一类二噁英结构和光谱性质的研究开题报告

1. 研究目的与意义

二噁英类（dioxins， dxns）是一群对人类和环境危害很大的持久性有机污染 （persistent organic pollutants， pops）的总称, 它们是氯代三环芳香化合物, 由于氯原子的取代数目和位置不同, 构成了75 种pcdd 和135种pcdf。在这210 种化合物中, 有17 种( 2, 3, 7, 8 位全部被氯原子取代的) 被认为对人类健康有巨大的危害, 在210种异构体中以2,3,7,8位氯取代的那些异构体被认为对人类和生物危害是最为严重的，其中 2,3,7,8—四氯二苯并二噁英（tcdd）是目前人类已知的一级致癌物中毒性最强的化合物，其毒性相当于氰化钾的50-100倍。二噁英类均为脂溶性物质， 基本不溶于水， 熔点在303～305 ℃，一般在700 ℃以上才能够分解，能溶于多数有机溶剂，具有较强的亲脂性，很难被生物中的微生物降解。二噁英的一般毒性表现为急性死亡，慢性中毒时动物生长缓慢、体重下降、抵抗力低下等。典型的毒害包括皮肤炎症（如氯痤疮），以及对肝脏、免疫系统、神经系统均有显著的毒害作用，更重要的是还具有干扰内分泌（如抗性激素作用）、生殖毒性（如男女不育和流产等）、遗传毒性（致突变和致畸）和致癌等严重的危害。

历史上曾发生过多起二噁英类污染事件, 1999 年发生在比利时的饲料二噁英类污染事件经媒体的广泛报道已为我国公众所熟知。早在越南战争中, 美军为了能够轰炸胡志明小道以打破越南的运输线路, 大量喷洒了橙色落叶剂, 其中含有大量杂质二噁英, 对环境造成了严重污染; 1976 年在意大利seveso化工厂爆炸事故引起方圆15公里污染; 日本因为用多氯联苯作为加热介质泄漏造成的米糠油事件以及随后在台湾发生的类似的食用油病, 也可能与多氯联苯在管道中加热时产生二噁英,再在管道泄漏时进入油中所致随着对二噁英类污染认识的深入, 我国对二噁英类污染治理的力度也在加大, 国家环保总局于2000 年3 月和6 月分别实施了包括二噁英类排放限值的危险废物焚烧污染控制标准 [ 4] 和生活垃圾焚烧污染控制标准 [ 5 ]. 二噁英已被称为“地球上毒性最强的毒物”, 其毒性相当于氰化钾的100 倍以上、马钱子碱500 倍以上。二噁英具有强烈的致癌、致畸作用外，同时还具有生殖毒性、免疫毒性和内分泌毒性。研究表明，二噁英进入人体后会导致子宫内膜异位症、影响神经系统行发育效应、影响生殖系统发育效应以及免疫毒性效应。二噁英易在人体中滞留，微量摄人人体不会立即引起病变，但由于其稳定性极强，一旦摄人则不易排出，使得环境中的二嗯英易通过生物链的逐级浓缩而富集在人体组织中.

二噁英产生的机理十分复杂，但可以肯定的是燃烧过程是产生二噁英的主要途径。燃烧过程中氯、碳等元素在一定条件下发生反应，从而生成二噁英。如此看来，恐怕它存在于地球上的时间比人类还要长！因为火山喷发、森林大火等自然现象都有可能导致二噁英的产生。工业革命以来，二噁英主要是工业过程的副产品，其中能源燃烧是产生二噁英的主要原因之一. 我国虽然缺乏有说服力的二噁英污染数据, 但是根据国外的经验和有限的数据来看, 我国在人体血液、母乳和湖泊底泥中都检出了二噁英, 尽管其浓

2. 研究内容和预期目标

本课题主要研究的内容为对有机物二噁英作高精度的量子化学计算研究。

通过计算，获得该类化合物的空间结构，几何参数，光谱数据，电荷布局，反应活性部位等。

将得到的数据进行整理，与已有的实验数据进行比较。

3. 研究的方法与步骤

二噁英类的分析测定是超微量多组分定量分析，采用气相色谱／质谱联用仪（ＧＣ／ＭＳ）。测定环境二噁英类的技术条件要求高，分析过程非常严格，并且要进行实验室间和实验室内的质量控制和保证。我们现在研究二噁英类的量子化学计算研究，利用化学计算软件进行计算，现用Gaussian view软件先进行简单的模型的建立，然后利用量子化学计算软件Gaussian 03进行模型的优化，然后在返回Gaussian view软件建立起精确的模型，在计算其该类化合物的空间结构，几何参数，光谱数据，电荷布局，反应活性部位等等。

主要的步骤为：学习并初步掌握量子化学计算软件Gaussian 03的安装和操作→掌握几种常用的量子化学计算方法如AM1,HF,MP2,B3LYP等的使用方法和适用研究体系→采用密度泛函方法优化出二噁英的空间几何结构→对研究对象作频率分析，得到红外光谱数据等→计算得到体系的电荷布局→分析微观机理，得到分子轨道等信息→计算得到吸收光谱信息，如紫外吸收光谱数据→利用最新的福井函数，得到体系的反应活性部位。

4. 参考文献

1 . m. d. su, chu, s. y. eur. j. chem. 6, 3777 (2000):30-35.

5. 计划与进度安排

2022-2-22~2022-3-1：确定论文方向，写出开题报告

2022-3-2~2022-3-12：准备工作，搜集相关资料

2022-3-13~2022-5-12：完成课题研究，准备撰写论文。