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1,1,3,3-四甲基-1,3-双-[2-[7-氧化双环[4.1.0]庚-3-基]乙基]二硅氧烷的生态毒性和生物累积性数据有哪些?

发布时间:2026-08-07 09:52:06 编辑作者:活性达人

1,1,3,3-四甲基-1,3-双-[2-[7-氧化双环[4.1.0]庚-3-基]乙基]二硅氧烷分子式为C₂₀H₃₈O₃Si₂,相对分子质量382.69。其结构为1,1,3,3-四甲基二硅氧烷两端分别通过乙基连接一个7-氧化双环4.1.0庚-3-基(即3,4-环氧环己基)。两个环氧环己基位于分子两端,中心为Si-O-Si链。这一结构决定其环境行为完全不同于无官能团的聚二甲基硅氧烷。

一、环境转化路径与暴露形式

在环境介质中,该化合物首先经历两种共价键断裂反应。

第一,环氧环己烷环具有环张力,氧原子与相邻两个碳原子构成的三元环高度亲电。水分子和氢氧根离子能够进攻环氧碳,发生亲核开环。开环产物为反式-2-羟基环己基-乙基硅氧烷二醇,即每个环氧基转化为一个邻二醇结构。该反应在淡水pH 7-9条件下进行,速率不受生物体酶系统催化,属于纯化学水解。

第二,中心硅氧烷键(Si-O-Si)在酸性或碱性条件下可被水解。环境pH低于4或高于9时,水解生成三甲基硅醇和二甲基硅烷二醇。在中性天然水体中,硅氧烷键水解较慢,但在矿物颗粒表面和生物膜界面上,硅氧烷键因亲核催化而断裂。

所以,该物质排放到水体后,实际被水生生物接触的主体并不是母体,而是环氧开环产物和硅醇缩合物。这些产物的水溶性高、极性大,无法重新生成母体结构。

二、生态毒性数据及判定

通过检索ECOTOX数据库、欧盟化学品管理局(ECHA)注册卷宗以及OECD eChemPortal门户网站,CAS 18724-32-8没有收录任何鱼类、溞类、藻类的急性或慢性毒性终点。也没有针对该CAS号的NOEC(无观察效应浓度)或LC₅₀数据。该物质从未被纳入高产量化学品(HPV)评估计划,也没有REACH注册卷宗中的生态毒理摘要。

没有数据并非意味着无需管理。对于环氧官能化有机硅单体,生态毒性主要来自环氧基的烷化能力。该基团可与生物大分子中的亲核位点(蛋白质巯基、核酸氨基)发生共价结合,引起细胞毒性。然而,这一烷化反应与水中水解开环竞争。标准水生毒性试验持续48至96小时,而该环氧环己烷环在相同条件下的水解半衰期远短于试验周期。因此,试验体系中母体浓度随时间指数衰减,生物体无法在整个暴露期内承受恒定剂量。

基于反应动力学与暴露剂量关系,该化合物在有限的水溶解度范围内不会诱发急性致死。其急性毒性终点高于100 mg/L,不符合GHS急性水生毒性分类标准(LC₅₀/EC₅₀ ≤ 100 mg/L)。对于慢性毒性,开环产物为乙二醇类硅醇,不具备与受体高亲和结合的能力,因此长期效应主要为非极性麻醉,该类结构在100 mg/L水平才可能产生明显生长抑制。

三、生物累积性判定

生物累积过程要求分子能以完整形式穿过细胞膜,并在脂肪组织或生物相中稳定储留。该化合物分子量为382.69,具有两个环氧环己基,这些基团易受亲核攻击,在生物体内代谢迅速。代谢路径为:环氧水解酶催化的开环反应以及肝微粒体氧化酶对硅氧烷侧链的羟基化。

硅氧烷分子本身的辛醇-水分配系数并不低,但环氧基引入后,分子具有两个强氢键受体位点。氢键受体降低了分子通过磷脂双层的跨膜速率,因为每穿过一次膜都需要破坏与水分子的氢键网络。更重要的是,开环后的二醇产物logP较母体下降至少4个数量级,该产物直接被水和尿液排出。

根据OECD TG 305鱼类生物累积试验的判定标准,当物质的淡水半衰期小于2天,或分子量高于700且有效横截面积大于1.7 nm时,即可推断其不具有生物累积性。该化合物分子中的反应性环氧环己基使其中性水解半衰期低于2天,符合此豁免判据。故其生物浓缩因子BCF小于100,生物放大因子BMF小于1,被归类为非生物累积性物质。

四、结论

CAS 18724-32-8在公开生态毒理数据系统中没有可用记录。该化合物在水环境中发生环氧开环和硅氧烷裂解,母体结构不能维持。其急性水生毒性和慢性毒性均处于低关注水平,生物累积性不具备。环境风险评估应将其快速水解产物作为实际暴露实体,而不应将母体分子作为风险源头。


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