过氧戊二酸的研制与工艺改进
【摘要】 目的 为克服过氧化物类消毒剂的缺点，研制一种新的消毒剂。方法 以过氧化氢氧化戊二酸酐的原理进行合成试验。结果 通过反复试验，发现了合成固体过氧戊二酸的方法。用正交试验和单项优选试验确定了最佳工艺条件，合成了高含量，性质稳定的固体过氧戊二酸消毒剂。对该消毒剂的性能进行了综合评价。结论 固体过氧戊二酸性能优良，合成工艺简单，实现了过氧化物类消毒剂在剂型和含量上的突破。
关键词 过氧戊二酸 合成 杀菌性能
【文献标识码】 B 【文章编号】 1726-7587(2003)09-0831-03
以过氧乙酸为代表的过氧化物类消毒剂具有高效低毒的特点，但也有明显的缺点，即为液体剂型、稳定性差、腐蚀性强、高浓度有爆炸危险，给运输、贮存、使用均带来不便。1978年，西德的Heinz Eggensperger等利用戊二酸酐和过氧 化氢合成了液体过氧戊二酸，含量在60%左右，并申请了日本和美国专利 [1，2] 。国内有关过氧戊二酸合成与应用尚未见研究报道。我们以戊二酐为原料，经过探索性初试研究和反复的工艺改进，终于合成了固体过氧戊二酸，含量达98%，稳定性大大好于液剂(常温下液剂年下降率达40%～60%，而固体剂型年下降率小于10%)，现将研究结果报告如下。
, 百拇医药
1 材料与方法
1.1 合成过氧戊二酸的反应原理 以过氧化氢氧化戊二酸酐，可发生下列反应:
2(CH 2 ) 3 (CO) 2 O+H 2 O 2 →HOOC(CH 2 ) 3 (COO) 2 (CH 2 ) 3 COOH……(1)
HOOC(CH 2 ) 3 (COO) 2 (CH 2 ) 3 COOH+H 2 O 2 →2HOOC(CH 2 ) 3 COOH……(2)
, 百拇医药
HOOC(CH 2 ) 3 COOH+(CH 2 ) 3 (CO) 2 O→HOOC(CH 2 ) 3 COO—OOC(CH 2 )
3 COOH……(3)
(CH 2 ) 3 (CO) 2 O+H 2 O→HOOC(CH 2 ) 3 COOH………(4)
HOOC(CH 2 ) 3COOH+H 2 O 2 →HOOC(CH 2 ) 3 COO-OH……(5)
, http://www.100md.com
使反应不停留在(2)、(4)、(5)阶段，而是向(1)、(3)两反应方向转化，是合成的关键。依此原理，要取得过氧戊二酸在剂型和含量方面的突破，需从合成的反应条件的配方上进行探索。
1.2 合成原料和设备 戊二酸酐、过氧化氢，三角烧瓶、电动搅拌机、真空泵、滤器、瓷漏斗、真空干燥器、冰箱、鼓风干燥箱、磁盘、温度计等。
1.3 工艺条件的筛选 参考国外专利，结合我们的具体情况，我们按正交试验和单项优选试验进行了合成温度、pH值、不同配比等合成条件的探索。
2 结果
2.1 固体过氧戊二酸的合成 当以戊二酸酐:30%过氧化氢=49:51，并加0.2份稳定剂进行反应时，只得到液体剂型，这一结果与文献报道一致，含量为50%左右，没有超过60%。经过上千次的筛选试验，我们发现在合成时加入一定量的“W”物质，有助于形成固剂，为固体剂型的合成奠定了基础，经过对工艺条件的改进，合成了固体过氧戊二酸。
, 百拇医药
2.2 pH对合成的影响 从表1可以看出，在合成过氧戊二酸固体剂型时，当pH值<2时，合成反应时间长，收量低。当pH值>12时，合成反应时间短，但样品不稳定，收量和含量均偏低。pH值为n时，反应时间适中，其收量和含量均较高。
表1 用A配方合成时，pH对合成固体过氧戊二酸的影响略
2.3 温度对合成的影响 我们在0℃～40℃范围内进行了筛选，结果当温度>30℃时，则难以得到固体剂型;当温度<5℃时，则反应时间太长;当温度在T 1 ～T 2 时，合成固体过氧戊二酸的收量和含量均较高。
2.4 配方筛选 根据戊二酸酐、过氧化氢和“W”物质的不同配比，组成了A、B、C三种配方，当温度在T 1 ～T 2 时，合成结果是B、C配方所得的过氧戊二酸固体剂型收量和含量均较高，C配方最佳，见表2。
, 百拇医药
表2 合成过氧戊二酸固体剂型配方筛选略
2.5 洗涤与否对固体剂型收量和含量的影响 用C配方，温度控制在T 1 ～T 2 时，对合成的固体剂加水洗涤抽滤，所得的固体剂型含量较高，收量略有降低。不加水洗涤，其含量略有下降，收量略有提高见表3。
表3 洗涤对过氧戊二酸收量与含量的影响略
2.6 干燥方式对固体剂型含量的影响 我们比较了自然干燥、真空干燥与鼓风干燥等干燥方式对固体剂型收量和含量的影响。结果发现只要温度不超过T℃时，三种干燥方式均可，不影响其含量。但自然干燥的时间长，因而以真空干燥与鼓风干燥为宜。
2.7 工艺流程与操作过程 将一定量的过氧化氢、戊二酸酐和“W”物质分别投入装有搅拌器的三角烧瓶中进行搅拌，温度控制在T 1 ℃～T 2 ℃，反应时间为40～120min，然后进行抽滤、洗涤、干燥，即得固体剂型过氧戊二酸。下面是合成固体剂型过氧戊二酸工艺流程示意图。
, http://www.100md.com
2.8 最佳工艺条件下固体剂型收量和含量的稳定性试验 根据工艺条件的筛选，我们在C配方基础上，用正交试验和单项优选试验，优选出了D配方并进行了试验。溶液pH值为n，反应温度控制在T 1 ℃～T 2 ℃，反应时间约为80min，然后进行水洗、抽滤、干燥，在相同情况下合成了六批，收量在80.5～82.5g之间，含量在95.2%～98.2%之间，见表4。认为上述条件下每批合成的过氧戊二酸含量和收量是较为稳定的，波动范围在允许范围内。
表4 过氧戊二酸合成的最佳工艺稳定性试验略
2.9 过氧戊二酸消毒剂产品的规格及性质 过氧戊二酸分子式为C 10 H 14 O 8 ，分子量为262，含量在60%～98%之间。外观为白色松散粉末，常温下难溶于水，在50℃热水中溶解较快，基本无挥发，无刺激性气味。可溶于乙醇、四氢呋喃、乙酸等有机溶剂。在室温下放置2.5年，过氧戊二酸下降率在13%～15%左右。
, http://www.100md.com
3 讨论
国外以混合二元酸为原料，其装置复杂，生产周期长，操作不易控制，生产成本高，只能合成液体剂型 [1] 。我们以戊二酸酐为原料合成过氧戊二酸消毒剂，能大大降低成本，但合成的固剂纯度不高，粘度过大，难以在实际中予以应用。
90年代以来，我们着手工艺改进的研究。经过我们实验摸索出一套流程简单，操作容易控制，反应平稳，稳定性好的新工艺，且合成过程中无三废污染，适合工业化生产。合成的固体过氧戊二酸为白色晶体，纯度高，含量高达98%，无挥发性，无刺激性，性质稳定。
固体过氧戊二酸在剂型和含量上均超过国外同种消毒剂水平，实现了过氧化物类消毒剂在剂型和含量上的突破。
参考文献
1 United States Patent4129519，1978，Dec，12.
2 日本国特许厅.公开特许公报，昭53-81619.
作者单位:1 110034沈阳军区联勤部军事医学研究所
2 110034沈阳军区联勤部卫生防疫队
(收稿日期:2003-09-27)
(编辑 刘娜), http://www.100md.com(刘希真)
关键词 过氧戊二酸 合成 杀菌性能
【文献标识码】 B 【文章编号】 1726-7587(2003)09-0831-03
以过氧乙酸为代表的过氧化物类消毒剂具有高效低毒的特点，但也有明显的缺点，即为液体剂型、稳定性差、腐蚀性强、高浓度有爆炸危险，给运输、贮存、使用均带来不便。1978年，西德的Heinz Eggensperger等利用戊二酸酐和过氧 化氢合成了液体过氧戊二酸，含量在60%左右，并申请了日本和美国专利 [1，2] 。国内有关过氧戊二酸合成与应用尚未见研究报道。我们以戊二酐为原料，经过探索性初试研究和反复的工艺改进，终于合成了固体过氧戊二酸，含量达98%，稳定性大大好于液剂(常温下液剂年下降率达40%～60%，而固体剂型年下降率小于10%)，现将研究结果报告如下。
, 百拇医药
1 材料与方法
1.1 合成过氧戊二酸的反应原理 以过氧化氢氧化戊二酸酐，可发生下列反应:
2(CH 2 ) 3 (CO) 2 O+H 2 O 2 →HOOC(CH 2 ) 3 (COO) 2 (CH 2 ) 3 COOH……(1)
HOOC(CH 2 ) 3 (COO) 2 (CH 2 ) 3 COOH+H 2 O 2 →2HOOC(CH 2 ) 3 COOH……(2)
, 百拇医药
HOOC(CH 2 ) 3 COOH+(CH 2 ) 3 (CO) 2 O→HOOC(CH 2 ) 3 COO—OOC(CH 2 )
3 COOH……(3)
(CH 2 ) 3 (CO) 2 O+H 2 O→HOOC(CH 2 ) 3 COOH………(4)
HOOC(CH 2 ) 3COOH+H 2 O 2 →HOOC(CH 2 ) 3 COO-OH……(5)
, http://www.100md.com
使反应不停留在(2)、(4)、(5)阶段，而是向(1)、(3)两反应方向转化，是合成的关键。依此原理，要取得过氧戊二酸在剂型和含量方面的突破，需从合成的反应条件的配方上进行探索。
1.2 合成原料和设备 戊二酸酐、过氧化氢，三角烧瓶、电动搅拌机、真空泵、滤器、瓷漏斗、真空干燥器、冰箱、鼓风干燥箱、磁盘、温度计等。
1.3 工艺条件的筛选 参考国外专利，结合我们的具体情况，我们按正交试验和单项优选试验进行了合成温度、pH值、不同配比等合成条件的探索。
2 结果
2.1 固体过氧戊二酸的合成 当以戊二酸酐:30%过氧化氢=49:51，并加0.2份稳定剂进行反应时，只得到液体剂型，这一结果与文献报道一致，含量为50%左右，没有超过60%。经过上千次的筛选试验，我们发现在合成时加入一定量的“W”物质，有助于形成固剂，为固体剂型的合成奠定了基础，经过对工艺条件的改进，合成了固体过氧戊二酸。
, 百拇医药
2.2 pH对合成的影响 从表1可以看出，在合成过氧戊二酸固体剂型时，当pH值<2时，合成反应时间长，收量低。当pH值>12时，合成反应时间短，但样品不稳定，收量和含量均偏低。pH值为n时，反应时间适中，其收量和含量均较高。
表1 用A配方合成时，pH对合成固体过氧戊二酸的影响略
2.3 温度对合成的影响 我们在0℃～40℃范围内进行了筛选，结果当温度>30℃时，则难以得到固体剂型;当温度<5℃时，则反应时间太长;当温度在T 1 ～T 2 时，合成固体过氧戊二酸的收量和含量均较高。
2.4 配方筛选 根据戊二酸酐、过氧化氢和“W”物质的不同配比，组成了A、B、C三种配方，当温度在T 1 ～T 2 时，合成结果是B、C配方所得的过氧戊二酸固体剂型收量和含量均较高，C配方最佳，见表2。
, 百拇医药
表2 合成过氧戊二酸固体剂型配方筛选略
2.5 洗涤与否对固体剂型收量和含量的影响 用C配方，温度控制在T 1 ～T 2 时，对合成的固体剂加水洗涤抽滤，所得的固体剂型含量较高，收量略有降低。不加水洗涤，其含量略有下降，收量略有提高见表3。
表3 洗涤对过氧戊二酸收量与含量的影响略
2.6 干燥方式对固体剂型含量的影响 我们比较了自然干燥、真空干燥与鼓风干燥等干燥方式对固体剂型收量和含量的影响。结果发现只要温度不超过T℃时，三种干燥方式均可，不影响其含量。但自然干燥的时间长，因而以真空干燥与鼓风干燥为宜。
2.7 工艺流程与操作过程 将一定量的过氧化氢、戊二酸酐和“W”物质分别投入装有搅拌器的三角烧瓶中进行搅拌，温度控制在T 1 ℃～T 2 ℃，反应时间为40～120min，然后进行抽滤、洗涤、干燥，即得固体剂型过氧戊二酸。下面是合成固体剂型过氧戊二酸工艺流程示意图。
, http://www.100md.com
2.8 最佳工艺条件下固体剂型收量和含量的稳定性试验 根据工艺条件的筛选，我们在C配方基础上，用正交试验和单项优选试验，优选出了D配方并进行了试验。溶液pH值为n，反应温度控制在T 1 ℃～T 2 ℃，反应时间约为80min，然后进行水洗、抽滤、干燥，在相同情况下合成了六批，收量在80.5～82.5g之间，含量在95.2%～98.2%之间，见表4。认为上述条件下每批合成的过氧戊二酸含量和收量是较为稳定的，波动范围在允许范围内。
表4 过氧戊二酸合成的最佳工艺稳定性试验略
2.9 过氧戊二酸消毒剂产品的规格及性质 过氧戊二酸分子式为C 10 H 14 O 8 ，分子量为262，含量在60%～98%之间。外观为白色松散粉末，常温下难溶于水，在50℃热水中溶解较快，基本无挥发，无刺激性气味。可溶于乙醇、四氢呋喃、乙酸等有机溶剂。在室温下放置2.5年，过氧戊二酸下降率在13%～15%左右。
, http://www.100md.com
3 讨论
国外以混合二元酸为原料，其装置复杂，生产周期长，操作不易控制，生产成本高，只能合成液体剂型 [1] 。我们以戊二酸酐为原料合成过氧戊二酸消毒剂，能大大降低成本，但合成的固剂纯度不高，粘度过大，难以在实际中予以应用。
90年代以来，我们着手工艺改进的研究。经过我们实验摸索出一套流程简单，操作容易控制，反应平稳，稳定性好的新工艺，且合成过程中无三废污染，适合工业化生产。合成的固体过氧戊二酸为白色晶体，纯度高，含量高达98%，无挥发性，无刺激性，性质稳定。
固体过氧戊二酸在剂型和含量上均超过国外同种消毒剂水平，实现了过氧化物类消毒剂在剂型和含量上的突破。
参考文献
1 United States Patent4129519，1978，Dec，12.
2 日本国特许厅.公开特许公报，昭53-81619.
作者单位:1 110034沈阳军区联勤部军事医学研究所
2 110034沈阳军区联勤部卫生防疫队
(收稿日期:2003-09-27)
(编辑 刘娜), http://www.100md.com(刘希真)