胍类消毒剂的制备性能1

胍类消毒剂的制备、性能与应用
[摘要]：胍类消毒剂因其低毒、无刺激，是目前应用比较广泛的一类消毒剂，本文对其种类及性质、抗菌性能及制备方法等进行综述，并对其应用前景进行了展望。

关键词：消毒剂，胍，制备方法
The preparations, capabilities and applications of
Guanidines
Abstract:The disinfectants of Guanidines are widely applicated in our daily life, because of its low toxicity, no irritation. Their types and characters, antimicrobial activity and methods of preparation were reviewed in this article, and its application prospects are also expected.
Key words: disinfectants; Guanidines; methods of preparation
一、引言
在现代社会中，有害微生物给人类带来很多病症，严重危害人们的生命健康和生命安全，所以杀菌消毒已成为维护人类健康和安全的非常重要的环节。

很早时人们就开始研究如何杀灭微生物的危害了：19世纪60年代，法国科学家巴斯德[1]（Louis Pasteur）首次试验证实腐败是由微生物造成的，并发明了加温处理的巴斯德消毒法；英国科李斯德[1]（Joseph Lister）随后发明了用石炭酸喷洒手术室煮沸手术用具进行灭菌，防止感染；等等。

目前寻找杀菌谱广，作用速度快，光热性能稳定，无副作用、无腐蚀、无臭、毒性低、使用安全的消毒剂已成为人们关注的热点话题。

化学消毒剂是指能对微生物起杀灭或抑制作用的化学药物[2-3]。

而化学消毒剂根据其杀灭微生物的能力强弱，可以将其分为消毒剂和灭菌剂[2]。

即杀灭微生物能力较强的为灭菌剂。

消毒剂主要用于皮肤、粘膜、伤口、环境及某些物品的消毒，作用是预防和控制感染。

二、消毒剂
1、化学消毒剂
化学消毒剂的种类很多，达四千多种[2]，按用途来分可以分为环境消毒剂和带畜（禽）体表消毒剂（包括饮水、器械等）；按杀菌能力来分可以分为高效、中效、低效消毒剂；按消毒剂性状又可以分为固态消毒剂，液态消毒剂，及气态消毒剂；而目前比较常见的是将其按化学性质来分，分为九类[1-6]：1、卤素类：主要是含氯消毒剂及碘消毒剂，含氯消毒剂杀菌能力较好，但大部分刺激性强，且无表面活性作用；碘消毒剂稳定性好，但在用于皮肤消毒时，有时会引起过敏
反应。

2、过氧化物类：消毒效果较好，杀菌能力很强。

但该消毒剂有一定刺激性，且性质不稳定，其稀释液分解较快，须现配现用。

3、醛类：具有广谱杀菌作用，但醛对皮肤粘膜有刺激作用，可引起过敏性皮炎，其气体对眼及呼吸道有强烈刺激。

4、醇类：无毒，应用广泛，但易挥发，不稳定，且受有机物影响很大，对皮肤粘膜有一定的刺激性。

5、酚类：应用时间较长的消毒剂，但酚臭味过重。

6、杂环类化合物：是高效灭菌剂，但环氧乙烷在低温下是无色液体，接触皮肤可引起刺痛、红肿甚至烧伤，常温以上是气体而吸入气体时可引起头痛。

7、季胺盐类[6]：该消毒剂对皮肤粘膜无刺激，毒性小，稳定性好，但有机物及阴离子表面活性剂能减弱其杀菌作用。

8、复方化学消毒剂，杀菌消毒效果比一种的效果好很多，且消毒剂的综合性能被改善如稳定性加强等。

9、胍类消毒剂：是近年来应用较多的一类消毒杀菌剂，因其低毒、无刺激，已被广泛应用于医药消毒，食品和其他日常生活用品的消毒。

2、胍类消毒剂
胍类化合物是在20世纪三十年代中期被报道有杀菌能力[7]后，关于胍类化合物杀菌能力的研究也越来越多。

胍类消毒剂通式如图一所示：
N NR 3
N
R 4R 5R 1R 2
图一：胍类化合物结构通式
其中，R 1、R 2、 R 3、R 4、R 5代表H 、烷基、芳基
Horst [9]等人发现，分子式如图二所示的烷基胍衍生物都是良好的杀菌剂。

NH
N
R 1
R 2H
H 图二：烷基胍衍生物
其中R 1 为 H 、 烷基，R 2 代表 H 、 烷基、 C (=NH) NH 2、 CONH 2、 C (=S) NH 2 等 具有生物活性的烷基胍，常用于作农业杀菌剂和消毒剂等。

烷基胍类消毒杀菌剂由于被制成盐的形式，所以易溶于水，使用方便，同时由于其抗菌广谱，低毒，其杀菌范围越来越广泛，除用于医院的表面消毒、食品和酒精饮料工业消毒外，还用于纤维纸张等杀菌，日常生活用品如毛巾、毛衣、口罩等的消毒[7-11]。

2.1、双胍类消毒剂
胍类作为消毒剂已经应用50多年的历史[12-13]了，从上世纪50年代开始使用的双胍类消毒剂一直在消毒剂中占有一定地位。

主要包括：1,6-双氯苯双胍己烷（又名洗必泰）及其衍生物，聚六亚甲基双胍盐及其衍生物。

2.1.1 洗必泰
洗必泰包括醋酸洗必泰和葡萄糖酸洗必泰。

醋酸洗必泰[14-17]，又称醋酸氯己定，化学成分为1,6-双氯苯双胍己烷二醋酸盐（结构式如图三所示）。

白色晶体，无气味，分解温度为260℃，20℃时在水中溶解度为1.9g/100mL ，溶于乙醇。

刺激小，杀菌范围广，性能稳定，可用于皮肤，黏膜消毒，已被广泛用作杀菌剂并用作典型的防腐剂长达30多年。

一些研究学者（凌沛学[15]等，Killoy W J [16]等）研究表明，不仅能杀灭金黄色葡萄糖菌等革兰阳性菌和大肠杆菌等革兰阳性菌及霉菌，同时对某些真菌及细菌芽孢也有抑制作用，适用于医院、家庭、旅馆及办公场所、皮肤等的消毒，同时还对塑料橡胶制品和食品等有抗菌防霉作用；耿彦
生[17]等将其与有协同杀菌作用的消毒剂复配：如季胺盐类溴苄烷烷与醋酸氯己定复配，加入非离子表面活性剂以增加醋酸氯己定的溶解度，并加入稳定剂配成氯己定复方消毒剂。

实验结果表明，浓度为1∶30以及1∶40 (药∶水)的氯己定复方消毒液分别对大肠埃希菌和金黄色葡萄球菌作用10min，杀灭率均可达到100%；有50%小牛血清的保护的浓度为1∶80 (药∶水)的消毒液，作用10 min，对金黄色葡萄球菌的杀灭率也可达到99.98%，说明氯己定复方消毒液杀菌能力很强，而且小牛血清对该复方消毒液的杀菌能力无明显影响。

H2C
NH
H
N
C
NH
NH C
NH
NH Cl
C NH C N
H
NH NH
Cl
2CH3COOH 6
图三：醋酸洗必泰结构式
葡萄糖酸洗必泰，化学名称是1,6-双(对氯苯双胍)正己烷二葡萄糖酸盐（结构与醋酸洗必泰类似）。

白色或浅黄色结晶，能以任意比例溶于水或冰醋酸中，光照可能分解，所以须避光保存。

Amy, Hutchinson, MD[18]等研究了葡萄糖酸氯己定具有溶菌酶的作用，微生物周围吸附洗必泰葡萄糖酸盐后可形成物理封闭，引起细胞质膜的变性和破坏，从而抑制和杀灭微生物细胞，因而对细菌的抑制具有广谱性，且安全性能高、使用方便。

对大肠杆菌、绿脓杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草杆菌有很强的杀灭作用，可应用于食品，医疗器械、塑料、橡胶、涂料等许多材料领域中。

2.1.2 聚六亚甲基双胍盐酸盐
聚六亚甲基双胍，一般采用盐酸盐的形式，分子式：(C8H17N5)n·xHCl，结构式如图四所示。

平均分子量1100～1800，没有不愉快的气味。

用作游泳池和工业水处理中用作杀菌灭藻剂，采油注水中作杀菌剂，并可清洁除去玻璃器皿和其他硬表面上的有害物质。

图四：聚六亚甲基双胍盐酸盐结构式
Kroepke, Rainer[19]等对聚六亚甲基双胍盐酸盐进行了研究，针对化妆品等护肤品中含有的聚六亚甲基双胍活性成分以皮肤的影响，及对于不同病症病人的消毒效果；Panda, A [20]等经研究发现含有0.02%聚六亚甲基双胍的药物，其杀菌效果是较好的。

崔玉杰[21]等通过实验表明：聚六亚甲基双胍对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌等细菌繁殖体和白色念珠菌均具有良好的杀灭效果，目前市场出现的产品多为复方制剂，杀菌效力上有了明显提高。

他们还通过其对小鼠、家兔进行毒性实验，证明其无毒、无刺激，无致突变作用，无过敏作用[22]。

2.2、单胍类消毒剂
近年来，俄罗斯、东欧等一些国家研究发现聚六亚甲基单胍较双胍的杀菌活
性更强[23]，性能更加优异，属新一代杀菌消毒剂。

聚六亚甲基单胍类的结构式如图五所示。

聚六亚甲基单胍类主要有：盐酸聚六亚甲基胍、聚六亚甲基胍硬酯酸盐、丙酸聚六亚甲基胍、磷酸聚六亚甲基胍等。

图五：聚六亚甲基单胍类的结构式
3.2.1盐酸聚六亚甲基胍
盐酸聚六亚甲基胍（PHGC），是上世纪90年代国际上开始开发的[12-13]，具有更高杀菌效力的一类消毒剂。

PHGC是白色无定形粉末，无特殊气味，易溶于水，水溶液无色至淡黄色、无味，不燃不爆，对金属材料基本无腐蚀，分解温度大于400 ℃，分子式为(C7H16N3Cl)n，该产品是一种环保型多用途新型阳离子聚合物，在工农业、医用和日常生活中有着极其广泛的用途。

黄新宇[25]等通过实验探求了多种因素对其杀菌能力有影响，最后得出，PHGC对不锈钢、铜、碳钢等金属腐蚀弱，低毒、对皮肤无刺激过敏现像，具有广谱杀菌效果、稳定性高等特点。

兰芳[23]等用最低抑菌浓度法(MIC法)评价所制得样品的抑菌性能，所有样品MIC不超过0.2 ‰，试验证明PHGC具有良好的抑菌性能。

王冰妹[25]等通过对含有PHGC的泰成牌消毒液进行现场模拟消毒实验，对悬液内大肠杆菌和金黄色葡萄球菌作用15min,杀灭对数值>5.00;含13500mg/L 聚六亚甲基胍消毒液浸泡黄瓜15min，平均杀灭对数值为4.02；聚六亚甲基胍消毒液含量13500mg/L 作用15min，对木质物体表面的平均杀灭对数值>3.40，该消毒液性能稳定，杀菌效果好。

2.2.2聚六亚甲基胍硬脂酸盐
聚六亚甲基胍硬脂酸盐(PHGS)，也是单胍类消毒剂中的一个衍生物，其抗菌活性较好，而且耐热温。

Zhang Yumei [26]等合成了PHGS，并对其抗菌性能进行了研究，结果表明，其MIC<200μgmL-1，同时其稳定性高，经过280℃高温加热15min后，其抗菌活性仍然很好，通过250℃高温加热后，样品不熔也不溶，但溶解度对其抗菌性能的影响是比较小的。

2.2.3 丙酸聚六亚甲基胍
该聚合物有优异的杀菌效果，毒性低，无腐蚀，一般做成粉末，在纺织、塑料、日化、水处理等领域有广泛应用。

余刚[12]等在国际上首次合成出丙酸聚六亚甲基胍，先用双氰双胺和丙酸胺反应合成丙酸胺基胍，再用其和三亚乙丙基二胺并加入起始剂（氯化胆或偶氮二异庚腈），在高温下聚合而成，最后从溶液中分离，干燥，粉碎包装即可。

该方法简便，成本也相对低，且检验其杀菌能力较好。

2.2.4 硫酸聚六亚甲基胍
硫酸聚六亚甲基胍是一种白色无定形粉末，无特殊气味，易溶于水，水溶液无色至淡黄色、无味，不燃不爆，对于各种金属材料基本无腐蚀，分解温度大于400°C，分子式为(C7H16N3HSO4)n、对所处理表面无漂白现象，两年不会变质，0.1%浓度的水溶液具有微苦的味道。

2.2.5磷酸聚六亚甲基胍
磷酸聚六亚甲基胍[12-13]带有磷酸根，用作消毒剂时对眼及皮肤黏膜有刺激性，且毒性较大；而且含磷的化合物是藻类的助长剂，进入环境后水中的磷含量升高，
水质趋向富营养化，会导致各种藻类。

水草大量滋生，水体缺氧会使鱼类死亡等现象，严重时，将导致红色浮游生物爆发性繁殖而引发的近海海水出现的“赤潮”和城市水系中出现水生植物“疯长”的“浮华”现象，严重破坏环境。

所以国际上对磷酸聚六亚甲基胍的使用是非常谨慎的，而且是有条件的。

2.3 胍类消毒剂的制备方法：
合成胍类化合物，目前采用的方法很多[23-29]，大体分为两大类:一类是传统的液相合成,另一类是固相合成[21]。

比如：1、S-烷基异硫脲同胺的反应是制备烷基胍的经典方法； 2、单氰胺与相应的脂肪胺在一定的条件下反应,然后加入酸中和来制备；3、相应的卤代烃同游离胍反应也可合成烷基胍等。

为满足特殊的合成要求，近年来新的合成方法、合成路线不断涌现。

而用于消毒剂的制备方法，人们也在寻找在温和条件下高产率地制备胍类化合物。

对于聚六亚甲基胍盐酸盐(PHGC)的制备，Peter及其合作者[27-28]用二胺和氯化氰在有机溶剂中反应制备PHGC，而氯化氰是有毒的。

Zhang Yumei [26]等人用盐酸胍和1,6-六亚甲基二胺通过共低聚反应来制备聚六亚甲基胍盐酸盐。

反应式如图六所示。

图六：PHGC的制备
方建文[29]等解决了因为PHGC聚合度低导致杀菌期短及PH范围比较窄的问题，用盐酸胍和1,6-二胺基己烷120℃-200℃下加反应2-3小时，至反应釜中没有NH3放出。

聚合度大于2000，使杀菌期长达10-15个月，同时这种方法制备出的PHGC在PH=1-10的范围内都很好地杀菌，而不被分解。

而余刚[13]等人则采用盐酸胍和三亚乙基二胺在起始剂（氯化胆或偶氮二异庚腈）的作用下，采用逐步升温（100℃保持1-2小时，150℃保持1.5-2.5小时，200℃保持1.5-2.5小时，250℃保持0.5-1.5小时）进行聚合反应，再用终止剂(云台内酯或丁二烯)使反应终止。

该方法还用于合成丙酸聚六亚甲基胍。

而对于类似聚六亚甲基胍硬脂酸盐(PHGS)的制备Zhang Yumei [26]等人利用PHGC与硬酯酸钠反应来合成。

反应式如图七所示：
图七：PHGS的制备（R=CH3(CH2)16COO）
三、消毒剂的杀菌机理
微生物生长所需和理化条件[1]是：水、pH值合适、氧气、无机盐、营养、温度、压力等。

要杀灭对人类有害的微生物，主要是通过控制温度压力，或是采用电磁波、射线或切断细菌必须营养等物理方法及调节体系酸碱度等化学方法进行
杀灭或抑制微生物的生长。

最常见的方法是高温湿热灭菌、巴斯德消毒法、γ射线消毒法，消毒剂法等。

消毒剂主要是通过和生物的细胞膜表面阴离子结合逐渐进入细胞或与细胞表面的疏基等基团反应，破坏蛋白质和细胞膜的合成系统，抑制微生物的繁殖，使个体生长受阻，同时个体不能维持正常生理活动而死亡。

胍类消毒剂中的胍基团溶于水后带正电荷[1.8.10]，能够渗透到微生物体内，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和物质能量代谢，使细菌病毒丧失了活性，从而起到杀菌灭藻的作用，同时加上聚合物形成的薄膜堵塞微生物的呼吸通道，使微生物迅速窒息而死亡。

四、应用及前景
市场上以聚六亚甲基胍为主要成分的消毒液越来越多，比如波斯特消毒液[30]，克大克消毒液[31]等，已经用于日常生活用品的消毒，如赵瑛[30]等用波斯特消毒液对食堂的餐具进行消毒，餐具经消毒后，没未检测出大肠杆菌等，细菌杀灭率为99. 5 %，HBsAg均为阴性；蔡玲斐[31]等对克大克消毒液的抗菌作用进行了研究，结果以含500 mg/L 聚烯烃基胍的消毒液对白色念珠菌和枯草杆菌的抑菌活性较强，抑菌圈> 16 mm;对大肠杆菌、伤寒杆菌、金黄色葡萄球菌、痢疾杆菌、绿脓杆菌及变形杆菌有一定的杀菌作用，抑菌圈为10～14 mm。

表明其杀菌能力较强；侯秀丽[32]等还对波斯特消毒液的毒性进行了研究，试验结果表明:当波斯特消毒剂有效浓度为0.15 %、0.09 %、0.25 %时，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念球菌作用3min杀灭率均可达99. 90 %以上，证明其杀菌能力很强。

胍类消毒剂尤其是聚六亚甲基胍的衍生物，由于聚六亚甲基胍及衍生物是高分子聚合物，对动物植物的组织细胞基本无影响，所以不易被动物体内组织所吸收，大大降低了波斯特的毒性，使这类消毒液对高等动物实际为无毒性物质，几乎没有毒性，不会影响健康，对人体不存在致癌性致变性和致畸变性的潜在威胁，对各种材料亦无侵蚀作用，并可降解，对环境无污染，具有广阔的发展前景。

胍类消毒剂在国外已受到广泛的重视，但是国内的生产厂家还较少，产品主要依靠进口，这一问题有待解决。

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