四氮雜冠醚金屬配合物對(duì)多刺裸腹蚤毒性的影響

高繼光等

摘要 [目的] 探討NiL1（ClO4）2和NiL3（ClO4）2對(duì)多刺裸腹蚤的毒性。[方法]利用不同濃度的NiL1（ClO4）2和NiL3（ClO4）2處理多刺裸腹蚤，測(cè)定其半數(shù)致死量，并分析其對(duì)環(huán)境的影響。[結(jié)果] NiL3（ClO4）2和NiL1（ClO4）2對(duì)多刺裸腹蚤的半數(shù)致死量（LD50）分別為8.625 和14.755 mg/L，說明NiL3（ClO4）2的毒性要大于NiL1（ClO4）2 。推測(cè)2種化合物本身帶有的苯環(huán)和甲基基團(tuán)可能對(duì)細(xì)胞毒性有一定的影響。[結(jié)論] 該研究為進(jìn)一步研究大環(huán)類化合物污染對(duì)多刺裸腹蚤的生理生化影響提供基礎(chǔ)資料，并為淡水水體質(zhì)量評(píng)價(jià)和防治提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞 NiL1（ClO4）2；NiL3（ClO4）2；多刺裸腹蚤；細(xì)胞毒性

中圖分類號(hào) S188 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2014）11-03296-03

Abstract [Objective] The research aimed to study the toxicity of NiL1（ClO4）2 and NiL3（ClO4）2 on Moina macrocapa. [Method] Moina macrocapa was treated with different concentrations of NiL1（ClO4）2 and NiL3（ClO4）2 to determine the median lethal dose（LD50）. And their effects on environment were analyzed. [Result] The median lethal dose（LD50）of NiL3（ClO4）2 and NiL1（ClO4）2 to M. macrocapa were 8.625 and 14.755 mg/L respectively， which indicated that the toxicity of NiL3（ClO4）2 was higher than that of NiL1（ClO4）2. It was deduced that benzene ring and methyl groups in these two compounds might have some influences on cytotoxic effect. [Conclusion] The research provided basic materials for further study on the effects of macrocyclic compounds pollution on the physiological and biochemical indices of Moina macrocapa and provided reference basis for the evaluation and control of fresh water quality.

Key words NiL1（ClO4）2； NiL3（ClO4）2； Moina macrocapa； Toxicity

近年來在大環(huán)配合物的應(yīng)用方面進(jìn)行了大量有益的研究，如大環(huán)配合物的電化學(xué)性能、生物活性和催化性能等。以前主要對(duì)大環(huán)配合物催化苯酚羥基化和制備苯二酚進(jìn)行了應(yīng)用研究，研究發(fā)現(xiàn)十四環(huán)四氮雜大環(huán)配合物對(duì)苯酚的羥基化具有一定的催化作用，且具有一定的選擇性，具有一定的應(yīng)用前景。然而，作為苯酚羥基化反應(yīng)的催化劑，因其可能隨工廠污水直接排到自然水體或灌溉農(nóng)田，可能會(huì)對(duì)水體中的生物產(chǎn)生毒性效應(yīng)，因此有必要對(duì)其毒性進(jìn)行檢測(cè)，為防治工業(yè)廢水的污染和保護(hù)水生生物的正常生長(zhǎng)提供參考。目前對(duì)淡水水體污染檢測(cè)大多集中在淡水生物，如大型水蚤（Daphina magna）[1-3]和斑馬魚（Brachydanio rerio）[3-5]作為成熟的環(huán)境檢測(cè)指示生物已經(jīng)在水質(zhì)監(jiān)測(cè)中得到了廣泛應(yīng)用。筆者在實(shí)驗(yàn)室條件下用多刺裸腹蚤（節(jié)肢動(dòng)物門甲殼綱枝角亞目裸腹蚤科）[6]為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，研究這2種化合物對(duì)水蚤的的毒性，以期為進(jìn)一步研究大環(huán)類化合物污染對(duì)多刺裸腹蚤的生理生化影響提供基礎(chǔ)資料，并為淡水水體質(zhì)量評(píng)價(jià)和防治提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 多刺裸腹蚤的培養(yǎng)

蚤種由安徽大學(xué)生命科學(xué)院提供，經(jīng)鏡檢鑒定為多刺裸腹蚤，然后馴化一段時(shí)間，使其適應(yīng)試驗(yàn)條件。試驗(yàn)前將長(zhǎng)勢(shì)好的蚤用玻璃管吸出，分開喂養(yǎng)，選擇健壯蚤進(jìn)行繁殖，一般試驗(yàn)用蚤為出生4～24 h內(nèi)同一母體的幼蚤。

1.2 化合物的合成方法

1.2.1 NiL1（ClO4）2的合成方法。將50 ml無水丙酮和2 g無水乙二胺加到250 ml燒瓶中，在攪拌下滴加70%的高氯酸4.77 g，放置即有白色細(xì)微晶體析出[7-8]。過濾后用丙酮洗滌，干燥后得到6 g產(chǎn)品，產(chǎn)率約70%，熔點(diǎn)135.1～137 ℃，與文獻(xiàn)相同[9]，其反應(yīng)方程式如圖1所示。

1.2.2 NiL3（ClO4）2的合成方法。將等摩爾苯叉丙酮30 g和乙二胺12 g，溶于300 ml乙醚混合液中，加熱攪拌回流1 h，過濾后得到淡黃色晶體。過濾后固體物用乙醚洗滌至白色，石油醚重結(jié)晶，得到白色片狀晶體約18 g，產(chǎn)率約51%，熔點(diǎn)33.4～134.6 ℃。NiL3（ClO4）2的反應(yīng)方程式見圖2。

以上2種藥品均是參考文獻(xiàn)[9-11]的方法在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)合成，其他試劑均為市售分析純。

1.3 溶劑配制

將合成待測(cè)化合物先配制成濃度較高的儲(chǔ)備液，再根據(jù)試驗(yàn)設(shè)置濃度和試驗(yàn)溶液體積計(jì)算出應(yīng)添加儲(chǔ)備液的數(shù)量，用前按所需體積進(jìn)行稀釋。用蒸餾水配制了NiL3（ClO4）2和NiL1（ClO4）2試驗(yàn)?zāi)敢?，濃度分別為3.2和8.0 g/L。其中，稀釋水為去離子水，各水質(zhì)指標(biāo)均符合國家水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。試驗(yàn)期間水溫為22～25 ℃，同一試驗(yàn)組溫差不超過±1 ℃[12]。

1.4 方法

1.4.1 預(yù)試驗(yàn)。分別用2種化合物進(jìn)行預(yù)試驗(yàn)，以確定化合物的毒性范圍。每組試驗(yàn)中每個(gè)容器內(nèi)放養(yǎng)5只同齡水蚤作為1組，選用100、50、25、12.5、5 mg/L 5個(gè)濃度梯度，每個(gè)濃度同時(shí)設(shè)3個(gè)重復(fù)組和對(duì)照組。按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1326691[1]和ISO法以心臟停止跳動(dòng)為大型水蚤死亡終點(diǎn)，24和48 h后分別觀察動(dòng)物的死亡情況，計(jì)算出100%死亡濃度（絕對(duì)死亡濃度LD100）和無死亡濃度（最大耐受濃度LD0），然后根據(jù)預(yù)試驗(yàn)得出的濃度范圍來確定正式試驗(yàn)所用的濃度[12]。

1.4.2 NiL3（ClO4）2的毒性試驗(yàn)。根據(jù)預(yù)試驗(yàn)結(jié)果設(shè)置5、10、20、40、80 mg/L 5個(gè)濃度梯度，每個(gè)濃度設(shè)置3個(gè)重復(fù)組和1個(gè)不添加化合物的空白對(duì)照組，置于24孔板內(nèi)。從培養(yǎng)容器取同一水蚤的同齡幼蚤，將其先收集在小燒杯內(nèi)，用以調(diào)試至試驗(yàn)溫度的稀釋水洗3次，每次5 min，以減少培養(yǎng)液帶入試驗(yàn)溶液。然后，挑選個(gè)頭健壯，大小差不多的幼蚤放入不同濃度組，每組5只，在轉(zhuǎn)移幼蚤時(shí)不能使其離開水[12]。然后置于25 ℃的光照培養(yǎng)箱中（12 D∶12 L）[13]，24、48 h分別定時(shí)觀察，并記錄蚤的活動(dòng)情況和存活數(shù)。

1.4.3 NiL1（ClO4）2的毒性試驗(yàn)。NiL1（ClO4）2的毒性試驗(yàn)方法與NiL3（ClO4）2的方法相同，同樣設(shè)置5個(gè)試驗(yàn)組，濃度也依次為5、10、20、40、80 mg/L，每個(gè)濃度設(shè)3個(gè)重復(fù)組和1個(gè)不添加化合物的空白對(duì)照組，放入5個(gè)水蚤，24、48 h觀察，分別記錄蚤的活動(dòng)情況和存活數(shù)。

3 小結(jié)

蚤類是海洋河流的初級(jí)消費(fèi)者，是良好的天然餌料，在水生生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈中起著十分重要的作用。同時(shí)，蚤類對(duì)許多水體污染物有高度的敏感性，一旦蚤類受到毒物的危害，毒物將在食物鏈中逐漸積累，進(jìn)而危害到整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的安全，研究水蚤可以為蚤類急性毒性的測(cè)定方法提供參考依據(jù)，而且水蚤容易飼養(yǎng)，因此被廣泛用于水體毒理試驗(yàn)[12]。該試驗(yàn)表明，當(dāng)NiL3（ClO4）2的濃度達(dá)到5 mg/L，NiL1（ClO4）2的濃度為10 mg/L時(shí)水蚤開始部分死亡；當(dāng)NiL3（ClO4）2濃度達(dá)到40 mg/L、NiL1（ClO4）2的濃度為80 mg/L時(shí)，多刺裸腹蚤全部死亡。

該研究結(jié)果表明NiL1（ClO4）2和NiL3（ClO4）2 2種化合物對(duì)多刺裸腹蚤的半數(shù)致死量（LD50）值分別為14.755和8.625 mg/L，且24 h與48 h的LD50值差異不顯著，因此試驗(yàn)過程中可以以24 h為1個(gè)觀察周期，多刺裸腹蚤的活動(dòng)強(qiáng)度隨著毒物的增加和毒物中暴露時(shí)間的延長(zhǎng)（24 h內(nèi)）而逐漸變?nèi)?，直至死亡；同時(shí)，NiL3（ClO4）2的毒性要比NiL1（ClO4）2的毒性大，其結(jié)構(gòu)基團(tuán)分析表明NiL1（ClO4）2的7、12位的4個(gè)甲基被NiL3（ClO4）2上的2個(gè)苯環(huán)基團(tuán)取代，甲基是生物所需化合物的常見基團(tuán)毒性較小，而苯環(huán)基團(tuán)本身對(duì)生物具有較強(qiáng)的毒性作用，因此其毒性大小可能與這2種化合物的不同基團(tuán)有關(guān)，即四氮雜冠醚金屬配合物包含苯基基團(tuán)時(shí)要比相應(yīng)的甲基基團(tuán)的生物學(xué)毒性大。

另外，已有研究表明多刺裸腹蚤的首次產(chǎn)幼時(shí)間不受殺蟲劑馬拉硫磷（Malathion）、二嗪農(nóng)（Diazinon）和重金屬的顯著影響[6，9，11，13]，其繁殖周期一般為2～3 d，然而當(dāng)水蚤放入2種化合物中時(shí)，水蚤無明顯的繁殖現(xiàn)象，說明NiL1（ClO4）2和NiL3（ClO4）2 2種化合物對(duì)水蚤的繁殖有一定的影響。

因此，在合成四氮雜冠醚金屬配合物類的催化劑時(shí)，在保證催化效率的同時(shí)要選擇環(huán)境友好性的配體基團(tuán)合成化合物。該試驗(yàn)結(jié)果表明，NiL3（ClO4）2的毒性要比NiL1（ClO4）2的毒性大，苯環(huán)基團(tuán)本身的毒性可能要大于甲基的毒性；同時(shí)，2種化合物對(duì)水蚤的繁殖有一定抑制作用。

安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2014年

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