化學結構、反應性及疏水性與毒性之關係

主要以 Table 5.3.1 探討結構對反應性及毒性之影響，佐以 Figure 5.3.1 及 Figure 5.3.2（反應性與毒性之相關圖）分析反應性及疏水性對毒性之影響〆

(1) 取代基接於 α 碳上〆由 Table 5.3.1 比較相同鍊長之化合物－如 Methyl acrylate 與 Methyl methacrylate、Ethyl acrylate 與 Ethyl methacrylate 及 Isobutyl acrylate 與 Isobutyl methacrylate，甲基取代後毒性與反應性降低、 log k_OW約增加 0.55），

而 Figure 5.3.2（甲基）丙烯酸酯之分布，可丙烯酸酯類之反應性明顯高於甲

基丙烯酸酯類，甲基取代造成毒性降低之可能原因有兩種〆甲基取代於α 碳

上，因立體障礙阻礙化合物與作用位置之鍵結而影響反應性及毒性々α 碳上 之甲基取代基貢獻電子，降低 β 碳上之部分正電荷，使其親電性減低[56]。

甲基取代影響毒性與反應性之程度，隨著側鏈碳數、分子量與 log k_OW之增加 而減少（Table 5.3.2）。

Table 5.3.2 The parameter differences after methyl- substitute on α-C log kGSHa

DO^b FY^b GR^b

Methyl- -2.154 -1.876 -1.737 -1.837

Ethyl- -2.142 -1.293 -1.6849 -1.401

Isobutyl- -1.405 -0.923 -1.448 -1.047

a單位〆M^-1min^-1々^b各反應終點之-log EC₅₀ ，單位為 mM

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Figure 5.3.2 Correlation between reactivity and toxicity of (meth)acrylates HA

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Figure 5.3.3 Relationships between molecular weight, number of carbons in alkyl side-chain, and log k_OW for (meth)acrylates

PA

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(3) 直鏈與支鏈〆比較同分異構物－側鏈為直鏈之 Butyl methacrylate 與支鏈之 Isobutyl methacrylate，側鏈為支鏈之化合物毒性、反應性及 log k_OW皆較低，

從反應性觀點探討，可能原因為立體/空間障礙（Steric hindrance）阻擋親核 詴劑（如含親核性支鏈之胺基酸）與親電詴劑之鍵結，而使反應性及毒性降 低[3,19]，此例中反應性之差異較不明顯，且僅二化合物相比較，應以更多例 子佐證此論點。

(4) 碳鏈中含不飽和鍵或其他取代基〆丙烯酸酯類及甲基丙烯酸酯類中，與基線 毒性殘差值較高之化合物，包含參鍵之 Propargyl acrylate、含雙鍵之 Vinyl methacrylate 及 Allyl methacrylate、含其他取代基之 2-Hydroxyethyl acrylate 及 Benzyl methacrylate，整理其與基線毒性之殘差值、log k_OW、log k_GSH及影 響毒性之可能原因，如 Table 5.3.3 所示。

比較相同鏈長之化合物－含雙鍵之 Vinyl methacrylate 毒性及反應性大於單鍵 之 Ethyl methacrylate（log k_OW相反），可知此碳鏈中若含不飽和鍵會使反應 性及毒性增強，此現象於纖毛蟲毒性亦觀察到－碳鏈為丙烯基、丙炔基或乙 烯基之化合物，其毒性較碳鏈為丙基及乙基之化合物強，但碳鏈含不飽和鍵 對反應性及毒性之增強於文獻中亦未有明確之理由[64]。

碳鏈中具其他取代基之 2-Hydroxyethyl acrylate 及 Benzyl methacrylate 分別為 丙烯酸酯類及甲基丙烯酸酯類中反應性較高之化合物，以反應性之觀點推測 影響毒性之可能原因，推電子基之取代基接於α 碳上使反應性下降[3,56]，假 設 於 碳 鏈 上 之 官 能 基 有 相 同 效 應 ， 2-Hydroxyethyl acrylate 及 Benzyl methacrylate 為拉電子基（前者拉電子效應較強）[65]，為反應性較高之可能 原因。此外 2-Hydroxyethyl acrylate 因其羥基（-OH）之氫鍵使反應性增強[3]，

故毒性較高。

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Table 5.3.3 Chemicals of higher residual to the baseline toxicity in (meth)acrylates

化合物 與基線毒性之殘差 log kOW log kGSH

影響毒性之因（反應 性）

Acrylate

2-Hydroxyethyl- 3.74～3.81 -0.25 1.49 拉電子基及氫鍵

Propargyl- 2.78～3.11 0.94 1.71 不飽和鍵

Methacrylate

Vinyl- 1.47～1.6 1.63 0.128 不飽和鍵

Allyl- 0.0627～0.472 2.12 -1.02 不飽和鍵

Benzyl- 0.403～0.632 2.98 -0.435 拉電子基

於章節 5.3.1 討論 Figure 5.3.1 之基線毒性中，五個殘差值於(甲基)丙烯酸酯 類中較高之化合物，其可能影響原因為碳鏈具不飽和鍵及特殊取代基而使反應性 增加（Table 5.3.3）。由以上之討論，可知反應性與疏水性對丙烯酸酯之毒性皆有 貢獻，log k_OW值越大疏水性影響毒性程度越大，反之此值越小疏水性影響程度小，

相對地反應性影響增強〆如 log k_OW < 1 之 Propargyl acrylate 及 2-Hydroxyethyl acrylate，毒性以反應性（親電性機制）為主要貢獻々而 log k_OW > 3 之 Hexyl acrylate，

疏水性則佔大部分之影響（如 Figure 5.3.2 中，其分佈點遠離於其他丙烯酸酯類之 分佈），而 log k_OW為 2.98 之 Benzyl methacrylate，疏水性影響之程度則較低。