四氮雜冠醚金屬配合物對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，測定其半數致死量，并分析其對環境的影響。[結果] NiL3（ClO4）2和NiL1（ClO4）2對多刺裸腹蚤的半數致死量（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2種化合物本身帶有的苯環和甲基基團可能對細胞毒性有一定的影響。[結論] 該研究為進一步研究大環類化合物污染對多刺裸腹蚤的生理生化影響提供基礎資料，并為淡水水體質量評價和防治提供參考依據。

關鍵詞 NiL1（ClO4）2；NiL3（ClO4）2；多刺裸腹蚤；細胞毒性

中圖分類號 S188 文獻標識碼 A 文章編號 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

近年來在大環配合物的應用方面進行了大量有益的研究，如大環配合物的電化學性能、生物活性和催化性能等。以前主要對大環配合物催化苯酚羥基化和制備苯二酚進行了應用研究，研究發現十四環四氮雜大環配合物對苯酚的羥基化具有一定的催化作用，且具有一定的選擇性，具有一定的應用前景。然而，作為苯酚羥基化反應的催化劑，因其可能隨工廠污水直接排到自然水體或灌溉農田，可能會對水體中的生物產生毒性效應，因此有必要對其毒性進行檢測，為防治工業廢水的污染和保護水生生物的正常生長提供參考。目前對淡水水體污染檢測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]作為成熟的環境檢測指示生物已經在水質監測中得到了廣泛應用。筆者在實驗室條件下用多刺裸腹蚤（節肢動物門甲殼綱枝角亞目裸腹蚤科）[6]為實驗動物，研究這2種化合物對水蚤的的毒性，以期為進一步研究大環類化合物污染對多刺裸腹蚤的生理生化影響提供基礎資料，并為淡水水體質量評價和防治提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 多刺裸腹蚤的培養

蚤種由安徽大學生命科學院提供，經鏡檢鑒定為多刺裸腹蚤，然后馴化一段時間，使其適應試驗條件。試驗前將長勢好的蚤用玻璃管吸出，分開喂養，選擇健壯蚤進行繁殖，一般試驗用蚤為出生4～24 h內同一母體的幼蚤。

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，放置即有白色細微晶體析出[7-8]。過濾后用丙酮洗滌，干燥后得到6 g產品，產率約70%，熔點135.1～137 ℃，與文獻相同[9]，其反應方程式如圖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，石油醚重結晶，得到白色片狀晶體約18 g，產率約51%，熔點33.4～134.6 ℃。NiL3（ClO4）2的反應方程式見圖2。

以上2種藥品均是參考文獻[9-11]的方法在實驗室內合成，其他試劑均為市售分析純。

1.3 溶劑配制

將合成待測化合物先配制成濃度較高的儲備液，再根據試驗設置濃度和試驗溶液體積計算出應添加儲備液的數量，用前按所需體積進行稀釋。用蒸餾水配制了NiL3（ClO4）2和NiL1（ClO4）2試驗母液，濃度分別為3.2和8.0 g/L。其中，稀釋水為去離子水，各水質指標均符合國家水質標準。試驗期間水溫為22～25 ℃，同一試驗組溫差不超過±1 ℃[12]。

1.4 方法

1.4.1 預試驗。分別用2種化合物進行預試驗，以確定化合物的毒性范圍。每組試驗中每個容器內放養5只同齡水蚤作為1組，選用100、50、25、12.5、5 mg/L 5個濃度梯度，每個濃度同時設3個重復組和對照組。按照國家標準GB/T 1326691[1]和ISO法以心臟停止跳動為大型水蚤死亡終點，24和48 h后分別觀察動物的死亡情況，計算出100%死亡濃度（絕對死亡濃度LD100）和無死亡濃度（最大耐受濃度LD0），然后根據預試驗得出的濃度范圍來確定正式試驗所用的濃度[12]。

1.4.2 NiL3（ClO4）2的毒性試驗。根據預試驗結果設置5、10、20、40、80 mg/L 5個濃度梯度，每個濃度設置3個重復組和1個不添加化合物的空白對照組，置于24孔板內。從培養容器取同一水蚤的同齡幼蚤，將其先收集在小燒杯內，用以調試至試驗溫度的稀釋水洗3次，每次5 min，以減少培養液帶入試驗溶液。然后，挑選個頭健壯，大小差不多的幼蚤放入不同濃度組，每組5只，在轉移幼蚤時不能使其離開水[12]。然后置于25 ℃的光照培養箱中（12 D∶12 L）[13]，24、48 h分別定時觀察，并記錄蚤的活動情況和存活數。

1.4.3 NiL1（ClO4）2的毒性試驗。NiL1（ClO4）2的毒性試驗方法與NiL3（ClO4）2的方法相同，同樣設置5個試驗組，濃度也依次為5、10、20、40、80 mg/L，每個濃度設3個重復組和1個不添加化合物的空白對照組，放入5個水蚤，24、48 h觀察，分別記錄蚤的活動情況和存活數。

3 小結

蚤類是海洋河流的初級消費者，是良好的天然餌料，在水生生態系統的食物鏈中起著十分重要的作用。同時，蚤類對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，進而危害到整個生態系統的安全，研究水蚤可以為蚤類急性毒性的測定方法提供參考依據，而且水蚤容易飼養，因此被廣泛用于水體毒理試驗[12]。該試驗表明，當NiL3（ClO4）2的濃度達到5 mg/L，NiL1（ClO4）2的濃度為10 mg/L時水蚤開始部分死亡；當NiL3（ClO4）2濃度達到40 mg/L、NiL1（ClO4）2的濃度為80 mg/L時，多刺裸腹蚤全部死亡。

該研究結果表明NiL1（ClO4）2和NiL3（ClO4）2 2種化合物對多刺裸腹蚤的半數致死量（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，因此試驗過程中可以以24 h為1個觀察周期，多刺裸腹蚤的活動強度隨著毒物的增加和毒物中暴露時間的延長（24 h內）而逐漸變弱，直至死亡；同時，NiL3（ClO4）2的毒性要比NiL1（ClO4）2的毒性大，其結構基團分析表明NiL1（ClO4）2的7、12位的4個甲基被NiL3（ClO4）2上的2個苯環基團取代，甲基是生物所需化合物的常見基團毒性較小，而苯環基團本身對生物具有較強的毒性作用，因此其毒性大小可能與這2種化合物的不同基團有關，即四氮雜冠醚金屬配合物包含苯基基團時要比相應的甲基基團的生物學毒性大。

另外，已有研究表明多刺裸腹蚤的首次產幼時間不受殺蟲劑馬拉硫磷（Malathion）、二嗪農（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，然而當水蚤放入2種化合物中時，水蚤無明顯的繁殖現象，說明NiL1（ClO4）2和NiL3（ClO4）2 2種化合物對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，在保證催化效率的同時要選擇環境友好性的配體基團合成化合物。該試驗結果表明，NiL3（ClO4）2的毒性要比NiL1（ClO4）2的毒性大，苯環基團本身的毒性可能要大于甲基的毒性；同時，2種化合物對水蚤的繁殖有一定抑制作用。

安徽農業科學 2014年

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