季铵盐类杀菌剂及其应用研究进展

季铵盐类杀菌剂及其应用研究进展
摘要：2020年一场突如其来的疫情为湖北武汉按下了“暂停键”，此后更是席卷全国，为了实现对新冠病毒的有效控制，防止其继续出现大范围的传播，相
关医疗人员对其病株结构进行了严密的研究，由于其传染性较强，为了尽可能将
感染人数降到最低，除了人们出行要佩戴口罩，各类用于消毒防疫的杀菌剂也开
始受到人们的广泛关注。

而季铵盐类杀菌剂由于具有低毒高效、安全快捷等优势，更是在市场上受到了人们的高度信赖，而它在现代社会的应用更是具有广泛性和
普遍性，因此本文在研究中将主要围绕着季铵盐类杀菌剂展开，对其杀菌机理和
发展趋势进行研究和分析的基础上，为其在社会中的深度应用提供一定的发展条件，解决其在应用中存在的问题，以此为相关研究人员提供可行性参考。

关键词：季铵盐类杀菌剂；应用研究；发展现状；具体分析
引用：
在人们的生产生活中，出于对消毒杀菌的实际需要，促进了杀菌药物的生产，市面上的杀菌剂种类繁多，主要有氧化型杀菌剂如次氯酸钠、次氯酸、双氧水等，有机溶剂型如乙醇、乙醚等，同时还包括阳离子型的杀菌剂，例如季铵盐等。

从
其实际的应用情况来看，氧化型杀菌剂在进行杀菌的时候速度快，效率高，但是
在进行储存的时候却不够稳定，甚至容易在一定的环境影响下产生有毒气体，具
有刺激性，有机溶剂型杀菌剂易挥发易燃，然而阳离子型杀菌剂的化学性质相对
则比较稳定，可以实现光谱杀菌，因此在应用中逐渐受到人们的普遍重视，在医疗、纺织以及水处理等领域都实现了广泛的应用。

以下将主要是对其中的季铵盐
类杀菌剂的详细介绍。

一、季铵盐类杀菌剂的化学结构
季铵盐一般由烷基叔胺制备而来，它的化学结构通常如图一所示。

在这个图
式中，R指的是甲基、苄基以及其他有机基团。

X-则是酸根离子的象征，通常情
况下为F-、I-以及其他有机或无机酸根离子。

正是这四个基团和N原子在相互作
用和影响的情况下，形成了阳离子基团，而这个新组成的基团就是制成杀菌剂的
重要成分。

在R1-R4之间，必须在数量上存在至少一个长链烷基，这样季铵盐在
制造完成之后，才可以正确的发挥其功能和作用，具有良好的杀菌效果，而且通
常来说，在不受到其他因素的影响下，长链烷基的链长为 C8-C18。

当图式中R只
存在一个长链烷基，那么它就是单链季铵盐，而当R存在有两个长链时，自然就
变成了双链季铵盐；除此之外，当长链烷基在数量上含有2个N+时为双季铵盐；
当含N+数大于2时就是聚季铵盐。

图 1:季铵盐化学结构通式
季铵盐从被研发出来开始，直到现在已经生产出了很多与之密切相关的产品，而它们主要包括单链季铵盐、双链季铵盐和双季铵盐等。

从市面上的产品构成来看，季铵盐具有代表性的就是苯扎氯铵、双癸基双甲基氯化铵等。

二、季铵盐类杀菌剂的作用机理
季铵盐化合物的合成距离现在已经有百年的历史，它最早的合成时间是1915年，自从其当时问世起，相关化学家就指出了它可能具有杀菌的作用。

直到上世
纪三十年代，Domagk在进行相关领域的研究时，正式发现并真正验证了烷基二甲
基苄基氯化铵的杀菌作用，与此同时，他还对季铵盐类化合物的结构构成进行了
深入分析，研究并总结了杀菌作用与化合结构之间的密切联系。

虽然从目前季铵
盐的实际发展来看，对于其具有的杀菌功能以及内部机理仍然处于研究和探索阶段，但是从几十年的研究总结中可以大致得出相关结论，那就是其杀菌机理主要
是通过和细胞膜发生作用，并在实际的工作状态中，实现对细胞完整性的损害和
破坏，进而导致细胞内物质出现泄露，以此达到一定的杀菌目的。

而季铵盐杀菌
剂在长久的发展中出于应用范围和应用领域上的差异性，在产品构造上也表现出
了明显的区别，虽然从整体来看，各种季铵盐在杀菌作用上总体相近，但是从更
加具体的层面来看，其依旧存在一些区别，需要在研究和分析的过程中谨慎对待
[1]。

三、季铵盐类杀菌剂的具体分类
（一）单链季铵盐杀菌剂
单链季铵盐的杀菌性能主要是和它的内部结构相关，而且这种相关性也呈现；出了一定的规律，主要表现在以下几个方面：首先烷基链长对季铵盐毒性具有一
定的影响，通常烷基链长的季铵盐毒性要小于短链烷基的季铵盐。

其次烷基链的
长短也会对杀菌能力产生作用，当烷基链长维持在C12~C14之间的时候，它的杀菌
效果往往最强，而无论是低于或者是高于这个标准，其杀菌效果都会大打折扣。

最后当其内部的结构中存在苄基时，季铵盐的杀菌效果通常会高于只带有甲基的。

（二）双链季铵盐杀菌剂
双链季铵盐杀菌剂它的主要构成元素是双烷基二甲基氯化铵，烷基链长通常
是在C8~C12之间。

从它的毒性上和单链季铵盐进行对比分析，往往要相对较少，
然而它的杀菌效果并没有随着毒性的减少而降低，在效果上反而表现的更强。

出
现这种现象主要是因为双链季铵盐在组成的过程中，不仅像单链季铵盐一样对细
胞壁、膜的内部结构进行了不同程度的破坏和损害，实现了对酶活性有效抑制，
并对细胞代谢过程产生影响之外，还能够对核酸和蛋白质的合成产生干扰。

除此
之外，双链季铵盐的电荷强度和分子极性也要比单链季铵盐更大，在和细胞进行
结合的时候也会更加的方便和迅速。

伴随着双链季铵盐的产生和出现，季铵盐在
社会上的作用和影响也发生了变化，其不再是低效的消毒剂，其杀菌作用甚至比
单链季铵盐更强，对病毒的灭火效果也会更加的优越[2]。

（三）双季铵盐杀菌剂
双季铵盐的杀菌效果相比以上提到的两种杀菌剂，其杀毒效果更强，这是因
为双季铵盐存在两个N+头，而且在电荷密度上也相对较高，可以更加容易对细
胞壁的通透性产生影响从而导致细菌的死亡。

与此同时亲水基和疏水基也可以进
入细胞类脂层等，在这一过程中对酶和蛋白质产生重要影响，使酶失活的同时也让蛋白质变性，做到高效杀菌。

（四）聚合季铵盐杀菌剂
聚合季铵盐的杀菌机理的研究相比其它上述几种杀菌剂的研究要相对较少。

但是从有限的研究中得出，其杀菌机理和小分子季铵盐十分相似，同样是通过吸附到菌藻细胞表面并实现和细胞膜的结合，在此运动中改变细胞膜组成，从而造成细胞内细菌的死亡。

和小分子季铵盐相比，这种杀菌剂也存在不同之处，它的分子量要更高而且电荷密度也要强于小分子季铵盐，在稳定性上同样更胜一筹。

所以聚合季铵盐在细胞表面吸附的时候会更加的方便和容易，但相对的由于其分子量较大，导致其扩散和渗透作用会出现一定程度的降低。

从整体上看，聚合季铵盐在杀菌性和稳定性上和其他小分子季铵盐相比，都实现了一定程度的提高
[3]。

四、季铵盐杀菌剂的实际应用
季铵盐杀菌剂一百多年的发展，其产品在社会生活生产的各个领域已经实现了广泛的应用。

比如造纸、油田、个人及家居护理中的杀菌剂等。

为了使季铵盐在实际的应用中，杀菌效果可以更强，越来越多的医学研究开始进行季铵盐的复配，通过将不同种类的季铵盐进行复配或者是通过季铵盐和其他的杀菌剂复配从而达到高效杀菌的效果。

林宏图[4]等在分析和研究中同样制造了一种邻苯二甲醛和十六烷基三甲基溴化铵复配的消毒液，通过反复的试验表明，当酸碱值保持在pH8~9之间的时候，可以达到最佳的抑菌活性。

这款消毒液即使稀释100倍仍具有较强的杀菌能力。

李文斌等[5]以传统季铵盐十二烷基二甲基苄基氯化铵（1227）、聚六亚甲基双胍盐酸盐(IB)、双癸基二甲基氯化铵为主的双8-10 (D8-10)和新型季铵盐双癸基甲基羟乙基氯化铵(DEQ)为研究对象，研究了单一组分及复合组分的季铵盐对3种人体致病菌大肠杆菌、金黄色葡萄菌以及白色念珠菌作用20 min后的杀菌活性。

结果表明，杀灭对数均大于1时，复配组分所使用的质量浓度更低，即1227、IB、D8-10和DEQ有协同杀菌作用。

结束语：
随着时代的发展，季盐铵杀毒剂在社会上的应用将会更加的广泛，而且其研究也会进一步向着纵深发展，为企业生产更加高效安全的杀毒剂提供思路，实现质量上的升级和创新。

参考文献：
[1]李俊,张勇杰,李运玲,等. 季铵盐杀菌剂的现状与发展趋势[J]. 日用化学品科学,2015,38(9): 32-35.
[2] 张长荣,金聪玲. 阳离子活性杀菌剂的合成进展及其结构与杀菌力的关系[J]. 陕西化工,2017(4): 1-7.
[3] 孙保兴,李莉. 发展中的季铵盐杀菌剂[J]. 精细化工,2016(1): 8-11.
[4] 林宏图，许金涛，范润，等.季铵盐复合邻苯二甲醛消毒剂的研制[J].广州化工，2008,36(4):40-41.
[5]李文斌, 张辉, 李秋小. 非离子表面活性剂与季铵盐复合对致病菌的杀菌性能研究[J]. 日用化学工业, 2013, 43(4): 263-267.。