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結(jié)論

離子液體,因不揮發(fā),不易被吸入,安全性較傳統(tǒng)有機(jī)溶劑會(huì)高很多。

至于離子液體毒性,研究成果不多,據(jù)目前研究成果,可得出結(jié)論如下:

  • 離子液體毒性比甲醇、乙腈等有機(jī)溶劑毒性小2~3個(gè)數(shù)量級(jí)

  • 咪唑、吡啶、三唑等形成陽(yáng)離子后,毒性會(huì)減小很多

  • 陽(yáng)離子毒性:季銨<吡啶<咪唑<三唑

  • 陽(yáng)離子負(fù)電荷原子數(shù)增加,有助于降低陽(yáng)離子毒性

  • 芳環(huán)結(jié)構(gòu)中,N原子數(shù)越多,毒性越大

  • 陽(yáng)離子烷基取代鏈越長(zhǎng),毒性越大(目前還有爭(zhēng)議,有認(rèn)為不影響)

  • 陰離子對(duì)離子液體毒性影響不大,顯示毒性的原因是陰離子水解作用,如BF4-、PF6-水解產(chǎn)生F-導(dǎo)致離子液體顯現(xiàn)更大毒性

“離子液體”毒性

  1. 陽(yáng)離子對(duì)離子液體毒性影響

    2011年,張瑾、劉樹(shù)深田利用30種具有不同陽(yáng)離子的的離子液體(甲基咪唑、二甲基咪唑和吡啶等)分別作用于青?;【鶴67,觀察離子液體毒性對(duì)Q67的作用效果。.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)取代烷基及陰離子相同時(shí)下列5種陽(yáng)離子對(duì)青?;【鶴67的毒性影響有相似的規(guī)律:季銨鹽陽(yáng)離子<吡啶陽(yáng)離子<咪唑陽(yáng)離子<三唑陽(yáng)離子,并且隨著陽(yáng)離子上負(fù)電荷原子數(shù)增加,離子液體的毒性減小。couling離子液體結(jié)構(gòu)-性能的定量關(guān)系用于研究不同離子液體對(duì)vibrio daphnia="">100mg/L, 顯示出較低毒性。在四種季銨鹽離子液體中有2種(商品名AMMOENG 100, AMMOENG130)顯示出較強(qiáng)毒性,LCo<100mg/L, 在上述實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,研究者對(duì)AMMOENG 100,AMMOENG130兩種 離子液體的96h致死濃度(LC)進(jìn)行了進(jìn)- -步研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明兩種離子液體的LC具有相似性。與對(duì)照組斑馬魚(yú)相比,離子液體處理組的主要組織形態(tài)變化是上皮層細(xì)胞增生、角質(zhì)細(xì)胞空化及魚(yú)鰓片層潰爛,由于研究者所使用的季銨鹽離子液體陰陽(yáng)離子都未固定,因而無(wú)法確定急毒性是離子液體哪一部分所致。 上述兩篇研究文獻(xiàn)中,以不同的生物個(gè)體為研究對(duì)象時(shí),陽(yáng)離子核對(duì)離子液體毒性的貢獻(xiàn)不同,由于該方面的研究數(shù)據(jù)有限,尚無(wú)一一定的規(guī)律。

  2. 取代基對(duì)離子液體毒性影響

     取代烷基碳鏈長(zhǎng)度對(duì)離子液體毒性方面的探討較多,在分子、細(xì)胞及生物個(gè)體三種不同測(cè)試水平上的研究都有報(bào)道,大多數(shù)研究表明,隨著陽(yáng)離了烷基碳鏈長(zhǎng)度的增加,離子液體的毒性增強(qiáng)。Docherty'Microtox法研究了咪唑和吡啶離子液體對(duì)不同微生物的毒性。以[BMIM]Br、[ HMIM]Br、[OMIM]Br和[BMPy]Br、 [ HMPy]Br、[0MPy]Br分別考察側(cè)鏈取代基長(zhǎng)度對(duì)咪唑和吡啶離子液體毒性的影響,咪唑和吡啶離子液體對(duì)Vfischeri的毒性均隨取代側(cè)鏈長(zhǎng)度的增加而增加。盧珩俊、陸胤”選取鹵蟲(chóng)作為實(shí)驗(yàn)生物,研究了1-丁基,1-辛基,1-+二烷基-3甲基咪唑鹽酸鹽([Cnmim][C1](n=4,8,12))3種離子液體的暴露對(duì)鹵蟲(chóng)個(gè)體存活率的影響。根據(jù)劑量效應(yīng)曲線的擬合結(jié)果發(fā)現(xiàn),受試離子液體系列隨著咪唑環(huán)上烴基側(cè)鏈碳原子數(shù)的增加,對(duì)鹵蟲(chóng)的毒性效應(yīng)也相應(yīng)增強(qiáng),3種離子液體對(duì)鹵蟲(chóng)的LC50-24h依次為171.1, 133.6, 17. 76μ g/mL。Jastorff58i以兩種高等植物,-種水生浮游生物絲藻(Lemna minor)和一種陸生草本植物家獨(dú)行菜(Lepidium sativum) 為試驗(yàn)對(duì)象,考察了咪唑類離子液體的毒性。由于該毒性試驗(yàn)所需周期較長(zhǎng),因此,研究者僅考察了[BMIM]BF和[OMIM]BF的毒性。Lemnaminor在10mg/L的[OMIM]BF下,數(shù)量減少了87%,而在相同濃度的[BMIM]BF4作用下僅減少4%,當(dāng)[BMIM]BF4濃度提高到100mg/L時(shí),Lemna minor 數(shù)量減少60%。Lepidium sativum僅在100mg/L的[OMIM]BF作用下時(shí),萌芽率就降至0%,而只有在1000mg/L的高濃度[BMIM]BF作用下才出現(xiàn)較大程度的萌芽受抑制現(xiàn)象。這兩種高等植物的毒性試驗(yàn)說(shuō)明離子液體對(duì)植物具有一定毒性,且毒性隨取代烷基鏈長(zhǎng)度的增加而增加。但是,也有很多研究表明,離子液體的毒性并不隨取代烷基碳鏈長(zhǎng)度的增加而增強(qiáng)。

  3. 陰離子對(duì)離子液體毒性影響

    目前,對(duì)離子液體中陰離子對(duì)其毒性的影響尚沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。張瑾通過(guò)利用30種離子液體(離子液體的陰離子不同)對(duì)青?;【鶴67做毒性效應(yīng)實(shí)驗(yàn),結(jié)果顯示,不同陰離子對(duì)離子液體毒性影響很小。陰離子對(duì)離子液體毒性效應(yīng)的影響是由于陰離子的水解而產(chǎn)生的:如具有BF陰離子基團(tuán)的離子液體毒性是由于該離子液體液體水解產(chǎn)生的F。該研究中亦發(fā)現(xiàn)離子液體的陰離子基團(tuán)對(duì)毒性影響雖稍有差異,但不顯著。袁靜、劉樹(shù)深”以96孔微板為試驗(yàn)載體,測(cè)定了具有不同烷基鏈長(zhǎng)度和陰離子基團(tuán)的離子液體對(duì)蛋白核小球藻(Chlore1la pyrenoidosa)的96h生長(zhǎng)抑制毒性。結(jié)果表明,10種離子液體都具有典型的s型濃度-效應(yīng)曲線,均可用非線性Weibu11函數(shù)進(jìn)行擬合,效應(yīng)擬合值與實(shí)驗(yàn)值之間的相關(guān)系數(shù)均大于0.96,均方根誤差均在0.1以下,擬合統(tǒng)計(jì)性良好。4種咪唑四氟硼酸鹽類和4種氯化咪唑鹽類離子液體分別對(duì)藻的毒性具有烷基鏈效應(yīng),而改變陰離子對(duì)離子液體毒性的影響不大。

“離子液體”與有機(jī)溶劑毒性對(duì)比

傳統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)和分離工程由于涉及大量的易揮發(fā)試劑,容易對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染,從環(huán)境學(xué)的觀點(diǎn),人們對(duì)于離子液體的興趣,在于其難揮發(fā)性。已有的研究表明,多數(shù)離子液體的毒性低于傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑。
      盧珩俊、陸胤選取鹵蟲(chóng)作為實(shí)驗(yàn)生物,研究了1-丁基,1-辛基,1-十二烷基-3甲基咪唑鹽酸鹽([Cnmim][C1](n=4,8,12))3種離子液體的暴露對(duì)鹵蟲(chóng)個(gè)體存活率的影響。同時(shí),選取了實(shí)驗(yàn)室常用的有機(jī)試劑甲醇和乙腈,無(wú)機(jī)化學(xué)品重鉻酸鉀作為陽(yáng)性對(duì)照。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,離子液體對(duì)鹵蟲(chóng)的LC50-24h比甲醇(LC50-24h=84. 83mg/mL)和乙腈(LC50-24h=52. 84mg/mL)低了2~3個(gè)數(shù)量級(jí),重鉻酸鉀對(duì)鹵蟲(chóng)的(LC50-24h=16. 87μ g/mL) 與離子液體對(duì)鹵蟲(chóng)的LC50-24h處于同一-水平。
近年來(lái),關(guān)于酶在離子液體中相關(guān)作用報(bào)道越來(lái)越多,與傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑相比,很多酶在離子液體中的活性、選擇性及穩(wěn)定性都得以提高。例如,2008年,Kamiyal0
      道了利用1-ethy1-3-methy1imidazolium diethy1phosphate作為離子液體,與水以體積比1 : 4混合,明顯提高了纖維素酶活力,反應(yīng)24h后,70%的纖維素水解成葡萄糖和纖維二糖。與使用傳統(tǒng)有機(jī)溶劑相比,該離子液體的毒性遠(yuǎn)小于有機(jī)溶劑。但是,也有一些離子液體會(huì)使纖維素酶活性降低或喪失1.22所以,也存在某些離子液體的毒性比傳統(tǒng)有機(jī)溶劑要高。相關(guān)數(shù)據(jù)還不夠完整,有待實(shí)驗(yàn)工作者進(jìn)一步完善。


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