QSAR簡介

每年皆有大量的化學物質不斷的產生，我們不可能一一的去對其做 毒性試驗，來評估其環境風險，因為這樣會浪費時間及金錢。

QSAR（quantitative structure-activity relationship）是以有機物的物性、

化性及結構間的性質與毒性建立起之統計關係，毒物學學者可由化學物

之物化性質預測其毒性，在環境影響評估方面，QSAR 是很重要的預測工 具。

QSAR 應用的歷史，我們可追溯 Rabuteau 在 1870 年時將青蛙浸泡在 含乙基、丁基、以及戊基醇的毒性試驗中。然而 Overton（1899，1901）

這位學者證明了對於許多非電解質的有基化合物中，毒性以及水油分配 係數 （oil/water partition coefficient）會有規律性，並且是行麻醉性的作用 機制。此種現象 Mayer（1899）以及 Baum（1899）這兩位學者也相繼的 發現了，然而這些研究使得以 logP 參數使用在 QSAR 的模式上，提供了 一個有力的基礎（Lipnick et al., 1987）。

依據 McFarland（1970）的理論，化合物的毒性是因為毒性進入生物 相的穿透力以及毒物和反應位置的相互作用而產生。

Log(toxicity)^-1 = A [log(penetration)] + B [log(interaction)] + C

其中penetration 最常使用的參數為 logP，而 interaction 則為許多不同 的親電性參數，像是pKa 以及分子軌域能量（Ehomo和Elumo）參數等等。

2.5.2 QSAR 的分類

早期QSAR 的發展上是先將化合物進行分類，也就是一個 QSAR 的模 型只能建立一系列相同或相類似化合物的毒性。但後來發現利用化合物 毒性作用機制所建立的 QSAR 模式是較適當的（Mekenyan and Veith, 1993）。

Russom（ 1997 ） 將 有 機 物 分 成 圖 一 的 毒 性 機 制 ， 可 分 為 一 般 的

（General）和特異的（Specific）兩大類型。一般性主要指化合物並非以特 定位置對生物體造成攻擊，而是與生物體之細胞膜進行反應；特異性會 作用在細胞的特定位置上或抑制特定的反應。而一般性又可稱為麻醉 性，特異性又可稱為反應性。

Fig. 2.5.1 QSAR 分類

麻醉性的作用機制又可分為極性（Polar）以及非極性（Non-Polar）兩 種，屬於一種可逆的毒性。非極性麻醉物質的毒性大小可以和辛醇-水分 配系數得到很好的線性關係，因此Schultz（1998）將非極性麻醉物質所造 成的毒性，與log P 所得的回歸關係定義為基線毒性（Baseline toxicity），

認為其毒性低於極性麻醉性的物質，然而三級炔丙基醇類就屬於非極性 麻醉性之物質（Veith et al., 1989; Lipnick et al., 1987; Veith et al., 1983）。

Verhaar（1992）認為極性與非極性麻醉效應的差異在於氫鍵鍵結提供酸性

Mode of toxic action

Narcosis (General) Reactive (Specific)

Non-polar

2.6 毒性物質－炔丙基醇介紹

Fig. 2.6.1 炔丙基醇之基本結構

本研究是針對二級以及三級炔丙基醇及其衍生物做探討。

2.6.1 炔丙基醇的來源及物化特性

炔丙基醇的來源很多炔丙基醇是一種微黃色近似無色透明液體，具 有天竺葵氣味，能與水，苯，氯仿，二氯乙烷，乙醇，乙醚互溶，微溶 於四氯化碳，不與脂肪族碳氫化合物互溶。本研究所選取的化合物皆具 有揮發性，且化學結構組成相當簡單，僅有碳、氫、氧三個元素，但高 濃度之炔丙基醇對於眼睛、皮膚、黏膜以及呼吸道會有刺激的作用。然 而，其來源有很多，它可由乙炔及甲醇催化加成而產生，抗結合藥乙胺 丁醇的原料，有機合成的中間體，除草劑等等。其物化特性如表 2.6.1 所 示：

Table. 2.6.1 化合物之物理化學特性

化合物名稱 化學式 CAS NO. 分子量 溶解性 logP 蒸氣壓 亨利常數 結構式

Secondary propargylic alcohols

3-hexyn-2-ol C6H10O 109-50-2 98.15 3.80E+04 1.2 0.138 6.93E-07

1-hexyn-3ol C6H10O 0105-31-7 98.15 3.80E+04 1.2 0.219 1.37E-06

1-pentyn-3-ol C5H8O 4187-86-4 84.12 1.59E+05 0.67 0.712 1.04E-06

3-butyn-2-ol C4H6O 65337-13-5 70.1 4.415 E+005 0.14 1.9 7.8 E-007 4-heptyn-2-ol C7H12O 19781-81-8 112.17 1.724 E+004 1.18 0.04 9.2 E-007

4-heptyn-3-ol C7H12O 32398-69-9 112.17 1.73

4-hexyn-3-ol C6H10O 20739-59-7 98.15 1.2

2-methyl-5-octyn-4-ol C9H16O 60657-70-7 140.23 2.66

3-hexyne-2,5-diol C6H10O2 3031-66-1 114.15 1.28E+05 -0.1 0.0023 2.53E-08

5-methyl-1-hexyn-3-ol C7H12O 61996-79-0 112.17 1.6

Table. 2.6.1 化合物之物理化學特性（續）

化合物名稱 化學式 CAS NO. 分子量 溶解性 logP 蒸氣壓 亨利常數 結構式

Tertiary propargylic alcohols

2-methyl-3-butyn-2-ol C5H8O 115-19-5 84.12 1.00E+06 0.28 2.13 3.91E-06

3-methyl-1-pentyn-3-ol C6H10O 77-75-8 98.15 9.90E+04 1.07 0.7 6.85E-06

1-ethynyl-1-cyclohexanol C8H12O 78-27-3 124.18 1.04E+04 1.66 1.77E-02 1.07E-06

2,5-dimethyl-3-hexyne-2,5-diol C8H14O2 142-30-3 142.2 1.67E+04 0.69 1.30E-03 4.47E-08

3,5-dimethyl-1-hexyn-3-ol C8H14O 107-54-0 126.2 8112 2 0.113 2.42E-06

2-phenyl-3-butyn-2-ol C10H10O 127-66-2 146.19 9380 1.68 1.73E-03 6.30E-08

1,1-diphenyl-2-propyn-1-ol C15H12O 3923-52-2 208.26 2.71

3,4-dimethyl-1-pentyn-3-ol C7H12O 1482-15-1 112.17 2.40E+04 1.26 0.436 1.83E-06

溶解性：mg/L 蒸氣壓：kpa 亨利常數：atm-m³/mole