卤代醌类环境污染物多路径降解机制的理论研究

Halogenated quinones are the major metabolites and degradation products of halogenated aromatic pollutants in the environment and play an important role in the carcinogenic mechanisms of these pollutants. Therefore, it is very important to detoxify them effectively. In this program, quantum chemical calculation, accompanying with experimental research, is used to explore the reaction pathways, effectiveness, and mechanisms of degrading chlorinated quinones by hydroxamic acids and aldoximes. Based on the experimental results and the mechanistic hypothesis, the general rules and reaction mechanisms of chlorinated quinones with hydroxamic acids and aldoximes will be studied systematically using DFT calculational methods. We will also verify the theoretical calculation mechanisms by experiments. It is believed that the theoretical research should be helpful to the application of detoxification of halogenated quinones by hydroxamic acids and aldoximes and the design of new detoxifying compounds.

卤代醌类化合物是卤代芳香环境污染物的代谢和降解产物，在卤代芳香环境污染物引起的致癌毒性中扮演了重要角色，因此如何对其进行有效脱毒处理具有十分重要的意义。本课题旨在采用量子化学理论计算并结合实验的研究方法，探索氯代醌与异羟肟酸及醛肟类化合物不同条件下的降解路径、机制与有效性。研究将在现有的大量实验研究数据和机理推测基础上，通过对不同取代的氯代醌与多种异羟肟酸及醛肟类化合物的反应机理进行计算模拟，探索氯代醌与该类化合物反应的一般规律，以及异羟肟酸及醛肟类化合物保护氯代醌所致毒性的分子机理。同时，针对相应的理论计算结果进行进一步的实验验证，从而得到明确的降解机制。该项研究将为利用该类化合物有效、安全地解除卤代醌类化合物毒性的应用以及今后卤代醌脱毒处理的相关分子设计提供依据。

卤代醌类化合物是卤代芳香环境污染物的代谢和降解产物，在卤代芳香环境污染物引起的致癌毒性中扮演了重要角色，因此对其进行有效脱毒处理具有十分重要的意义。按照项目申请时的研究计划，我们采用量子化学理论计算的方法，探索了氯代醌与异羟肟酸及醛肟类化合物在不同条件下的降解路径、机制与有效性，取得了如下一些重要的结果：A、在N-R-BHA/CnBQ（R=H、Me、Ph）体系中，亲核取代产物能否形成氮负离子以及该负离子的稳定性是决定反应路径的决定因素。B、在2-PAM Cl/CnBQ体系中，卤代醌底物反应位点邻位是否有电负性较大的取代基是决定反应路径的主要影响因素。C、在N-Me-AHA/CnBQ体系中，反应路径基本上与N-Me-BHA/CnBQ体系类似，DCBQ类型的苯醌在均裂形成N、O自由基后主要生成C-N偶联的产物，而TCBQ类型的苯醌均裂形成的N、O自由基后主要与异羟肟酸发生抽氢反应，形成对应的羟基氯代苯醌。D、此外，利用本基金的部分经费，我们还开展下一个拟申请基金的预研工作，基金申请工作正在进行中。. 总之，通过该基金项目的研究工作，实现了预期的研究目标，为利用异羟肟酸及醛肟类化合物有效、安全地解除卤代醌类化合物毒性的应用以及今后卤代醌脱毒处理的相关分子设计提供了基础。