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标签：学科前沿
关键词：离子液体生态*性两性离子化合物
两性离子（ZIs）是在相同的化学结构中同时存在带正电和负电的基团，净电荷为零的一种化合物。阴离子和阳离子基团通过共价键连接，这令ZIs在整体上呈现中性电荷，但极性非常高。
两性离子在自然界中广泛存在，氨基酸可能是这类分子中比较有名的例子。大多数ZIs体系使用季铵盐或咪唑作为阳离子基团，而最常用的阴离子基团是磺酸盐和羧酸盐。理论上，通过修改头部基团、间隔基团和疏水尾部可能产生的结构变化的数量是无穷无尽的，这使得它们具有可调特性。也就是说，ZIs的属性可以通过结构修改来调整以适应特定的需求。
在最初的报导之后，关于与离子液体（ILs）结构高度相似的新型ZIs的设计和开发的研究接踵而至，这些ZIs已被应用于分离技术，材料化学和生物技术等新兴领域。人们对ILs和ZIs等替代溶剂应用的兴趣日益浓厚，制备流程的工业化将导致它们的残留物释放到水生系统中，潜在地影响水生生物。然而，关于这些ZIs和ILs的生态*理学数据较为缺乏。
近期，来自葡萄牙阿威罗大学化学系阿威罗材料研究所的SóniaP.M.Ventura及其团队报导了一项工作，该工作研究了16种ZIs（包含5种不同的阳离子（季铵、咪唑、吡啶、吡咯和哌啶）和两种阴离子基（磺酸和羧酸））对海洋细菌Allivibriofischeri和淡水微藻Raphidocelissubcapitata的水生生态*性，讨论了ZIs的*性及其与化学结构的关系，且进一步与文献中已有的或该工作中测得的类似ILs的生态*性数据进行了比较。
图1.十六种ZIs的化学结构
（图片来源：GreenChem.）
研究人员首先检测了这些ZIs对A.fischeri和R.subcapitata暴露96h后的半数有效浓度（EC50），并将其与类似ILs的数据进行了比较。为了进行对比，研究者还加入了甜菜碱（一种众所周知的天然、无*、可生物降解的两性离子化合物）的数据。
图2.R.subcapitata暴露于多种两性离子化合物（蓝色条）96h后的EC50；
甜菜碱和一些类似离子液体的EC50（绿色条）；
几种有机溶剂的EC50（橙色条）
（图片来源：GreenChem.）
通过所得数据，研究者发现，对于R.subcapitata而言，具有相同的阴离子和阳离子的ZIs，烷基链越长，疏水性越强，生态*性越大；不同阳离子的ZIs，含芳香性的ZIs*性较大，不含芳香性的ZIs*性较小；ZIs与类似的ILs相比，ZIs的*性明显小于ILs。
图3.A.fischeri暴露于多种两性离子化合物（蓝色条）30min后的EC50；
甜菜碱和一些类似离子液体的EC50（绿色条）；
几种有机溶剂的EC50（橙色条）
（图片来源：GreenChem.）
然而，对于A.fischeri，研究者却没有找到ZIs化学结构对其生态*性的一致性关联，研究人员猜想这可能与化学物质与细胞作用的复杂机理有关。因为其过程涉及到摄取的机制，即关于细胞壁的组成、细胞膜的运输和扩散，还有有*化学物质在提供细胞能量的代谢途径中引起的变化以及与负责发光的荧光素酶复合物的相互作用等等。但可以确定的是，这些ZIs都不构成有害的生态*性，且它们的生态*性普遍比相似ILs低。
综上，该反应研究了16种ZIs和类似的ILs对两种水生细菌的生态*性，并得出了一定的结论。然而，研究者需要对ZIs的*性行为及其潜在机制有更深入的了解，才能对其进行更全面的生态*理学分析。该研究为后续深入了解ZIs的*性行为奠定了坚实的基础。
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