新型杀菌剂长链烷基胍

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第19卷增刊 2002年8月
阳离子型表面活性剂
精细化工
FINE CHEMICALS
新型杀菌剂长链烷基胍 ①
Vol. 19 ,Suppl. Aug1 2 0 0 2
黄春华 ,俞 斌
(南京工业大学 理学院 ,江苏 南京 210009)
摘要 :综述了有机胍类杀菌剂 ,重点介绍了它们的应用领域及合成方法 ,并且对它们的市场前景 作了展望 。 关键词 :杀菌剂 ;长链烷基胍 中图分类号 : TQ423112 文献标识码 :A 文章编号 :1003 - 5214 (2002) S0 - 0051 - 03
N H R1
道[8 ] ,分子式如 H2N C N
的胍的衍生物都
R2 是良好的杀菌剂 ,尤其对控制油菜的白秸秆病 ,效果
① 收稿日期 :2002 - 01 - 21
·52 ·
精 细 化 工 F IN E CHEM IC AL S 第 19 卷
NH
良好〔其中 ,R1 = H、烷基 ; R2 = H、烷基 、C N H2 、 NH
(5) 相应的卤代烃同游离胍反应也可合成烷基 胍[12 ] ,反应式如下 :
R X+
NH HX
C
NH
C
·HX
H2N N H2
RHN N H2
该反应因为原料是游离胍 ,很不稳定 ,因此对反
应条件的控制要求比较严格 。
( 6 ) 其 他 方 法 : 据 J ay F Steams 和 Henry
Rapoport 报道[24 ] ,用四氢铝锂还原酰基胍可生成相
应的烷基胍 ,作者用该法成功地制备了一系列的烷
基胍 ,如十二烷基胍 、N2十二烷基2 N′, N″2二甲基胍
等 ,产率达到了 51 %~62 %。但是该法工艺比较复 杂 ,流程长 ,反应时间长 ,最主要的是反应又有副产
物烷基胺产生 ,这样就造成了产物提纯的困难 ,并且
增刊
黄春华 ,等 :新型杀菌剂长链烷基胍
在过去半个世纪中 ,杀菌剂在冷却水处理中的 地位已经变得日益重要 ,循环冷却水系统的环境 ,为 微生物繁殖提供了优越的条件 。但是 ,微生物给循 环水带来的危害极大 。首先是污垢 ,它能导致设备 传热效率明显下降 , 使管道输送力下降 315 %~ 55 % ;其次是沉积 ,工业冷却水系统中的许多细菌会 产生多糖层 ,这种生物黏泥给微溶性盐类和水中颗 粒状固体的沉积创造了条件 ;第三就是腐蚀 ,除了产 硫化细菌 、硫酸盐还原菌 、硝化菌 、亚硝化菌铁细菌 等会直接产生腐蚀外 ,由菌藻产生的生物污垢还会 产生垢下腐蚀 。众所周知 ,循环水系统中微生物引 起的麻烦最快 、它能导致水质迅速恶化 ,一旦生物黏 泥大量生成 ,缓释阻垢药剂亦即失效 ,由此直接危害 生产 。因此 ,高效广谱的杀菌剂的研制已愈来愈为 大家所重视 。
胍的衍生物烷基胍本身也是一种阳离子型表面 活性剂 ,因而被广泛应用于头发护理品中 。据日本 专利报道[13 ] ,含有 C6~24支链或直链的烷基胍或烯 基胍的头发护理品 ,显示出良好的调理效果 。比如 醋酸十二胍质量分数为 011 %的护理品使用后头发 非常光滑 ,保湿并易于梳理 。胍的衍生物及其酸的 添加物对润湿和防护皮肤粗糙也很有效果而被广泛 用于化妆品中[14 ] 。此外 ,胍盐还可用于染发剂中 , 对头发无刺激性并且没有不适气味[15 ] 。 2. 3 植物的生长抑制剂
(4) 单氰胺与相应的脂肪胺在一定的条件下反
应[22 ,23 ] ,然后加入酸中和 ,如盐酸 、醋酸等可以制备
相应的烷基胍盐 ,反应式如下 :
RN H2 + N H·2CN
NH HCl
C
NH
C
·HCl
RHN N H2
RHN N H2
该法工艺流程较为简单 ,实验条件也不复杂 ,是
制备烷基胍的一种较好的方法 。
将其合成方法作以下概括 ,仅供参考 。
(1) S2烷基异硫脲同胺的反应是制备烷基胍的
经典方法[21 ] ,该方法有许多用途 ,也适合制备环状
化合物 ,然而 ,要除去副产物烷基硫醇是它的一个缺
点 ,反应式如下 :
NH
NH
H2N
+ R2 N H2 SR1
+ R1SH H2N N HR2
(2) 用商品规格的 O2甲基异硫酸盐代替 S2甲
·53 ·
催化剂四氢铝锂价格不菲 ,因此该法能作为烷基胍 合成的参考方法 ,不应作为首选的制备方法 。另据 潘 志 信 、盂 祥 燕 报 道[25 ] , 他 们 用 三 氧 化 硫 脲 (A IMSA) 和十二胺合成了重十二胍亚硫酸盐 ,收率 达 80 %。
4 前景展望
长链烷基胍杀菌剂因其卓越的杀菌效果 、容易 制备 、低毒 、较好的性价比在国外已受到了广泛的重 视 ,每年都有相当数量的文章发表 ,但是国内的科研 工作者对其研究很少 ,注意不够 ,因此 ,该类杀菌剂 应该具有广阔的发展前景 。尤其值得注意的是 ,目 前国内基本上还没有长链烷基胍杀菌剂的生产厂 家 ,产品主要依赖进口 ,故其市场前景十分可观 。
基异硫脲硫酸盐进行反应[21 ] , 就没有甲硫醇的生
成 。例如 :硫酸甲基胍和硫酸乙基胍可以分别用甲
胺和乙胺在 O2甲基异脲硫酸盐的水溶液中 ,50 ℃
下定量地反应而得到 :
NH
NH
CBiblioteka Baidu
+ R N H2
C
+ CH3OH
H2N OCH3
RHN N H2
(3) 双氰胺与相应的铵盐反应可以生成胍盐 ,盐
酸胍 、硝酸胍可由该法合成[21 ] 。
长链烷基胍盐作为一种表面活性剂可用于除去 海面泄漏的原油[19 ] ,在去除污染海水表面油层薄膜 的分散剂溶液中 ,盐酸十二烷基胍是作为一个油剥 蚀微生物的氮源 。彩色照片成像和脱银过程需要胍 基化合物的参与[20 ] 。
3 合成方法
因为烷基胍易溶于水 ,游离的胍不稳定 ,难以分
离 ,故一般制成烷基胍盐 。作者查阅大量相关文献 ,
[ 4 ] 李绍全. 循环冷却水用杀菌剂综述[J ] . 工业用水与废水 ,2000 , 31 (2) :7 - 9.
[ 5 ] 刘玮炜 ,李树安 ,唐建伟. 硬脂酸胍合成及其在特种陶瓷制备中 的应用[J ] . 化学工程师 ,1998 ,64 (1) :50 - 51.
[ 6 ] Akashi Hiroyuki , Inoue Takeshi. Preparation of sparingly water2 soluble salts of dodecylguanidine as antifouling agents against marine organisms[ P ] . J P :04 225 945 ,1992 - 08 - 14.
同系脂肪族单胍能抑制高等植物的生长[16 ] ,C8 ~C10的胍极大地抑制水芹 、大麦和燕麦的生长 ,C10 ~C14的胍抑制苹果细胞的生长 ,烷基胍能抑制燕麦 根部的离子吸收 。 2. 4 催化剂
据 Schuchardt 等人的报道[17 ] ,烷基胍可作为菜 籽油酯基转移作用的催化剂 。胍的催化活性主要依 赖其本身碱性强度 。Barcelo 等人研究发现[18 ] , 在 碳酸盐制备芳基和芳烷基醚以及在苯酚与碳酸二甲 酯的甲基化过程中 ,五烷基胍系列化合物被发现是 优越的催化剂 ,它们在酸与烷基氯甲酸酯的酯化中 也是有效的催化剂 ,但是在叔醇与乙酸酐的乙酰化 作用中不能作为催化剂 。 2. 5 其他
参考文献 :
[ 1 ] 鲍其鼐 ,何高荣 ,季淑邑. 冷却水处理中杀生剂研制与使用的新 进展[J ] . 工业水处理 ,2000 ,20 (1) :5 - 9.
[ 2 ] 项成林. 循环冷却水处理的杀生剂及其发展前景 [J ] . 净水技 术 ,2000 ,18 (1) :9 - 12.
[ 3 ] 严瑞暄. 水处理剂应用手册[ M ] . 北京 :化学工业出版社 ,2000. 343 - 396.
有机胍化合物应用最广泛还是作为杀菌剂 ,杀 菌剂对菌类的影响是多方面的 ,通常通过影响菌的 生长分裂 、孢子萌发并产生呼吸受到抑制 、细胞膨 胀 、细胞质体的瓦解和细胞壁的破坏等不正常现象 , 从而达到抑制或杀死生物的目的 。
高级直链烷基胍本身是阳离子表面活性剂 ,溶 于水后带正电荷 ,能够渗透微生物体内 ,并且容易吸 附在带负电荷的微生物表面 ,破坏微生物体的细胞 结构 ,从而达到杀菌灭藻的目的 。
2 应用领域
有机胍类化合物国外科研工作者对它们的研究 已经相当深入 ,国内对它们的研究还不多 ,尤其是对 长链烷基胍的合成研究更少 。胍基衍生物的应用十 分广泛 ,一般包括以下几个方面 。 2. 1 用作杀菌剂
有机胍类化合物最主要的用途是作为杀菌剂 , 这方面的报道很多 。据日本专利报道[6 ] ,一种含有 微溶于水的十二烷基胍的盐可作为杀死海生生物的 杀菌剂 ,效果显著 。有人经研究发现[7 ] ,烷基二甲 苯基氯化铵与 n2十二烷基胍或其盐的混合物能有 效地抑制含水系统中黏液细菌的形成 。德国专利报
[ 7 ] Swered Paul Donofrio ,Deborah Kalman. Binary biocldal compositions for t he control of sline2forming bacteria in aqueous systems[ P ] . EP :255 239 ,1988 - 02 - 03.
循环冷却水的杀菌剂一般可分为 3 类 :一为氧 化型杀菌剂 ;二为非氧化型杀菌剂 :三为金属类杀菌 剂 。氧化型杀菌剂是具有强烈氧化性的杀菌药剂 , 对水中微生物的杀菌作用很强 ,卤素中的氯 、溴和 碘 、还有氯的化合物 、臭氧等都是氧化型杀菌剂 。但 是由于它们对水中其他还原性物质能起氧化作用 , 故当水中存在有机物 、H2 S 及 Fe2 + 时 ,会消耗一部 分杀菌剂 ,降低了它的杀菌效果 。非氧化型杀菌剂 不以氧化作用杀死微生物 ,而是以致毒剂作用于微 生物的特殊部位 ,因而非氧化型杀菌剂不受水中还 原性物质的影响 ,常用非氧化型杀菌剂 :胺类 、季铵 盐类 、二硫氢基甲烷及大蒜素 、酚类 、异噻唑啉酮及 某些表面活性剂 。
[8 ] Boerner Horst , Rieder Georg , Solle AIfred. Guanidine fungicides [ P] . DE :3 606 294 ,1986 - 10 - 06.
科研工作者对以上各种杀菌剂都已做了大量的 研究工作[1~4 ] ,并且已经取得了相当的成果 ,在此 不多做阐述 ,下面仅介绍一类尚不为大家所熟悉的 有机胍类杀菌剂 。
1 有机胍类杀菌剂的结构和杀菌机理[3 ]
早在 1861 年[5 ] ,St recke 就发现了胍 ,从结构上 看 ,胍是亚胺脲 ,也可以是氨基甲酸脒 。它的水合物 是一种碱性与 NaOH 相当的一元有机碱 ,这显著的 碱性是由于胍接受质子后形成稳定的阳离子 。胍离 子与酸根离子结合可成胍盐 。
CONH2 、 (CH2) 3NH(CH2) 4NH C NH 、C ( S) NH2
O
NH
等〕。美 国 专 利 报 道[9 ] , RC N H C N HR1 是 一种良好的杀菌剂广泛用于农作物 ,尤其对控制黑 白斑纹豆科植物的黑锈病非常有效 (其中 ,R = C4~22 烷 基 , R1 = H 、C1~4 烷 基 ) 。Anon 发 现[10 ] , R (CH2) n R 和 R (CH2) N n ( R1) 2 都是良好的木材杀菌 防腐剂 , 其中 R = 取代或未取代的胍 , R1 = H 或 C1~22烷 基 , n = 3 ~ 22 。世 界 卫 生 组 织 的 研 究 表 明[11 ] ,多果定 (十二烷基醋酸胍) 和苯胺基嘧啶的衍 生物如嘧啶甲醇等可用于农用化学的协同杀菌剂 中 ,效果显著 。有机胍类杀菌剂还可以用于油田注 水开采[12 ] ,在胜利油田进行的现场实验证实 ,以胍 基为主的杀菌剂的杀菌效果是 1277 的一倍 。胍类 杀菌剂因采用其盐的形式 ,所以易溶于水 ,使用方 便 ,抗菌广谱 ,低毒 ,国外常用于纤维纸张等的杀菌 , 也用于毛巾 、口罩 、毛衣等的消毒 。美国梅勒克和贝 茨公司有产品 ,商品名为多果定 (Dogdine) 的杀菌剂 就是醋酸十二胍 。 2. 2 头发护理品
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