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多溴联苯醚(Polybrominated diphenyl ethers,PBDEs)是一类人工合成的含溴系阻燃剂,由于其具有良好的阻燃性,被广泛应用于塑料、电路板、电视机、建筑材料和纺织品中。近年来,有关PBDEs环境危害性已成为全球关注的热点问题。目前,鉴于五溴和八溴类PBDEs已经证实的毒害性,它们已被禁止使用,但十溴PBDE(BDE-209)的毒理存在很大争议,仍被大量生产和使用。研究发现,PBDEs在生物体内可被代谢,主要发生脱卤、氧化反应生成OH-PBDEs或MeO-PBDEs,这些PBDEs代谢物被证实具有比原型化合物更大的危害性。
但PBDEs代谢复杂,其代谢时容易发生脱溴、溴原子重排等使得代谢物种类复杂,鉴定这些代谢物则需要种类繁多的OH/MeO-PBDEs代谢物标样,这给标样的合成工作带来很大困难。尤其是高溴代OH/MeO-PBDEs,由于其分子上溴的个数众多,造成溴化空间位阻大,进一步加剧了标样合成的困难。标样的匮乏很大程度阻碍了PBDEs代谢物含量、分布及毒性研究的开展。因此,本文的目的是探索和开发一种通用型合成方法,能广泛合成出多种类邻、间、对位高溴代OH/MeO-PBDEs化合物,从而为PBDEs代谢物的环境与毒理研究提供必要的标准样品。
在斯德哥尔摩大学低溴代(3~5溴)OH/MeO-PBDEs化合物的合成基础上,本研究通过在苯环上引入氨基和羟基活泼取代基,利用环上它们的定位溴化效应,结合不同的溴化方法,实现分别控制非羟基/甲氧基苯环(A环)和羟基/甲氧基苯环(B环)的溴化。进一步通过A和B环的化学组合,可得到不同溴代数目、不同羟基/甲氧基位置的多种7~9溴OH/MeO-PBDEs异构体化合物。高溴代OH/MeO-PBDEs化合物种类繁多,本文选择性合成了具有代表性的42个7~9溴OH/MeO-PBDEs化合物,部分化合物用高效液相色谱(HPLC)进行分离提纯。对反应中间和最终产物均用气质(GC/MS)、C13和H1核磁共振(NMR)进行结构表征,确定它们结构。
本研究成功地克服了PBDEs代谢物的种类繁多、空间位阻大和精确溴化困难等难点,为高溴代的羟基/甲氧基多溴联苯醚代谢物分子的合成提供了一种新的途径与和方法,同时也丰富了OH/MeO-PBDEs标样化合物的种类及制备方法。这是国内外首次报道高溴代OH/MeO-PBDEs的合成,这为PBDEs代谢物环境分布、毒理和稳定性研究提供标准样品,从而解决环境分析检测及生物毒理研究中标样匮乏这一瓶颈难题。