多溴联苯醚(Polybrominated diphenyl ethers,PBDEs)是一类典型的添加型溴系阻燃剂,因其突出的性能作为功能性助剂赋予高分子材料不易燃烧和阻止火焰蔓延的特性。同时,PBDEs的普遍应用所带来的负面环境影响(毒性、生物富集性、持久性、远距离迁移性)以及对人体健康的危害效应(“三致”效应、内分泌干扰效应)成为社会的重点关注。传统PBDEs检测方法存在测定周期长、步骤繁琐等缺点,加之PBDEs分子同系物众多且样品中含量较低,因此存在一定的检测困难,由此本文引入拉曼光谱检测手段以弥补传统检测方法的不足;同时,研究者们对PBDEs环境有害行为控制的研究中鲜有对其功能特性的兼顾。综上所述,本文以PBDEs为研究目标,从光谱增强兼具功能特性优势、高效环保等方面建立PBDEs污染控制方案,指导设计易于环境检出、高性能且环境友好型PBDEs新型阻燃剂,为今后PBDEs应用过程中的污染控制提供理论依据。基于PBDEs拉曼光谱数据及其功能特性指标数值分别建立了 PBDEs拉曼光谱药效团模型Hypo 1和PBDEs功能特性综合效应3D-QSAR模型CoMFA,结果显示:Hypo 1相关系数(R2)最大(0.88)、均方根值(RMS)最小(0.231),其总消耗值Total cost(81.488)和Configuration值为12.56(<17)均符合模型评价指标;CoMFA的交叉验证系数q2大于0.5(0.571),非交叉验证系数r2大于0.6(0.860),最佳主成分n值为4,同时,外部预测集交互检验系数r2pred大于0.6(0.793),上述模型参数表明Hypo 1与CoMFA模型具有稳健性及较好的预测实力。以3种代表性PBDEs同系物BDE-138、BDE-183和BDE-209为例,利用Hypo 1与CoMFA模型进行增强PBDEs分子拉曼光谱和功能特性综合效应衍生修饰,设计出拉曼光谱特征、功能特性显著增强的25种PBDEs衍生物分子,经毒性、生物富集性、迁移性及降解性评价筛选,证实所设计的PBDEs衍生物分子具有环境友好性;利用2D-QSAR模型和分式析因方法进行相关机理分析,结果表明:导致衍生物拉曼光谱增强的主要原因是PBDEs修饰前后分子最正密立根电荷数和最低占用轨道能量发生变化;受到正相关取代基的增强效应而缺少负相关取代基的削减作用是PBDEs分子衍生物修饰前后功能特性综合效应增强的主要因素,衍生物功能特性综合效应升高的同时其绝缘性及阻燃性单效应也增强的原因是由于目标分子取代位置具有一致性,并且取代基的正相关贡献率可以表征衍生物功能特性单效应增强程度。