抗菌剂DCOIT的制备*

谭卓华，王浩江，雷祖碧

（广州合成材料研究院有限公司，广东广州510665）

居室环境与人体健康密切相关,这已被世界卫生组织和联合国环境规划署的调查报告所确认。居室环境微生物污染状况调査表明[1]:农村细菌总数为138.94cfu/cm2,城镇为72110cfu/cm2。这说明我们的居室环境中微生物污染是很严重的。细菌极易传染,通过接触、空气传播、食物、水和带菌微生物均能传染。人类的生存环境及健康受到严重威胁。另一方面,纸张及纺织品的霉变也给我们的生产生活带来严重影响。珍贵的邮票因受潮霉变失去收藏价值;珍藏的古迹因发霉而损坏;重要的档案由于纸张霉变而失去参考价值;产品包装纸发霉将影响其销路。微生物的存在还会使织物变坏,如微生物的代谢养分,会产生臭味和形成中间产物刺激皮肤;霉菌沾污在窗帘和帐蓬上使织物损伤变色;一些微生物以纺织物上的整理剂为食物或者一些霉菌能吃棉或胶乳也会损害织物[2]。纸张及纺织品的发霉给个人、企业和国家造成严重损失。因此,人们愈来愈关注抗菌防霉问题。

异噻唑啉酮是一类新型的高效广谱抗菌剂，具有高效、低毒、环境友好等优点。自被开发以来，逐渐替代众多的汞类等有毒低效抗菌剂，被广泛应用于工业生产的各个领域的防腐防霉，如造纸工业的涂料、油漆、皮革、建材、粘合剂等。另外由于具有优良的抗微生物性能，在油画、文物等保护中有重要作用，应用于化妆品可作为防腐剂，以及工业冷却循环水的杀藻剂等。本文以正辛胺、二硫代二丙烯酸二甲酯和三氯氧磷等为主要原料，制备抗菌剂4,5-二氯-2-正辛基-3-异噻唑啉酮（DCOIT）。

1 实验部分

1.1 原料及设备

正辛胺、二硫代二丙烯酸二甲酯、三氯氧磷、盐酸：工业品；甲醇、正己烷、乙酸乙酯、碳酸氢钠：化学纯，广州化学试剂厂。

熔点仪：巩义予华仪器；核磁共振氢谱：布鲁克。

1.2 实验步骤

在圆底烧瓶中加入一定量的水和盐酸，在10℃下缓慢加入二硫代二丙酸二甲酯和正辛胺，并在此温度下搅拌反应6h。离心分出固体，并用50mL水和20mL甲醇洗涤，干燥12h后得到白色粉末。

在带有尾气吸收装置的圆底烧瓶中加入正己烷，然后加入上述白色粉末，在10℃下缓慢滴入100g三氯氧磷，待滴加完毕且气体不再冒出后，撤去冰浴，升温至25℃继续反应2h。反应完毕后将反应器降温至5℃，缓慢滴入5%的碳酸氢钠溶液至中性，分出水层后干燥脱除溶剂并用甲醇重结晶，最终得到白色固体，即为4,5-二氯-2-正辛基-3-异噻唑啉酮，收率89%。熔点40℃～42℃。

1.3 分析测试

采用核磁共振检测： 目标产物分子结构。

2 结果与讨论

2.1 二硫代二丙酸二甲酯和正辛胺用量对反应的影响

反应考察了二硫代二丙酸二甲酯和正辛胺投料比对产品收率的影响。发现投料比在按照反应当量附近进行，对产品收率影响不大，见表1。

表1 原料用量比对反应的影响Table 1 Effect of proportion of raw materials to the reaction

另外考虑到正辛胺过量时容易造成在产品中的吸附残留，产品会有比较大的胺味道，虽然数据上正辛胺过量对反应有利，但是仍然选择按照理论反应当量进行投料，甚至按照减少正辛胺的投料比进行。

2.2 催化剂的选择对反应的影响

考察催化剂对反应的影响时，理论上最好是不加任何催化剂，该反应为氨解反应，具备不加催化剂反应的条件。但从结果上看，以水为溶剂的效果普遍比以甲醇做溶剂或无溶剂的体系反应收率要高，见表2。

表2 催化剂的选择对反应的影响Table 2 Effect of the catalyzers to the reaction

对各个体系，由于盐酸的加入，都显著降低了析出固体的时间，且收率有提升，特别是无溶剂体系在不加盐酸时直接不反应。以水为溶剂时，考察了同时加入相转移催化剂十六烷基氯化铵作为助催化剂的效果。结果发现，反应收率没有明显的提高。考虑到尽量不引入新的杂质、降低成本的角度，以不加助催化剂为宜。

2.3 溶剂的选择对产品的影响

另外进一步考察不同溶剂对产品的影响。在研究中发现以水为溶剂时虽然收率高，但产品的粒度较小，不利于产品的过滤分离，存在堵塞砂芯、滤纸和滤布的问题，即使在改变反应转速的情况下仍没有较大的改观。而甲醇做溶剂时产品的粒度较大，非常容易过滤，利于工业化放大。同时由于制备产品的氨解反应产生甲醇，所以从不引入新杂质和以水作为最安全溶剂的角度而言，只选择考察溶剂体系为水或甲醇或两者混合物。同时希望结合两者的优点考察了混合溶剂的反应对产品收率的影响，见表3。

表3 溶剂的选择对反应的影响Table 3 Effect of the solvents to the reaction

实验结果表明，甲醇的存在对反应的收率没有明显的帮助。以水为溶剂的反应收率要远远高于含部分甲醇或大量甲醇的混合体系。因此从安全性和实用性的角度而言，以水为溶剂的反应是最合适的。

2.4 氯化试剂的选择对反应的影响

研究中着重考察了三氯氧磷和氯气作为氯化试剂的情况。从运输和储存稳定性而言，前者优势较大，而后者运输不方便，储存也不稳定。从使用和后处理看，前者需要滴液装置，后者只需管道接口，但在后处理上比较复杂，过量的氯气会导致操作人员的中毒和环境的污染。而使用三氯氧磷后处理便捷且不容易溢出。在两者几乎同等的使用效率来看，使用三氯氧磷作为氯化试剂是安全环保的选择。

2.5 产品的核磁共振谱

图1和图2是最终产品的NMR图谱。

图1 产品的核磁氢谱Fig.1 HNMR of the product

图2 产品的核磁碳谱Fig.2 CNMR of the product

由图1、图2可知，所得到的产品与文献所示的4,5-二氯-2-正辛基-3-异噻唑啉酮一致。

3 结论

（1）以正辛胺、二硫代二丙烯酸二甲酯和三氯氧磷等为主要原料，通过环化反应，可以得到抗菌剂4,5-二氯-2-正辛基-3-异噻唑啉酮（DCOIT）,总收率达89%。

（2）使用水作为氨解反应的溶剂，是安全实用的试剂。

（3）使用三氯氧磷作为环化反应的氯化试剂，比使用氯气更为安全环保。