检测DCB为重氮组分的有机颜料还原其致癌性

陈荣圻

DCB 即3,3’-二氯联苯胺，是生产双氯联苯胺系有机颜料的重要中间体。以DCB 为重氮组分可合成C.I.颜料黄12（联苯胺黄）、C.I.颜料黄13（永固黄GRB）、C.I.颜料黄14（永固黄G）、C.I.颜料黄17（永固黄GG）、C.I.颜料黄55（永固黄2RN）、C.I.颜料黄63（橡胶塑料黄）、C.I.颜料黄83（永固黄HR）、C.I.颜料黄87（透明金黄FG）、C.I.颜料黄106（永固黄GGR）、C.I.颜料黄114（永固黄G3R）、C.I.颜料黄126（永固黄DGR）、C.I.颜料黄127（永固黄HS2G）、C.I.颜料黄152（联苯胺黄YR）、C.I.颜料黄170（塑料黄FRN）、C.I.颜料黄171（有机柠檬黄）、C.I.颜料黄174（永固黄SF）、C.I.颜料黄176（永固黄GRN）、C.I.颜料橙13（永固橘黄G）、C.I.颜料橙31（颜料橙4R）、C.I.颜料橙34（永固橙RL）及C.I.颜料红38（颜料红B）。［1］其中，DCB 合成的有机颜料占黄色有机颜料（130只）的16.9%。

我国有机颜料2010 年生产量为192 237 t，达到历史最高峰；其中，以DCB 为中间体的偶氮颜料占25%～30%，为4.8万～5.8万t。有机颜料主要用于油墨、油漆、塑料和橡胶着色，也用于皮革和黏胶原浆的着色，还可用于纺织品涂料印花色浆和涂料染色浆的生产。

含有DCB 的有机颜料是否致癌，学术界为此争论了数十年。为此，由吴祖望教授牵头，中国染料工业协会、大连理工大学和东港二贸集团有限公司于2002 年5 月召开了DCB 致癌毒性研究研讨会，有多位专家作了专题报告。笔者也应邀作了报告。多数报告都倾向于以DCB 为中间体合成的有机颜料无致癌性。

1 以DCB 为中间体合成的有机颜料不会分解出DCB

Hofmann 等［2］的动物实验证明，大鼠在含有C.I.颜料黄17 230 mg/m3的空气中可存活4 h；在直径1.0～1.1 μm 的颜料粉尘中暴露14 天后，在尿样和血样中未检出DCB，说明以DCB 为中间体的有机颜料在生物体内不会分解出DCB。Prior 等［3］对以DCB 为中间体合成的有机颜料用通常（当时）条件进行还原，发现不能检出DCB。

1994 年7 月15 日，德国联邦政府颁布了《食品与日用消费品法》第二修正案。法案禁止使用可以通过一个或多个偶氮基分解形成的20 种致癌芳香胺。加上欧盟EU 指令67/1548 附录C2 级的两个致癌芳香胺，国际纺织品生态研究和检验协会的STANDARD 100 by OEKO-TEX 又增加两个致癌芳香胺，共24 个致癌芳香胺，沿用至今。目前，已有REACH 法规的高度关注物质（SVHC）、欧盟于1999年颁布的1999/178/EC、欧盟Eco-Label、美国服装与鞋履协会（AAFA）的限用物质清单以及世界著名服装与鞋类的ZDHC，我国分别于2003 年和2010 年发布的强制性标准GB 18401《国家纺织产品基本安全技术规范》都禁用涉嫌24个包括DCB 在内的致癌芳香胺。

德国后来又颁布了3 个修正案：1994 年12 月16日的第三修正案、1995 年7 月14 日的第四修正案和1996 年4 月1 日的第五修正案。第五修正案的主要内容是1998 年3 月31 日前生产和进口的禁用偶氮颜料着色的产品不受限制，而1998 年4 月1 日起禁止使用，10月1日起禁止销售在当时法定分析条件下断裂分解出致癌芳香胺的偶氮颜料，但用DCB 合成的有机颜料在当时法定分析条件下不会断裂分解，因此不受影响［4］。也就是说，以DCB 为中间体合成的有机颜料已经解禁，但是对于以DCB 为中间体合成的染料如C.I.直接红46 和C.I.直接红61（结构式如下所示）至今仍未解禁［5］。

换言之，使用当时（1998 年前）的法定分析条件不能还原会裂解出致癌芳香胺的合成有机颜料，可以免于禁用。而同样以DCB 合成的水溶性直接染料在碱性还原条件下可以裂解出DCB，就不能解禁。甚至同为联苯胺衍生物的以3,3’-二甲基联苯胺和3,3’-二甲氧基联苯胺合成的有机颜料有可能还原分解出致癌芳香胺，所以仍为禁用。可能是因为甲氧基和甲基同为供电子基团，而—Cl 为吸电子基团，影响其还原电位。

2 欧盟标准EN 14361-2：2003 检测方法［6］

2002 年9 月11 日，欧盟以官方公报的方式发布了欧洲议会和欧盟委员会于2002 年7 月19 日共同颁布的指令2002/61/EC《对欧盟委员会关于限制某些危险物质和制剂（偶氮染料）的销售和使用的指令76/769/EEC 的第19 项修改令》。该法规自公布之日起生效，2003 年9 月11 日起在所有欧盟成员国实施。2003年9 月9 日，2002/61/EC 指令在欧盟所有成员国生效前，公布了由欧洲标准化委员会（CEN）通过的3 种配套的标准测试方法：CEN ISO/TS17234：2003《皮革 化学试验 染色皮革上某些偶氮着色剂的测定》；EN 14362-1：2003《纺织品源于偶氮着色剂的某些芳香胺的测定第一部分：使用某些不经萃取即易得到的偶氮染料（颜料）的检测》，该法适用于水溶性偶氮染料，即某些不经萃取就易分析的偶氮着色剂；EN 14362-2：2003《纺织品源于偶氮着色剂的某些芳香胺的测定第二部分：使用某些须经萃取才能分析的偶氮着色剂的检测》，该法适用于不溶于水的某些着色剂，包括分散染料、油溶性染料和偶氮颜料。这3 种配套的标准测试方法中都用偶氮着色剂表述，也就是既包括水溶性偶氮染料，也包括非水溶性偶氮染料和偶氮颜料。从1994 年德国政府的《食品和日用消费品法》第二修正案至这套标准的偶氮着色剂测定方法，耗时9 年。实际上，没有标准的测试方法，无法执行1994 年以来发布的众多有关禁用偶氮着色剂的法规。这是欧盟惯用的“先有禁令，再有标准检测方法”做法。

笔者担任高级顾问的天祥质量技术服务有限公司（ITS）采用EN 14362-2：2003，样品须经萃取，萃取液中以DCB 为重氮组分的偶氮颜料经还原分解得到DCB，再进行定性和定量检测。检测步骤：将试样置于带蛇形冷凝管的圆底烧瓶上部，用合适的溶剂如氯苯在回流状态下，将着色剂从样品中萃取出来；将萃取液浓缩，并用甲醇转移，加入到柠檬酸缓冲溶液中，在超声波浴中将着色剂充分分散；加入连二亚硫酸钠（保险粉）进行还原，裂解得到的芳香胺用硅藻土以液-液萃取的方式转移到叔丁基甲醚相中，再将萃取物浓缩，采用GC-MASS 或HPLC-MASS 色谱法进行定性和定量检测。残余物用甲醇或其他适当的溶剂溶解。

（1）制样。将纺织品剪成合适的尺寸，取1.00 g 试样，用无色纱系好，垂直悬挂于蛇形冷凝管下方，使冷凝管回流的溶剂在下滴过程中正好滴透试样。

（2）萃取。试样应在萃取器中保持30 min，回流萃取的氯苯应超过25 mL。在旋转蒸发器中，将萃取液蒸发近干，残余物用尽可能少的甲醇转移到耐热玻璃反应器中，在超声波浴中使着色剂充分分散。

（3）还原裂解。在稍高温度（不超过70 ℃）下，向残余物中加入2 mL 甲醇，再加入15 mL 已预热至70 ℃的柠檬酸缓冲溶液，在（70±2）℃的超声波浴中处理30 min。随后向反应器内加入3 mL 连二亚硫酸钠溶液进行偶氮基的还原裂解，剧烈振荡并置于（70±2）℃下再保持30 min，取出并在2 min 内冷却至室温。

（4）芳香胺的提取和浓缩。将反应溶液倒入硅藻土柱，使其在柱内吸收15 min。然后分次用10、10 和20 mL 叔丁基甲醚洗涤反应器内的反应溶液残留物，并将其定量转移到硅藻土柱中。15 min 后，再将另外的叔丁基甲醚直接注入硅藻土柱。所有洗提液并入100 mL 带标准磨口的圆底烧瓶中，此时洗提液应是澄清的，若不是，则重新取样，重复上述步骤。

在真空干燥器中，在不高于50 ℃和较低真空下，将叔丁基甲醚萃取液浓缩至1 mL，余下的溶剂用惰性气体在非真空条件下吹干。残余物用2 mL 合适的溶剂如甲醇、乙酸乙酯或叔丁基甲醚溶解。

（5）定性和定量分析。单用GC-MASS 对涉嫌致癌芳香胺进行定性和定量的误制率高达40%～50%。相对而言，HPLC 采用DAD 检测器检测，分离效能高且分离环境温和，样品的分离过程无需气化，副反应发生的概率很低。在GC 分析获得初步结果的情况下，再用HPLC 进行确认，是一种很好的组合。

3 DCB 的致癌性

几乎所有文献中，动物实验结果都指出，DCB 具有基因诱变作用，会导致癌变。癌症研究国际事务局（IARC）将化合物按致癌毒性分为4 类：1 类为对人类致癌；2 类为可能对人类致癌；3 类为不明确是否能对人类致癌；4类为不太可能对人类致癌。其中第2类又细分为2A 和2B，2A 为很可能对人类致癌；2B 为可能对人类致癌。DCB 属于2B 类致癌物质。有文献报道，对大鼠、小鼠进行动物实验，一次喂食最大允许量的DCB，在3、8、24 h 后分别取其胃、结肠、肝、肾、肺、脑及骨髓检测。结果证明，至少一种器官呈阳性。DCB对大鼠、小鼠急性毒性半数致死量LD50依次为：3 820、2 464 mg/kg。对兔、狗进行每次含10.4 mg/kg DCB 的喂食实验，每周3～5 次，喂养7.1 年，膀胱肿瘤和肝肿瘤阳性率大幅增高；对小鼠以1 000 mg/kg 喂食12 个月，阳性率达100%。许多学者对动物实验包括啮齿类、狗、猴等的报告均给出了肯定的结论，DCB 在诱发膀胱癌中起重要作用。

总而言之，以DCB 为重氮组分的有机颜料已被包括我国在内的众多国家法规列为禁用。况且，2003年后，EN 14362-2 标准检测方法出台后，含DCB 的有机颜料也能还原裂解出DCB，因此这类着色剂已被列入禁用。

4 DCB 的代用品

欧洲一些国家在20 世纪初就已经是染料生产大国，当时我国大部分高质量染料都从欧洲进口。因为环保问题，自20 世纪20 年代后期，欧洲纷纷停产染料或转让技术，反而从中国进口染料，再施加商品化技术，使染料性能提高。同时利用相关法律法规筑起一道非贸易关税的技术壁垒，对我国染（颜）料及其印染纺织品出口贸易施压。本文将DCB 为中间体的黄色有机颜料及其性能［7］分别列出。

4.1 汉沙（Hansa）系单偶氮颜料

1910 年，德国Hoechst 公司以汉沙（Hansa）牌号投放市场。该系列以乙酰乙酰芳香胺为偶合组分，硝基、卤基等取代基的芳香胺为重氮组分，单偶氮黄色色谱的有机颜料主要有：C.I.颜料黄1（汉沙黄G）、C.I.颜料黄2（汉沙黄GR）、C.I.颜料黄3（汉沙黄10G）、C.I.颜料黄4（汉沙黄13G）、C.I.颜料黄5（汉沙黄5G）、C.I.颜料黄6（汉沙黄3G）、C.I.颜料黄65（永固黄RN）、C.I.颜料黄73（汉沙艳黄4GX）和C.I.颜料黄74（汉沙艳黄4GX、坚固金黄GRN）等。其分子结构通式如下所示：

C.I.颜料黄74 为绿光黄色，介于C.I.颜料黄1 和C.I.颜料黄3 之间，是在汉沙系列中具有高着色强度的重要品种，其着色强度接近于C.I.颜料黄12（联苯胺黄G），1/3 标准深度的颜料用量为4.2%，C.I.颜料黄12 为4.5%，耐光色牢度比C.I.颜料黄12 高2～3 级，是汉沙系列中较好的一个品种。

产品粒径大小及粒径分布影响其应用性能。若比表面积为40～70 m2/g，细颗粒颜料的透明度高，耐光色牢度则较低；若比表面积为10～30 m2/g，粗颗粒颜料则具有良好的遮盖力和更好的耐光色牢度，所以不一定追求小颗粒。

汉沙系列的硝基在偶氮基的邻位，可以形成分子内氢键［8］（示意式如下），熔点可达256 ℃，耐热160 ℃，分子平面性极强，因而具有很高的耐热稳定性。C.I.颜料黄2、C.I.颜料黄3、C.I.颜料黄6、C.I.颜料黄65 和C.I.颜料黄73 的硝基都在偶氮基的邻位，具有相似的性能，可以作为塑料着色剂。C.I.颜料黄3 邻位有2 个硝基，耐热性能更强，而且色光为更纯正的绿光黄色，耐光色牢度比C.I.颜料黄1 还要好，并有优异的遮盖力和耐酸、耐碱性能，可与铜酞菁拼混成绿色调。

4.2 偶氮缩合类颜料

1957 年Ciba-Geigy 公司开发了偶氮缩合类颜料，先合成相对分子质量较小的偶氮颜料，然后再通过酰胺键（—NHCO—）连接成较高相对分子质量的偶氮颜料［9］。典型的黄色偶氮缩合类颜料有C.I.颜料黄93（偶氮缩合黄3G）、C.I.颜料黄94（偶氮缩合黄6G）和C.I.颜料黄95（偶氮缩合黄GR）。Ciba-Geigy 公司商品名为Chromophtal的颜料分子结构式如下：

这类颜料还有多个红色品种，3 个黄色品种，耐 热稳定性都在180 ℃，耐日晒色牢度优异。

4.3 苯并咪唑酮颜料

苯并咪唑酮颜料得名于分子中含有的5-酰胺苯并咪唑酮基，是一类高性能有机颜料，生产难度较高；用不同取代基的芳香胺作为重氮组分，以苯并咪唑酮作为偶氮组分可得到黄、橙、红和棕色色谱。黄色色谱类有以下两个：

主要用于高档场合，如轿车面漆、高层建筑外墙涂层和高档塑料制品和高档油墨等。国内已有多家厂商生产。

其他黄色有机颜料还有C.I.颜料黄139（颜料黄3R），耐热稳定性达260 ℃，耐日晒色牢度为7～8级［10］。