生物降解途径的理论预测与QSBR研究-戴树桂

第16卷1997年第5期9月环境化学ENVIR()NMENTALCHEMISTRYVol,16,No.eSptember1997生物降解途径的理论预测与QSBR研究`’戴树桂宋文华庄源益陈晓军2)(南开大学环境科学系,天津,30。。71)摘要本文把有机污染物生物降解途径理论预侧的结果与QsBR模型中化合物选择相结合.把遵循相同理论生物降解途径作为化合物分组的原则,以分子连接性指数和EoHMO作为结构参数和电性参数,采用逐步回归的方法建立了新的QSBR模型.新模型的预测结果与实验结果能较好地吻合.关键词:生物降解途径,理论预恻,QsB.RQSBR研究的目的在于更加深入地认识有机污染物生物降解的规律,建立有机污染物的分子结构一生物降解性关系模型,预测有机污染物的生物降解性.理论性、智能性、综合性和实用性是QSBR研究发展的趋势.本文利用我们建立的“有机污染物生物降解途径理论预测软件包”川,把有机污染物生物降解途径理论预测的结果应用于QSBR模型中有机污染物的选择.按遵循相同理论生物降解途径的原则对有机污染物进行分组,然后利用回归分析建立相应的QSBR模型,把有机污染物的生物降解性评价和途径预测有机地结合在一起.有机污染物生物降解途径的理论预测「’我们选择氯代苯、氯代酚、甲基苯、甲基酚、硝基苯和硝基酚等六个系列的化合物作为研究对象,利用我们建立的软件包预测它们的理论生物降解途径.由于底物是苯及其取代物,苯是易生物降解的化合物,其生物降解途径也非常典型,但其EHoM()要低于正常条件下发生反应的下限(一。.487),因此,我们把EoHM。的条件分为接近苯的EoHMo(一0.5221)才能发生反应的条件称为类苯E(H)M。(或类苯△E一E、)。(分*,)一E(H)M(〕),满足E(H)MO)一0.4887称为正常EoHM。。(或正常△E).理论预测的结果是:(1)遵循双氧化酶催化,生成取代邻苯二酚,然后邻位或间位开环生物降解途径的化合物.正常△E条件下:氯苯、1,2一二氯苯、l,3一二氯苯、1,4一二氯苯、1,2,3一三氯苯、l,2,4-三氯苯、1,3,5一三氯苯、1.2,3,4一四氯苯、l,2,4,5一四氯苯、五氯苯、六氯苯、氯酚、对氯酚、2,3一二氯酚、2,4一二氯酚、2,5一二氯酚、2,3,4一三氯酚、2,3一二甲基酚、2,4一二甲基酚、间甲基酚、1,2一二甲苯、1,4一二甲苯、1,2,3,4一四甲基苯.l)国家自然科学基金资助课题N。:29577279;2)南开大学物理系.王币屯境化学16卷类苯△E条件下:氯苯、2一甲基酚、4一甲基酚、甲苯、1,4一二甲苯、硝基苯、l,2一二硝基苯、1,4一硝基苯.(2)遵循单氧化酶催化,生成相应取代酚.然后生成取代邻苯二酚,并进一步邻位或间位开环生物降解途径的化合物.正常△E条件下:2,5一二氯酚、2,3一二氯酚、2,4一二氯酚、邻氯酚、间氯酚、对氯酚、3,4一二氯酚、3,5一二氯酚、氯苯、1,3一二氯苯、1,4一二氯苯、间甲酚、对甲酚、2,4一二甲酚、3.5一二甲酚、2,5一二甲酚、2,3一二甲酚、2,3,4一三甲酚、2,3,5一三甲酚、2,3,4,5一四甲酚、甲苯、1,2一二甲苯、1,3一二甲苯、1,2,3三甲苯、1,2,4一三甲苯、邻硝基酚、对硝基酚、2,4一二硝基酚.类苯△E条件下:邻甲酚、间硝基酚、2,4一二硝基酚、2,5一二硝基酚、3,4一二硝基酚、2,3一二硝基酚、2,3,4一三硝基酚、2,3,5一三硝基酚、2,3,4,5四硝基酚、硝基苯、l,4一二硝基苯、l,3一二硝基苯、1,2.3一三硝基苯.(3)遵循单氧化酶催化,不生成取代邻苯二酚,作为开环中间物生物降解途径的化合物.正常△E条件下:间氯酚、对氯酚、2,3一二氯酚、2,4一二氯酚、2,5一二氯酚、3,4一二氯酚、3,5一二氯酚、2,4,6一三氯酚、邻甲酚、间甲酚、2,4一二甲酚、2,5一二甲酚、2,3一二甲酚、3.4一二甲酚、3,5一二甲酚、2,3,5一二甲酚、2,3,6一三甲酚、2,4,5一三甲酚、2,3,4,6-四甲酚、2,3,5,6一四甲酚、邻硝基酚、对硝基酚、2,6一硝基酚.类苯△E条件下:间硝基酚、2,6一二硝基酚、3,5一二硝基酚、2,5一二硝基酚、2,3一二硝基酚、2,3,5一三硝基酚、2,3,5,6一四硝基酚、2,3,4,6一四硝基酚。QsBR研究中有机污染物的迭择以分子连接性指数(MCIs)作为有机污染物的结构参数,采用活性污泥接种,测定混合菌代谢有机物时COZ的产生量作为表征有机污染物生物降解性的指标,选择32种有机污染物作为目标化合物,测定的CO:生成量(mmol)和计算的分子连接性指数详见表1和表21.根据生物降解途径理论预测的结果,按照遵循相同理论生物降解途径的分组原则,对上述化合物重新分组如下: