季铵盐是一类广谱、高效、低毒的杀菌剂，广泛用于日常生活和工业领域。对目前国内季铵盐消毒

杀菌剂产品的现状以及开发研究的新产品进行了总结，并对其发展方向进行了合理预测。

关键词：季铵盐；杀菌剂；细菌抗药性；荟妙季铵盐

2020年初新型冠状病毒肺炎疫情爆发，“消毒杀菌”几乎成了每天必备的工作，而消毒杀菌剂产品一时间也供不应求。消毒杀菌剂是一类能有效控制或杀灭细菌、真菌、病毒、藻类等微生物的化学制剂，按其作用机制可分为氧化性杀菌剂和非氧化性杀菌剂。氧化性杀菌剂是通过使细菌内活性酶失活或者其强氧化性直接氧化的方式杀灭细菌，主要产品一般为含氯和过氧化物制剂，具有杀菌力强，原料易得，使用简单的优点。但这类制剂在生产和使用过程中会对人体皮肤、呼吸道黏膜和眼睛产生强烈的刺激作用，对所接触的物体表面尤其是金属表面会产生氧化腐蚀，且在贮存和运输过程中易发生燃烧、爆炸事故。此类制剂一般单独使用，难以用于配制具有杀菌功能的洗涤用品。非氧化性杀菌剂包括氯酚类、有机醛类、季铵盐类、双胍类等非氧化性化合物，其中季铵盐是重要的一类，此类杀菌剂是一类广谱高效且低毒的杀菌剂，广泛用于日常生活和工业领域的杀菌消毒。在抗击此次疫情中为广大医护人员和人民群众提供洗涤、消毒、杀菌保障的杀菌洗衣液、杀菌洗手液等洗涤产品中，季铵盐类消毒杀菌剂起到了关键的作用。

1、季铵盐的发展历程和杀菌机理早在20世纪30年代，季铵盐作为杀菌剂开始逐渐引起人们的关注，然而直到20世纪80年代中期前季铵盐产品的开发在国内一直未得到规模发展，主要原因是由于制备季铵盐的原料—烷基叔胺未能实现国产化。“七五”期间，笔者单位承担的科技攻关项目成功开发了国际领先的“脂肪醇一步法制叔胺”工艺，打破了国外的垄断，此后季铵盐在国内才得以快速发展。季铵盐类杀菌剂发展到现在衍生了七代产品，第一代杀菌剂苯扎氯/溴铵（洁尔灭/新洁尔灭）；第二代为第一代的衍生品；第三代杀菌剂为双长链季铵盐（双癸基二甲基氯化铵DDAC）；第四代杀菌剂为第一、三代的复合物；第五代杀菌剂为双子季铵盐；第六代杀菌剂为聚季铵盐；第七代杀菌剂为三、六代复合物。研究人员对单烷基链季铵盐杀菌剂的作用机理也进行了较多的研究，认为主要是带正电荷的阳离子吸附带负电的细菌体并聚集在细胞壁上，产生室阻效应，导致细菌生长受抑而死亡；同时其疏水基与细菌的亲水基作用，改变膜的通透性，继而发生溶胞作用，破坏细胞结构，引起细胞的溶解和死亡（图1）。

荟妙季铵盐原理图

与单链季铵盐相比，有关双链季铵盐杀生机理研究较少，得到的结果认为单链、双链季铵盐杀菌作用方式的相同之处在于：破坏细胞的壁、膜结构，抑制酶活性，影响细胞代谢过程；而主要的不同之处在于：双链季铵盐可干扰核酸和蛋白质的合成。总的来说，季铵盐消毒杀菌剂具有高效、低毒、不易受pH 值变化的影响、持续时间长的特点，且对粘液层有较强的剥 离作用，化学性能稳定，分散及缓蚀作用较好，还具有灭

2 季铵盐杀菌剂产品现状 季铵盐作为杀菌剂应用已具有近百年历史，经过研究 开发，现已有多种季铵盐类（单链和双链化合物）杀菌剂和 卫生产品问世。由于其低浓度有效、副作用小、无色、无气 味、低毒安全，被广泛用作外科手术和医疗器械的杀菌消毒 剂，工业循环水处理的杀菌灭藻剂，油田水回注的处理剂， 林业和建筑行业的防腐剂，家庭个人、公共卫生和硬表面 的洗涤消毒剂，家畜的消毒洗净剂，肉类、蛋类和其他食品 加工设备的洗净杀菌剂，以及用于配制具有杀菌功能的洗衣 液、洗手液等洗涤产品。 目前国内市场上成熟的季铵盐杀菌剂包括：单链类： 代表品种主要有含苄基的烷基二甲基苄基氯/溴化铵（苯 扎氯/溴铵 1227、1427等）、烷基三甲基氯/溴化铵（1231- 1831），含吡啶的十四烷基-2-甲基吡啶溴化铵等；双链类：以 双癸基二甲基氯/溴化铵DDAC/B，溴化（双十二烷基二甲基） 乙撑二铵（新洁灵）等为代表。

3 季铵盐杀菌剂新品种开发 一些传统季铵盐类抗菌剂由于长期使用会使细菌产生 一定的抗药性，通过改变疏水基、亲水基以及反离子的结 构，可以衍生出很多新型的季铵盐。近年来，研究人员不断 开发研制出一些季铵盐新品种，并通过不同杀菌剂的复方增效来提高杀菌效果和避免细菌产生耐药性。

3.1 新型反离子季铵盐 此类季铵盐是利用绿色化工原料“碳酸二甲酯”作为 季铵化剂得到的，其阴离子部分不再局限于卤素离子，几 乎所有无机酸和有机酸根均可作为季铵盐的反离子，极大 丰富了季铵盐的品种，新型反离子季铵盐与传统季铵盐相 比，具有更强的杀菌效果（如双癸基二甲基甲/乙/丙酸铵在 5 mg/kg的浓度下对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率可 达100%）[4,5]，毒性和刺激性更低，解决了传统季铵盐长期 使用而产生的细菌抗药性问题。笔者单位率先开发了该工艺 技术并已具备规模化生产的能力。

3.2 含羟乙基或羟丙基季铵盐 羟乙基/羟丙基季铵盐（双癸基甲基羟乙基/羟丙基氯化 铵DEQ/DPQ）为新型结构的季铵盐，属于典型的功能性品 种，是传统季铵盐的升级换代产品。具有优良的消毒杀菌性 能（10 mg/kg的浓度下对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌 率可达100%）[6,7]，生态毒性低，和环境具有良好的相容性， 且配伍性能良好。笔者单位开发了绿色高效的制备工艺技 术，该技术无三废排放，反应时间短，温度、压力低。目前 羟乙基季铵盐已实现产业化生产。

3.3 双子季铵盐 双子季铵盐是通过一个连接基将两个单一季铵盐分子 在其亲水头基或接近亲水头基处连接在一起而成的一类杀菌 剂，由于1个分子中有2个季铵正离子，电荷密度更高，增强 了其对细菌细胞表面的有效吸附，从而改变细胞壁的渗透 性，比典型的单季铵盐有更强的抗细菌和抗霉菌活性，且几 乎不受温度和 pH的影响[8]。传统烷基双子季铵盐由于生物 降解性差，使用受限，笔者单位研究人员在烷基链中引入了 酰胺基团，不仅提高了生物降解性，同时提高了杀菌抑菌性 （10 mg/kg的浓度下对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率 可达100%），该工艺也已实现产业化生产。

3.4 聚季铵盐 聚季铵盐类杀菌剂是通过将带有杀菌活性官能团的单 体聚合，或是通过在高分子聚合物基体上接枝具有杀菌功能 的小分子而获得的，可分为水溶性和水不溶性聚季铵盐杀菌 剂，与普通季铵盐相比，延长了抗菌剂的作用时效，减少了 对环境的污染，同时还具有絮凝、缓蚀等作用。避免了在使 用过程中的毒性、余毒、刺激性及使用安全性等问题，是一 类具有很好前景的消毒杀菌剂。

3.5 季铵盐复方产品 由于单一的季铵盐杀菌剂在某些使用环境下杀菌效果 会受到限制，且长期单独使用会产生耐药性，研究人员发现 复配型的季铵盐协同作用会具有更优异的广谱杀菌效果和许 多别的优点，如：延长杀菌周期、扩大抗菌谱和抗菌范围、降低了使用浓度、防止细菌产生抗药性等[9]。研究表明，第 一、三代的复合物即第四代杀菌剂比前3代提高了4~20倍相信通过传统季铵盐与新型季铵盐以及其他类型表面活性剂 或杀菌剂的复配同样可达到协同增效提高杀菌效果的作用， 见表1 。

4 结束语 经过近一个世纪的发展，季铵盐类消毒杀菌剂已成为 一个重要的品种，未来的发展方向有：开发应用广谱、高效 低毒、适用范围广并对环境安全的新型结构季铵盐消杀产 品；加强复合配方技术的开发，使不同成分能发挥协同增效 和互补灭菌作用，克服单一组分的杀菌弱点，同时降低成 本；加强老药剂新用及复配型杀菌机理的研究，指导新产品 开发。