硝基芳烃对圆腹雅罗鱼毒性的DFT研究

摘要

对30种硝基芳烃化合物进行DFT-B3LYP/6-311G**水平全优化计算,据所得量子化学参数分类建立了硝基苯类和硝基苯胺类化合物对圆腹雅罗鱼急性毒性(-1g EC50)的定量构效关系(QSARs)模型.结果表明,硝基苯类化合物的毒性主要由硝基基团的电荷(Q-NO2.)和前线轨道能级差(△E)决定;硝基苯胺类化合物的毒性则由分子最低未占轨道能级(ELUMO)和△E决定.苯环上取代基的类型、数目和取代位置直接影响到标题化合物的毒性大小,强吸电子基如硝基会降低Q-NO2和ELUMO大小,使化合物毒性增强,且邻对位硝基取代的毒性高于间位取代;相反,给电子基团氨基的存在则会使化合物的毒性降低.总之,硝基是这两类化合物致毒的主要基团,将硝基包覆或还原为氨基应为此类化合物解毒的重要途径.最后以1,4-二硝基苯为例,模拟了其活性亚硝基中间产物与蛋白质中还原性巯基间的反应,并将其与硝基苯和1,3-硝基苯的反应活化能进行了比较,讨论了不同取代基数目和位置对分子活性的影响,结果与QSAR模型分析一致,进一步验证了硝基芳烃化合物的致毒历程,研究结果对品优高能炸药的分子设计也有助益.