苯酚取代物的生物法大型菖急性毒性试验

苯酚取代物的生物法大型菖急性毒性试验

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。文章将进一步系统研究羟基、甲基、氨基、硝基、卤素等取代物的毒性及其与分子结构的关系。获得了有用的并具指导性的成果。1克/升的储备水溶液(1)试验用水,试验生物与试验方法均同前文(2)毒物溶液的配制分别将邻苯二酚、间苯二酚、对苯二酚、均苯三酚、邻甲酚、间甲酚、对甲酚、2,4-二甲酚、邻硝基苯酚、对硝基苯酚、对氯苯酚、对溴苯酚、邻氨基苯酚、对氨基苯酚和间氨基苯酚配制成1.0克/升的储备水溶液。贮于冰箱,一月有效。2部分污染物的毒性影响毒物毒性程度的因素很多,也很复杂。文献中曾提出一些估算毒物毒性的经验模型,通过复杂的计算,也能说明一些毒性问题。如线性溶解能关系(LSER)模型式中,V1———固有(范德华)摩尔体积(即毒物的分子量/液体密度)(20℃);π*———分子偶极性(极化度);δ———极化度(校正项);βm———溶质氢键受体碱度;αm———溶质氢键给予体酸度下标m为溶质α和β的单体值。利用此模型对毒物的毒性程度进行计算是困难的。文献中报导的可用数据也很少。纵观模型中影响毒物毒性的诸多因素,如毒物分子的偶极性(极化度),分子间与分子内氢键的形成,给出质子的能力和接受质子的能力,分子体积,溶解度(分配系数),等等无不与毒物的分子组成与结构有着密切关系。据此通过测试某类代表性毒物的毒性并对毒物毒性与其分子组成及结构关系作出分析说明,则可对其他类似物的毒性程度便可进行评估。苯酚的毒性可作为依据模型对基衍生物的分子结构作出毒性评估的重要代表物。由于氧原子上的孤对电子对离域到苯环上,使酚羟基上的电子云增稠(p,π-共轭),有利于羟基的离解,因而苯酚显酸性。引入不同的取代基和苯环上所处位置不同,必然会影响苯酚的原有性质,随之取代物毒性也发生变化。3结果讨论部分毒物浓度对大型蚤死亡率的影响示例见附图,据此计算的LC50(半致死浓度)见表1。毒物的LC50及其某些物理常数见表2。3.1均苯三酚在化合物原位的稳定性比对从表2可见,酸度对毒性的影响不明显。邻位的氢键使酸度减小以及,π-共轭和诱导效应,分子极性增大,偶极加长。分子溶解度(脂溶性)及分配系数增大,故取代物的毒性普遍加剧。羟基增加,分子间及分子内氢键形成的机会增多,极化度增强。随着羟基向对位转移,分子极性增加,毒性增大,达到对位时已达顶峰。同理可以预料,均苯三酚的毒性不比对苯二酚的大多少。实验也证明了这一点。3.2,4-二甲酚检测和羟基取代不同,分子内氢键没有了。甲基(烷基)为斥电子基(供电子基),因p,π-共轭效应使分子偶极矩增加而使酚基上的氧原子更负,酸度减少(参见表2),分子溶解度减弱,脂溶性增加,所以邻甲酚的毒性是母体(苯酚)的10倍之大。甲基移到间位,极性有所减少,毒性减弱,但不显著。不难推测,2,4-二甲酚中的双甲基的电子诱导效应的平均化,反而使偶极矩减少,毒性和邻、对位的接近(参见表2)。实验也是如此。3.3羟基-对位酸度的影响苯酚分子中引入吸电子硝基(具(-Ⅰ)效应),使苯环大π键中的π电子移向氮原子p轨道上,所以静态共轭效应(-C)也使环上的π电子移向硝基。使苯环上的电子云降低,因p,π-共轭效应而影响酚的酸度,邻、对位更强,间位转小(见表2),前者的羟基与硝基处在共轭位,后者则不能,这时的酸度只能靠诱导效应了。所以和苯酚相比,Ka还是有点增加。按酸度,邻、对位的毒性应当接近,但邻位的比对位小,这是由于邻位的分子内氢键而形成螯环,失去了分子间缔合,不像对硝基酚那样分子间(包括与水分子)发生缔合;此外,由于-NO2处在-OH的邻位,比对位具有更强的斥电子能力(+效应),使氢氧键的极性减弱,所以毒性较对硝基的小得多。由此可见,双硝基取代,比如2,4-二硝基酚(pkA=4),3,5-二硝基酚(pkA=6.7)的毒性要比单取代的大(LC50<5.3)。3.4苯乙二醇的卤代物卤素的电负性极大,对共享电子有强的吸引力,从而引起分子极化度增加。亲电诱导而使苯酚的酸度增强,毒性加大(参见表2)。3.5nh2供电子基按分子轨道法计算,苯胺中各个碳上的电荷为可见-NH2是一个供电子基(斥电子基)。当分子中引入羟基时,羟基氧将更负(p,π-共轭效应),极化度增加,酸度减小,脂溶性增加,毒性剧大(见表2)。3.6中毒的联合毒性从测试毒物的二元混合物毒性的相加指数(AI)看,主要是协同作用,少数有