綠色化學(xué)課件-第三章-文庫吧
2024-12-24 12:23 本頁面
【正文】 → “R —CH2?” + “?CN” ? 如果在 α位上引入取代基，如甲基，則釋放氰基的反應(yīng)就被抑制，該物質(zhì)就幾乎是無毒的。 對于毒性機理不明確的情況，可以根據(jù)官能團與毒性間的一般關(guān)系，除去或不引入與毒性有關(guān)的官能團來降低毒性。 設(shè)法降低生物利用率。無論一個化合物本身有多大毒性，只有它進入人體到達毒性發(fā)生作用的目標器官時才能起到毒害作用。因此化學(xué)家可以通過分子設(shè)計來改變分子的物理和化學(xué)性質(zhì)，從而降低人體器官對它的吸收程度。 ? 例如化合物在水相和脂相之間的分配比例 logP是決定其進入生物體能力大小的主要因素，通過改變結(jié)構(gòu)可以調(diào)控 logP的大小，使分子具有較小的穿透表皮的能力，不能表現(xiàn)出原有的毒性。 二、一般設(shè)計原則 （一）“外部”效應(yīng)原則 ? 通過分子設(shè)計 ， 改善分子在環(huán)境中的分布 、 人和其他生物機體對它的吸收性等重要物理化學(xué)性質(zhì) ，從而減少它的有害生物效應(yīng) 。 與物質(zhì)在環(huán)境中的分布有關(guān)的性質(zhì) ◎揮發(fā)性 (密度，熔點 ) ◎ 水溶性 ◎殘留性 /生物降解性 ◎轉(zhuǎn)化為具有生物活性（毒性）物質(zhì)的可能性 ◎轉(zhuǎn)化為無生物活性（毒性）物質(zhì)的可能性 與機體吸收有關(guān)的性質(zhì) ◎ 揮發(fā)性 ◎油溶性 ◎分子大小 ◎降解性質(zhì) 對人、動物和水生生物吸收途徑的考慮 ◎ 皮膚吸收 /眼睛吸收 ◎ 肺吸收 ◎ 消化道吸收 ◎ 呼吸系統(tǒng)吸收或其它特定生物的吸收途徑 ? 生物聚集和生物放大 （ 化學(xué)物質(zhì)隨食物鏈向上一級進展 ， 在組織中濃度增大 ） ， 見下圖 農(nóng)藥 DDT在環(huán)境中的遷移和生物放大作用 消除或減少雜質(zhì) 在產(chǎn)物制備過程中： ◎是否會產(chǎn)生不同類別的雜質(zhì) ◎是否會產(chǎn)生有毒或更毒的同系物 ◎是否會產(chǎn)生有毒或更毒的異構(gòu)體 受污染的大馬哈魚將對所有生物構(gòu)成威脅 每年夏天 ， 數(shù)百萬紅大馬哈魚都要從太平洋北部地區(qū)長途跋涉數(shù)千公里來到它們原來的出生地阿拉斯加湖產(chǎn)卵 。 它們在產(chǎn)卵完畢后便隨即死去 ， 而后就地分解并沉積在當(dāng)?shù)睾粗械某练e巖上 。 加拿大渥太華大學(xué)的尤里 布列等人研究發(fā)現(xiàn) ， 這些魚帶有大量的聚氯聯(lián)二苯 。 在這些魚類經(jīng)常出沒的湖泊中 ，聚氯聯(lián)二苯的濃度要比它們從未到達過的其它湖泊高 7倍 。 最主要的問題是那些已經(jīng)死去的大馬哈魚成了處于食物鏈最底層的昆蟲最理想的食物，而有害化學(xué)物質(zhì)便從這些昆蟲開始層層攀升入侵食物鏈上層。生態(tài)環(huán)境保護專家們擔(dān)心，大馬哈魚所攜帶的有害化學(xué)物質(zhì)聚氯聯(lián)二苯將可能對該地區(qū)的高級飛禽猛獸 ——熊、鷹 …… 乃至人帶來毀滅性的災(zāi)難。而令問題進一步復(fù)雜化的是這些大馬哈魚尸體中所含的有害化合物分解進程異常緩慢，所以生態(tài)環(huán)境保護專家們在這一領(lǐng)域還有很長的路要走。 （二）“內(nèi)部”效應(yīng)原則 指通過分子設(shè)計來達到預(yù)防毒性的目標 。 增大解毒性能 （ 1） 增大排泄的可能性 ◎ 選擇親水化合物 如含有硫酸根的分子難于穿越生物膜 ， 親水性好 ，即使發(fā)生吸收也易于排泄 。 ◎ 增大物質(zhì)分子與葡萄糖醛酸 、 氨基酸結(jié)合的可能性或使分子易于乙?；? （ 2） 增大可生物降解性 避免物質(zhì)的直接毒性 （ 1）選擇無毒物質(zhì) （ 2）選擇官能團 ◎避免使用有毒官能團 如過去擋風(fēng)玻璃膠粘劑全部采用異氰酸脂作交聯(lián)劑，毒性很大?，F(xiàn)在采用乙酰醋酸酯代替異氰酸酯作粘性交聯(lián)劑，避免了毒性。 ◎?qū)τ卸竟倌軋F進行結(jié)構(gòu)屏蔽 就是為了避免毒害暫時將有毒官能團轉(zhuǎn)化，當(dāng)需要時再將原來的官能團釋放出來。其缺點是是原子經(jīng)濟性降低。 避免間接中毒 ? 間接中毒（也稱生物活化）是指物質(zhì)在初始結(jié)構(gòu)時并不具有毒性，但當(dāng)它進入人體后，會轉(zhuǎn)化為有毒的物質(zhì)，如致癌物質(zhì)。 ◎不使用具有生物活化途徑的分子 ◎?qū)缮锘罨慕Y(jié)構(gòu)進行生物屏蔽 第三節(jié) 綠色化學(xué)產(chǎn)品設(shè)計的成功范例 一 、 用甲苯代替苯 ? 苯是合成
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