水中三氯生光降解产物的理论分析

陈 蕾,龚书睿,顾 昕

（南京林业大学土木工程学院,南京 210037）

0 引言

三氯生（又名2，4，4’—三氯—2’—羟基—二苯醚）作为一种广谱性杀菌剂被广泛添加于日用个人护理品中，被使用后随着生活污水进入到水体环境[1]。研究表明三氯生可能具有生物毒性效应，它在环境中可能转化为毒性更大的化合物[2]。光降解是三氯生环境转化的重要途径之一，因此对三氯生光降解产物的分析对水质安全的评价具有重要的意义。利用量子化学理论和计算机科学技术计算可以得到分子结构参数，进而可以从分子的电荷及电子云分布直接预测出有机化合物的转化产物。

1 量子化学分析方法

通过ChemBioOffice2008绘制出三氯生的立体结构，将其导入GaussView05中，进行结构优化，修改结构优化的命令编码，包括保存路径、占用内存的空间% mem=800 MB，计算频率% nproc=1，计算所用关键词为# B3LYP/6-311++G** scf=tight opt freq。在Gaussian09中打开优化过的结构文件，运行程序，并将其转换为*.fck文件。用GaussView05中打开*.fck文件，计算HOMO及LUMO的能量值，绘制分子的静电势分布，采用Mulliken布局分析计算各原子电荷等。

2 结果与讨论

通过高斯软件优化三氯生的分子结构，并对分子中各原子的电荷分布进行了计算，结果如图1所示，三氯生分子中原子的静电势分布如图2所示。

图1 三氯生分子中各原子的电荷分布

从原子电荷分布图中可以看出，1位上的C原子负电荷最大，为-2.199，同时从电子云分布图上也可看出1位上的C-O键电子云密度最大，因而1位上的C-O键容易被缺电子的氧化性物质进行亲电进攻，导致C-O键断裂，形成氯酚类化合物。此外，三个C-Cl键中，2位上的C-Cl键电荷分布最不均匀，因而更容易断裂而形成脱氯产物。

从国内外文献报道中得知，三氯生在水中光解可能会形成氯酚和二氯酚、4,4’-二氯-2-羟基二苯醚、以及少量的光聚合体、二噁英等[3]。将量子化学计算的结果与文献中报道的结果相比较，发现二者基本一致。

图2 三氯生分子中原子的静电势分布

3 结论

本文通过量子化学计算的理论分析手段对三氯生在水中的光降解产物进行了研究，从原子电荷分布及电子云的分布情况可以得出1位上的C-O键容易受缺电子的氧化性物质的亲电进攻，形成氯酚类化合物；2位上的C-Cl键容易断裂而形成脱氯产物，这些与目前已有文献的报道结果相一致。研究结果对揭示三氯生的光转化途径以及预测其环境风险具有重要的意义。

[1]Bedoux G,Roig B,Thomas O,et al.Occurrence and toxicity of antimicrobial triclosan and by-products in the environment [J].Environ Sci Pollut Res Int 2012,19(4):1044-1065.

[2]徐海丽,林毅,孙倩.三氯生的生态效应及其在环境中的迁移转化[J].生态毒理学报,2012,03(07):225-233.

[3]Sanchez-Prado L,Llompart M,Lores M,et al.Monitoring the photochemical degradation of triclosan in wastewater by UV light and sunlight using solid-phase microextraction[J].Chemosphere 2006,65(8):1338-1347.