手性农药对映体圆二色光谱表征及环境行为差异性研究

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环境中手性污染物选择性行为的研究历史不长,但由于对映体生物活性的差异,手性污染物在环境中的对映体选择性行为已愈来愈引起人们的关注。与此同时,手性检测器作为手性化合物环境行为研究的有力工具,它的应用及相关理论也开始受到了关注。现在所用的农药中有25%是手性化合物,而在上世纪90年代以前,这类手性对映体一直被当作单一的化合物进行环境行为研究,近十几年来,手性化合物手性环境行为研究主要集中在一些手性化合物环境中选择性积累的调查,而在手性对映体层面上其环境行为研究还没有全面的展开。甲霜灵是当今世界上使用量最大、应用最广泛的一种杀菌剂,也是一种手性化合物,其手性环境行为值得关注。本文围绕圆二色光谱检测器相关理论及应用和甲霜灵的生物对映体选择性降解展开研究   由于圆二色光谱(CD)在技术上的成熟,CD较旋光检测器(ORD)灵敏,且CD包含更多结构方面的信息,提出以圆二色光谱在特定波长上的康顿效应来宏观标识手性对映体构型。这对手性分离色谱峰标识有现实意义,并且通过一些规律相结合可以与绝对构型相关联,进一步确认手性对映体绝对构型。   本论文中对敌草胺、2,4-滴丙酸甲酯、甲霜灵、2-甲-4-氯苯氧丙酸(MCPP-M)、布洛芬、水胺硫磷、甲胺磷、咪草烟、灭草喹和灭草烟十种手性化合物,首先进行了手性对映体拆分,并以圆二色光谱对其各对映体进行了表征。应用八区律,结合圆二色光谱的表征结果,对MCPP-M、布洛芬和敌草胺的绝对构型进行了判定。结果表明MCPP-M的具负Cotton效应的第二流出峰为S型;布洛芬呈正Cotton效应的第二流出峰为R型;敌草胺的具正Cotton效应的第二流出峰为R型。此举开创在手性环境行为研究领域中应用圆二色光谱的先河。   利用非手性液相色谱-圆二色检测法,在用非手性柱的前提下,提出一种以测定各向异性系数(Anisotropy factor,G)检测手性化合物对映体纯度的方法,并从理论上证明G与对映体过剩率EE成线性关系,并与浓度无关,线性方程如下:   G=1/2ε[(εLR-εLS-εRR+εRS)EE+εLR+εLS-εRR+εRS]   利用该方法测定了甲霜灵的手性对映体含量,结果与手性色谱的结果相比较,两者相对平均偏差小于3%。这进一步证明该方法在手性对映体含量检测时准确性高且实用性强。该方法的提出与应用将给手性药物和手性环境研究行为提供一种检测对映体纯度的新方法。   以甲霜灵和精甲霜灵为对象研究其在微生物降解过程中对映体选择性。实验中利用反相高效液相谱测定降解过程中甲霜灵总量的变化;利用正相液相色谱系统(使用Chiralcel AS-H柱)对甲霜灵对映体进行拆分,在此正相系统上检测甲霜灵降解过程中对映体含量的相对变化。在上述分析方法的支撑下,研究甲霜灵和精甲霜灵在混菌条件下和单菌条件下降解过程中对映体的选择性。甲霜灵和精甲霜灵在混菌条件下都被降解,但甲霜灵的降解速率高于精甲霜灵,降解速率常数分别为0.1711 d-1和0.0795 d-1;甲霜灵和精甲霜灵在单菌BM条件下都被降解,精甲霜灵的降解速率小于甲霜灵;单菌条件下,随着初始浓度的增加,甲霜灵和精甲霜灵的降解半衰期都有所增加,但精甲霜灵的初始浓度的增加对降解半衰期影响更大;pH6.89是比较适宜菌种BM的pH。   大型蚤的毒性实验表明,甲霜灵和精霜灵的48h-LC50分别为51.5(45.5,58.3)mg/L和41.9(35.2,49.8)mg/L。根据毒性分级为低毒,但精甲霜灵急性较甲霜灵要稍高。甲霜灵与精甲霜灵的慢性毒性相比部分指标存在一些差异。对于第一次产蚤时间,在受试浓度内两者相比都没有显著性差异。而对于体长和幼蚤数/母蚤,浓度大于等于1 mg/L开始出现显著性差异;对于胎数/母蚤,浓度大于等于2 mg/L开始出现显著性的差异。精甲霜灵对于体长和幼蚤数/母蚤影响最大,次之为胎数/母蚤,而对于产蚤时间没有明显的影响。大型蚤的慢性实验结果表明,精甲霜灵较甲霜灵的水生毒性大。
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