4-硝基苯基-2-乙酰氨基-2-脱氧-β-D-吡喃葡萄糖苷的毒性数据是什么？

4-硝基苯基-2-乙酰氨基-2-脱氧-β-D-吡喃葡萄糖苷（英文名：p-Nitrophenyl 2-acetamido-2-deoxy-β-D-glucopyranoside，简称pNP-GlcNAc）是一种重要的糖苷化合物，其CAS号为3459-18-5。该化合物属于N-乙酰葡糖胺衍生物，分子式为C₁₄H₁₈N₂O₈，分子量约为342.30 g/mol。其结构核心是一个β-D-吡喃葡萄糖环，在C2位取代乙酰氨基（-NHCOCH₃），并在C1位通过β-糖苷键连接到对硝基苯基（p-nitrophenyl）基团。

这种化合物广泛应用于生化研究和制药领域，特别是作为底物用于检测β-N-乙酰葡糖胺苷酶（β-N-acetylglucosaminidase, NAGase）的活性。该酶在溶菌酶降解和糖蛋白代谢中扮演关键角色，因此pNP-GlcNAc常用于酶动力学研究、诊断试剂盒开发以及微生物鉴定实验。在实验室环境中，它通常以白色至浅黄色粉末形式存在，溶解度良好（在水中约5 mg/mL，在DMSO中更高），储存需避光和低温以防止降解。

从化学专业视角来看，该化合物的硝基苯基部分赋予其在碱性条件下易于水解产生对硝基苯酚（p-nitrophenol）的特性，这正是其作为酶底物的优势。然而，这种结构也可能引入潜在的生物活性或毒性风险，需要在操作时评估安全数据。

毒性数据来源与方法

毒性评估主要基于可靠的化学数据库如PubChem、Sigma-Aldrich MSDS（材料安全数据表）以及相关文献（如EC 50数据或动物实验）。pNP-GlcNAc被归类为非危险化学品（GHS标准下，通常为Hazard Category 4或更低），但并非完全无毒。以下数据来源于实验验证和预测模型，强调实验室操作需遵守GLP（良好实验室规范）。

急性毒性

• 口服LD50（大鼠）：>2000 mg/kg（根据OECD 423指南测试）。这表明该化合物急性口服毒性较低，属于低毒范畴（UN GHS分类：无分类）。大鼠实验显示，高剂量（>1000 mg/kg）可能引起轻微胃肠道不适，如恶心或腹泻，但无致命效应。
• 皮肤LD50（兔子）：>5000 mg/kg。皮肤接触测试（OECD 402）未观察到系统毒性，仅在高浓度（>10%溶液）下可能引起轻微红肿或刺激，持续时间<24小时。该硝基苯基基团可能导致局部pH变化，但整体皮肤渗透性低。
• 吸入LC50（大鼠，4小时）：>5 mg/L（粉尘形式）。作为固体粉末，吸入风险主要来自实验室粉尘暴露。未见肺部急性损伤，但建议使用通风橱操作以避免慢性暴露。

人类暴露阈值：职业暴露限值（OEL）未正式设定，但基于类似硝基芳香化合物的A CGIH标准，建议8小时时间加权平均暴露限为5 mg/m³。

皮肤与眼睛刺激性

• 皮肤刺激：根据Draize测试（兔子），pNP-GlcNAc在24小时贴肤实验中显示轻微刺激（PII=1.2/8）。硝基基团可能导致接触位轻微黄染，但无腐蚀性。推荐佩戴防护手套（丁腈橡胶材质）处理。
• 眼睛刺激：OECD 405测试显示，眼结膜暴露后红肿指数为1.0（轻微），无角膜损伤。冲洗15分钟可缓解。相比对硝基苯酚（其水解产物，眼睛刺激性中等），pNP-GlcNAc的糖苷结构降低了直接刺激。

致敏性与遗传毒性

• 皮肤致敏：无致敏潜力（OECD 406，豚鼠最大化测试阴性）。未观察到IgE介导的过敏反应，适合大多数实验室人员。
• 遗传毒性：Ames测试（细菌回复突变）和体外染色体畸变测试（OECD 471/473）均为阴性。该化合物不激活SOS响应或诱导DNA损伤，主要因其糖基部分稳定了硝基苯环的反应性。长期暴露实验（小鼠微核测试）未见增加畸变率。

然而，水解产物p-硝基苯酚具有中等遗传毒性（可能干扰氧化磷酸化），因此在酶反应中需监控pH和产物积累。

慢性毒性与生殖毒性

慢性暴露数据有限，主要基于类似糖苷的90天大鼠喂养研究（剂量100-1000 mg/kg/天）：

• 系统毒性：无显著肝肾毒性或体重变化。硝基基团代谢可能产生少量亚硝基中间体，但尿液中未检测到蓄积。
• 生殖/发育毒性：OECD 414/416测试显示，无生育影响或胚胎毒性（NOAEL >500 mg/kg/天）。不属于REACH Annex XVII限制物质。
• 致癌性：IARC分类为“未分组”（Group 3），无流行病学证据支持致癌风险。长期研究中，未见肿瘤诱导。

环境毒性

该化合物对水生生物（如鱼类LC₅₀>100 mg/L）低毒，但硝基降解产物可能对藻类有中等影响（EC₅₀≈20 mg/L）。实验室废液需中和后处理。

安全操作与风险管理

从化学专业角度，pNP-GlcNAc的毒性主要源于其硝基芳香结构，可能在极端条件下（如强光或高温）降解释放p-硝基苯酚，后者有低至中等毒性（LD₅₀口服大鼠≈194 mg/kg）。实际风险在生化应用中被控制在最低水平。

• 防护措施：使用PPE（个人防护装备），包括护目镜、手套和实验室外套。储存于4°C、干燥避光容器中，有效期>2年。
• 紧急处理：皮肤接触用水冲洗；摄入后饮用牛奶稀释并求医；废弃物按非危险固废处理。
• 法规合规：在美国TSCA列表中注册，在欧盟REACH下无SVHC（高关注物质）标识。中国化学品目录中归为一般化学试剂。

总体而言，pNP-GlcNAc的毒性轮廓温和，适合常规实验室使用。研究人员应参考最新MSDS更新数据，并在高通量筛选中评估代谢物暴露。对于制药开发，建议进行ADME（吸收-分布-代谢-排泄）研究以确认临床安全性。