布罗波尔

罗波尔，化学名称 2-溴-2-硝基-1，3-丙二醇，其他名称有溴硝醇、抑菌醇等。国外商品名: Bronopol。为白色结晶性粉末，熔点: 122～130 ℃，极易溶于水、乙醇、丙二醇、乙酸乙酯等，微溶于油，难溶于氯仿、丙酮等。1919年，由 E．Schmidt及 R.Wilkendorf 制得，此后，英国药学协会( British Pharmacopocia Commissoin) 公布其通用名为Bronopol，1970 年用于农业获得英国专利。布罗波尔对广泛的植物病原细菌有效，主要用作种子处理剂等。此外，由于它的广谱抗菌性，故在医药方面上世纪 60年代就用作消毒剂。随着化妆品的日益发展，加上布罗波尔广谱抗菌，并且水溶性好，进入20世纪 80年代后期，作为化妆防腐剂使用并且发展极快。近年来布罗波尔在饲料、涂料、毛皮防腐、空调循环水抑菌、油田注水抑菌和飞机、车船消毒等方面得到了广泛的应用，需求迅速增加。布罗波尔的有机合成工艺主要采用以下几种: 一是硝基甲烷与甲醛先缩合生成中间体2-硝基-1，3-丙二醇，然后再与溴素发生溴化反应，得到布罗波尔产品; 二是硝基甲烷先与溴素进行溴化反应制得一溴硝基甲烷中间体，单纯的一溴硝基甲烷直接与甲醛缩合得到布罗波尔产品。
方法一  硝基甲烷与甲醛先缩合，然后再与溴素发生溴化反应，得到布罗波尔产品的工艺路线。该工艺反应机理如下:

图1为布罗波尔合成方法一。
利用这一原理制备布罗波尔的报道，最早见于1923 年，在无水酒精中，在碱金属存在下，使硝基甲烷与甲醛作用，进行缩合反应，将生成的中间体硝基醇的碱式盐分离出去，放到有机溶剂中，获得布罗波尔。1970 年德国和法国均报道了类似的合成方法。
方法二  硝基甲烷先与溴素进行溴化反应制得一溴硝基甲烷中间体，纯净的一溴硝基甲烷直接与甲醛缩合得到布罗波尔产品的合成工艺。该方法的工艺原理是:

图2为布罗波尔合成方法二。
1990 年，美 国和 1991 年 美 国，先后提出了卤代硝基醇类和溴代硝基醇类的制备方法。该方法提出了先将硝基甲烷与溴素进行溴化反应，制备出一溴硝基甲烷中间体，然后用一溴硝基甲烷同甲醛进行化学反应，制得了高纯度的布罗波尔产品。该方法所得中间体一溴硝基甲烷非常稳定且易于提纯。所得产品杂质含量少，后处理简单，结晶过程中无需任何有机溶剂。产品布罗波尔结晶粒度大，晶型好，纯度高，达到了英国药典BP2000 标准要求，完全能够满足出口的需要。该工艺收率在 88%～90% 左右。布罗波尔的传统合成方法主要经过先加成再溴化,在溴化反应中必须使用乙酸乙酯、四氯化碳或二氯乙烷等非极性有毒易燃溶剂;在加成反应中形成中间产物硝基醇的碱式盐不稳定,这些缺点极不利于工业化生产。因此有必要对其合成路线进行改进,先对硝基甲烷进行溴化反应生成稳定的中间产物溴代硝基甲烷,再进行加成反应生成布罗波尔。新方法合成出的中间体溴代硝基甲烷是一种重要的有机化工产品。目前国内尚无此产品的生产,具有很广阔的开发前景。作为一种溴代硝基醇类广谱抗菌剂，布罗波尔具有如下特点:具有光谱的抗菌活性，在pH值4～9的范围内在含有表面活性剂的乳化液制品中，以及高浓度的蛋白质物质的配方中，具有有效的抗菌活性，尤其对抗菌活性强的绿脓杆菌有特效; 无毒，无刺激性，无过敏性，该防腐剂在化妆品中的使用量为 0.01%～005% ，毒性试验结果表明该防腐剂是安全的，是美国FDA批准使用的化妆品防腐剂之一; 复配中具有协同作用。根据美国 FDA的统计，在化妆品中所使用的所有防腐剂中，布罗波尔的使用频率名列前。正是商业需求的急剧增加，促进了布罗波尔的研究与工业化生产。大鼠急性经口LD₅₀180～400mg/kg，小鼠急性经口LD₅₀270～400mg/kg，狗急性经口LD₅₀200mg/kg。大鼠急性经皮LD₅₀>1600mg/kg。对兔皮肤有中度刺激性，对眼睛有轻度刺激性。动物试验无致畸、致癌、致突变作用。[1]曲洋. 抗菌防腐剂布罗波尔和卡松的合成工艺研究[D].青岛科技大学,2010.
[2]曲洋,刘福胜,刘仕伟,于世涛. 布罗波尔的合成与精制[J]. 精细石油化工进展,2010,11(05):9-12.  
[3]袁军,曾鹰,向健敏. 布罗波尔的合成新方法[J]. 精细化工,1997,(05):49-51. 
[4]汪锦邦,傅晴欧,王秀玲. 布罗波尔(Bronopol)在化妆品中的防腐作用[J]. 精细化工,1988,(04):21-28.  本品为无色或黄褐色结晶。m.p.130℃，蒸气压1.68×10^-3Pa。能溶于丙酮、2-甲氧基乙醇、甲苯等有机溶剂，22℃时水中溶解度为250g/L。工业品纯度高于90%，有轻微吸湿性。
杀细菌剂。可有效防治多种植物病原细菌。对棉花种子处理可防治棉花角斑病菌引起的棉花黑臂病、细菌性雕枯病，对棉花无药害。也可用于水稻恶苗病。推荐使用浓度800～1000mg/L。主要用于化妆品、皮革防腐，在农业上主要用于水稻恶苗病防治杀生剂，主要用于工业循环水、造纸纸浆、涂料、塑料、化妆品、木材，冷却水循环系统，以及工业用途的杀菌、防霉、防腐、灭藻等。广泛用于水处理、医药、农药、化妆品、洗涤剂等行业作防腐剂和灭菌剂化妆品的防腐剂，添加于香波、香脂和霜剂等化妆品加工过程中，在化妆品中的杀菌浓度为0.01%-0.02%。也可用于洗涤剂、织物处理剂等。一种广谱高效的工业杀菌剂，用来防止细菌和藻类在造纸、工业循环冷却水、金属加工用润滑油、纸浆、木材、涂料和胶合板中的生长繁殖，同时可做粘泥控制剂，广泛用于造纸厂纸浆和循环冷却水系统。主要用于医药消毒剂、化妆品防腐剂，还可作农药处理剂由硝基甲烷与甲醛、溴反应而得，有两种操作过程。（1）将硝基甲烷、30%甲醛、氯化钙和氢氧化钠按摩尔配比1：2：2：2加入反应装置，搅拌，在0℃以下滴加溴和二氯乙烷配成的溶液。在1h加完，溴的用量与硝基甲烷等摩尔。分出二氯乙烷层，蒸去二氯乙烷。得白色固体（粗品）。反应物的水层用乙醚提取，蒸去乙醚提取液中的乙醚，又得一部分粗品。将粗品合并用乙醚重结晶，即得纯品。（2）先制备2-硝基-1,3-丙二醇将硝基甲烷、30%甲醛溶液按摩尔比1：2加入回流反应装置，再加入2%碳酸钾，加热回流1h，冷却、析出结晶。用乙醚提取，干燥，蒸去乙醚，得2-硝基-1,3-丙二醇。然后将其溶解在甲醇中，加入20%甲醇钠甲醇溶液，在20℃搅拌，析出2-硝基-1,3-丙二醇钠。将此钠盐滤出，悬浮于干燥的乙醚中溴化：在0℃以下向2-硝基-1,3-丙二醇钠的乙醚悬浮液滴加溴，滴完后再搅拌10min。过滤，蒸去乙醚，即得2-溴-2-硝基-1,3-丙二醇。在反应釜中投入计量的硝基甲烷、甲醛、水和乙醇，冷却下滴加40%液碱，此时有固体析出，再滴加定量溴素，加毕搅拌，减压蒸出部分水和乙醇，经冷却、结晶、过滤、干燥先进溴硝醇，收率≥70%，含量约93%。农药高毒口服-大鼠 LD50: 180 毫克/公斤; 口服-小鼠 LD50: 270 毫克/公斤皮肤-兔 500 毫克/24小时 轻度; 眼睛-兔 5 毫克 中度热分解排出有毒溴化物和氮氧化物烟雾库房通风低温干燥; 与食品原料类分开存放水,干粉、干砂、二氧化碳、泡沫、1211灭火剂