邻二甲醛的应用_凯茵工业添加剂

背景及概述^[1]

邻二甲醛(ortho-phthalaldehyde)是一种医药中间体，曾广泛应用于胺类生物碱、荧光计组胺测定及医药检验方面。成品为淡黄色针状晶体，溶于水、醇、醚等有机溶剂，无不良气味，化学性质稳定。1994年首次将它用于内镜消毒并发现其具有广谱高效的杀菌效果，其后的研究表明，邻二甲醛与戊二醛相比具有非常多的优点。作为一种新型的外用高效化学消毒剂，1999年邻二甲醛已通过了美国FDA认证。

结构

杀菌机理^[2]

与一般的消毒剂杀菌机理不同，邻二甲醛的杀菌活性基础是其与氨基酸和蛋白质的交联作用。研究表明，邻二甲醛与细菌菌体细胞壁作用后形成牢固的交联结合，造成一道屏障，阻止了这些物质对细胞壁/膜的结构破坏。但是邻二甲醛的这种封闭防渗作用，同样也造成菌体内外物质交换功能障碍，以致细菌正常生理功能不能进行，从而促进细胞死亡。

另一方面，邻二甲醛在水中的存在形式与戊二醛不同，邻二甲醛以单个分子存在于溶液中，故自由醛基能全部发挥消毒作用，而二醛分子间以醛基聚合形式存在，溶液的酸碱性等因素影响其聚合度，聚合度不同，裸露的自由醛基数不同，自由醛基数决定其消毒效果，因此邻二甲醛的杀菌效果优于戊二醛。由于邻二甲醛是芳香醛，具有良好的脂溶性更易穿透脂质较多的结核杆菌以及革兰氏阴性菌细胞膜，从而作用于菌体内部的靶位点引起细胞的迅速死亡，所以邻二甲醛对结核杆菌以及革兰氏阴性菌的杀灭作用强于戊二醛。

芽孢对外界抵抗力比细菌繁殖体更强，这是因为芽孢成熟的后期形成的一种含大量吡啶二羧酸的外层结构研究发现邻二甲醛主要是通过与芽孢外壳上的氨基酸发生交联而导致芽孢死亡的，这种交联形成一种致死性的坚固外衣使得芽孢无法发芽，因此邻二甲醛杀灭枯草杆菌芽孢不是通过破坏DNA来实现，而是通过使芽孢发芽失活起作用，并且邻二甲醛对芽孢发芽过程的破坏程度不可逆转的。

稳定性和腐蚀性^[2]

邻二甲醛与戊二醛比较具有性能稳定的特点。将5969mg/L的邻二甲醛经54℃存放14天后含量下降为5776mg/L，下降率平均为3.23％；经37℃存放90d后含量下降为5672mg/L，下降率平均为4.98％。试验中发现，5000mg/L的邻二甲醛连续使用14d其浓度仍然保持在4500mg/L以上，超过了14d的连续使用周期。同时，有资料显示，用自动内镜清洗机消毒内镜，邻二甲醛在重复使用82次后才达到低有效浓度，而戊二醛只能重复消毒40次。

说明戊二醛连续使用周期相对较短。在金属腐蚀性试验中，用5000mg/L的邻二甲醛浸泡不锈钢、碳钢、铜、铝片72h，平均腐蚀速率依次为0.000、0.003、0.102、0.006rnln/a，说明邻二甲醛除对铜制金属有轻度腐蚀外，对其他金属均无腐蚀，具有广泛的材质兼容性。

应用^[2]

邻二甲醛对细菌繁殖体、真菌、分枝杆菌、病毒、芽孢有较强的杀灭作用。对邻二甲醛杀灭枯草杆菌黑色变种(C9372)芽孢、白色念珠菌(AT0C10231)、大肠杆菌(8099)、金黄色葡萄球菌(ATCC6538)及铜绿假单胞菌PA01的效果进行了实验。在载体杀菌试验中5000mg/L的邻二甲醛对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌作用3min，对白色念珠菌作用5min使得三种菌菌量下降达6log以上。

在悬液试验中18rng/L的邻二甲醛溶液作用20min可杀灭铜绿假单胞菌5log以上。当邻二甲醛浓度为180mg/L作用5min，大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌均可减少5log以上，而戊二醛达到同样的杀灭效果需要450mg/L。但邻二甲醛在中性条件下杀芽孢能力比较弱。在杀芽孢试验中5000mg/L的杆菌芽孢，杀灭对数仅为0.09；但当pH调至8时，用4959mg/L的邻二甲醛作用240min、5969mg/L的邻二甲醛作用120min，对不锈钢载体上的枯草杆菌芽孢杀灭对数分别达3.69和5.0，说明在碱性条件下邻二甲醛对牙胞的杀灭效果明显提高。

人们还发现邻二甲醛对分枝杆菌特别是对耐戊二醛的龟分枝杆菌具有较快的杀灭作用。浓度为5000mg/L的邻二甲醛分别作用10min和20min对Epping龟分枝杆菌和Hardidd龟分枝杆菌两株戊二醛耐药株杀灭效果达6log以上，用2100mg/L的邻二甲醛作用5min，对结核分枝杆菌杀灭效果也达到5log以上，而15000mg/L的戊二醛需对这些龟分枝杆菌作用32rnin才能达到同样的杀灭效果。

美国环境保护署已将鸭HBV确定为人类HBV灭活的指示病毒株。用邻二甲醛进行鸭HBV灭活载体实验，结果3000mg/L的邻二甲醛在20℃，作用5min可有效杀灭鸭乙型肝炎病毒。

制备^[3]

邻二甲醛的绿色制备工艺：

1）在三口烧瓶中依次加入1，3－二氢异并呋喃0.1～0.3mol、氧化剂0.2～0.6mol，催化剂杂多酸0.3～0.5g，水10～30g；

2）在上述三口烧瓶中加入电磁搅拌子，装上回流冷凝管和温度探头后，进行超声搅拌反应；设定反应温度为30～60℃，超声功率为200～500W，反应运行时间30min～180min；

3）反应完成后，降至室温，使用等体积的进行萃取3次，合并萃取液，蒸馏法除去，得邻二甲醛粗品；

4）将邻二甲醛粗品与重结晶溶剂石油醚按1∶3的质量比混合后进行重结晶，抽滤得邻二甲醛晶体，将邻二甲醛晶体放置于真空度为60Pa、温度为50℃的真空干燥箱中干燥4h，得邻二甲醛产品；

5）采用旋转蒸发仪回收步骤4所得石油醚，回收的石油醚可重复使用。

主要参考资料

[1] 邻二甲醛杀菌效果影响因素的研究

[2] 邻二甲醛消毒剂研究进展

[3] CN201310242491.6邻二甲醛的绿色制备工艺