williamsii), в состав которых входил мескалин. Недаром еще одному североамериканскому растению, содержащему атропин, дали название «дьявольская вишня».

Как видите, человек использовал разнообразные наркотические вещества с давних пор. Однако относительно серьезные исследования наркотиков начались лишь в начале XIX в.

Первым наркотическим веществом, выделенным в чистом виде, стал морфин. В 1804 г. его выделил из опия Сертюнер. Интересно, что полное установление структурной формулы морфина смогли осуществить лишь полтора века спустя. В 1952 г. Маршалл Гейтс поставил последнюю точку, осуществив синтез морфина из простых молекул. В 1821 г. в чае был найден теин, а в кофе – кофеин, оказавшиеся идентичными. В 1832 г. в опии открыли кодеин. Начиная с 1960-х гг. было найдено много различных алкалоидов. Среди них такие наркотики, как кокаин, выделенный из листьев кока, и эфедрин – из эфедры.

Многие химики, хорошо осведомленные о тяжелых последствиях злоупотребления наркотиками, пытались синтезировать вещества, которые, вызывая болеутоляющий эффект, были бы безвредны для психики человека. Этим надеждам не суждено было сбыться. Более того, именно при этих исследованиях были получены такие опасные наркотические средства, как героин и диэтиламид лизергиновой кислоты (LSD). По сей день ведутся исследования, ученые ищут безопасные наркотики. Хотя до конца решить эту проблему еще не удалось, но уже есть некоторые успехи. К сожалению, и дельцы наркомафии не сидят сложа руки: в их секретных лабораториях синтезируют наркотики, способные вызвать привыкание с одной дозы! Все повторяется, как и много веков назад: люди продолжают употреблять наркотики, только их наркотическое влияние теперь гораздо сильнее и разрушительное действие на организм намного губительней!

Мы уже несколько раз употребили термин «наркотик». Теперь давайте постараемся определить, что же такое наркотики и кто такие наркоманы. Небольшую подсказку нам может дать сам термин «наркотик», который происходит от греческого глагола «narkoo», что означает «оцепенеть, сделаться нечувствительным». Итак, пользуясь тем, что мы уже знаем о наркотиках, сформулируем следующее определение: наркотиками называют вещества, влияющие на психику человека, приводящие его в возбужденное состояние или вызывающие эйфорию. Наркоманы – люди, постоянно употребляющие наркотики и неспособные самостоятельно отказаться от их употребления. Вы согласны с этими определениями?

УЧЕНИКИ. Да, согласны. Правильные определения.

Учитель. Ну что ж, согласившись с такими определениями, вы сами записали себя и заодно все остальное человечество в самые что ни на есть закоренелые наркоманы! Да! Да! Не удивляйтесь! Исходя из наших определений, любого человека можно записать в наркоманы, хотя бы потому, что он дышит! Ведь азот, содержащийся в атмосфере, также оказывает на человека наркотическое действие. Люди не замечают его потому, что постоянно находятся под его влиянием. Но стоит увеличить парциальное давление азота, и его наркотический эффект станет очевидным. Водолазам этот факт известен давно. Вот как описывает азотное опьянение известный исследователь подводного мира Жак Ив Кусто: «На глубине двухсот футов я ощутил во рту металлический привкус сжатого азота. Глубинное опьянение поразило меня внезапно и сразу с большой силой. Я сжал трос и остановился. Меня обуревало беспричинное веселье, все стало нипочем... Я повис на канате в состоянии полного отупения. Рядом со мной стоял, весело улыбаясь, другой человек, мое второе “я”, отлично владеющее собой и снисходительно посмеивающееся над одуревшим ныряльщиком».

Может быть, мы слишком строги? Человечество выросло, дыша азотно-кислородной смесью, данной ему природой. Наши организмы не воспринимают азот как наркотик, кроме случаев, аналогичных ранее приведенному. Ну что ж, пусть будет так. Но все равно большую часть человечества можно отнести к наркоманам. Ведь огромное количество людей, возможно, даже не подозревая об этом, регулярно, порою даже каждый день употребляют вещества, которые также можно охарактеризовать как наркотики. (Учитель демонстрирует слайд № 3.)

Вместе с чашкой чая, кофе или стаканчиком кока-колы в ваш организм попадает кофеин (кстати, раньше в кока-коле вместо кофеина использовался кокаин), с плиткой шоколада – теобромин, с кефиром – этиловый спирт, с табачным дымом – никотин. Что же, мы с вами снова попадаем под определение «наркоманы»? Конечно же, нет! Ведь содержание наркотических веществ в перечисленных продуктах настолько мало, что оказывает на организм лишь бодрящее, тонизирующее действие. Это особенно хорошо видно в случае с этиловым спиртом, присутствие которого в кефире мы не замечаем, но стоит нам употребить крепкий алкогольный напиток, и эффект налицо.

Именно поэтому еще в 1961 г. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ), тщательно изучив все вещества, которые можно отнести к наркотикам, рекомендовала перечисленные выше и аналогичные продукты из оборота не изымать, т. е. не считать их наркотиками. Другие же вещества, прежде всего фармацевтические препараты, отпускать в аптеках только по рецепту врача, и тем самым строго регламентировать их продажу. В отдельную группу ВОЗ выделила наркотические вещества, которые можно производить, хранить и распространять только по особому разрешению.

Опираясь на рекомендации ВОЗ и на заключения собственных экспертов, каждое государство разработало свой список наркотических веществ, запрещенных к производству, хранению и распространению. Эти списки постоянно пополняются и изменяются, но в целом они не очень отличаются от списка, рекомендованного ВОЗ, и от аналогичных списков других государств.

Наркоманами называются те лица, которые употребляют вещества, входящие в такой список, и неспособны самостоятельно отказаться от их употребления.

Обычно наркотики разделяют на несколько групп. В одну группу попадают вещества со сходным влиянием на организм человека.

Свое знакомство с наркотиками мы начнем с веществ, которые не считаются наркотиками, но фактически ими являются. Прежде всего это спирт – основа всех алкогольных напитков, кофеин, содержащийся в чае и кофе, и никотин, входящий в состав табака. Все эти вещества кроме психологического привыкания вызывают и физическую зависимость (стремление к повторному применению, привыкание), а при прекращении приема – «синдром отмены». Рассмотрим каждое из этих веществ более подробно.

Алкоголь

(Учитель демонстрирует слайд № 4.)

Спирт со времен древних цивилизаций был основой большинства принятых в обществе опьяняющих напитков. В одной из арабских легенд рассказывается о том, как один алхимик, перегоняя старое вино в поисках эликсира жизни, получил спирт. Изумленный способностью спирта поднимать настроение и придавать уставшему телу свежие силы, он решил, что открыл «воду жизни». Известно, что итальянский алхимик Раймонд Люлий (1235–1315) применял этанол в качестве лекарства под названием «живительные капли». В 1350 г. ирландский полководец Саваж пытался при помощи прототипа водки поднять боевой дух своих воинов. Таких исторических примеров множество, у каждого народа есть свой алкогольный напиток со своей историей. Но какого бы цвета и вкуса ни были эти напитки, как бы они ни назывались, у них всегда будет один общий компонент – этиловый спирт (этанол).

Механизм действия этанола таков. Одной из составляющих нервной системы человека являются синапсы (соединительные элементы нервной системы). Активность синапсов регулируют молекулы g-аминомасляной кислоты (ГАМК)

Н₂N–CH₂–CH₂–CH₂–COOH,

которые связываются с молекулой белка на поверхности «наружной» нервной клетки синапса (ННКС). В результате такого связывания ННКС искажается, мембраны клетки расширяются, и через них в клетку (из межклеточного пространства) начинают проникать ионы хлора. В результате повышения концентрации ионов хлора клетка теряет способность нормально функционировать. Этанол так же связывается с тем же белком (только в другом месте) и тоже искажает форму ННКС, тем самым облегчая связывание ГАМК с белком. Таким образом, присутствие этанола в жидкости, окружающей синапс, косвенно влияет на концентрацию ионов хлора в клетке. Коротко весь механизм можно представить так: этанол + белок ННКС = искажение-1 (облегчающее связывание ГАМК с белком ННКС) ® ГАМК + белок ННКС = искажение-2 (облегчающее проникновение ионов хлора в клетку) ® повышение концентрации ионов хлора в клетке = опьянение.

Алкоголь повреждает нейроны, вызывает образование токсинов (яды), иногда кислородное голодание, микроспазмы и даже микроинсульты (кровоизлияния) и, наконец, приводит к циррозу печени.

Кроме того, алкоголь может быть смертельно опасен в случае его передозировки или применения с некоторыми другими веществами. Смерть, вызванная алкогольным отравлением, чаще всего случается с молодыми людьми, непривычными к питью, когда они пробуют спирт. Все происходит следующим образом: первые глотки спирта выключают вкусовые рецепторы, после чего человек, не замечая, может выпить полбутылки и больше, а в итоге – смерть. Второй вариант: человек просто много выпивает и, придя домой, принимает успокоительное или снотворное, которые влияют на те же жизненные центры организма, что и алкоголь. В результате взаимное влияние лекарства и спирта усиливается, и опять – передозировка и смерть.

Надеюсь, эта информация заставит вас задуматься, и вы будете всегда контролировать свои поступки. Только некоторые врачи считают, что пара рюмок вина в день может улучшить ваше здоровье, и все врачи согласны с тем, что большие количества алкоголя очень вредны!

• Задание 1. В 1854 г. Бертло открыл способ получения этилового спирта без применения брожения пищевого сырья – зерна, картофеля, сахара – и без гидролиза растительного материала типа древесины. Приведите эту реакцию, сейчас носящую имя первооткрывателя.

О т в е т. Реакция Бертло: С₂Н₄ + Н₂О = С₂Н₅ОН.

• Задание 2. Немецкий алхимик, врач и изобретатель Иоганн Иоахим Бехер в 1666 г. проводил опыты с серной кислотой. В одном из опытов он вместо добавления к нагретой концентрированной серной кислоте еще одной ее порции в рассеянности прилил этанол, который находился рядом в стакане. Бехер увидел сильное вспенивание раствора с выделением неизвестного газа, похожего на метан. В отличие от метана газ горел коптящим пламенем и обладал слабочесночным запахом. Бехер установил, что его «воздух» более химически активен, чем метан. Новый газ назвали маслородным газом, а его соединение с хлором стали называть маслом голландских химиков. Что такое маслородный газ и масло голландских химиков? Приведите реакцию, которую случайно осуществил Бехер.

О т в е т. Маслородный газ – это этен, а масло голландских химиков – это 1,2-дихлорэтан. Бехер провел следующую реакцию:

С₂Н₅ОН = С₂Н₄ + Н₂О.

• Задание 3. Брат Гемфри Дэви Эдуард получил тонкоизмельченный порошок платины черного цвета, который стали называть платиновой чернью. Однажды Эдуард неосторожно просыпал немного этого порошка на фильтровальную бумагу, которой только что вытер пролитый этиловый спирт. С удивлением он увидел, как платиновая чернь раскалилась и засветилась. Она светилась до тех пор, пока не исчез весь спирт вместе со сгоревшей бумагой. Приведите реакцию, которую случайно открыл Эдуард Дэви.

О т в е т. Эдуард Дэви провел следующую реакцию:

С₂Н₅ОН + О₂ = СН₃СООН + Н₂О.

Табак (никотин)

(Учитель демонстрирует слайд № 5.)

Родиной табака считают территории современных Боливии и Перу. Первыми познакомились с действием табака индейцы. Многие тысячелетия они выращивали табак в Южной и Центральной Америке, на Антильских островах и на юге Северной Америки. Табак одним из первых растений завезли из Америки в Европу.

Никотин – действующее начало табака – обладает очень широким спектром действия. Он повышает частоту пульса, кровоток, концентрацию сахара в крови, способствует более легкой возбудимости коры головного и среднего мозга, а также может оказать расслабляющее воздействие на периферические мышцы и снизить периферический кровоток.

Механизм действия никотина таков. Попадая через легкие в кровь, он проникает в мозг, где увеличивает концентрацию дофамина – одного из нейромедиаторов (химические передатчики импульсов) центральной нервной системы (ЦНС). Причем увеличение концентрации дофамина происходит именно в том участке мозга, который отвечает за эмоции и удовольствие. Таким образом, ЦНС получает завышенный «сигнал удовольствия». Этот же участок мозга отвечает и за привыкание, достаточно примерно трех сигарет, чтобы появилась зависимость. Возникающая зависимость чрезвычайно сильна. Вот что говорит об этом научный редактор журнала «Контроль табака» Джон Хугес (США): «…никотин воздействует на мозг подобно другим наркотикам, вызывающим зависимость…» (таким, как кокаин и героин). Действительно, добавляет он, многие алкоголики говорят, что бросить курить труднее, чем бросить пить.

Никотин крайне вредно влияет на сердечно-сосудистую и другие системы организма, кроме того, распадаясь, никотин образует N-нитрозамины, очень сильные канцерогены (вещества, способные вызывать рак). Все вы, наверное, видели рекламу сигарет «Camel». Мужчина, который снимался в этой рекламе, уже давно умер от рака легких. Рак легких – это, наверное, наиболее опасное заболевание курильщиков, но кроме него есть еще ряд других заболеваний.

Итак, обратимся к последствиям курения.

Влияние табака на организм

Легочно-дыхательная система

В области дыхательных путей большого сечения развивается кашель и активизируется выделение мокроты. Малые дыхательные пути воспаляются и сужаются.

Длительное вдыхание дыма оказывает повреждающее действие на реснички эпителия и затрудняет их нормальное функционирование. Хронический бронхит курильщиков приводит к нарушению выделения слизи с помощью ресничек.

В легких курильщиков обнаруживается повышенное содержание воспаленных клеток. Приступы астмы учащаются и приобретают все более тяжелую форму. Возникает склонность к рецидивам респираторных инфекций.

Сердечно-сосудистая система

После каждой выкуренной сигареты повышается систолическое и диастолическое давление крови. Увеличивается также число ударов сердца, его минутный объем. Кроме того, сигаретный дым вызывает сужение сосудов периферических артерий. Наряду с этим курение способствует развитию состояний, приводящих к образованию тромбов, вследствие ускоренной агрегации и адгезии тромбоцитов, к повышению уровней фибриногена в плазме и вязкости крови, к сокращению периода жизни тромбоцитов и времени свертывания крови.

Содержащийся в табачном дыму оксид углерода(II) связывается с гемоглобином, приводя к повышению уровня карбоксигемоглобина, который может превысить соответствующий уровень у некурящих в 15 раз. Таким образом, сокращается объем гемоглобина, доставляющего кислород.

Курение также приводит к повышению общего содержания холестерина в сыворотке крови и уровня свободных жирных кислот в плазме. Курение усиливает риск наступления внезапной смерти и развития атеросклеротического заболевания периферических сосудов, что в свою очередь повышает риск омертвления ткани и ампутации конечностей у таких пациентов. Наряду с этим курение самым непосредственным образом взаимосвязано с увеличением давления и содержания холестерина в крови, что повышает риск развития коронарной и сердечно-сосудистой болезней.

Прочие клинические последствия

Курящая беременная женщина подвергает себя повышенному риску возможного выкидыша, рождения мертвого ребенка или ребенка с низкой массой тела.

Среди курильщиков чаще встречается язва желудка и двенадцатиперстной кишки; более того, в случае такой язвы опасность летального исхода у курящих выше, чем у некурящих больных. Кроме того, пептические язвы у курильщиков плохо поддаются лечению.

Состав табачного дыма

Табачный дым содержит азот, водород, аргон, метан и цианистый водород, оксид углерода(II), а также возможные агенты, придающие сигаретному дыму опасный характер: ацетальдегид, ацетон, аммиак, бензол, бутиламин, диметиламин, ДДТ, этиламин, формальдегид, сероводород, гидрохинон, метиловый спирт, метиламин, соединения никеля и пиридин.

В конце своего рассказа о табаке я хочу привести следующие статистические данные, полученные американским исследователем И.Хэммондом. С помощью компьютера он изучил около 0,5 млн мужчин. Из этого числа он отобрал и составил статистические пары мужчин одинакового возраста, веса, роста, происхождения, социального и семейного положения, воспитания, профессии, состояния здоровья, типа нервной системы, уровня привычек, отношения к спиртным напиткам, к лекарствам, наконец, к спорту. Замечу, что двое мужчин, составлявших пару, чаще всего даже не были знакомы друг с другом. Один из них не курил, другой выкуривал в день не менее 20 сигарет. Наблюдали их в течение трех лет. Метод Хэммонда позволил, так сказать, в чистом виде продемонстрировать воздействие курения на здоровье и жизнь человека.

И вот какие результаты были получены. За три года умерло 662 некурящих и 1385 курильщиков. В том числе от инфаркта – 304 некурящих и 654 курящих, от инсульта – 44 некурящих и 84 курящих. Цифры эти совершенно недвусмысленны. Однако поражают другие цифры: смерть от рака легкого – 12 некурящих и 110 курильщиков. По какой бы причине ни умирали люди, курильщиков среди умерших оказывалось гораздо больше, чем некурящих.

• Задание 1. Большинство наркотических веществ является алкалоидами. Название «алкалоид» происходит от позднелатинского «alcali» – щелочь и греческого «eidos» – вид. Алкалоиды – азотсодержащие органические основания природного происхождения. Наиболее принятая классификация алкалоидов основана на строении углеродно-азотного скелета. Например, кофеин и теобромин являются пуриновыми алкалоидами.

Как вы думаете, в какую группу при такой классификации попадет никотин?

О т в е т. Никотин относится к пиридиновым алкалоидам.

• Задание 2. Итак, табачный дым содержит: азот, водород, аргон, метан, цианистый водород, оксид углерода(II), ацетальдегид, ацетон, аммиак, бензол, бутиламин, диметиламин, этиламин, формальдегид, сероводород, метиловый спирт, метиламин и пиридин. Приведите формулы этих веществ.

О т в е т. Aзот – N₂, водород – H₂, аргон – Ar, метан – CH₄, цианистый водород – HCN, оксид углерода(II) – CO, ацетальдегид – CH₃CHO, ацетон – CH₃COCH₃, аммиак – NH₃, бензол – C₆H₆, бутиламин – CH₃CH₂CH₂CH₂NH₂, диметиламин – CH₃NHCH₃, этиламин – CH₃CH₂NH₂, формальдегид – CH₂O, сероводород – H₂S, метиловый спирт – CH₃OH, метиламин – CH₃NH₂, пиридин – С₅Н₅N.

Продолжение см. в № 39/2002

В.Ф.Cугатова, В.В.Малеев,
(г. Окуловка, Новгородская обл.)