CC BY
20
С. Г. АЛЕКСЕЕВ, канд. хим. наук, доцент, чл.-корр. ВАН КБ, старший научный сотрудник научно-инженерного центра "Надежность и ресурс больших систем и машин" УрО РАН (Россия, 620049, г. Екатеринбург, ул. Студенческая, 54а); старший научный сотрудник Уральского института ГПС МЧС России (Россия, 620062, г. Екатеринбург, ул. Мира, 22; e-mail: [email protected]) А. С. АВДЕЕВ, начальник сектора Судебно-экспертного учреждения ФПС "Испытательная пожарная лаборатория по Пермскому краю" (Россия, 614990, г. Пермь, ул. Большевистская, 53а); аспирант научно-инженерного центра "Надежность и ресурс больших систем и машин" УрО РАН (Россия, 620049, г. Екатеринбург, ул. Студенческая, 54а; e-mail: [email protected]) Н. М. БАРБИН, д-р техн. наук, канд. хим. наук, заведующий кафедрой химии Уральского государственного аграрного университета (Россия, 620075, г. Екатеринбург, ул. Карла Либкнехта, 42); старший научный сотрудник Уральского института ГПС МЧС России (Россия, 620062, г. Екатеринбург, ул. Мира, 22; e-mail: [email protected]) С. К. КОТОВСКАЯ, канд. хим. наук, старший научный сотрудник Уральского федерального университета имени первого Президента России Б. Н. Ельцина (Россия, 620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19; e-mail: [email protected])
УДК 614.841:547.859
ПОКАЗАТЕЛИ ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТИ ПРОТИВОВИРУСНОГО ЛЕКАРСТВЕННОГО СРЕДСТВА "ТРИАЗИД" И ЕГО ОСНОВНЫХ ПОЛУПРОДУКТОВ
Показано, что в настоящее время новая антивирусная субстанция "Триазид" (5-метил-6-нитро-7-оксо-4,7-дигидро-1,2,4-триазоло[1,5-а]пиримидинид ¿-аргининия моногидрат) проходит процедуру государственной регистрации в качестве лекарственного препарата для последующей организации его производства и применения на территории Российской Федерации. Рассчитаны показатели пожаровзрывоопасности (низшая теплота сгорания, нижний концентрационный предел воспламенения, максимальное давление взрыва, максимальная скорость нарастания давления при взрыве) для нового лекарственного средства "Триазид" (I) и полупродуктов его синтеза (5-метил-1,2,4-триазоло[1,5-а]пиримидин-7-она (II) и 5-метил-6-нитро-1,2,4-триазоло-[1,5-а]пиримидин-7-она (III)). По ГОСТ 12.1.044-89* определена способность взрываться и гореть при взаимодействии с водой и кислородом воздуха, температура тления для соединений (I)-(III) и температура воспламенения для триазолопиримидина (II). Установлено, что стандартные методики определения температуры самовоспламенения для соединений (I)-(III) и температуры воспламенения для триазида (I) и нитротриазолопиримидина (III) оказались технически непригодны. Для экспериментального нахождения этих показателей пожаровзрывоопасности внесены изменения в аппаратурный дизайн.
Ключевые слова: пожар; опасность; лекарственный препарат; температура воспламенения; температура самовоспламенения; максимальное давление взрыва.
DOI: 10.18322/PVB.2016.25.03.15-20
Настоящая работа является продолжением цикла наших исследований по определению индексов по-жаровзрывоопасных свойств лекарственных препаратов и полупродуктов их органического синтеза [1-4].
В Уральском федеральном университете совместно с Институтом органического синтеза Уральского отделения РАН разработано новое противовирусное средство широкого спектра действия "Триазид" (5-метил-6-нитро-7-оксо-4,7-дигидро-1,2,4-три-азоло[1,5-а]пиримидинид ¿-аргининия моногидрат) (I), которое показало высокий уровень противовирусной активности на модели летальной грип-
позной инфекции у мышей, вызванной вирусами A/Aichi/2/68 (H3N2), A/California/05/09pdm2009 и B/Lee/40 [5]. По классификации Ходжа (Hodge) и Стернера (Sterner) [6,7] Триазид относится к VI классу (относительно безвредные вещества), что указывает на перспективность его применения в качестве средства лечения и профилактики гриппа, а также для экстренной профилактики в очагах инфекции.
В настоящее время субстанция "Триазид" проходит процедуру государственной регистрации в качестве лекарственного препарата в целях последующей организации его производства и применения на территории Российской Федерации. В связи с этим
© Алексеев С. Г., Авдеев А. С., Барбин Н. М., Котовская С. К., 2016
ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТЬ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ Таблица 1. Физико-химические свойства соединений (I)-(III)
Соединение Внешний вид Температура плавления, °С Максимальная длина волны поглощения Xmax в УФ-спектре, нм
Этанол Вода
I Кристаллический порошок желтого цвета с содержанием основного вещества 99,5 % 172—175 — —
II Кристаллический порошок белого цвета 290—291 247 245
III Порошок слегка желтоватого цвета 290—291 (разл.) 216 216
N-N" N°'
И. А
N N" CH3
Таблица 2. Показатели пожаровзрывоопасности соединений (I)-(III)
хН,0
H2N N
NH,
Триазид I
5-Метил-1,2,4-триазоло- 5-Метил-6-нитро-1,2,4-три-[ 1,5-а]пиримидин-7-он азоло[ 1,5-а]пиримидин-7-он II III
Рис. 1. Формула Триазида и его основных полупродуктов
возникла потребность в определении показателей пожаровзрывоопасности Триазида (I) и его основных полупродуктов (II) и (III) (рис. 1).
Соединения (I)—(III) представляют собой твердые вещества, основные физико-химические характеристики которых приведены в табл. 1.
С помощью комплексного подхода с применением экспериментальных и расчетных методик [8-14] найдены показатели пожаровзрывоопасности соединений (I)—(III) (табл. 2).
При экспериментальном определении температуры самовоспламенения и воспламенения веществ (I)—(III) по ГОСТ 12.1.044 возникли технические сложности:
• верхняя граница рабочего диапазона установки ОТП не позволяет определить температуру самовоспламенения соединений (I)—(III);
• в температурном интервале 170—290 °С (до температуры плавления 5-метил-6-нитро-7-оксо-4,7-дигидро-1,2,4-триазоло[1,5-а]пиримидинид L-аргининия моногидрата (I) и 5-метил-6-нитро-1,2,4-триазоло[1,5-а]пиримидин-7-она(Ш)) воспламенения не наблюдается;
Показатель Соединение
I II III
Низшая теплота сгорания, МДж/кг 15,4 19,3 12,5
НКПВ, г/м3, для частиц с размером, мкм:
<10 124 94 146
40-50 49 38 59
Способность взрываться и гореть при взаимодействии с водой и кислородом воздуха Отсутствует
Максимальное давление взрыва, кПа 545 553 571
Максимальная скорость нарастания давления при взрыве, МПа/с 40,9 41,5 42,8
Температура воспламенения, °С 605 325 550
Температура самовоспламенения, °С 870 745 785
Температура тления, °С Отсутствует
• при более высоких температурах происходит интенсивное разложение соединений (I) и (III), которое приводит к тушению пламени горелки в установке ОТП.
В связи с тем что в экспресс-тестах на самовоспламенение (контакт исследуемых образцов с раскаленной спиралью) зафиксированы положительные результаты, было принято решение заменить стандартную установку ОГНМ на прибор ТЭП, в котором можно создавать температуру до 1000 °С [14]. Процесс экспериментального определения температуры самовоспламенения соединений (I)—(III) показан на рис. 2.
Экспериментально температуры воспламенения триазида (I) и 5-метил-6-нитро-1,2,4-триазоло-[1,5-а]пиримидин-7-она (III) находили с помощью установки СТС, которая применяется для определения температуры самовоспламенения газов и жидкостей по ГОСТ 12.1.044. В качестве источника зажигания использована газовая зажигалка. Процесс экспериментального определения температуры воспламенения соединений (I) и (III) показан на рис. 3.
Результаты тестирования веществ (I)—(III) на самовоспламенение и воспламенение приведены в табл. 2.
Рис. 2. Экспериментальное определение температуры самовоспламенения в установке ТЭП
Рис. 3. Процесс экспериментального определения температуры воспламенения в установке СТС
В результате проведенной работы определены показатели пожаровзрывоопасности нового лекарственного средства "Триазид" и двух его основных полупродуктов. Найдено, что стандартная установка ОТП не позволяет установить температуру самовоспламенения лекарственного средства "Триазид" (I) и соединений (II) и (III), а также температуру воспламенения соединений (I) и (III). В связи с этим были внесены аппаратурные изменения в экспериментальный способ определения этих показателей пожаровзрывоопасности.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Алексееве. Г., БарбинН.М., Авдеев А. С.,ПищальниковА.В., ОрловС.А., УломскийЕ.Н. Показатели пожаровзрывоопасности противовирусного препарата триазавирина и полупродуктов его синтеза // Пожаровзрывобезопасность. — 2008. — Т. 17, № 3. — С. 46-48.
2. Алексеев С. Г., Барбин Н. М., Авдеев А. С., Пищальников А. В., Орлов С. А., Уломский Е. Н., Артемьев Г. А. Показатели пожаровзрывоопасности нитроуксусного эфира // Пожаровзрывобезопасность. — 2008. — Т. 17, № 5. — С. 48-53.
3. Алексеев С. Г., Левковец И. А., Рыжков О. В., Артемьев Г. А., Барбин Н. М., Пищальников А. В., Котовская С. К. Показатели пожаровзрывоопасности основных полупродуктов в синтезе антибактериального препарата левофлоксацина // Пожаровзрывобезопасность. — 2010. — Т. 19, № 5. — С. 34-36.
4. Алексеев С. Г., Левковец И. А., Рыжков О. В., Артемьев Г. А., Барбин Н. М., Пищальников А. В., Котовская С. К. Показатели пожаровзрывоопасности антибактериального препарата левофлоксацина и его основных полупродуктов // Пожаровзрывобезопасность. — 2011. — Т. 20, № 1. — С. 18-20.
5. Пат. 2529487 C1 Российская Федерация. МПК C07D 487/04, C07C 279/14, A61P 31/12, A61P 31/16. 5-метил-6-нитро-7-оксо-4,7-дигидро-1,2,4-триазоло[1,5-альфа]пиримидинид L-аргининия моногидрат /Чупахин О. Н., ЧарушинВ. Н., Русинов В. Л. и др. —№ 2013116765/04; заявл. 15.04.2013; опубл. 27.09.2014, Бюл. № 27.
6. Hodge H. C., Sterner J.H. Tabulation of toxicity classes // American Industrial Hygiene Association Quarterly. — 1949. — Vol. 10, No. 4. — P. 93-96. DOI: 10.1080/00968204909344159.
7. Handbook of Toxicology / M. J. Derelanko, C. S. Auletta (eds). — Boca Raton : CRC Press, 2014. — 1022 p.
8. ГОСТ 12.1.044-89*. ССБТ. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения. — Введ. 01.01.1991. — M.: Изд-во стандартов, 1989; ИПК Изд-во стандартов, 1996, 2001. Доступ из сборника НСИС ПБ. — 2015. — № 1 (55).
9. Шебеко Ю. Н., Навценя В. Ю., Копылов С. Н., Горшков В. И., Корольченко И. А., Полетаев А. Н., Васина О. В., Веревкин В. Н., Белов С. Г. Расчет основных показателей пожаровзрывоопасности веществ и материалов : руководство. — М. : ВНИИПО, 2002. — 77 с.
10. Корольченко А. Я., Корольченко Д. А. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения: справочник: в 2 ч. — 2-еизд.перераб. и доп. —М.: Пожнаука, 2004.—Ч. I. — 713 с.
11. Корольченко А. Я. Пожаровзрывоопасность промышленной пыли.—М. :Химия, 1986.—216с.
12. Демидов П. Г., ШандыбаВ. А., Щеглов П. П. Горение и свойства горючих веществ. —М.: Химия, 1981.—272 с.
13. Корольченко А. Я. Расчет показателей пожаровзрывоопасности веществ и материалов. II. Расчет основных показателей пожаровзрывоопасности // Пожаровзрывобезопасность. — 2003. — Т. 12, № 1. —С. 24-38.
14. Монахов В. Т. Методы исследования пожарной опасности веществ. — М.: Химия, 1979. — 424 с.
Материал поступил в редакцию 9 февраля 2016 г.
Для цитирования: Алексеев С. Г., Авдеев А. С., Барбин Н. М., Котовская С. К. Показатели пожаровзрывоопасности противовирусного лекарственного средства "Триазид" и его основных полупродуктов // Пожаровзрывобезопасность. — 2016. — Т. 25, № 3. — С. 15-20. DOI: 10.18322/PVB.2016.25.03.15-20.
CHARACTERISTICS OF FIRE AND EXPLOSIVE PROPERTIES OF ANTIVIRAL DRUG TRIAZID AND ITS MAIN SEMIPRODUCTS
ALEXEEV S. G., Candidate of Chemistry Sciences, Associate Professor, Corresponding Member of WASCS, Senior Researcher of Science and Engineering Centre "Reliability and Safety of Large Systems" of Ural Branch of Russian Academy of Sciences (Studencheskaya St., 54a, Yekaterinburg, 620049, Russian Federation); Senior Researcher of Ural State Fire Service Institute of Emercom of Russia (Mira St., 22, Yekaterinburg, 620062, Russian Federation; e-mail address: [email protected])
: English
AVDEEV A. S., Leader of Sector for Research and Testing in the Field of Fire Safety of Forensic Expert Establishment of Federal Fire Service -"Testing Fire Laboratory for the Perm Territory" (Bolshevistskaya St., 53a, Perm, 614990, Russian Federation); Postgraduate Student of Science and Engineering Centre "Reliability and Safety of Large Systems" of Ural Branch of Russian Academy of Sciences (Studencheskaya St., 54a, Yekaterinburg, 620049, Russian Federation; e-mail address: [email protected])
BARBIN N. M., Doctor of Technical Sciences, Candidate of Chemical Sciences, Head of Chemistry Department, Ural State Agrarian University (Karla Libknekhta St., 42, Yekaterinburg, 620075, Russian Federation); Senior Researcher, Ural State Fire Service Institute of Emercom of Russia (Mira St., 22, Yekaterinburg, 620062, Russian Federation; e-mail: [email protected])
KOTOVSKAYA S. K., Candidate of Chemical Sciences, Senior Researcher of Ural Federal University named after the first President of Russia B. N. Yeltsin (Mira St., 19, Yekaterinburg, 620002, Russian Federation; e-mail address: [email protected])
ABSTRACT
Now the new anti-virus substance "Triazid" (5-methyl-6-nitro-7-oxo-4,7-dihydro-1,2,4-triazolo[1,5-a]-pyrimidinide L-argininium monohydrate) passes the state registration procedure as a medicament for the subsequent organization of its production and applications in the Russian Federation. Therefore there is a need in identifying of fire and explosive hazard characteristics of "Triazid" (I) and two semiproducts of its synthesis (5-methyl-1,2,4-triazolo[1,5-a]pirimidin-7-one (II), 5-methyl-6-nitro-1,2,4- triazolo[1,5-a]pirimidin-7-one (III)). These indices of compounds (I)-(III) are determined by experimental and computational methods.
At the experimental finding of the auto-ignition temperature of (I)—(III) and the fire temperature of (I) and (III) according to GOST 12.1.044 we meet the next technical difficulties:
• upper limit of the working range of apparatus OTP does not allow to determine the auto-ignition temperature of the compounds (I)-(III);
• intensive decomposition of compounds (I) and (III) extinguishes aburner flame of apparatus OTP. It does impossible definition of their fire points.
Express tests on auto-ignition (contact of the samples with a red-hot spiral) gave positive results for the compounds (I)-(III), therefore we replaced the standard apparatus OGNM on device TEP, which can create temperatures up to 1000 °C. For the experimental determination of fire temperatures of"Triazide" (I) and5-methyl-6-nitro-1,2,4-triazolo[1,5-a]pyrimidin-7-one (III) we usetheunit STS with an additional source of ignition instead of the standard apparatus OTP. Results of testing compounds (I)—(III) on auto-ignition and inflammation are shown in the table.
Fire and explosive hazard characteristics of compounds (I)—(III)
Characteristic Compound
I II III
Lower combustion heat, MJ/kg 15,4 19,3 12,5
Lower flammability limit, g/m3, for particles with a size, p.m:
<10 124 94 146
40-50 49 38 59
Ability to blast out and burn at interaction with water and oxygen of air No
Maximum blast pressure, kPa 545 553 571
Maximum rate of pressure rise at explosion, MPa/s 40,9 41,5 42,8
Fire temperature, °C 605 325 550
Auto-ignition temperature, °C 870 745 785
Smouldering temperature, °C No
The result of the work is determination of fire and explosive hazard characteristics of the new drug "Triazid" (I) and two semiproducts of its synthesis.
Keywords: fire; hazard; drug; fire temperature; auto-ignition temperature; maximum blast pressure.
ISSN 0869-7493 n0WAP0B3PblB0EE30nACH0CTb 2016 TOM 25 №3
19
REFERENCES
1. Alexeev S. G., BarbinN. M., Avdeev A. S., Pishchalnikov A. V., Orlov S. A., Ulomskiy E. N. Pokazateli pozharovzryvoopasnosti protivovirusnogo preparata triazavirina i poluproduktov yego sinteza [Indices of fire and explosive properties of antiviral drug triazavirin and semiproducts of its synthesis]. Po-zharovzryvobezopasnost — Fire and Explosion Safety, 2008, vol. 17, no. 3, pp. 46-48. Available at: http://elibrary.ru/download/58357369.pdf (Accessed 28 January 2016).
2. Alexeev S. G., Barbin N. M., Avdeev A. S., Pishchalnikov A. V., Orlov S. A., Ulomskiy E. N., Arte-myev G. A. Pokazateli pozharovzryvoopasnosti nitrouksusnogo efira [Indices of fire and explosive properties of ethyl nitroacetate]. Pozharovzryvobezopasnost — Fire and Explosion Safety, 2008, vol. 17, no. 5, pp. 48-53. Available at: http://elibrary.ru/download/88407723.pdf (Accessed 28 January 2016).
3. Alexeev S. G., Levkovets I. A., Ryzhkov O. V., Artemyev G. A., BarbinN. M., Pishchalnikov A. V., Kotovskaya S. K. Pokazateli pozharovzryvoopasnosti osnovnykh poluproduktov v sinteze antibakteri-alnogo preparata levofloksatsina [Indices of fire and explosive properties of the main semiproducts in synthesis of the antibacterial drug Levofloxasin]. Pozharovzryvobezopasnost — Fire and Explosion Safety, 2010, vol. 19, no. 5, pp. 34-36. Available at: http://fire-smi.ru/arhivpvb2010 (Accessed 28 January 2016).
4. Alexeev S. G., Levkovets I. A., Ryzhkov O. V., Artemyev G. A., BarbinN. M., Pishchalnikov A. V., Kotovskaya S. K. Pokazateli pozharovzryvoopasnosti antibakterialnogo preparata levofloksatsina i yego osnovnykh poluproduktov [Indices of fire and explosive properties of the antibacterial drug Levoflo-xasin and its main semiproducts]. Pozharovzryvobezopasnost — Fire and Explosion Safety, 2011, vol. 20, no. 1, pp. 18-20. Available at: http://fire-smi.ru/arhivpvb2011 (Accessed 28 January 2016).
5. Chupakhin O. N., Charushin V. N., Rusinov V. L. et. al. 5-metil-6-nitro-7-okso-4,7-digidro-1,2,4-tri-azolo[1,5-alfa]pirimidinid L-argininiya monogidrat [5-methyl-6-nitro-7-oxo-4,7-dihydro-1,2,4-tri-azolo[1,5-alpha]pyrimidinide L-argininium monohydrate]. Patent RU, no. 2529487, 27.09.2014.
6. Hodge H. C., Sterner J. H. Tabulation of toxicity classes. American Industrial Hygiene Association Quarterly, 1949, vol. 10, no. 4, pp. 93-96. DOI: 10.1080/00968204909344159.
7. DerelankoM. J., AulettaC. S. (eds). Handbook of Toxicology. BocaRaton, CRC Press, 2014.1022 p.
8. Interstate standard 12.1.044-89*. Occupational safety standards system. Fire and explosion hazard of substances and materials. Nomenclature of indices and methods of their determination. Moscow, Izda-telstvo standartov, 1989; IPK Izdatelstvo standartov, 1996,2001. Available at: NSIS PB, 2015, no. 1 (55) (in Russian).
9. Shebeko Yu. N., Navtsenya V. Yu., Kopylov S. N., Gorshkov V. I., Korolchenko I. A., Poletaev A. N., Vasina O. V., Verevkin V. N., Belov S. G. Raschet osnovnykh pokazateley pozharovzryvoopasnosti veshchestv i materialov: rukovodstvo [Calculation of main fire and explosion indices of compounds and materials. Manual]. Moscow, All-Russian Research Institute for Fire Protection of Emercom of Russia Publ., 2002. 77 p.
10. Korolchenko A. Ya., Korolchenko D. A. Pozharovzryvoopasnost veshchestv i materialov i sredstva ikh tusheniya: spravochnik. 2-e izd. [Fire and explosion hazard of substances and materials, and their means of fighting. Reference book. 2n ed.]. Moscow, Pozhnauka Publ., 2004. Part I, 713 p.
11. Korolchenko A. Ya. Pozharovzryvoopasnost promyshlennoy pyli [Fire and explosion hazard of industrial dusts]. Moscow, Khimiya Publ., 1986. 216 p.
12. DemidovP. G., ShandybaV. A., ShcheglovP. P. Goreniye i svoystvagoryuchikh veshchestv [Combustion and properties of combustibles substances]. Moscow, Khimiya Publ., 1981. 272 p.
13. Korolchenko A. Ya. Raschet pokazateley pozharovzryvoopasnosti veshchestv i materialov. II. Raschet osnovnykh pokazateley pozharovzryvoopasnosti [Calculation of fire and explosion indices of substances and material. Part II. Calculation of main indices]. Pozharovzryvobezopasnost — Fire and Explosion Safety, 2003, vol. 12, no. 1. pp. 24-38. Available at: http://fire-smi.ru/arhiv2003 (Accessed28 January 2016).
14. Monakhov V. T. Methods for studying theflammability of substances. New Delhi, Amerind Publishing Co., 1985. 436 p.
For citation: Alexeev S. G., Avdeev A. S., BarbinN. M., Kotovskaya S. K. Pokazateli pozharovzryvoopasnosti protivovirusnogo lekarstvennogo sredstva "Triazid" i yego osnovnykh poluproduktov
[Characteristics of fire and explosive properties of antiviral drug Triazid and its main semiproducts].
Pozharovzryvobezopasnost — Fire and Explosion Safety, 2016, vol. 25, no. 3, pp. 15-20. DOI:
10.18322/PVB.2016.25.03.15-20.
