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季铵盐杀生剂杀生性能与机理研究进展张跃军，赵晓蕾（南京理工大学化工学院，江苏南京210094）摘要：该文对国内外季铵盐杀生剂及其杀生性能与机理研究进行了综述。以已有的季铵盐7代产品的发展历程为基础，提出可按季铵盐的结构特点将其分为单链季铵盐、双链季铵盐、聚季铵盐和混合季铵盐4个大类。进而，结合这4个大类季铵盐杀生剂的结构特点，以菌藻为亲抑对象，对其所具有的杀生性能与机理分别进行了阐述，归纳了季铵盐杀生剂杀生过程的6个基本步骤和杀生作用的4个基本方式。在该基础上特别提出，研究季铵盐分子与其作用对象的关键作用位点和致死作用方式应是机理研究的要点所在；针对具体作用对象的浓度，研究得到杀生剂的浓度与作用时间的关系是其应用的重要基础。最后，给出了今后对季铵盐杀生剂杀生性能与机理研究工作的若干建议。关键词：季铵盐杀生剂；发展历程；杀生性能；杀生机理中图分类号：TQ226.3 文献标识码：A 文章编号：1003-5214(2010)12-1145-08随着社会经济发展和生活水平提高，人们的健康 意识和卫生观念不断增强，对生活环境质量提出了更高要求。因此，具有杀生功能的化学药剂和复合材料越来越受到人们关注，已广泛用于工农业生产、医疗卫生、日常生活等诸多领域，其开发与生产也逐步发展成为一个新兴产业[1]。在种类繁多、功能各异的杀生剂中，季铵盐化合物以其广谱高效的杀生性能，以及使用范围广、水溶性好、性质稳定、安全低毒、价格便宜等诸多优点在众多领域得到广泛应用[2]。1季铵盐杀生剂产品的发展历程及其结构类别人们对季铵盐化合物的认识就是从其所具有的杀菌作用上开始的。1915年，Jacobs W A等首次合成了季铵盐化合物，并指出这类化合物具有一定的杀菌能力，但该研究成果一直未受到重视。直到1935年，Domagk G[3]发现了烷基二甲基苄基氯化铵的杀菌作用，进一步研究了杀菌性能与结构的关系，并利用其处理军服以防止伤口感染。随后，季铵盐杀生剂才逐渐引起关注。同年，Wetzel R即将季铵盐杀生剂用于临床消毒[4]。1.1产品的发展历程季铵盐杀生剂发展到今天，按其开发历程来划分，至少已有7代产品。第1代产品为烷基二甲基苄基卤化铵，其中烷基链长为C12～C16的产品杀菌效果最佳；第2代产品为第1代产品的衍生物，可通过苯环或季氮上的取代反应得到；第3代产品为双烷基二甲基卤化铵，与前两代相比，在合成工艺、生产成本方面都有了改进，且对革兰氏阴性菌有很强的杀菌能力；第4代产品为第1、3代产品的混合物，杀菌效果比前3代产品高出4～20倍，且抗干扰能力强、毒性小、价格较低；第5代产品为含有2个N+的双季铵盐，主要特点是杀菌效果好、毒性低、水溶性好，并具有广泛的生物活性；第6代产品为聚合季铵盐，具有毒性更小、杀菌作用更温和的特点，故更具药用价值，如角膜接触镜和个人护理用品的杀菌；第7代产品为第1、2、6代产品的混合物，利用协同增效的原理，其杀菌效果优于单一成分[4～6]．1.2产品的结构类别以文献指出的产品发展历程为基础，系统考察这7代产品的分子结构不难发现，季铵盐杀生剂各代产品的结构可用通式图示如下：其中：m =1，n=0，R7为长链时，为第1代单链季铵盐；m=l，n=0，R7为长链（含芳烃单元）时，为第2代单链季铵盐；m=1，n=0，R1或R2也为长链时，为第3代双链季铵盐；m=l，n=l，R7为长链，R1或R2也为长链时，为第5代双季铵盐；m2，n=0，R7为长链（可含芳烃）时，为第6代聚季铵盐。按照季铵盐杀生剂产品的发展历程，以及各代产品的结构组成特点，可将其归纳为单链季铵盐、双链季铵盐、聚季铵盐、混合季铵盐等4大类。第1、2代季铵盐杀生剂产品属于单链季铵盐，结构特点在于单个阳离子头和单个疏水尾；第3代季铵盐杀生剂产品属于双链季铵盐，结构特点是双长链的疏水尾；第5、6代季铵盐杀生剂产品属于聚季铵盐，结构特点在于阳离子头高度密集，其中第5代产品可看作第6代产品的一个特例；第4、7代季铵盐杀生剂产品属于混合季铵盐，主要特点是不同结构分子的配合使其功能得到互补。2 季铵盐杀生剂杀生性能研究进展目前，关于季铵盐杀生剂杀生性能的研究非常丰富，按照本文单链季铵盐、双链季铵盐、聚季铵盐、混合季铵盐的分类，其杀菌、灭藻性能不尽相同、各有特点。2.1 单链季铵盐杀生剂单链季铵盐杀生剂的代表品种主要有十二烷基二甲基苄基溴化铵（苯扎溴铵）、十二烷基二甲基苯氧乙基溴化铵（度米芬）和十四烷基二甲基吡啶溴化铵（消毒净）等，对某些细菌繁殖体有较强的杀灭能力，可有效杀灭化脓性病原菌、肠道菌和部分亲脂病毒[7]。例如，高东旗等[8]的研究表明，500 mg/L的苯扎溴铵对铜绿假单胞菌作用10min后，杀菌率可达99.9%。魏明运等[9]考察了苯扎溴铵对几种肠道菌的杀灭作用，发现25