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結論

離子液體,因不揮發,不易被吸入,安全性較傳統有機溶劑會高很多。

至于離子液體毒性,研究成果不多,據目前研究成果,可得出結論如下:

  • 離子液體毒性比甲醇、乙腈等有機溶劑毒性小2~3個數量級

  • 咪唑、吡啶、三唑等形成陽離子后,毒性會減小很多

  • 陽離子毒性:季銨<吡啶<咪唑<三唑

  • 陽離子負電荷原子數增加,有助于降低陽離子毒性

  • 芳環結構中,N原子數越多,毒性越大

  • 陽離子烷基取代鏈越長,毒性越大(目前還有爭議,有認為不影響)

  • 陰離子對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-水解產生F-導致離子液體顯現更大毒性

“離子液體”毒性

  1. 陽離子對離子液體毒性影響

    2011年,張瑾、劉樹深田利用30種具有不同陽離子的的離子液體(甲基咪唑、二甲基咪唑和吡啶等)分別作用于青海弧菌Q67,觀察離子液體毒性對Q67的作用效果。.實驗結果表明,當取代烷基及陰離子相同時下列5種陽離子對青海弧菌Q67的毒性影響有相似的規律:季銨鹽陽離子<吡啶陽離子<咪唑陽離子<三唑陽離子,并且隨著陽離子上負電荷原子數增加,離子液體的毒性減小。couling離子液體結構-性能的定量關系用于研究不同離子液體對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)顯示出較強毒性,LCo<100mg/L, 在上述實驗基礎上,研究者對AMMOENG 100,AMMOENG130兩種 離子液體的96h致死濃度(LC)進行了進- -步研究,實驗結果表明兩種離子液體的LC具有相似性。與對照組斑馬魚相比,離子液體處理組的主要組織形態變化是上皮層細胞增生、角質細胞空化及魚鰓片層潰爛,由于研究者所使用的季銨鹽離子液體陰陽離子都未固定,因而無法確定急毒性是離子液體哪一部分所致。 上述兩篇研究文獻中,以不同的生物個體為研究對象時,陽離子核對離子液體毒性的貢獻不同,由于該方面的研究數據有限,尚無一一定的規律。

  2. 取代基對離子液體毒性影響

     取代烷基碳鏈長度對離子液體毒性方面的探討較多,在分子、細胞及生物個體三種不同測試水平上的研究都有報道,大多數研究表明,隨著陽離了烷基碳鏈長度的增加,離子液體的毒性增強。Docherty'Microtox法研究了咪唑和吡啶離子液體對不同微生物的毒性。以[BMIM]Br、[ HMIM]Br、[OMIM]Br和[BMPy]Br、 [ HMPy]Br、[0MPy]Br分別考察側鏈取代基長度對咪唑和吡啶離子液體毒性的影響,咪唑和吡啶離子液體對Vfischeri的毒性均隨取代側鏈長度的增加而增加。盧珩俊、陸胤”選取鹵蟲作為實驗生物,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鹵蟲個體存活率的影響。根據劑量效應曲線的擬合結果發現,受試離子液體系列隨著咪唑環上烴基側鏈碳原子數的增加,對鹵蟲的毒性效應也相應增強,3種離子液體對鹵蟲的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行菜(Lepidium sativum) 為試驗對象,考察了咪唑類離子液體的毒性。由于該毒性試驗所需周期較長,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,數量減少了87%,而在相同濃度的[BMIM]BF4作用下僅減少4%,當[BMIM]BF4濃度提高到100mg/L時,Lemna minor 數量減少60%。Lepidium sativum僅在100mg/L的[OMIM]BF作用下時,萌芽率就降至0%,而只有在1000mg/L的高濃度[BMIM]BF作用下才出現較大程度的萌芽受抑制現象。這兩種高等植物的毒性試驗說明離子液體對植物具有一定毒性,且毒性隨取代烷基鏈長度的增加而增加。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度的增加而增強。

  3. 陰離子對離子液體毒性影響

    目前,對離子液體中陰離子對其毒性的影響尚沒有統一標準。張瑾通過利用30種離子液體(離子液體的陰離子不同)對青海弧菌Q67做毒性效應實驗,結果顯示,不同陰離子對離子液體毒性影響很小。陰離子對離子液體毒性效應的影響是由于陰離子的水解而產生的:如具有BF陰離子基團的離子液體毒性是由于該離子液體液體水解產生的F。該研究中亦發現離子液體的陰離子基團對毒性影響雖稍有差異,但不顯著。袁靜、劉樹深”以96孔微板為試驗載體,測定了具有不同烷基鏈長度和陰離子基團的離子液體對蛋白核小球藻(Chlore1la pyrenoidosa)的96h生長抑制毒性。結果表明,10種離子液體都具有典型的s型濃度-效應曲線,均可用非線性Weibu11函數進行擬合,效應擬合值與實驗值之間的相關系數均大于0.96,均方根誤差均在0.1以下,擬合統計性良好。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藻的毒性具有烷基鏈效應,而改變陰離子對離子液體毒性的影響不大。

“離子液體”與有機溶劑毒性對比

傳統的化學反應和分離工程由于涉及大量的易揮發試劑,容易對環境造成嚴重污染,從環境學的觀點,人們對于離子液體的興趣,在于其難揮發性。已有的研究表明,多數離子液體的毒性低于傳統的有機溶劑。
      盧珩俊、陸胤選取鹵蟲作為實驗生物,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鹵蟲個體存活率的影響。同時,選取了實驗室常用的有機試劑甲醇和乙腈,無機化學品重鉻酸鉀作為陽性對照。實驗結果表明,離子液體對鹵蟲的LC50-24h比甲醇(LC50-24h=84. 83mg/mL)和乙腈(LC50-24h=52. 84mg/mL)低了2~3個數量級,重鉻酸鉀對鹵蟲的(LC50-24h=16. 87μ g/mL) 與離子液體對鹵蟲的LC50-24h處于同一-水平。
近年來,關于酶在離子液體中相關作用報道越來越多,與傳統的有機溶劑相比,很多酶在離子液體中的活性、選擇性及穩定性都得以提高。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24h后,70%的纖維素水解成葡萄糖和纖維二糖。與使用傳統有機溶劑相比,該離子液體的毒性遠小于有機溶劑。但是,也有一些離子液體會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有機溶劑要高。相關數據還不夠完整,有待實驗工作者進一步完善。