四川大學(xué)《綠色化學(xué)》習(xí)題答案第三章

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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 第三章 作業(yè)題答案 1、簡(jiǎn)答 人類避免有害化學(xué)品毒性的途徑、生物放大（聚集）、化學(xué)品產(chǎn)生毒性的三要素、毒性載體（Toxicophore）和產(chǎn)毒結(jié)構(gòu)（Toxicogenic）、Langmuir 電子等排同性質(zhì)原理、軟化學(xué)設(shè)計(jì) 答：（1） 人類避免有害化學(xué)品毒性的途徑主要有： i. 讓化學(xué)品不容易進(jìn)入人的身體； ii. 即使進(jìn)入人體也不會(huì)影響生物化學(xué)和生理過(guò)程 （2） 生物富集（Bioaccumulation）和生物放大（Biomagnification）即隨食物鏈向上一級(jí)進(jìn)展，化學(xué)物質(zhì)在組織中的濃度增大的現(xiàn)象； （3）化學(xué)品產(chǎn)生毒性的

2、三要素：接觸致毒、生物吸收致毒、固有毒性致毒 （4）毒性載體（Toxicophore）：物質(zhì)的固有毒性是只有毒化學(xué)物質(zhì)引起正常的細(xì)胞性質(zhì)改變的屬性，通常由分子的部分結(jié)構(gòu)引起，這部分結(jié)構(gòu)通常稱為“毒性載體”； （5）產(chǎn)毒結(jié)構(gòu)（Toxicogenic）：有些物質(zhì)沒(méi)有直接的毒性，但由于其分子的特殊結(jié)構(gòu)，它能在代謝過(guò)程中轉(zhuǎn)化為有毒的物質(zhì)，這種結(jié)構(gòu)特征稱為“產(chǎn)毒”結(jié)構(gòu)； （6） Langmuir 電子等排同性質(zhì)原理：具有檢測(cè)分子和電子特征的物質(zhì)不管其結(jié)構(gòu)是否相似，通常都具有相似的物理性質(zhì)和其他性質(zhì)。Langmuir將這一現(xiàn)象稱為電子等排同物理性質(zhì)現(xiàn)象 （7） 軟化學(xué)設(shè)計(jì)：它指的是，具有生理活性的

3、、治療上十分有用的，在人身體內(nèi)完成治療作用后很快轉(zhuǎn)化為無(wú)毒物質(zhì)的藥物，也稱為“后代謝設(shè)計(jì)”。 2、設(shè)計(jì)安全有效化學(xué)品的外部效應(yīng)原則的主要內(nèi)容有哪些? 答：“外部”效應(yīng)原則，主要是指通過(guò)分子設(shè)計(jì)。改善分子的與其在環(huán)境中的分布、人和其他生物機(jī)體對(duì)它的吸收性質(zhì)等重要物理化學(xué)性質(zhì)，從而減少它的有害生物效應(yīng)。通過(guò)分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而增大物質(zhì)降解速率、降低物質(zhì)的揮發(fā)性、減少分子在環(huán)境中的殘留時(shí)間、減小物質(zhì)在環(huán)境中轉(zhuǎn)化為具體有害生物效應(yīng)物質(zhì)的可能性等均是重要的“外部”效應(yīng)原則的例子。另外，通過(guò)分子設(shè)計(jì)，從而降低或妨礙人、動(dòng)物、水生生物對(duì)物質(zhì)的吸收也是“外部”效應(yīng)原則要面對(duì)的問(wèn)題。 3、設(shè)計(jì)安全有效化學(xué)品

4、的內(nèi)部效應(yīng)原則的主要內(nèi)容有那些? 答：“內(nèi)部”效應(yīng)原則通常包括分子設(shè)計(jì)以達(dá)到以下目標(biāo)：增大生物解毒性，避免物質(zhì)的直接毒性和間接生物毒性或生物活化。增大生物解毒性包括把分子設(shè)計(jì)為本身是親水性的或很容易與葡萄糖醛酸、硫酸鹽或氨基酸結(jié)合，從而加速其從泌尿系統(tǒng)或膽汗中排出。要避免物質(zhì)的直接毒性，就要把物質(zhì)分子設(shè)計(jì)成無(wú)毒無(wú)害類化合物，或在分子中引入一些無(wú)毒功能團(tuán)。 4、腸胃、肺和皮膚吸收的特點(diǎn)有哪些？如何通過(guò)改變分子性質(zhì)避免其被吸收？ 吸收方式 特點(diǎn) 如何避免吸收 腸胃 腸胃系統(tǒng)是有毒化學(xué)品進(jìn)入人體致毒的主要途徑。許多環(huán)境毒劑進(jìn)入食物鏈，與事物一道被食入從而被腸胃系統(tǒng)吸收，空氣中的讀物則通

5、過(guò)呼吸進(jìn)入腸胃系統(tǒng)。影響腸胃系統(tǒng)的吸收的主要原因是腸胃的表面積和血液流動(dòng)速度。腸胃系統(tǒng)的吸收表面積是最大的，其血液流動(dòng)速度也較大。改變pH值可改變堿性物質(zhì)和酸性物質(zhì)的吸收程度。嚴(yán)重影響物質(zhì)在腸胃系統(tǒng)中吸收程度的物理化學(xué)性質(zhì)有：物質(zhì)的狀態(tài)、固體物質(zhì)粒子的大小、物質(zhì)的水溶性和油溶性、分解常數(shù)、相對(duì)分子質(zhì)量、分子大小等。物質(zhì)必須有相當(dāng)大的水溶性，才能溶解成為其自由分子的形式。液態(tài)物質(zhì)、被溶解了的物質(zhì)比固態(tài)物質(zhì)更容易被吸收。鹽類物質(zhì)均有很大的水溶性，因此比重性物質(zhì)更容易被吸收，對(duì)固體物質(zhì)而言，顆粒越小越容易被溶解而吸收。在腸胃系統(tǒng)吸收中，油溶性越好的物質(zhì)就越容易被吸收。當(dāng)然還要有一定的水溶性，僅溶于油

6、而不溶于水的物質(zhì)不容被腸胃系統(tǒng)吸收。物質(zhì)的相對(duì)分子量越大就越不容易被吸收。 改變PH、改變物質(zhì)的水溶性和油溶性，增大物質(zhì)的分子量 肺 i. 肺氣泡的細(xì)胞膜的厚度很薄，對(duì)物質(zhì)的吸收很快 ii. 水溶性的物質(zhì)吸收量很大 iii. 顆粒度小于等于1微米的固體物質(zhì)很容易通過(guò)肺被吸收 減小物質(zhì)的水溶性，增大物質(zhì)的尺寸 皮膚 吸收血液流動(dòng)速度小，且阻吸厚度很大。皮膚吸收的速度控制步驟是物質(zhì)分子穿越最上一層（角膜）的擴(kuò)散過(guò)程。液體因通常在皮膚表面上鋪展從而有更大的接觸面積，故它比固體更容易被皮膚吸收，且油溶性好的物質(zhì)通常更容易被皮膚吸收。但油溶性太好而水溶性差的物質(zhì)也不容易被吸收。 減少接

7、觸，改變其油溶性 5、 消除化學(xué)品毒性的Phase-I 反應(yīng)和Phase-II反應(yīng)的化學(xué)本質(zhì)是什么？ 答：人體代謝陌生化學(xué)物質(zhì)的過(guò)程中要發(fā)生兩類化學(xué)反應(yīng)，分別叫做I相（Phase-I）反應(yīng)和II相（Phase-II）反應(yīng)。在I相反應(yīng)中陌生化學(xué)物質(zhì)通過(guò)氧化、還原和水解等過(guò)程轉(zhuǎn)化為極性更大的代謝物、從而更容易溶解與水，因而更容易排泄。在II相化學(xué)反應(yīng)中，內(nèi)源代謝地物如葡萄糖酸鹽、硫酸鹽、乙酸鹽或氨基酸與有毒陌生化學(xué)物質(zhì)結(jié)合，生成水溶性更大的物質(zhì)，從而更有利于排泄。 6、典型親電性物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特征有哪些？其引發(fā)的中毒化學(xué)反應(yīng)主要有哪些？人體內(nèi)細(xì)胞的哪些結(jié)構(gòu)容易與親電性物質(zhì)發(fā)生中毒化學(xué)反應(yīng)？

8、 答：親核部分包括：蛋白質(zhì)的中半酰胺酸殘基中的巰基；蛋白質(zhì)中蛋氨酸（甲硫氨酸）中的硫原子；精氨酸和賴氨酸殘基中的一級(jí)氨基，或蛋白質(zhì)中的二級(jí)氨基；RNA和DNA中尿堿中的氨基。 中毒化學(xué)反應(yīng)主要有： 親電試劑 一般結(jié)構(gòu) 親核反應(yīng) 毒效 鹵化物 R-X X=Cl,Br,I,F 取代反應(yīng) 癌癥 α，β-不飽和羰基化合物及相關(guān)化合物 C=C-C=O C≡C-C=O C=C-C≡N C=C-S- Michael加成反應(yīng) 癌癥，變種，肝中毒，腎中毒，血液中毒，神經(jīng)中毒等 γ-二酮 R1COCH2CH2COR2 生成Schift堿 神經(jīng)中毒 環(huán)氧化合物 -CH——

9、CH- O 加成反應(yīng) 變種，睪丸損傷 異氰酸酯 -N=C=O –N=C=S 加成反應(yīng) 癌癥，變種，免疫系統(tǒng)中毒 7、常見(jiàn)電子等排物有哪些？ 答：常見(jiàn)電子等排物： 8、舉例說(shuō)明用無(wú)毒無(wú)害的物質(zhì)取代有毒有害物質(zhì)的重要性和可能性 答：利用電子的等排規(guī)律設(shè)計(jì)更加安全化學(xué)品的一個(gè)成功例子是硅取代物代替殺蟲(chóng)劑MTI-800.MTI-800是一個(gè)烈性的殺蟲(chóng)劑，大師它對(duì)魚(yú)也有毒性（LC50為3mg/L）,這就限制了其商業(yè)使用。用硅原子取代其中的1個(gè)碳原子以后，得到另一物質(zhì)，該物質(zhì)的殺蟲(chóng)效力變?yōu)镸TI-800的0.2~0.6倍（即有一定程度的降低），但當(dāng)濃度為50mg/L時(shí)，仍觀察不到魚(yú)死亡。說(shuō)明，用硅原子取代碳原子后，其效力雖受一定影響，但其毒性卻降低很多。 9、某化合物的結(jié)構(gòu)如下，指出其可能引發(fā)的中毒反應(yīng) -Cl 可能發(fā)生取代反應(yīng) ；-C=O 可能發(fā)生加成反應(yīng) -N=C=O 可能發(fā)生加成反應(yīng) ；-C≡N 可能發(fā)生加成反應(yīng) 專心---專注---專業(yè)