卡松是由美國 Rohmand&Hass 公司生產(chǎn)的一系列異噻唑啉酮類化合物，又名克菌強(qiáng)。卡松是2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮( MI) 和 2-甲基-5-氯-4-異噻唑啉-3-酮( CMI) 及無機(jī)鹽穩(wěn)定劑的混合物，通常CMI∶MI = 3∶1。 [1]卡松是一種優(yōu)良的殺菌劑，普遍使用于化妝品成品、洗發(fā)水和護(hù)發(fā)素中，是抑制微生物生長的一種防腐劑。本品系國際上公認(rèn)的安全、高效、廣譜性防腐劑，不含任何重金屬，能有效的抑制和滅除菌類和各種微生物，防腐效果顯著，在150ppm濃度下可完全抑制細(xì)菌生長，在125ppm濃度下，可完全抑制酵母菌和霉菌生長。
卡松是由兩種活性組分：2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮（MIT）和5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮（CMIT）組成的混合物，是一種高效的廣譜抑菌劑?？ㄋ删哂泻軓?qiáng)的生物活性，既能抑菌，又能殺菌，可以解決因菌類感染而引起的產(chǎn)品發(fā)酵、發(fā)霉、變質(zhì)、細(xì)菌超標(biāo)等問題，而且由于其對粘液有穿透作用，不僅能應(yīng)用于化妝品、洗滌劑，還可用于工業(yè)殺菌環(huán)水、機(jī)床冷卻液、油漆等，是用途極為廣泛的一類環(huán)保型“綠色產(chǎn)品”殺菌劑，是一種值得大力開發(fā)的產(chǎn)品、具有較高的附加值。
異噻唑啉酮類化合物是一種新型、廣譜、高效的非氧化性殺菌劑，是性價比最具優(yōu)勢的防腐殺菌劑之一，其對酵母菌、真菌、革蘭氏菌、異氧菌、藻類等具有較好的抑制效果，廣泛應(yīng)用于紡織、造紙、煉油、化妝品、清洗劑及油田注水、污水處理等領(lǐng)域的殺菌防腐處理。 [2]
純品卡松為無色的透明液體，工業(yè)用的卡松通常為水溶液，由于雜質(zhì)的不同外觀為淡黃色至琥珀色，氣味溫和，相對密度（20/4）1.19，粘度（23）5.0 MPa.s，凝固點-18~21.5℃，pH3.5~5.0，它易溶于水，低碳醇和乙二醇。最佳使用 pH 值為 4-8，pH>8 時穩(wěn)定性下降，在室溫下貯存一年或者 50℃時貯存半年，活性下降很少，高溫貯存活性下降，它可與陰離子、陽離子、非離子和各種離子型的乳化劑、蛋白質(zhì)配伍。[31]
由于分子中含有 N-S 鍵，因此，卡松是通過斷開細(xì)菌和藻類蛋白質(zhì)的鍵而起殺菌作用，與微生物接觸后，就能迅速地抑制其生長，這種抑制過程是不可逆的，從而導(dǎo)致微生物細(xì)胞的死亡。在細(xì)胞死亡之前，經(jīng)卡松處理過的微生物不能再合成酶和分泌有粘附性的生物膜的物質(zhì)，通過穿透粘附在冷水系統(tǒng)設(shè)備表面上的生物膜，對生物膜下面的微生物進(jìn)行有效的控制。 [3]
卡松作為異噻唑啉酮類衍生物，其與各種菌類的作用關(guān)系已有廣泛的研究。作為雜環(huán)類化合物，其殺菌機(jī)理主要是非氧化型殺菌作用，靠雜環(huán)上的活性部分與細(xì)菌體內(nèi)蛋白質(zhì)中 DNA 的堿基形成氫鍵，吸附在細(xì)菌的細(xì)胞上，從而破壞細(xì)胞內(nèi) DNA 的結(jié)構(gòu)使之失去復(fù)制能力，導(dǎo)致細(xì)胞死亡。Morley J.O.等通過對電子結(jié)構(gòu)特性的研究，進(jìn)一步證明了此殺菌機(jī)理。 [4]
卡松的殺菌性能具有廣譜性 [5]，能殺死藻類、真菌、細(xì)菌，同時對粘液有穿透作用，使得經(jīng)卡松處理過的微生物，在細(xì)胞死亡前不能合成酶和分泌有粘附性及生成生物膜的物質(zhì)，殺菌較為徹底；卡松在低濃度下同樣有效，一般有效濃度在0.5mg/L時，就能很好地控制細(xì)菌的生長，這是其他藥劑所無法比擬的；混溶性好，在一般作用濃度下卡松能與氯、緩蝕劑、阻垢分散劑和大多數(shù)陰離子、陽離子和非離子表面活性劑等達(dá)到物理的相容，如將布羅波爾與卡松相互配合使用，二者的比例為1~16：1，產(chǎn)品具有增效和光譜的殺菌作用；卡松能有效地組織粘泥的形成，其可以很容易地穿過粘泥表層，從而有效地殺滅粘泥中的微生物，當(dāng)該藥劑投入一個清潔系統(tǒng)時能有效的阻止粘泥層的生長；對環(huán)境無害，該藥劑在水溶液中降解速度快，在被稀釋到使用濃度之下時，能自然降解為無毒物質(zhì)，不導(dǎo)致環(huán)境的污染；對pH值適用范圍廣，甚至在堿性系統(tǒng)中仍能保持較高的穩(wěn)定性，一般pH值在5.5-9.5范圍內(nèi)均能適用；低毒，投藥間隔時間長，并由于其無表面活性，該藥劑使用過程中不產(chǎn)生泡沫。
1、無機(jī)穩(wěn)定劑
可作為卡松無機(jī)穩(wěn)定劑的物質(zhì)主要有金屬亞硝酸鹽或硝酸鹽以及金屬鹽配合物。其中關(guān)于金屬亞硝酸鹽或硝酸鹽穩(wěn)定劑報道較多。金屬鹽配合物可增加卡松溶液的熱穩(wěn)定性，同時保持其生物活性，當(dāng)選用檸檬酸銅鈉作為穩(wěn)定劑時，檸檬酸銅鈉本身還具有殺滅作用。
2、有機(jī)穩(wěn)定劑
有機(jī)穩(wěn)定劑又分為羰基類化合物、含鹵有機(jī)化合物及其他有機(jī)穩(wěn)定劑。
用作工業(yè)殺菌劑
卡松對革蘭氏陽性菌和陰性菌均表現(xiàn)出很高的殺菌活性，對鏈球菌、酵母菌具有良好的抑制作用。其廣泛用于化妝品，個人護(hù)理品、涂料、水性高聚物、金屬切割液、膠粘劑、油墨、染料、石蠟液、木材、制革、水處理、工業(yè)循環(huán)水、游泳池水處理、制漿造紙等行業(yè)的殺菌防腐。卡松產(chǎn)品主要用于化妝品防腐，由于毒性低、抗菌作用范圍廣、效果強(qiáng)以及與化妝品原料配伍性能好，且能溶解于水，使用方便，因此可直接加入到化妝品中使用?？ㄋ稍趪鴥?nèi)主要用作工業(yè)殺菌防腐劑，應(yīng)用在工業(yè)敞開式循環(huán)系統(tǒng)、空氣洗滌器、釀造廠、油田注水、合成纖維油劑、造紙等工業(yè)，此方面的研究及專利已有大量報道并已投入生產(chǎn)，且國內(nèi)產(chǎn)品已達(dá)國際水平。 [6]
用作海洋防污劑
美國 Rohm&Haas 公司于 20 世紀(jì) 90 年代初首先將卡松的衍生物 4，5-二氯-2-正辛基-4-異噻唑啉-3-酮（DCOI）開發(fā)成功并以 Sea-Nine 211 為商標(biāo)投放市場，相關(guān)的研究證明：DCOI 是一種環(huán)保型海洋防污劑，在 1996 年贏得 PresidentialGreen Ghemistry Challenge 獎，1997 年獲化工環(huán)境優(yōu)勝獎，其價值得到承認(rèn)，被稱為綠色防污劑。滿足了因有機(jī)錫，氧化亞銅類抗污劑禁用所面臨的挑戰(zhàn)，得到現(xiàn)階段化學(xué)家的廣泛認(rèn)可。 [6]
其他方面的應(yīng)用
卡松還廣泛應(yīng)用于照相用化學(xué)增感劑、室內(nèi)空氣清新劑、錄音磁帶原料及植物生長調(diào)節(jié)素等。
它具有高效、廣譜的殺菌性能，配伍性好，能在較大的 pH 值范圍內(nèi)保持活性，添加量小，起效快，殺菌力強(qiáng)，使用方便，價格低廉。更重要的是卡松一類殺菌劑為環(huán)保型“綠色產(chǎn)品”，所以在發(fā)達(dá)國家已得到廣泛的應(yīng)用?？ㄋ删哂泻軓?qiáng)的生物活性，既能抑菌，又能殺菌，可以解決因菌類感染而引起的產(chǎn)品發(fā)酵、發(fā)霉、變質(zhì)、細(xì)菌超標(biāo)等問題，不僅能應(yīng)用于化妝品、洗滌劑，還可用于工業(yè)殺菌環(huán)水、機(jī)床冷卻液、油漆、造紙、日化、涂料、化妝品、石油等行業(yè)及油田注水、污水處理等很多工程及行業(yè)中。國際上主要將其應(yīng)用于化裝品的殺菌防霉，多見于洗面奶、發(fā)型固定調(diào)理劑、洗滌香波等，其商品名為 Kathon CG。 [7]
卡松的合成反應(yīng)主要有三步：
首先，由丙烯酸甲酯與碳酸氫鈉及多硫化鈉反應(yīng)生成二硫代二丙酸二甲酯；
隨后，二硫代二丙酸二甲酯與甲胺反應(yīng)生成 N,N'-二甲基二硫代二丙酰胺；
最后， N,N'-二甲基二硫代二丙酰胺在二氯乙烷作溶劑的條件下與氯化硫酰反應(yīng)生成 MIT 與 CMIT 的混合物即卡松。
高品質(zhì)色淡如水的異噻唑啉酮類殺菌劑可通過以下方法實現(xiàn)：
①選用純度高的酰胺( N，N’-二甲基二硫代二丙酰胺) ，減少亞硝酸胺類的生成；
②合理的加入鹵化劑，控制環(huán)化溫度在 5 ～20 ℃；
③采用離心和抽濾相結(jié)合的方法同時洗滌濾餅，減少溶劑及鹽酸、胺類雜質(zhì)殘留；
④真空干燥后的異噻唑啉酮鹽酸鹽應(yīng)及時調(diào)配成液體儲存；
⑤自制硝酸鎂保護(hù)液時應(yīng)注意 pH 值調(diào)節(jié)和足夠長的澄清時間，沉淀除去鐵離子和重金屬離子；
⑥pH 值調(diào)節(jié)劑要選低鐵及其它發(fā)色金屬離子含量低的品種，其中的鐵質(zhì)可通過物理和化學(xué)方法除去。 [1]
外觀 | 淡黃色透明液體 |
有效成份(%) | 14 |
密度25℃ | 1.10-1.20 |
PH值 | 2-5 |
1、普通日用化妝品用量為0.2－0.3‰
2、高檔化妝品用量為0.3－0.5‰
3、洗滌用品用量為0.5－1.0‰
一般采用高效液相色譜法和氣相色譜法鑒定。
為了確認(rèn)未知樣品為卡松防腐劑及其純度,本實驗采用Millennium2010軟件中矢量計算法來比較卡松防腐劑中2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮和2-甲基-5-氯-4-異噻唑啉-3-酮兩個組分的光譜差異,即用全波長對色譜峰進(jìn)行掃描,也就是對色譜圖每一點(或者說任意時刻)進(jìn)行掃描時,其紫外光譜都可得到一個矢量方向的角度,從而得到一個多維空間角度,稱為純度角。純度角反映色譜峰的單一性(即色譜峰的純度),純度角的范圍由0°至90°,數(shù)值越低表明色譜峰純度越高,反之則表明該峰純度越低,在純度匹配圖中，純度曲線與色譜峰相交處表示該保留時間前后的光譜圖與色譜峰峰尖處光譜有較大差異,純度角較大,可能有不純物存在。純度角通過對色譜峰每個點的每個波長進(jìn)行計算,可以定量地得到光譜差異結(jié)果(實際計算是一個復(fù)雜的公式,由Millennium2101色譜管理系統(tǒng)及996軟件自動完成),然后對各個光譜圖加以比較。 [8]
依據(jù)光譜對照原理再通過所建立的標(biāo)樣數(shù)據(jù)庫檢索,使得對卡松防腐劑的測定和質(zhì)量分析變得簡便而可靠。
卡松防腐劑為二類腐蝕品，操作時應(yīng)注意安全防護(hù)，避免與皮膚黏膜接觸，一旦接觸用立即流動清水反復(fù)沖洗。