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毒物的化学结构是决定毒性的重要物质基础,研究环境毒物的化学结构与毒性作 用的关系,有利于预测同系物的生物活性、毒作用机理以及估计其容许限量的范 围。 (1)同系物的碳原子数目 在脂族烃中随着碳原子的增加,其毒性增强。例 如醇类中丁醇、戊醇的毒性较乙醇、丙醇大;烷烃中甲、乙、丙、丁到庚烷,毒 性依次增大。但上述规律只适用于庚烷以下烃类。此外,甲醇由于在体内转化成 甲醛和甲酸,其毒性反比乙醇高。 (2)分子饱和度 分子中不饱和键增多,其毒性增大。例如对结膜的刺激作 用,丙烯醛>丙醛,丁烯醛>丁醛。这是由于不饱和键的存在,使化学物的活性 增加。 (3)卤族取代 各种卤代化学物中,其毒性随卤素原子数目的增加而增强。 例如氯化甲烷对肝脏的毒性依次为:CCl4>CHCl3>CH2Cl2>CH3Cl>CH4。因结构中 增加卤素就会使分子的极化程度增加,更易与酶系统结合而使毒性增加。 (4)基团的位置 一般认为化学同系物中三种异构体的毒性依次为: 对位> 邻位>间位,如硝基酚、氯酚等。但也有例外,如邻硝基苯醛的毒性大于其对位 异构体。 (5)其它 一些有机氯和有机磷杀虫剂的毒性也随化学结构而异。如 DDT 结 构中三氯甲基上的氯为氢原子取代,其毒性降低,故 DDD 的毒性小于 DDT。有机 磷农药烷基中碳原子增加其毒性增加,故对硫磷的毒性大于甲基对硫磷。与硫键 结合的氧为硫取代其毒性降低,如对硫磷的毒性小于对氧磷。 化学结构除可影响毒性大小外,还可影响毒作用的性质。如苯有抑制造血机 能的作用,当苯环中的氢原子为氨基或硝基取代时就具有形成高铁血红蛋白的作 用。噻二唑类农药敌枯双因对动物具有强烈致畸作用(1mg/kg 引起大鼠严重畸形) 而禁止生产使用,但在其第 51 位碳原子上增加两个巯基,形成巯基敌枯双(商品 名为叶枯宁),则其致畸效应明显下降(100mg/kg 对大鼠不致畸)。 近年来对化学物结构与效应关系的研究日益深入,其特点是应用多参数法综合考 虑各种理化常数,以回归分析方法找出化学物结构和生物效应之间的定量关系, 称为定量构效关系法。即用数学模型来定量地描述化学物的结构与活性的关系, 其中使用最多的是 Hansch 分析法。该法的理论根据是化学物在体内生物活性主 要取决于其到达作用部位或受体表面的浓度及其在体内生物转运情况有关,后者 又与化学物本身的理化性质有密切关系。 2)理化性质 影响毒性作用大小的理化特性主要有溶解度、挥发度、分散度和纯度。 (1)溶解度 毒物在水中,特别是在体液中的溶解度愈大,其毒性愈大。例 如As2O3 在水中的溶解度比As2S3大 3 万倍,因而其毒性远较后者为大。某些有害毒物的化学结构是决定毒性的重要物质基础,研究环境毒物的化学结构与毒性作 用的关系,有利于预测同系物的生物活性、毒作用机理以及估计其容许限量的范 围。 (1)同系物的碳原子数目 在脂族烃中随着碳原子的增加,其毒性增强。例 如醇类中丁醇、戊醇的毒性较乙醇、丙醇大;烷烃中甲、乙、丙、丁到庚烷,毒 性依次增大。但上述规律只适用于庚烷以下烃类。此外,甲醇由于在体内转化成 甲醛和甲酸,其毒性反比乙醇高。 (2)分子饱和度 分子中不饱和键增多,其毒性增大。例如对结膜的刺激作 用,丙烯醛>丙醛,丁烯醛>丁醛。这是由于不饱和键的存在,使化学物的活性 增加。 (3)卤族取代 各种卤代化学物中,其毒性随卤素原子数目的增加而增强。 例如氯化甲烷对肝脏的毒性依次为:CCl4>CHCl3>CH2Cl2>CH3Cl>CH4。因结构中 增加卤素就会使分子的极化程度增加,更易与酶系统结合而使毒性增加。 (4)基团的位置 一般认为化学同系物中三种异构体的毒性依次为: 对位> 邻位>间位,如硝基酚、氯酚等。但也有例外,如邻硝基苯醛的毒性大于其对位 异构体。 (5)其它 一些有机氯和有机磷杀虫剂的毒性也随化学结构而异。如 DDT 结 构中三氯甲基上的氯为氢原子取代,其毒性降低,故 DDD 的毒性小于 DDT。有机 磷农药烷基中碳原子增加其毒性增加,故对硫磷的毒性大于甲基对硫磷。与硫键 结合的氧为硫取代其毒性降低,如对硫磷的毒性小于对氧磷。 化学结构除可影响毒性大小外,还可影响毒作用的性质。如苯有抑制造血机 能的作用,当苯环中的氢原子为氨基或硝基取代时就具有形成高铁血红蛋白的作 用。噻二唑类农药敌枯双因对动物具有强烈致畸作用(1mg/kg 引起大鼠严重畸形) 而禁止生产使用,但在其第 51 位碳原子上增加两个巯基,形成巯基敌枯双(商品 名为叶枯宁),则其致畸效应明显下降(100mg/kg 对大鼠不致畸)。 近年来对化学物结构与效应关系的研究日益深入,其特点是应用多参数法综合考 虑各种理化常数,以回归分析方法找出化学物结构和生物效应之间的定量关系, 称为定量构效关系法。即用数学模型来定量地描述化学物的结构与活性的关系, 其中使用最多的是 Hansch 分析法。该法的理论根据是化学物在体内生物活性主 要取决于其到达作用部位或受体表面的浓度及其在体内生物转运情况有关,后者 又与化学物本身的理化性质有密切关系。 2)理化性质 影响毒性作用大小的理化特性主要有溶解度、挥发度、分散度和纯度。 (1)溶解度 毒物在水中,特别是在体液中的溶解度愈大,其毒性愈大。例 如As2O3 在水中的溶解度比As2S3大 3 万倍,因而其毒性远较后者为大。某些有害
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