苯酚取代物的生物法大型菖急性毒性試驗(yàn)

用生物法研究了苯及其提取物、甲基和甲基等取代物的快速毒性。文章將進(jìn)一步系統(tǒng)研究羥基、甲基、氨基、硝基、鹵素等取代物的毒性及其與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系。獲得了有用的并具指導(dǎo)性的成果。1克/升的儲(chǔ)備水溶液(1)試驗(yàn)用水,試驗(yàn)生物與試驗(yàn)方法均同前文(2)毒物溶液的配制分別將鄰苯二酚、間苯二酚、對(duì)苯二酚、均苯三酚、鄰甲酚、間甲酚、對(duì)甲酚、2,4-二甲酚、鄰硝基苯酚、對(duì)硝基苯酚、對(duì)氯苯酚、對(duì)溴苯酚、鄰氨基苯酚、對(duì)氨基苯酚和間氨基苯酚配制成1.0克/升的儲(chǔ)備水溶液。貯于冰箱,一月有效。2部分污染物的毒性影響毒物毒性程度的因素很多,也很復(fù)雜。文獻(xiàn)中曾提出一些估算毒物毒性的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?通過(guò)復(fù)雜的計(jì)算,也能說(shuō)明一些毒性問(wèn)題。如線性溶解能關(guān)系(LSER)模型式中,V1———固有(范德華)摩爾體積(即毒物的分子量/液體密度)(20℃);π*———分子偶極性(極化度);δ———極化度(校正項(xiàng));βm———溶質(zhì)氫鍵受體堿度;αm———溶質(zhì)氫鍵給予體酸度下標(biāo)m為溶質(zhì)α和β的單體值。利用此模型對(duì)毒物的毒性程度進(jìn)行計(jì)算是困難的。文獻(xiàn)中報(bào)導(dǎo)的可用數(shù)據(jù)也很少?？v觀模型中影響毒物毒性的諸多因素,如毒物分子的偶極性(極化度),分子間與分子內(nèi)氫鍵的形成,給出質(zhì)子的能力和接受質(zhì)子的能力,分子體積,溶解度(分配系數(shù)),等等無(wú)不與毒物的分子組成與結(jié)構(gòu)有著密切關(guān)系。據(jù)此通過(guò)測(cè)試某類代表性毒物的毒性并對(duì)毒物毒性與其分子組成及結(jié)構(gòu)關(guān)系作出分析說(shuō)明,則可對(duì)其他類似物的毒性程度便可進(jìn)行評(píng)估。苯酚的毒性可作為依據(jù)模型對(duì)基衍生物的分子結(jié)構(gòu)作出毒性評(píng)估的重要代表物。由于氧原子上的孤對(duì)電子對(duì)離域到苯環(huán)上,使酚羥基上的電子云增稠(p,π-共軛),有利于羥基的離解,因而苯酚顯酸性。引入不同的取代基和苯環(huán)上所處位置不同,必然會(huì)影響苯酚的原有性質(zhì),隨之取代物毒性也發(fā)生變化。3結(jié)果討論部分毒物濃度對(duì)大型蚤死亡率的影響示例見附圖,據(jù)此計(jì)算的LC50(半致死濃度)見表1。毒物的LC50及其某些物理常數(shù)見表2。3.1均苯三酚在化合物原位的穩(wěn)定性比對(duì)從表2可見,酸度對(duì)毒性的影響不明顯。鄰位的氫鍵使酸度減小以及,π-共軛和誘導(dǎo)效應(yīng),分子極性增大,偶極加長(zhǎng)。分子溶解度(脂溶性)及分配系數(shù)增大,故取代物的毒性普遍加劇。羥基增加,分子間及分子內(nèi)氫鍵形成的機(jī)會(huì)增多,極化度增強(qiáng)。隨著羥基向?qū)ξ晦D(zhuǎn)移,分子極性增加,毒性增大,達(dá)到對(duì)位時(shí)已達(dá)頂峰。同理可以預(yù)料,均苯三酚的毒性不比對(duì)苯二酚的大多少。實(shí)驗(yàn)也證明了這一點(diǎn)。3.2,4-二甲酚檢測(cè)和羥基取代不同,分子內(nèi)氫鍵沒(méi)有了。甲基(烷基)為斥電子基(供電子基),因p,π-共軛效應(yīng)使分子偶極矩增加而使酚基上的氧原子更負(fù),酸度減少(參見表2),分子溶解度減弱,脂溶性增加,所以鄰甲酚的毒性是母體(苯酚)的10倍之大。甲基移到間位,極性有所減少,毒性減弱,但不顯著。不難推測(cè),2,4-二甲酚中的雙甲基的電子誘導(dǎo)效應(yīng)的平均化,反而使偶極矩減少,毒性和鄰、對(duì)位的接近(參見表2)。實(shí)驗(yàn)也是如此。3.3羥基-對(duì)位酸度的影響苯酚分子中引入吸電子硝基(具(-Ⅰ)效應(yīng)),使苯環(huán)大π鍵中的π電子移向氮原子p軌道上,所以靜態(tài)共軛效應(yīng)(-C)也使環(huán)上的π電子移向硝基。使苯環(huán)上的電子云降低,因p,π-共軛效應(yīng)而影響酚的酸度,鄰、對(duì)位更強(qiáng),間位轉(zhuǎn)小(見表2),前者的羥基與硝基處在共軛位,后者則不能,這時(shí)的酸度只能靠誘導(dǎo)效應(yīng)了。所以和苯酚相比,Ka還是有點(diǎn)增加。按酸度,鄰、對(duì)位的毒性應(yīng)當(dāng)接近,但鄰位的比對(duì)位小,這是由于鄰位的分子內(nèi)氫鍵而形成螯環(huán),失去了分子間締合,不像對(duì)硝基酚那樣分子間(包括與水分子)發(fā)生締合;此外,由于-NO2處在-OH的鄰位,比對(duì)位具有更強(qiáng)的斥電子能力(+效應(yīng)),使氫氧鍵的極性減弱,所以毒性較對(duì)硝基的小得多。由此可見,雙硝基取代,比如2,4-二硝基酚(pkA=4),3,5-二硝基酚(pkA=6.7)的毒性要比單取代的大(LC50<5.3)。3.4苯乙二醇的鹵代物鹵素的電負(fù)性極大,對(duì)共享電子有強(qiáng)的吸引力,從而引起分子極化度增加。親電誘導(dǎo)而使苯酚的酸度增強(qiáng),毒性加大(參見表2)。3.5nh2供電子基按分子軌道法計(jì)算,苯胺中各個(gè)碳上的電荷為可見-NH2是一個(gè)供電子基(斥電子基)。當(dāng)分子中引入羥基時(shí),羥基氧將更負(fù)(p,π-共軛效應(yīng)),極化度增加,酸度減小,脂溶性增加,毒性劇大(見表2)。3.6中毒的聯(lián)合毒性從測(cè)試毒物的二元混合物毒性的相加指數(shù)(AI)看,主要是協(xié)同作用,少數(shù)有