（化学工艺专业论文）抗菌防腐剂布罗波尔和卡松的合成工艺研究.pdf

? 嬲嬲缈 壹科技太堂研究生堂僮i 金塞 抗菌防腐剂布罗波尔和卡松的合成工艺研究 摘要 布罗波尔是一种溴代硝基醇类广谱杀菌剂，具有很高的杀菌活性和很低的使 用浓度以及较宽的p h 使用范围，对人体皮肤无刺激、无致敏反应，因此广泛使用 在多种化妆品和洗涤用品中。由于该产品杀菌范围广，活性高，使用浓度低，除 主要用作化妆品的防腐剂，还用于洗涤剂、织物处理剂、农药杀菌剂、医药消毒 剂，与其他防腐剂复配还可用作工业水处理剂等，多种行业的大量需求促进了布 罗波尔的研究与工业化生产。 本文以硝基甲烷、甲醛、氢氧化钠、溴素等为原料，水一乙醇为溶剂，采用先 羟甲基化反应后溴化反应的方法制备了布罗波尔粗产品，通过考察溶剂种类、溶 剂用量、原料配比、反应温度、反应时间等因素对羟甲基化反应过程的影响，得 到的较佳的羟甲基化反应条件为：乙醇和水混合液( 质量比l ：l ，共3 4 9 ) 为溶 剂，原料配比为n ( 硝基甲烷) ：n ( 甲醛) ：n ( 氢氧化钠) = 1 ：2 ：l ，反应温度2 0 4 c ， 反应时间1 5 h 。 l 通过正交试验方法考察了原料配比、反应温度、反应时间对溴化反应过程的 影响，得到的较佳的溴化反应条件为：原料配比为n ( 硝基甲烷) ：n ( 溴素) = 1 ：l ， 反应温度1 5 ，反应时间0 5 h 。 采用重结晶方法对得到的布罗波尔粗产品进行了精制，分别在2 0 。c 和6 5 。c 考 察布罗波尔在水、乙醇、丙醇、丁酮、乙酸乙酯、氯仿及其复配溶液中的溶解度， 并在5 c 6 5 c 温度区间内进行重结晶实验，得到的较佳的布罗波尔重结晶溶剂 为：乙醇一氯仿复配溶液( 质量比为1 ：1 ) ，乙酸乙酯一氯仿复配溶液( 质量比为1 ： 1 ) 。在上述条件下，得到的布罗波尔粗品收率9 0 以上，副产品n a b r 收率9 3 左右， 布罗波尔重结晶单程收率8 3 左右，分别通过f t i r 技术和高效液相色谱法对所得 产品的结构及纯度进行了表征。 卡松是由两种活性组分：2 一甲基一4 一异噻唑啉- 3 - 酮( m i t ) 和5 氯2 一甲基一4 一 异噻唑啉一3 一酮( c m i t ) 组成的混合物，是一种高效的广谱抑菌剂。卡松具有很 强的生物活性，既能抑菌，又能杀菌，可以解决因菌类感染而引起的产品发酵、 发霉、变质、细菌超标等问题，而且由于其对粘液有穿透作用，不仅能应用于化 妆品、洗涤剂，还可用于工业杀菌环水、机床冷却液、油漆等，是用途极为广泛 的一类环保型“绿色产品 杀菌剂，是一种值得大力开发的产品、具有较高的附 加值。 本文以硫磺粉、硫化钠、丙烯酸甲酯、碳酸氢钠、甲胺及氯化硫酰等为原料， 水、l ，2 二氯乙烷为溶剂，通过三步合成m i t 与c m i t 的混合物。通过对溶剂用量、 反应温度、保温温度、保温时间、n a z s 0 3 与过量硫反应过程中的n a e s 0 3 用量、回 流温度、回流时间等因素的考察，得到的较佳的合成二硫代二丙酸二甲酯的反应 条件为：15 0 9 水作溶剂，原料配比n ( m a ) ：n ( n a h c o ，1 ) ：n ( n a 2 s 0 3 ) ：n ( n a 2 s x ) = 1 ：1 ：0 4 ： 0 5 ，滴加n a s x 时的反应温度1 0 1 5 ，保温温度2 5 ，保温时间5 h ，l m o l l 亚硫 酸钠用量8 0 m l ，回流温度6 0 ，回流时间3 h 。 通过考察原料配比、反应温度、保温温度、保温时间等因素对中间产物n ，n 二甲基二硫代二丙酰胺收率的影响，确定了合成n ，n 二甲基二硫代二丙酰胺的较 佳工艺条件为：原料配比为n ( 二硫代二丙酸二甲酯) ：n ( 甲胺) = 1 ：2 ，反应温度0 5 ， 保温温度2 0 2 5 ，保温时间1 2 h 。 通过正交试验考察了原料配比，反应温度，反应时间对卡松合成过程的影响， 并通过单因素实验考察了保温温度、保温时间及溶剂用量对产品收率的影响，得 到的较佳的合成卡松的工艺条件为：8 0 m l l ，2 二氯乙烷作溶剂，原料配比为n ( n ，n 二甲基二硫代二丙酰胺) ：n ( 氯化硫酰) = 1 ：4 ，反应温度5 1 0 ，反应时间3 0 r a i n ， 保温温度2 5 ，保温时间2 4 h 。 在上述条件下，得到的中间产物二硫代二丙酸二甲酯的收率达到8 6 以上， 中间产物| n n 二甲基二硫代二丙酰胺的收率达到8 9 左右，终产物卡松的收率达 到8 2 以上。产品分别经f t - i r 和h 1 n m r 技术对其结构进行了表征。 关键词：杀菌剂布罗波尔羟甲基化反应溴化反应n , n 二甲基二硫代二 丙酰胺卡松 s t u d yo ns y n t h e s i s0 f a n t i m i c r o b i a lp r e s e r v a t l v eo f b r o n o p o la n d 脚h o n a bs t r a c t b r o n o p o li sab r o a d s p e c t r u mf u n g i c i d eb r o m o n i t r oa l c o h o l sw i t hh i 曲b a c t e r i c i d a la c t i v i t y a n d l o wc o n c e n t r a t i o na n da l s ow i d er a n g eo fp hu s i n g ，i th a sn oa l l e r g i cs t i m u l a t i n gw i t ht h e h u m a ns k i n ，a n dw i d e l yu s e di nm a n yc o s m e t i c sa n dc l e a n i n gp r o d u c t s f o ri t sh i g ha c t i v i t y , w i d e r a n g eo fp r o d u c t ss t e r i l i z a t i o na n d l o wc o n c e n t r a t i o n su s i n g , i tw a sw i d e l yu s e di nd e t e r g e n t s ， f a b r i ct r e a t m e n ta g e n t s ，p e s t i c i d e sf u n g i c i d e s ，d i s i n f e c t a n t s ，m e d i c i n e ，i na d d i t i o nt ot h ec o s m e t i c s a st h ep r i m a r i l yp r e s e r v a t i v e s ，a n di tc a i lb ea l s ou s e di nt h ei n d u s t r i a lw a t e rt r e a t m e n t a g e n tw h e n m i x e dw i t ho t h e rp r e s e r v a t i v e s i t sr e s e a r c ha n di n d u s t r i a lp r o d u c t i o nw a sp r o m o t e df o rt h el a r g e d e m a n di na v a r i e t yo fi n d u s t r i e s i nt h i sp a p e r , b r o n o p o lw a ss y n t h e s i z e db yh y d r o x y m e t h y l a t i o na n db r o m i n a t i o nu s i n g n i t r o m e t h a n e , f o r m a l d e h y d ea n db r o m i n e a sr a wm a t e r i a l s ，w a t e r - e t h a n o la ss o l v e n ti nt h ep r e s e n c e o fn a o h t h ee f f e c t so fs o l v e n tk i n d s ，m o l a rr a t i oo fs o l v e n t s ，m o l a rr a t i oo fr e a c t a n t s ，r e a c t i o n t e m p e r a t u r e , r e a c t i o nt i m eo nt h eh y d r o x y m e t h y l a t i o nr e a c t i o nr e s u l t sw e r ee x a m i n e d u n d e rt h e s y n t h e s i sc o n d i t i o n sa sf o l l o w s ：n ( n i t r o m e t h a n e ) ：n ( n a o h ) ：n ( f o r m a l d e h y d e ) = l ：l ：2 ， h y d r o x y m e t h y l a t i o nt e m p e r a t u r e2 0 。c ，h y d r o x y m e t h y l a t i o nt i m e1 s h , u s i n g3 4 9m i x t u r eo f m ( e t h a n 0 1 ) ：m ( h 2 0 ) = l ：la ss o l v e n t o r t h o g o n a lt e s tw a su s e dt os t u d yt h ee f f e c t so nb r o m i n a t i o nr e a c t i o nr e s u l ts u c ha sm o l a r r a t i oo fr e a c t a n t s ，r e a c t i o nt e m p e r a t u r e ，r e a c t i o nt i m e t h eo b t a i n e do p t i m u mr e a c t i o nc o n d i t i o n s w e r e n ( n i t r o m e t h a n e ) ：n ( b r o m i n e ) = 1 ：l ，b r o m i n a t i o n t e m p e r a t u r e1 5 ，b r o m i n a t i o n t i m e 0 5 1 1 b r o n o p o lw a sr e f i n e db yr e c r y s t a l l i z a t i o na f t e rt e s t i n gt h es o l u b i l i t yi ns o l v e n ts u c ha s w a t e r , e t h a n o l ，p r o p a n o l ，b u t a n o n e ，e t h y la c e t a t e ，c h l o r o f o 衄a n d a l s ot h em i x t u r e s u n d e rt h e s y n t h e s i sc o n d i t i o n sa sf o l l o w s ：e t h a n o l - c h l o r o f o r mm i x t u r eo fw h i c hm a s sr a t i oo fe t h a n o lt o c h l o r o f o r mw a s1 ：1 e t h y la c e t a t e - c h l o r o f o r mm i x t u r eo fw h i c hm a s sr a t i oo fe t h y la c e t a t et o c h l o r o f o r mw a s1 ：1 u n d e ra b o v ec o n d i t i o n s ，t h ey i e l do f r u s hp r o d u c tw a s - 2 9 0 a f t e rp u r i f i e db y r e , c r y s t a l l i z a t i o n , t h ey i e l da n dp u r i t yo fp r o d u c tw e r ea b o u t8 3 a n d 猡9 r e s p e c t i v e l ya n dt h e y i e l do fn a b rw e r ea b o u t9 3 t h es t r u c t u r eo fo b t a i n e dp r o d u c tw a sc h a r a c t e r i z e db yf t - i r , l h n m r k a t h o nw h i c hi sam i x t u r ec o m p o s e db yt w oa c t i v ei n g r e d i e n t s ：m e t h y l2 一i s o t h i a z o l o n e k e t o n eo v u t ) a n d5 c h l o r o - 2 一m e t h y l - i s o t h i a z o l o n ek e t o n e ( c m a t ) i sa h i g h l ye f f e c t i v e b r o a d s p e c t r u ms u p p r e s s i o na g e n t s k a t h o nh a ss t r o n gb i o l o g i c a la c t i v i t y , b o t ha n t i b a c t e r i a la n d s t e r i l i z a t i o n i tc a nb eas o l u t i o nt of u n g u si n f e c t i o nf e r m e n t a t i o np r o d u c t sc a u s e db ym i l d e w , d e t e r i o r a t i o n , e x c e s s i v eb a c t e r i aa n do t h e ri s s u e s a d d i t i o n a l l y , f o ri t sp e n e t r a t i o no nm u c u s ，i t c a i lb en o to n l yu s e di nc o s m e t i c s ，d e t e r g e n t s ，b u ta l s of o ri n d u s t r i a lg e r i l i z a t i o nr i n go f w a t e r , 抗苴防腐刹查矍波筮塑圭松的金成工艺研究 m a c h i n et o o lc o o l a n t ，p a i n t ，e t c ，i ti se x t r e m e l yb r o a d l yu s e da sa k i n do fe n v i r o n m e n t a lf r i e n d l y ”g r e e np r o d u c t s ”f u n e ；i c i d ea n d w o r t hd e v e l o p i n gv a l u e i nt h i sp a p e r , k a t h o nw a ss y n t h e s i z e db yt h r e es t e p su s i n gm e t h y la c r y l a t e ，s u l f u r ，s o d i u m s u l f d e ，s o d i u mb i c a r b o n a t e ，m e t h y l a m i n ea n ds u l f u r y lc h l o r i d ea sr a wm a t e r i a l ，w a t e ra n d 1 , 2 - d i c h l o r o e t h a n ea ss o l u t i o n s t h ee f f e c t so f m o l a r r a t i oo f s o l v e n t s ，r e a c t i o nt e m p e r a t u r e ，h o l d i n g t e m p e r a t u r e ，h o l d i n gt i m e ，a m o u n to f n a s xr e a c t e dw i t he x c e s ss u l f u r , r e f l o wt e m p e r a t u r e ，r e f l o w t i m eo nt h er e a c t i o nd i m e t h y l3 , 3 - d i t h i o b i s p r o p i o n a t es y n t h e s i z e dr e s u l t sw e r ee x a m i n e d t h e o b t a i n e do p t i m u mr e a c t i o nc o n d i t i o 璐w e r en ( m a ) ：n ( n a h c o s ) ：n ( n a 2 s 0 3 ) ：n ( n a 2 s x ) = 1 ：l ：o 4 ：0 5 ， r e a c t i o nt e m p e r a t u r e1 0 1 5 c ，h o l d i n gt e m p e r a t u r e2 5 c ，h o l d i n gt i m e5 h , l m o l ls o d i u md o s a g e 8 0 m lr e f l o wt e m p e r a t u r e6 0 r e f l o wt i m e3 h , 1 5 0 m lw a t e r 嬲s o l u t i o n t h ee f f e c t so fm o l a rr a t i oo fr e a c t a n t s ，r e a c t i o nt e m p e r a t u r e ，h o l d i n gt e m p e r a t u r e ，h o l d i n g t i m eo nt h er e a c t i o nn ，n 一d i m e t h y l 一3 ，3 - d i t h i o d i p r o p i o n a m i d es y n t h e s i z e dr e s u l t sw e r ee x a m i n e d r n 伦o b t a i n e do p t i m u mr e a c t i o nc o n d i t i o n sw e r en ( d i m e t h y l 3 ，3 。- d i t h i o b i s p r o p i o n a t e ) ：n ( m e t h y l a m i n e 产l ：2 ，r e a c t i o nt e m p e r a t u r e0 - 5 0 ，h o l d i n gt e m p e r a t u r e 2 0 - 2 5 c ，h o l d i n gt i m e1 2 h o r t h o g o n a lt e s tw a su s e dt os t u d yt h ee f f e c t so nt h er e a c t i o ns y n t h s i z e dk a t h o nr e s u l ts u c ha s m o l a rr a t i oo f r e a c t a n t s ，r e a c t i o nt e m p e r a t u r e ，r e a c t i o nt i m ea n dt h ee f f e c t so f m o l a rr a t i oo f s o l v e n t , h o l d i n gt e m p e r a t u r e , h o l d i n g t i m ew e r ea l s oe x a m i n e d 1 1 l eo b t a i n e do p t i m u mr e a c t i o n c o n d i t i o n sw e r e ：i l ( n , n - d i m e t h y l - 3 ，3 - d i t h i o d i p r o p i o n a m i d e ) ：n ( s u l f u r y lc h l o r i d e ) = 1 ：4 ，r e a c t i o n t e m p e r a t u r e5 1 0 c ，r e a c t i o nt i m e3 0 m i n ，h o l d i n gt e m p e r a t u r e2 5 * ( 3 ，h o l d i n gt i m e2 4 h ，8 0 m l 1 , 2 - d i c h l o r o e t h a n ea ss o l u t i o n u n d e ra b o v ec o n d i t i o n s ，t h ey i e l do f3 ，3 - d i t h i o b i s p r o p i o n a t ew a s _ 8 6 t h ey i e l do f n n 。d i m e t h y l 一3 ，y - d i t h i o d i p r o p i o n a m i d ew a s a b o u t8 9 , t h ey i e l do f k a t h o nw a sa b o u t8 2 。可1 e s t r u c t u r eo f o b t a i n e dp r o d u c tw a sc h a r a c t e r i z e db yf t - m , 1 h n m r k e yw o r d s ：a n t i m i c r o b i a l p r e s e r v a t i v e sh y d r o x y m e t h y l a t i o n b r o m i n a t i o n n ，n - d i m e t h y l 一3 ，3 - d i t h i o d i p r o p i o n a m i d ek a t h o n i v 目录 二l 文献综述1 1 1 布罗波尔合成1 1 1 1 布罗波尔抗菌机理1 1 1 2 抗菌防腐性1 1 1 3 布罗波尔的抗菌特点3 1 1 4 布罗波尔的主要合成路线3 1 1 4 1 先缩合后溴化的合成方法j 3 1 1 4 2 先溴化后缩合的合成方法5 1 1 4 3 其他合成方法：6 1 1 5 布罗波尔的应用! 6 1 2 卡松合成7 1 2 1 卡松的抗菌机理1 0 1 2 2 卡松的抗菌特点：1 1 1 2 3 稳定剂的研究1 1 1 2 3 1 无机稳定剂1 1 1 2 3 2 有机稳定剂1 2 1 2 4 卡松的主要合成路线1 2 1 2 5 卡松的应用1 5 1 2 5 1 用作工业杀菌剂1 5 。1 2 5 2 用作海洋防污剂1 5 1 2 5 3 其他方面的应用1 6 1 3 课题研究的思路与内容1 7 1 3 1 布罗波尔合成的研究思路与内容1 7 1 3 2 卡松合成过程的研究思路与内容1 7 2 布罗波尔的合成与精制工艺研究1 9 2 1 引言1 9 2 2 实验部分1 9 2 2 1 实验仪器与试剂1 9 2 2 2 合成机理2 0 2 2 3 试验方法2 0 2 2 3 1 布罗波尔的合成2 0 2 2 3 2 布罗波尔的重结晶精制2 l 2 2 4 合成及精制工艺流程图2 l 2 2 5 产品测试方法2 l 2 3 结果与讨论2 2 2 3 1 羟甲基化反应条件优化2 2 2 3 1 1 溶剂的影响2 2 v 2 3 1 2 正交试验2 3 2 3 1 3 正交试验基础上的单因素条件试验2 4 2 3 2 溴化反应条件优化。2 7 2 3 2 1 正交试验2 7 2 3 2 2 正交试验基础上的单因素条件试验2 8 2 3 2 3 重复试验3 0 2 3 3 布罗波尔的重结晶精制3 1 2 3 3 1 布罗波尔在单一溶剂中的重结晶3 1 2 3 3 2 布罗波尔在复配溶剂中的溶解度测定及重结晶实验3 3 2 3 4 副产物n a b r 在不同溶剂中的溶解度实验结果3 7 2 3 5 重复试验3 8 2 3 5 1 复配溶剂m ( 乙醇) ：m ( 氯仿) = 1 ：1 的重结晶重复实验3 8 2 3 5 2 复配溶剂m ( 乙酸乙酯) ：m ( 氯仿) = l ：l 的重结晶重复实验3 8 2 3 6 产品性能分析3 9 2 3 6 1 产品熔点测定3 9 2 3 6 2i r 分析3 9 2 3 6 3 产品纯度分析一4 0 2 4 本章小结4 l 3 卡松的合成工艺研究：4 3 3 1 引言4 3 3 2 实验部分4 3 3 2 1 实验仪器与试剂4 3 3 2 2 反应原理4 4 3 2 3 反应机理4 4 3 2 4 实验步骤4 5 3 2 4 1 多硫化钠的制备4 5 3 2 4 2 二硫代二丙酸二甲酯的制备4 6 3 2 4 3n ，n 一二甲基二硫代二丙酰胺的制备4 6 3 2 4 42 一甲基一4 一异噻唑啉一3 一酮( m i t ) 和5 一氯- 2 - 甲基- 4 - 异噻唑啉一3 一酮( c m i t ) 的制备j 0 i 4 6 3 2 5 产品测试方法j 4 7 3 3 结果与讨论：4 7 3 3 1 二硫代二丙酸二甲酯的合成4 7 3 3 1 1 溶剂用量对反应结果的影响4 7 3 3 1 2 反应温度对反应结果的影响4 7 3 3 1 3 保温温度对反应结果的影响4 8 3 3 1 4 保温时间对反应结果的影响4 8 3 3 1 5 亚硫酸钠用量对反应结果的影响4 9 3 3 1 6 回流温度对反应结果的影响4 9 3 3 1 7 亚硫酸钠与过量硫反应的回流时间对反应结果的影响5 0 3 3 1 8 母液回收套用对产品收率的影响5 0 3 3 1 9 重复性实验5 1 v i 3 3 2n ，n 一二甲基二硫代二丙酰胺的合成研究5 l 3 3 2 1 原料配比对反应结果的影响5 1 3 3 2 2 反应温度对反应结果的影响5 1 3 3 2 3 保温温度对反应结果的影响5 2 3 3 2 4 保温时间对反应结果的影响5 2 3 3 2 5 重复性实验5 3 3 3 32 一甲基一4 一异噻唑啉一3 一酮和5 一氯一2 一甲基一4 一异噻唑啉一3 一酮的合成研究5 3 3 3 3 1 正交试验5 3 3 3 3 2 正交试验基础上的单因素条件实验5 4 3 3 3 3 其他因素的影响5 6 3 3 3 4 重复性实验5 7 3 3 4 产品性能分析5 8 3 3 4 1n ，n 一二硫代二丙酰胺熔点测定5 8 3 3 4 2n ，n 一二硫代二丙酰胺红外光谱分析5 8 3 3 4 3 卡松红外光谱分析5 9 3 3 4 4 卡松核磁共振分析5 9 3 4 本章小结6 0 4 结论6 2 参考文献6 3 附录1 6 6 致谢6 7 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录发表或接收论文：6 8 关于论文使用授权的说明6 9 v n v m 1 1 布罗波尔合成 第一章文献综述 布罗波尔( c 。h 。b r n o 。) 的化学名称是2 一溴- 2 - 硝基一1 ，3 一丙二醇，俗称溴 硝醇、拌棉醇、溴硝丙二醇等，英文名b r o n o p o l 、2 - b r o m o - 2 - n i t r o 一1 ，3 - p r o p a n e d i o l ，熔点12l 12 9 ，外观为白色或淡黄色结晶性粉末，易溶于极性溶剂 如水、乙醇、丙二醇等，难溶于非极性溶剂如二氯乙烷，氯仿，苯等n 1 。布罗波 尔与某些金属( 如铝、铁等金属) 接触会失去抗菌活性，并很快变色， 因此布罗波尔在工业化生产应用过程中需要采用搪瓷设备，成品需要用玻璃或塑 料制品包装；布罗波尔在p h 大于5 和高温时易分解，在光照下会变成黄色； 并且由于布罗波尔会产生亚硝基离子，如果配方中有胺类存在，则有生 成亚硝胺致癌物质的潜在可能性。布罗波尔对光、湿空气( 9 0 ) 和温度( 5 年一年半2 个月 但是，即使在碱性条件下，布罗波尔仍然有防腐作用，这是由于其分解会放 出甲醛的缘故。 3 ) 温度及湿度 通常情况下，温度升高时抗菌防腐剂的效能稍有下降。对于固体状态的布罗 波尔，当温度低于4 5 。c 或湿度小于9 0 时，对其抗菌作用毫无影响，但温度继续 升高，会导致并加速其分解。 其水溶液分解过程为： b r i h o c h 2 宁c h 2 0 h n o 。 z b r i h o c h 2 宁h n 0 2 导i r h 0 早i h 2 0 h ， h o c h ，c c h 2 0 h + c h 2 0 j o h c h 2 7 c h 2 0 h + b r h 1 i n o 。 n 0 2 4 ) 配方中添加物对布罗波尔抗菌力的影响 化妆品中的一些营养物质如蛋白质、人参等均不影响布罗波尔的活性。一般 说来，布罗波尔在化妆品中的抗菌作用不受阴阳离子和表面活性剂的影响，但也 有低浓度的布罗波尔会与一些表面活性剂产生拮抗作用，如卵磷脂、硬酯酸钠等。 少量的表面活性剂可增强布罗波尔透过细胞膜的能力，有增效作用，但是当表面 活性剂浓度增大而形成胶束时，会使布罗波尔增溶，从而降低其防腐杀菌效能。 但通过适当的提高布罗波尔浓度或者提高其在化妆品中的添加比例即可消除这 些影响。 5 ) 其他物质对布罗波尔抗菌力的影响 其他物质若与布罗波尔形成氢键也会改变布罗波尔的性能。虽然布罗波尔的 抗菌活性高，作用迅速，但也会受这些物质的影响，比如与胺及酰胺酸与布罗波 2 尔作用会形成亚酰胺及亚硝酰胺。解决的方法是适当使用抗氧剂即可抑制这些物 质的形成。另外，含一s h 基的化合物及半胱胺酸也会抑制布罗波尔的杀菌作用。 1 1 3 布罗波尔的抗菌特点 与其它防腐剂比较，布罗波尔有它的优点1 ： ( 1 ) 抗菌谱广，不易产生抗药性，对革兰氏阴性菌类中的单细胞铜绿及其 它假单细胞菌效果更加明显。 ( 2 ) 布罗波尔在酸性环境中非常稳定。在p h 为4 到9 的范围内均有效。 ( 3 ) 低毒、高效，对人体皮肤无刺激性，所以在使用过程中比较安全。 ( 4 ) 布罗波尔具有可降解性，对环境污染小，有利于可持续性发展。 ( 5 ) 易溶于水，使用方便。溴硝醇在水中易溶解，2 5 时在水中溶解度为 2 5 9 ，使用极为方便。 表1 - 2 布罗波尔对微生物的最低抑菌浓度 t a b l e1 - 2t h em i n i m a li n h i b i t o r yc o n c e n t r a t i o no fb r o n o p o la g a i n s tm i c r o b e 微生物名称 最低抑菌浓度p p m 3 2 0 4 0 0 4 0 0 2 0 1 2 5 5 0 1 2 5 5 0 1 2 5 5 0 2 5 黑曲霉 娄地青霉 腐败酵母 绿脓杆菌 大肠杆菌 变形杆菌 金色葡萄球菌 沙门氏菌 1 1 4 布罗波尔的主要合成路线 布罗波尔的合成工艺主要有先缩合后溴化反应和先溴化后缩合反应两大类。 以下分别进行综述。 1 1 4 1 先缩合后溴化的合成方法 1 1 4 1 1 经中间体硝基丙二醇进行合成 1 9 7 2 年r i c h a r dw e s s e n d o r f 嘲通过溴化硝基醇盐制得布罗波尔，较佳的盐为 钙盐，由于钙盐在中性溶液中溶解度很小，可以直接分离，操作简单，溴化过程 通过将溴滴加入盐中的方法避免副产物的产生。 1 9 7 3 年r i c h a r dw e s s e n d o r f n l 延续了上个专利的思路，在制备硝基醇盐后进 行溴化反应，对加料方式进行了研究和探索，并得出了整个反应过程的最佳条件。 1 9 9 1 年w u e s t 等人阳1 在低于3 0 。c 条件下将硝基醇盐滴入溴和氢溴酸的混合液 中以反应生成布罗波尔，并得到了较佳的反应结果，该反应过程中使用了有机物 做溶剂。 3 1 9 9 3 年胥治杰、刘江西1 采用先缩合后溴化的合成工艺合成溴硝醇，将第一步 反应制得的钠盐溶液滴入溶有溴的乙酸乙酷溶液中，产品经过盐析、抽滤、烘干 得到产品布罗波尔。 2 0 0 1 年谭世语、汤波等人n 伽使用水和乙醇混合物作实验溶剂，采用此工艺对 其实验条件进行了考察，并得出了最佳的反应温度和反应时间，产品收率为7 8 。 2 0 0 1 年肖建国叫使用了低浓度的氢氧化钠溶液，将醇钠盐滴入溶有溴的四氯 化碳中，产率为9 2 。 2 0 0 5 年美国专利n 2 1 ：使用硝基甲烷、甲醛、氢氧化钠和溴素做原料制备布罗 波尔，该合成方法是用i m o l 硝基甲烷与2 m o l 甲醛在甲醇水溶液中，以碱金属氢 氧化物为催化剂，缩合生成中间体硝基丙二醇金属盐，然后加入i m o l 溴素经溴化 反应得n 2 - 溴- 2 - 硝基一1 ，3 一丙二醇。其反应方程式如下： c h 3 n 0 2 + 2c h 2 0 n a o hr 0 2 i 2 h 2 卜彳1 h 2 洲 h r 吼 r 0 2 h o h 。c c c h ，o h+ b r 2 叫h o h 2 c e c h 2 0 h h i 占，b i 该方法的特点是羟甲基化反应的中间体可不经分离直接溴化n 帕，操作简便， 文献报道的粗产品收率为6 2 n 朝- 7 8 n 们。但由于硝基甲烷有三个活泼氢，在与甲 醛缩合时，除了生成硝基丙二醇外，还生成少量硝基乙醇和2 一硝基一2 一羟甲基一i ， 3 一丙二醇。并且由于该反应的副产物n a b r 极易吸潮，易溶于水，微溶于乙醇， 而反应体系又主要以水和乙醇作为溶剂，因此不经分离直接溴化的结果是产品纯 度不高，需要一定的后处理工作。本工作正是基于上述工艺条件，在先羟甲基化 反应后溴化反应的基础上得到布罗波尔粗产品，后经一系列重结晶过程精制，最 终得到外观、纯度优良的布罗波尔精制产品。 1 1 4 1 2 经中间体2 硝基2 羟甲基一1 ，3 丙二醇进行合成 1 9 8 9 年美国k u p p e r 等人发明了一种布罗波尔合成方法n 司，首先将i m o l 硝基甲 烷与3 m o l 甲醛，在碱溶液催化下缩合得到2 一硝基一2 一羟甲基一1 ，3 一丙二醇，继而经 过环缩合、溴化、水解而制得2 一溴一2 一硝基一i ，3 一丙二醇。反应方程式如下： 4 c h 3 n 0 2 + 3c h 2 0 + b r 2 n a o h 0 2 _ 隋心洲 o o rr 。 n a o h r 0 21 i i h 2 卜亍一c h 2 0 h + 配r c h 2 0 h + 0 2 n n a o h ，h 。 0 2 n 隋h 生 o o rr 。 门h oo rr 。 b r i h 2 卜彳一c h 2 0 h n 0 2 式中r = r = m e 该方法的优点在于第一步缩合反应的产物2 一硝基一2 一羟甲基一l ，3 一丙二醇很 稳定，克服了以往专利中生成硝基丙二醇金属盐的危险和分离的麻烦。且其反应 条件温和，易于操作，各步收率都较高。但该工艺步骤较多，每一步都要分离生 成物，操作繁杂，使得原材料成本和生产成本提高，因而不利于工业化生产。 1 1 4 2 先溴化后缩合的合成方法 1 9 8 7 年日本专利n 6 1 报道了溴硝基甲烷和甲醛在强碱条件下制备布罗波尔的 工艺，但为了避免产品分离，该方法需用硫酸处理。在酸化过程中将水引入体系， 会产生硫酸盐，且反应过程因产生单羟基烷烃而难以完全进行，导致布罗波尔产 品收率不高。 进入9 0 年代，先后有美 雾a n g u s 化学公司的n o c i t o 等人n 力和美国g r e a tl a k e s 化学公司的w i l l i a m s 等人n 8 3 提出了制取高纯度2 一溴- 2 - 硝基一1 ，3 一丙二醇的较为 实用的合成方法，即等摩尔量的硝基甲烷和溴素反应制取一溴代硝基甲烷，该中 间体经蒸馏提纯出来，与2 m o l 甲醛缩合得至l j 2 - 溴- 2 - 硝基一1 ，3 一丙二醇。 n a o h c h 3 n0 2 + b r 2 叫c h 2 b r ( n 0 2 ) r q c h 2 b r ( n 0 2 ) + 2c h 2 0 h o h ，c c c h ，o h l r 先溴化后缩合的合成方法，在其中间体一溴代硝基甲烷提纯较为彻底的情况 5 下，使最终产物2 一溴- 2 - 硝基一l ，3 一丙二醇的纯度的提高成为可能，但该工艺对实 验设备、材料选择要求较高。关于第二步缩合反应，w i l l i a m s 对n o c i t o 及日本 h i r a h a t o 等人n 钔的方法进行了较大而有益的改进啪1 ，