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二苯甲酮类紫外防晒剂的毒性效应及QSAR研究

作　者: 赵慧敏
导　师: 刘敏超
学　校: 五邑大学
专　业: 应用化学
关键词: 二苯甲酮 紫外防晒剂 毒性 QSAR
分类号: TQ658.24
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 35次
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内容摘要


二苯甲酮类化合物广泛用于防晒剂、塑料添加剂、香味剂等。随着紫外防西产品的大量使用,其环境及健康风险开始受到人们的关注。本文选择了14种二苯甲酮类化合物作为目标化合物,为了更为全面评价这些物质的毒性效应,分别测试了SOS/umu遗传毒性、发光菌急性毒性和大型蚤急性毒性三种生物毒性效应,通过2D-QSAR(二维-定量构效关系)、3D-QSAR(三维-定量构效关系)和Autodock分子对接理论计算方法来探讨分子结构对各种毒性的不同影响,进而初步推测其致毒机理。在上述的毒性数据基础上,采用评价因子(Assessment factor, AF)法推导17种紫外防晒剂的预测无效应浓度值(PNEC),为环境决策者进行毒害污染物的生态风险管控提供支持。针对遗传毒性,我们提出了最低阳性效应浓度(LPEC),表示诱导率(IR)值为2时的计量效应浓度。结果显示遗传毒性的LPEC值在81.97mg/L到>1000mg/L范围内,发光菌急性毒性的EC50值在17.67mg/L到243.82mg/L范围内,大型蚤急性毒性的EC50在0.42mg/L到66.78mg/L范围内；在2D-QSAR研究中,遗传毒性与HDon O (氢键供体)相关,急性毒性与分子的亲水性相关；在3D-QSAR的研究,遗传毒性和发光菌急性毒性与HDon_O相关；在发光菌急性毒性的Autodock分子对接研究中,毒性最大的和毒性最小的化合物分别与吉普斯自由能(-dG)的最小值和最大值对应；PNEC的计算发现PNEC最低的是BP8(2,4,4’-三羟基-BP),PNEC最高的是BP11(2-羟基-4-甲氧基-BP)。通过分析以上结果,可以得出以下结论：(1)通过三种毒性的检测发现大型蚤的急性毒性效应最为显著。(2)羟基数量和位置显著影响毒性效应。在umu遗传毒性和发光菌急性毒性研究中,苯环上羟基数量越多,毒性越强。对于三种毒性而言,4位取代毒性最大,3位取代毒性次之,2位取代毒性最低；具有相同羟基数量的化合物,两个苯环上都有羟基的化合物比只有一个苯环上有羟基的化合物毒性大。(3)成功建立了描述分子结构和毒性效应之间关系的2D-QSAR和3D-QSAR模型,模型中有明确的结构描述符,能够很好的拟合所检测的毒性结果,这对预测具有此类结构物质的毒性有重要的意义。(4)在发光菌急性毒性的Autodock分子对接研究中,所计算参数吉普斯自由能(-dG)与毒性对应,对于揭示分子结构与毒性的相关性有重要意义。(5)通过PNEC的计算,发现BP7(2,4-二羟基-BP)和BP8(2,4,4’-三羟基-BP)的PNEC值较低,而在环境中有检出,具有一定环境风险,应该引起关注。此结果能为此类物质的生态风险评价与科学管理提供依据。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-8
目录  8-10
第一章 绪论  10-19
  1.1 课题来源及研究背景  10-11
  1.2 紫外防晒剂的研究现状  11-12
    1.2.1 紫外防晒剂  11
    1.2.2 紫外防晒剂的分类  11-12
  1.3 环境中紫外防晒剂的毒性研究现状  12-15
  1.4 研究目的、内容与创新点  15-19
    1.4.1 研究目的  15-16
    1.4.2 研究内容  16-17
    1.4.3 研究创新点  17-19
第二章 实验材料及方法  19-29
  2.1 实验药品与仪器  19
  2.2 生物毒性测试方法  19-26
    2.2.1 umu遗传毒性实验  19-23
    2.2.2 发光菌急性毒性实验  23-25
    2.2.3 大型蚤急性毒性实验  25-26
  2.3 2D-QSAR(二维定量构效关系)研究方法  26
  2.4 3D-QSAR(三维定量构效关系)研究方法  26
  2.5 Autodock研究方法  26-27
  2.6 PNEC的计算方法  27-29
第三章 二本甲酮类紫外防晒剂的SOS/umu遗传毒性效应及QSAR研究  29-39
  3.1 二本甲酮类紫外防晒剂的SOS/umu遗传毒性效应  29-33
    3.1.1 SOS/umu遗传毒性效应  29-31
    3.1.2 羟基数量对SOS/umu遗传毒性效应的影响  31-32
    3.1.3 羟基位置对SOS/umu遗传毒性效应的影响  32
    3.1.4 烷氧基对SOS/umu遗传毒性效应的影响  32-33
  3.2 SOS/umu遗传毒性的2D-QSAR研究  33-35
  3.3 SOS/umu遗传毒性的的3D-QSAR研究  35-38
    3.3.1 CoMSIA模型分析  35-36
    3.3.2 色块图分析  36-38
  3.4 小结  38-39
第四章 二苯甲酮类紫外防晒剂的发光菌急性毒性效应及QSAR研究  39-51
  4.1 二苯甲酮类紫外防晒剂发光菌急性毒性效应  39-43
    4.1.1 发光菌急性毒性效应  39-41
    4.1.2 羟基数量对发光菌急性毒性影响  41
    4.1.3 羟基位置对发光菌急性毒性的影响  41-42
    4.1.4 烷氧基对发光菌急性毒性的影响  42-43
  4.2 发光菌急性毒性的2D-QSAR研究  43-45
  4.3 发光菌急性毒性的的3D-QSAR研究  45-47
    4.3.1 CoMSIA模型分析  45
    4.3.2 色块图分析  45-47
  4.4 发光菌急性毒性的Autodock研究  47-50
    4.4.1 荧光素蛋白酶结构模拟及可视化  47-48
    4.4.2 二苯甲酮类化合物与荧光酶蛋白的分子对接  48-50
  4.5 小结  50-51
第五章 二苯甲酮类紫外防晒剂的大型蚤急性毒性效应及QSAR研究  51-58
  5.1 二苯甲酮类紫外防晒剂的大型蚤急性毒性效应  51-53
    5.1.1 大型蚤急性毒性  51
    5.1.2 羟基对大型蚤急性毒性的影响  51-53
    5.1.3 甲氧基和磺酸基对大型蚤急性毒性的影响  53
  5.2 大型蚤急性毒性的2D-QSAR研究  53-55
  5.3 二苯甲酮类紫外防晒剂三种毒性的比较  55-58
第六章 紫外防晒剂PNEC的计算  58-60
结论  60-61
参考文献  61-66
攻读学位期间发表的学术论文  66-67
致谢  67

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 香料及化妆品工业 > 化妆品 > 护肤用品 > 防晒剂
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