结论

离子液体,因不挥发,不易被吸入,安全性较传统有机溶剂会高很多。

至于离子液体毒性,研究成果不多,据目前研究成果,可得出结论如下:

  • 离子液体毒性比甲醇、乙腈等有机溶剂毒性小2~3个数量级

  • 咪唑、吡啶、三唑等形成阳离子后,毒性会减小很多

  • 阳离子毒性:季铵<吡啶<咪唑<三唑

  • 阳离子负电荷原子数增加,有助于降低阳离子毒性

  • 芳环结构中,N原子数越多,毒性越大

  • 阳离子烷基取代链越长,毒性越大(目前还有争议,有认为不影响)

  • 阴离子对离子液体毒性影响不大,显示毒性的原因是阴离子水解作用,如BF4-、PF6-水解产生F-导致离子液体显现更大毒性

“离子液体”毒性

  1. 阳离子对离子液体毒性影响

    2011年,张瑾、刘树深田利用30种具有不同阳离子的的离子液体(甲基咪唑、二甲基咪唑和吡啶等)分别作用于青海弧菌Q67,观察离子液体毒性对Q67的作用效果。.实验结果表明,当取代烷基及阴离子相同时下列5种阳离子对青海弧菌Q67的毒性影响有相似的规律:季铵盐阳离子<吡啶阳离子<咪唑阳离子<三唑阳离子,并且随着阳离子上负电荷原子数增加,离子液体的毒性减小。couling离子液体结构-性能的定量关系用于研究不同离子液体对vibrio daphnia="">100mg/L, 显示出较低毒性。在四种季铵盐离子液体中有2种(商品名AMMOENG 100, AMMOENG130)显示出较强毒性,LCo<100mg/L, 在上述实验基础上,研究者对AMMOENG 100,AMMOENG130两种 离子液体的96h致死浓度(LC)进行了进- -步研究,实验结果表明两种离子液体的LC具有相似性。与对照组斑马鱼相比,离子液体处理组的主要组织形态变化是上皮层细胞增生、角质细胞空化及鱼鳃片层溃烂,由于研究者所使用的季铵盐离子液体阴阳离子都未固定,因而无法确定急毒性是离子液体哪一部分所致。 上述两篇研究文献中,以不同的生物个体为研究对象时,阳离子核对离子液体毒性的贡献不同,由于该方面的研究数据有限,尚无一一定的规律。

  2. 取代基对离子液体毒性影响

     取代烷基碳链长度对离子液体毒性方面的探讨较多,在分子、细胞及生物个体三种不同测试水平上的研究都有报道,大多数研究表明,随着阳离了烷基碳链长度的增加,离子液体的毒性增强。Docherty'Microtox法研究了咪唑和吡啶离子液体对不同微生物的毒性。以[BMIM]Br、[ HMIM]Br、[OMIM]Br和[BMPy]Br、 [ HMPy]Br、[0MPy]Br分别考察侧链取代基长度对咪唑和吡啶离子液体毒性的影响,咪唑和吡啶离子液体对Vfischeri的毒性均随取代侧链长度的增加而增加。卢珩俊、陆胤”选取卤虫作为实验生物,研究了1-丁基,1-辛基,1-+二烷基-3甲基咪唑盐酸盐([Cnmim][C1](n=4,8,12))3种离子液体的暴露对卤虫个体存活率的影响。根据剂量效应曲线的拟合结果发现,受试离子液体系列随着咪唑环上烃基侧链碳原子数的增加,对卤虫的毒性效应也相应增强,3种离子液体对卤虫的LC50-24h依次为171.1, 133.6, 17. 76μ g/mL。Jastorff58i以两种高等植物,-种水生浮游生物丝藻(Lemna minor)和一种陆生草本植物家独行菜(Lepidium sativum) 为试验对象,考察了咪唑类离子液体的毒性。由于该毒性试验所需周期较长,因此,研究者仅考察了[BMIM]BF和[OMIM]BF的毒性。Lemnaminor在10mg/L的[OMIM]BF下,数量减少了87%,而在相同浓度的[BMIM]BF4作用下仅减少4%,当[BMIM]BF4浓度提高到100mg/L时,Lemna minor 数量减少60%。Lepidium sativum仅在100mg/L的[OMIM]BF作用下时,萌芽率就降至0%,而只有在1000mg/L的高浓度[BMIM]BF作用下才出现较大程度的萌芽受抑制现象。这两种高等植物的毒性试验说明离子液体对植物具有一定毒性,且毒性随取代烷基链长度的增加而增加。但是,也有很多研究表明,离子液体的毒性并不随取代烷基碳链长度的增加而增强。

  3. 阴离子对离子液体毒性影响

    目前,对离子液体中阴离子对其毒性的影响尚没有统一标准。张瑾通过利用30种离子液体(离子液体的阴离子不同)对青海弧菌Q67做毒性效应实验,结果显示,不同阴离子对离子液体毒性影响很小。阴离子对离子液体毒性效应的影响是由于阴离子的水解而产生的:如具有BF阴离子基团的离子液体毒性是由于该离子液体液体水解产生的F。该研究中亦发现离子液体的阴离子基团对毒性影响虽稍有差异,但不显著。袁静、刘树深”以96孔微板为试验载体,测定了具有不同烷基链长度和阴离子基团的离子液体对蛋白核小球藻(Chlore1la pyrenoidosa)的96h生长抑制毒性。结果表明,10种离子液体都具有典型的s型浓度-效应曲线,均可用非线性Weibu11函数进行拟合,效应拟合值与实验值之间的相关系数均大于0.96,均方根误差均在0.1以下,拟合统计性良好。4种咪唑四氟硼酸盐类和4种氯化咪唑盐类离子液体分别对藻的毒性具有烷基链效应,而改变阴离子对离子液体毒性的影响不大。

“离子液体”与有机溶剂毒性对比

传统的化学反应和分离工程由于涉及大量的易挥发试剂,容易对环境造成严重污染,从环境学的观点,人们对于离子液体的兴趣,在于其难挥发性。已有的研究表明,多数离子液体的毒性低于传统的有机溶剂。
      卢珩俊、陆胤选取卤虫作为实验生物,研究了1-丁基,1-辛基,1-十二烷基-3甲基咪唑盐酸盐([Cnmim][C1](n=4,8,12))3种离子液体的暴露对卤虫个体存活率的影响。同时,选取了实验室常用的有机试剂甲醇和乙腈,无机化学品重铬酸钾作为阳性对照。实验结果表明,离子液体对卤虫的LC50-24h比甲醇(LC50-24h=84. 83mg/mL)和乙腈(LC50-24h=52. 84mg/mL)低了2~3个数量级,重铬酸钾对卤虫的(LC50-24h=16. 87μ g/mL) 与离子液体对卤虫的LC50-24h处于同一-水平。
近年来,关于酶在离子液体中相关作用报道越来越多,与传统的有机溶剂相比,很多酶在离子液体中的活性、选择性及稳定性都得以提高。例如,2008年,Kamiyal0
      道了利用1-ethy1-3-methy1imidazolium diethy1phosphate作为离子液体,与水以体积比1 : 4混合,明显提高了纤维素酶活力,反应24h后,70%的纤维素水解成葡萄糖和纤维二糖。与使用传统有机溶剂相比,该离子液体的毒性远小于有机溶剂。但是,也有一些离子液体会使纤维素酶活性降低或丧失1.22所以,也存在某些离子液体的毒性比传统有机溶剂要高。相关数据还不够完整,有待实验工作者进一步完善。


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