四川大學(xué)《綠色化學(xué)》習(xí)題答案第四章

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more. ------------------------------------------author ------------------------------------------date 四川大學(xué)《綠色化學(xué)》習(xí)題答案第四章 四川大學(xué)《綠色化學(xué)》習(xí)題答案第四章 第四章作業(yè)題 1. 由碳、硅元素的化學(xué)性質(zhì)，試討論用硅取代碳的可行性及硅取代物的優(yōu)點(diǎn)？ 答

2、：碳和硅都是4A族元素，因此，在化學(xué)性質(zhì)上有相似性。與同族的其他元素一樣，硅和碳都是4價(jià)元素，能形成四面體結(jié)構(gòu)，能與碳形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵。硅取代碳后形成的衍生物是無(wú)毒的，尤其是與同族的鍺、錫、鉛的衍生物相比。因此，硅是唯一一個(gè)能用作對(duì)碳作等電排置換的元素。另外，硅是自然界存量豐富，價(jià)格低廉，且可以各種形式出現(xiàn)的元素。 2. 用辛醇-水分配系數(shù)表征有毒化學(xué)品毒性的一般準(zhǔn)則是什么？ 答：辛醇-水分配系數(shù)是用來(lái)描述物質(zhì)油溶性的，也是常用于股價(jià)有機(jī)化學(xué)品對(duì)水生生物獨(dú)行的物理化學(xué)性質(zhì)，logP通常能與生物活性很好地關(guān)聯(lián)起來(lái)。一般來(lái)說，對(duì)于僅表現(xiàn)出麻痹型毒性的非離子有機(jī)物，在logP≤5時(shí)，其致死性和慢

3、性毒性隨油溶性成指數(shù)增大（不包括染料、聚合物、表面活性劑）；當(dāng)logP＞5時(shí)，毒性隨油溶性成指數(shù)減少，因此對(duì)生物活性降低；logP在5~8之間時(shí)，長(zhǎng)期接觸這類非離子型有機(jī)化合物呈現(xiàn)慢性毒性；logP≥8時(shí)，長(zhǎng)期接觸也不表現(xiàn)出毒性，因?yàn)榇藭r(shí)水溶性很差，化學(xué)品變得沒有生物活性。（也有一些麻醉型毒物如脂肪醇、氯代苯、丙酮、二硫化物和一些“反應(yīng)性”化學(xué)品如丙烯酸鹽、酯等，在logP=6時(shí)仍時(shí)劇毒的。還有一些“反應(yīng)性”化學(xué)品如脂肪胺、表面活性劑等，則到logP＞8時(shí)仍表現(xiàn)出劇毒性）。另一方面，logP很小的化學(xué)品由于沒有足夠的油溶性，因而不能進(jìn)入水生生物的細(xì)胞膜，故沒有生物活性。 3. 除了辛醇-水分

4、配系數(shù)，還有那些性質(zhì)可以表征有毒化學(xué)品毒性？ 答題要點(diǎn)：水溶性、分子大小和相對(duì)分子質(zhì)量等 4. 從分子量、分子體積角度看，應(yīng)該怎樣設(shè)計(jì)更加安全的化學(xué)品？ 答：如果分子的所有其他性質(zhì)均保持不變而僅是相對(duì)分子質(zhì)量增大，其對(duì)水生生物的毒性就會(huì)減小。一般來(lái)說，相對(duì)分子質(zhì)量增大，毒性就會(huì)減少。相對(duì)分子質(zhì)量達(dá)到1000后，其對(duì)水生生物的毒性就可忽略，因?yàn)檫@么大的分子不能擴(kuò)散通過水生生物的呼吸膜?；瘜W(xué)物質(zhì)對(duì)水生生物的毒性也會(huì)隨其分子提及的增大而減小，這也是因?yàn)轶w積大的分子不易穿過水生生物的呼吸膜。一般說來(lái)，相對(duì)分子質(zhì)量大于1000的聚合物的體積也較大，另外一些橫街直徑較大的物質(zhì)單體的體積也很大。一般，

5、最小橫截直徑大于1納米的分子不易于在水生生物呼吸器官中擴(kuò)散和穿越。 5. 可降解的化合物在化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)上有何特點(diǎn)？ 答：化學(xué)結(jié)構(gòu)： （1） 具有水解酶潛在作用為的物質(zhì)會(huì)增大其生物降解能力（比如酯，酶）； （2） 在分子中引入以羥基、醛基、羧基形式存在的氧會(huì)增大其生物降解性。 （3） 存在為取代的直鏈烷基（尤其是大于4個(gè)碳的直鏈）和苯環(huán)時(shí)，由于恪守氧化酶進(jìn)攻，因而可增大其生物降解能力 （4） 水中溶解度大的物質(zhì)更容易生物降解 （5） 相對(duì)低取代的化合物。 物理性質(zhì)： 溶解度和分子尺寸等 6. 常見可降解和不可降解的基團(tuán)有哪些？ 答：可降解基團(tuán)： （1） 具有水解酶潛

6、在作用為的物質(zhì)會(huì)增大其生物降解能力（比如酯，酶）； （2） 在分子中引入以羥基、醛基、羧基形式存在的氧會(huì)增大其生物降解性。 （3） 存在為取代的直鏈烷基（尤其是大于4個(gè)碳的直鏈）和苯環(huán)時(shí)，由于恪守氧化酶進(jìn)攻，因而可增大其生物降解能力 （4） 水中溶解度大的物質(zhì)更容易生物降解 （5） 相對(duì)低取代的化合物。 不可降解的基團(tuán)： （1） 鹵代物，尤其是氯化物和氟化物 （2） 支鏈物質(zhì)，尤其是季碳和季氮或是極度分支的物質(zhì)，如三聚或四聚丙烯 （3） 硝基、亞硝基、偶氮基、芳氨基 （4） 多環(huán)殘基（比如多環(huán)芳香烴或稠環(huán)芳烴），尤其是超過三元的多環(huán)稠環(huán)或芳烴 （5） 雜環(huán)殘基，比如吡啶環(huán)

7、 （6） 高取代的化合物比低取代的化合物更不易降解 7. 根據(jù)染料的基團(tuán)特性，有機(jī)染料可分為幾類？設(shè)計(jì)對(duì)水生生物更加安全的染料化學(xué)品要遵循怎樣的原則？ 答：根據(jù)其基團(tuán)特性，有機(jī)染料可分為四類：中性染料（非離子型染料），陰離子染料（帶負(fù)電染料或酸染料），兩性染料（分子中同時(shí)含有正電荷基團(tuán)和負(fù)電荷基團(tuán)）和陽(yáng)離子染料（帶正電荷）。 要設(shè)計(jì)對(duì)水生生物更加安全的染料化學(xué)品要遵循以下原則： （1） 負(fù)離子數(shù)大于正離子數(shù)（電荷數(shù)） （2） 磺酸基優(yōu)先于羧酸基 （3） 盡可能使相對(duì)分子質(zhì)量大于1000 （4） 盡可能增大分子的最小橫截面積 --------------------------------------------------