环保型抗菌剂BBAB的合成及其抑菌性能研究

黄 捷，胡学伟

（昆明理工大学环境科学与工程学院，云南 昆明650500）

工业循环冷却水、油田回注水和造纸行业等水系统具有特殊而复杂的生态环境，适宜于多种细菌和藻类微生物的生长繁殖[1－2］。这些微生物的大量繁殖会形成粘泥，造成管路堵塞、设备腐蚀、水质恶化等问题，给工业生产造成巨大的经济损失。因此，需选取优良的工业水处理抗菌剂进行杀菌处理[3－4］。

1，4－双（溴乙酮氧）－2－丁烯（BBAB）是一种高效、环保的消毒抗菌剂，具有抗菌谱广、毒副作用小、降解迅速、无环境污染、可有效抑制粘泥的形成等特点，作为抗菌剂被广泛应用于工业水处理系统[5－6］。作者以溴乙酸和2－丁烯－1，4－二醇为原料合成了BBAB，并测试了BBAB对工业循环冷却水的抑菌性能，拟为BBAB制剂在工业水处理系统中的应用提供参考。

1 实验

1.1 试剂与仪器

溴乙酸、2－丁烯－1，4－二醇，阿拉丁试剂（上海）有限公司；氯化镁、二甲苯、碳酸氢钠、无水氯化钙，国药集团化学试剂有限公司；所用试剂均为分析纯。

营养琼脂培养基。

Nicolet Avatar 330型傅立叶变换红外光谱仪；Bruker AVANCE 400型核磁共振仪；SKP－08B 型电热恒温培养箱；JJ－CJ－2PD型洁净工作台；电子万用炉；SL302型电子天平；立式压力蒸汽灭菌器；DNP－9162BS－Ⅲ型电热恒温培养箱。

1.2 方法

1.2.1 BBAB的合成

称取14.88g溴乙酸和2.00g氯化镁，加入到装有温度计、滴液漏斗和分水器的250mL三口瓶中，再加入150mL二甲苯，磁力搅拌，加热回流，同时缓慢滴加4.0mL2－丁烯－1，4－二醇，1h内滴加完毕。反应完成后，将反应液过滤，滤液用稀的碳酸氢钠溶液洗涤3次，再水洗至中性，加入无水氯化钙干燥，蒸去溶剂，得到黄棕色油状液体即为产物BBAB，产率为66.75%。合成路线见图1。

图1 BBAB的合成路线Fig.1 Synthetic route of BBAB

1.2.2 BBAB的表征用傅立叶变换红外光谱仪和核磁共振仪对BBAB进行表征。

1.2.3 BBAB的抑菌实验

采集某化工厂循环冷却系统的工业循环水水样，按照水的卫生细菌学检验方法[7－8］测试水样中细菌总数。经测试，水样中细菌总数为59 000个·mL－1。

取1.0g BBAB溶于1 000mL无菌水（20mL曲拉通＋980mL蒸馏水）中，配制1.0mg·mL－1的BBAB抑菌液。

用移液管分别移取9mL水样上清液至5支洗净并干燥过的20mL试管中，编号为1＃～5＃，其中1＃为对照样，2＃～5＃分别加入配制好的BBAB抑菌液0.1mL、0.2mL、0.5mL和1.0mL，5支试管均补加无菌水至10mL，使BBAB浓度分别为：0mg·L－1、10mg·L－1、20mg·L－1、50mg·L－1、100mg·L－1。分别在1h、6h、12h、24h、48h后，以无菌操作方法用无菌吸管分别吸取上述试管中的样品液1mL，注入无菌平皿中，再倾注约15mL已融化并冷却到45℃左右的营养琼脂培养基，立即旋摇平皿，使水样与培养基充分混匀，每个水样倾注2个平皿。另用一个平皿加1mL无菌水后倾注营养琼脂培养基作为空白对照。待培养基冷却凝固后，翻转平皿使底面向上，置于（37±1）℃恒温箱中培养24h，进行菌落计数，取2个平板菌落数的平均值即为1mL水样中的菌落数。

2 结果与讨论

2.1 红外光谱（FTIR）分析（图2）

图2 BBAB的红外光谱Fig.2 FTIR Spectrum of BBAB

由图2可知，2 920cm－1、2 850cm－1处的吸收峰为饱和碳氢键的伸缩振动吸收峰，1 740cm－1、1 625 cm－1处的吸收峰是不饱和双键（C＝O和C＝C）的特征吸收峰；1 280cm－1、1 200cm－1、1 105cm－1处是碳氧醚键的吸收峰。以上均为BBAB中主要官能团的特征吸收峰，表明合成产物为BBAB。

2.2 核磁共振氢谱（1 HNMR）分析

1HNMR（CDCl3），δ：5.83 （2H，m），4.81 （4H，d），3.87（4H，s），分别对应于BBAB分子结构式（图3）中 H－3（3′）、H－2（2′）和 H－1（1′），进一步证明合成产物为BBAB。

图3 BBAB的分子结构式Fig.3 Molecular structural formula of BBAB

2.3 BBAB的抑菌性能

不同浓度BBAB溶液对工业循环冷却水的抑菌实验结果如表1 所示。

表1 不同浓度BBAB溶液对工业循环冷却水的抑菌实验结果Tab.1 Bacteriostasis results of BBAB solution for industrial circulating cooling water at different concentrations

由表1 可知，BBAB溶液在低浓度下就具有较高的抑菌能力，浓度为10mg·L－1、1h后抑菌率就可达98%以上。

3 结论

以溴乙酸和2－丁烯－1，4－二醇为原料，以氯化镁为催化剂、二甲苯为分水剂，合成了1，4－双（溴乙酮氧）－2－丁烯，产率达66.75%。经 FTIR和1HNMR分析，确认所合成的产物为BBAB。将合成的BBAB进行工业循环水抑菌实验，结果表明，BBAB是一种高效抗菌剂，低浓度下就具有较高的抗菌活性、起效快、效率高、易降解，具有广阔的应用前景。

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