二溴海因消毒劑應用研究進展

朱大欣,馬小燕,段玉奇,時夢瑤,倪孟僑,李哲,王奎濤,2

(1.河北科技大學 化學與制藥工程學院，河北 石家莊 050018；2.河北省藥用分子化學重點實驗室，河北 石家莊 050018)

二溴海因，化學名稱為1,3-二溴-5,5-二甲基海因或1,3-二溴-2,4-咪唑啉二酮(DBDMH)，其分子式為C5H6Br2N2O2，結構式如下：

通常其為白色或淡黃色固體，在水中溶解度低，可溶于乙醇、丙酮等有機溶劑，活性溴含量為54%左右，干燥狀態下穩定、易吸潮，吸潮后部分水解；有輕微或極少刺激性氣味。

從結構上看，其屬于N-鹵素取代乙內酰脲類有機化合物，具有氧化性，其中N—Br鍵易被破壞，與 NBS等溴化劑相比具有活性溴含量高、貯存穩定且價格經濟等優點，已廣泛用于生物活性的分子構建中。劉亞麗等[1]以β-硝基苯乙烯衍生物和二溴海因為主反應物，在雙鍵高度區域選擇性氨溴加成反應得到的產物收率高達95%左右；黃子涵等[2]用二溴海因代替溴素進行溴代丙酮酸的合成工藝優化，優化后反應產率高，過程無溴化氫氣體且不腐蝕設備；陳玉梅等[3]以二溴海因為溴化劑制備重要醫藥中間體2-氟-5-氯-3,4-二溴硝基苯，反應條件得到優化適于工業化生產。由此可見二溴海因有更好的溴化效果，可以代替大多數常用溴化劑參與反應。

除此之外，二溴海因作為消毒劑也具有相當大的潛力。早在1861年由Baeyer發現海因后，國外就有人在探索中發現二溴海因的優良消毒效果。Elsmore，Kasai和Armon等[4-6]分別研究了含鹵二甲基乙內酰脲在水體中及各類物體表面消殺效果。我國是在非典后才對其有了進一步研究，各類防治及指導消菌文件中均指定有效溴500 mg/L左右的二溴海因可用于室內外大環境或餐飲器具消毒[7]。薛廣波[8-9]認為二溴海因由于其特殊的優點，未來必將有廣闊的發展前景，其作為一種新型的高效消毒劑，甚至有取代含氯消毒劑的可能性。

1 消毒分解機理

研究發現[10-12]二溴海因在水中能水解成次溴酸，不斷釋放出活性物質，水解速度快，釋放出Br離子與含氮物質反應形成鹵胺類物質干擾細菌細胞代謝，從而起到殺菌作用；次溴酸與其分解出的新生態氧會增加細胞膜通透性起到殺菌作用。其反應如下：

陳榮鳳等[13]通過從蛋白質變化、DNA鏈斷裂以及超微結構研究了二溴海因對枯草桿菌黑色變種芽孢的殺滅機理，通過檢測發現該物質在二溴海因溶于水釋放出有效溴后蛋白質合成受阻、殼質降解，同時DNA雙鏈斷裂，使細菌死亡。同時，還通過懸液定量殺菌法證明在不同有效溴的含量下對大腸埃希菌、金葡菌、枯草桿菌黑色變種芽孢以及HBsAg的抗原性均有良好殺滅和破壞效果[14]。

黃鑫等[15]研究二溴海因在水中紫外光照射下分解和副產物形成的機理，紫外輻照5 min后可產生質量濃度較大的溴酸根離子(>25.9 μg/L)；溴酸根離子是次溴酸光促歧化反應的中間產物，且pH對分解過程影響可忽略。有效溴包括次溴酸和溴氨，實驗中當紫外光波長越短且水中存在NH3-N時，在有效溴分解后會和氨氮生成溴氨抑制溴酸根生成[16]，達到一種動態平衡，剩余的二甲基海因可以繼續分解為二氧化碳等對環境無污染的物質。

2 消毒效果及對比研究

在病毒滅活方面，陳倩等[17]考察了MS2噬菌體和脊髓灰質炎病毒 I型(PV-I)對二溴海因消毒劑的抵抗力情況，實驗證明二者均可以被有效殺滅，且MS2噬菌體比PV-I更易被二溴海因殺死。冷紅英等[18]在對脊髓灰質炎病毒滅活時以牛血清白蛋白為有機干擾物，發現其對二溴海因的滅殺效果具有一定影響。

殺菌方面陳越英等[19-20]研究了對嗜肺軍團菌的殺滅效果和影響因素，研究結果發現200 mg/L作用10 min即可全部殺滅，另外溫度(10 ℃)對其效果有輕微影響，有機物與pH(5.0～9.0)基本無影響。通過微孔濾膜法抽濾法對實驗室和現場實驗水體中大腸桿菌群落進行了殺菌效果測定，結果發現即使有效溴比較低，在任何水體中都有相當可觀的殺菌效果，同時證明對于大腸桿菌來說，水溫、pH及有機物對其殺菌效果影響很輕。

同時研究人員也與現有常用消毒劑作了大量對比，王錚等[21]使用溴含量55.9%的二溴海因與10%次氯酸鈉溶液在原水中進行除藻實驗；王躍斌等[22]使用二溴海因與三氯異氰尿酸對海蜇幼體進行急性毒性實驗；陳葉俊[23]進行了二溴海因與過硫酸氫鉀復合鹽對牙椅細菌種類最復雜的左側扶手的消毒對比；羅玫玲等[24]將二溴海因超聲波霧化與紫外線空氣消毒進行對比，均證明了二溴海因比其他消毒劑具有更好的消毒效果和安全性。

徐燕等[25]更是將二溴海因、次氯酸鈉等4種消毒劑按消毒技術規范對脊髓灰質炎病毒和大腸埃希菌分別滅殺，結果表明二溴海因在有效溴200 mg/L作用5 min對埃希菌有很好的殺死作用，在有效溴500 mg/L作用15 min可對脊髓灰質炎病毒滅活，是四類消毒劑中最好的。

3 消毒劑質量性能評價

王曉蕾等[26]對二溴海因消毒劑進行了消毒性能研究發現其對于金屬腐蝕性也極低，在高濃度長時間的浸泡中對不銹鋼基本無腐蝕，對銅、鋁有輕度腐蝕，對碳鋼中度腐蝕。呂瑞芳等[27]對二溴海因消毒片進行了探究，發現片劑密封包裝儲存于37 ℃ 90 d后，仍能保證其有效殺菌含量，表明二溴海因片劑儲存性能穩定安全。王康等[28]通過75 ℃熱穩定性實驗、二溴海因放熱分解情況分析、爆炸性及家兔皮膚刺激性等一系列實驗，證明二溴海因其穩定的性質，是非易燃易爆品，并未發現對皮膚的不可逆損傷。

隨著二溴海因的開發應用，與人類接觸越來越密切，無論是動植物還是人，使用是否會對我們造成損傷都值得研究。姜霞[29]和張明月等[30]分別對二溴海因進行了急性毒性以及亞急性毒性研究，結果小鼠生長活動、血液臟器等指標均正常，表明其無明顯急性毒性和亞急性毒性。孫博[31]對二溴海因在羅非魚體內分解變化及損傷過程檢測后發現，整體存在一種類似劑量-時間效應關系，其含量與不可逆損傷程度成正比，所以建議在應用過程中要注意濃度控制。

4 應用研究

目前二溴海因最主要用于水產養殖業，對養殖水體進行消毒。除此以外在除藻方面也取得了不錯的進展。張興魁等[32]通過對海水中不同種類的混合水藻樣本進行殺滅，發現2 d后除藻效果最佳。即使當有效溴為6 mg/L時，最低除去率也達到了86.15%。鞠偉琴等[33]將二溴海因用于水培花卉的研究中，通過對營養液和植株生長情況觀察其對水培綠藻的抑制作用，發現酸堿環境最佳抑制濃度有所不同，且對營養液電導率產生一定影響。而袁博等[34]又將50 mg/L二溴海因與2 g/L活性炭復配使用，復配后的溶液不僅具有最佳除藻效果，對植物生長影響小，同時對營養液電導率變化也最優。

復配使用方面，秦娟等[35]以二溴海因或溴氯海因為主藥、硬脂酸單甘酯及吐溫-80為輔料制備的復合保鮮劑用于蜜桔生長實驗研究，結果表明二溴海因和溴氯海因復合保鮮劑可以在長期儲存中使好果率達到80%以上。由于其優良的配伍性，除了將其和同類型的溴氯海因復方使用外，易佳琳等[36]將二溴海因與鄰苯二甲醛(OPA)復方使用，在較低濃度配比下使得大腸桿菌、銅綠假單胞菌、金黃色葡萄球菌化學鍵出現不同程度斷裂，膜電位變化、ATP迅速下降，進而達到消毒效果。

其他應用領域上，石瑞常等[37]以二溴海因為主成分制成蠶用熏煙消毒劑魯煙1號，對家蠶核型多角體等病毒以及蘇云金芽孢桿菌等細菌的消殺均取得了理想效果。寧培勇等[38]將二溴海因消毒劑應用于衣物消毒，并與市售部分衣物消毒劑對比發現，二溴海因對銅綠假單胞菌和白色念珠菌的平均殺滅對數值均>3.00，而其他洗護用品<1.00，效果明顯較優。

李俊[39]通過將二溴海因分別與親水性和疏水性二氧化硅微粒子反應，制備出具有抗菌效果的有機/無機抗菌復合微粒子，研究發現二溴海因通過物理或化學作用包裹在SiO2粒子表面，形成一種有機抗菌材料包覆無機載體結構的可溶性微粒。SiO2粒子的親水程度可能會導致抗菌微粒的溶解差異，此類功能性復合二氧化硅微粒子的研究對涂料、橡膠、藥物等各領域均有廣闊的研究前景。

5 總結與展望

通過以上對二溴海因消毒機理、消毒效果對比、安全性能評價以及應用研究總結發現其比其他類型消毒劑對大多數常見微生菌、病毒殺死或抑制作用更強，同時兼具殺芽孢作用，殺菌范圍廣；沒有明顯刺激性氣味，穩定性高且對金屬腐蝕較小，對人無毒無刺激；消毒后自然分解，對環境無污染；是一種環境友好型高效氧化類消毒劑。目前國內尚未形成大規模應用，可能與其難溶、貯存、特定場合使用效果不佳等因素有關，這些存在問題亟待解決。

二溴海因具有諸多優勢，關于其合成、開發及復配使用，逐漸成為近年研究熱點。隨著市場的日益變化，二溴海因消毒劑的使用和需求也會大大增加，而通過物理化學或制劑等方法解決其溶解問題等不足的各類新劑型消毒劑也會應運而生，以溴代氯的趨勢將成為必然，二溴海因的生產、應用及發展都會在未來具有十分重要的意義與無限前景。