第3章 安全无毒化学品的设计原理和方法.ppt

电子等排物例2：苯并蒽 7-甲基苯并蒽：已知的致癌物 7-甲基-1-氟苯并蒽：无致癌活性 原因：7-甲基苯并蒽在代谢过程中会在1,2位发生环氧化而被生物活化引发中毒，而用电子等排物氟原子取代氢原子后，氟原子使1,2位的环氧化反应受阻。 电子等排物例3：乙酸和氟乙酸 乙酸：CH3COOH，无毒性 氟乙酸：FCH2COOH，毒性很大，半致死量（LD50) 25mg/kg 原因：在生物体内，乙酸与辅酶A（CoA）发生相互作用，生成乙酰辅酶A（CH3COCoA)，乙酰辅酶A是柠檬酸循环中一个必不可少的中间体，柠檬酸循环是制造能量的一个基本生化过程。 氟乙酸与乙酸是电子等排物，也能生成氟代乙酸辅酶A。氟代乙酸辅酶A进入柠檬酸循环后生成氟代柠檬酸盐，他会阻碍鸟头酸酶（Aconitase）工作，因而引发毒性。 电子等排物置换法应用例4：抗溃疡药 麦角胺（Metiamide）：降低肠胃道的酸分泌，但其硫脲结构有致毒作用。 塞麦替酊（Cimetidine）：将麦角胺分子中的硫脲结构用氰基胍（Cyanoquanidine）取代，去除麦角胺的毒性，成为最常用的抗溃疡药。 电子等排物置换法应用例5：偶氮染料 中心原子Cr：色彩好、染色速度快，6价铬，强致癌物质 Fe电子等排置换Cr：同样的色彩和染色速度，无毒 电子等排物置换法应用例6：杀虫剂 MTI-800：烈性杀虫剂，对鱼有毒性，LD50 3mg/L Si原子电子等排取代一个C原子，杀虫效率有所降低(MTI -800的0.2~0.6倍)，但毒性显著降低，浓度为50mg/L时观察不到鱼死亡。 ▲“软”药剂：具有生理活性、治疗上十分有用，在人体内完成治疗后很快转化为无毒物质的药物，也称为“后代谢设计”（Retrometabolic Design）。 ?原理：具有所需治疗效力，能在单步代谢（非氧化代谢）过程中转化为可排泄的无毒物质。 ?化学品设计的应用：烷基化试剂和DDT的替代物。 5、“软”化学设计 ▲盐酸十六烷基吡啶：有效的防腐剂，对哺乳动物有严重毒性，老鼠LD50 108mg/kg “软”化学设计举例－盐酸十六烷基吡啶 ▲新药剂：防腐结构不变，毒性显著降低，老鼠LD50 4000mg/kg ▲设计依据：功能（有效）结构 “软”化学设计举例－盐酸十六烷基吡啶 ▲新药剂：保持原功能团结构，用 取代原分子中的－CH2－CH2－基团 ▲效果：新分子的侧链仍为16个C原子，但在血液中能很快代谢分解为吡啶、甲醛及十四碳酸，毒性较小，防腐性能相当。 ▲采用全新的分子结构 例1：乙酰乙酸代替异氰酸酯生产密封胶和胶粘剂 异氰酸酯：毒性大，导致癌症、变种、肺病、 气喘等 6、用有相同功效而无毒的物质替代有毒有害的物质 工业上常用异氰酸酯作密封剂和粘结剂，这是由于异氰酸酯能与亲核试剂（通常为醇或胺）反应生成交链加成物，从而起到密封和粘结效果。 而其最大的缺点就是具有毒性。异氰酸酯能引发癌症、肺敏感、气喘等，因此，危害生产者和使用者的健康。 6、用有相同功效而无毒的物质替代有毒有害的物质 美国创高公司（Beachword，Ohio）： 用乙酰乙酸酯代替异氰酸酯作密封和粘结剂，其工作原理是： 乙酰乙酸正丁酯与多醇反应形成酯化产物，酯化产物与二胺反应形成复合物，复合物与酯构成密封剂。 这一新体系的最大优点就是无毒。 6、用有相同功效而无毒的物质替代有毒有害的物质 例2：用异噻唑酮代替有机锡防污剂 船体外壳防污剂：有机锡化合物，对水生物毒性大。 Rohm ＆ Haas公司，4,5-二氯-2-正辛基-4-异噻唑-3-酮，高效、无毒的防污剂。 6、用有相同功效而无毒的物质替代有毒有害的物质 6、用有相同功效而无毒的物质替代有毒有害的物质 船体外壳等沉浸于海水中的部分结构上会长出海洋生物，这些生物的生长会增大船体运动的阻力，因此常称为“污垢”。 虽然这些“污垢”看起来并无害处，但这会增大油料消耗，降低船的速度，增大船的服务和清洁处理费用。据统计，美国军舰的污垢处理费用就高达1亿美元。 6、用有相同功效而无毒的物质替代有毒有害的物质 为了防止船壳上污垢的生成，常在船壳上使用防污剂。 有机锡化合物是常用的有效防垢剂，但它对不结垢的水生物科如淡菜、蛤（Clams）等有极大的毒性。另外，有许多有机锡化合物是危险废物，故在船的清洁过程就必须十分小心，因而费用上涨。由于有机锡具有环境毒性，故全世界均已放弃使用有机锡。 6、用有相同功效而无毒的物质替代有毒有害的物质 罗门哈斯公司 寻找对非结垢水生物种无毒的防垢剂。他们发现异噻