甲基异噻唑啉酮在化妆品中的应用

背景及概述^[1,2]

近年来，我国从欧洲引进了一种新型杀菌剂甲基异噻唑啉酮(methylisothiazolinone，甲基异噻唑啉酮)，是异噻唑啉酮类衍生物，和其他同类衍生物相比毒性较弱。甲基异噻唑啉酮是一种高效、广谱、药效持久且相对安全的杀菌剂，广泛应用于工业生产，如涂料、胶水、造纸业、橡胶、感光胶片及洗涤用品等。优点是有效用量少，极易混合在各类配方中，能很好地抑制微生物的生长，因此甲基异噻唑啉酮被广泛添加进化妆品和个人护理品制剂中，以延长保存期。生产的工业废水、生活污水中大量甲基异噻唑啉酮随地下水循环系统等途径进入环境水体中，已有研究者在污水口和河流中检测到了相当量的甲基异噻唑啉酮存在。尽管也有报道显示甲基异噻唑啉酮在水体中含量为ng•L-1级，且在自然环境中半衰期很短，然而持续排放入水体而残留下来的甲基异噻唑啉酮是否危害水生生物的生存，影响水生生态的健康，需要进一步研究。

合成路线^[1]

许多专利文献提供了制做和从常规卡松中分离甲基异噻唑啉酮的方法。现结合我们的生产实际分述如下:

方法一:从常规的混合氯化物(C甲基异噻唑啉酮和甲基异噻唑啉酮盐酸盐的混合物)中,通过加热以驱除生成的氯化氢。但加热降低了混合物的稳定性,且需过滤操作。

图1高效液相色谱图

具体方法是:230克混合氯化物(氯比3:l)分散到乙酸乙醋中得到1000克溶液,用氨中和并过滤。乙酸乙醋有机层蒸馏得CMI,用乙二醇配成10%溶液;水层则为甲基异噻唑啉酮水溶液。参考类似文献,我们的实验给出如下结果:l巧克混合氯化料加人到5%的氯化镁溶液150克中,加热到30℃溶解,加入一定量的有机溶剂,搅拌30分钟,静置分层。取上层水溶液,再加人少量有机溶剂,充分搅拌萃取,得到水溶液180克,用氧化镁调PH到55,得无色透明的甲基异噻唑啉酮水溶液。活性物含量10.5%,其中iM含量高达95%以上,高效液相色谱图如图1所示。

方法二:从14%含量的商品卡松中分离甲基异噻唑啉酮:把1000克氯仿和1000克商品异嚓哩琳酮(氯比3.2:1)混合,常温下搅拌30分钟,在分液漏斗中静置分层;下层为有机层,蒸发除去有机溶剂得基本纯的CMI(重量比:CMI98.6%;甲基异噻唑啉酮1.4%);上层水溶液用氧化镁或氧化钙,或碳酸盐调pH,得到淡黄的高含量的甲基异噻唑啉酮水溶液;如果对水层进行二次溶剂萃取,将得到纯度大于89%的甲基异噻唑啉酮水溶液。按此方法分离CMI和甲基异噻唑啉酮,结果计算的氯比值为3.03:1,同液相色谱给出的氯比3.2:1非常接近。这也是我们发现的一种简易的检测卡松氯比的方法,实用有效。

方法三:以氯苯为溶剂直接氯化法。向179克氯苯(McB)中在通人氯气的同时,缓慢加人N-甲基-3-琉基丙酞胺(MMPA)在MCB中的分散液,温度50℃,时间105分钟左右,氯气和MMPA的比值为1.4(摩尔比),加人的MMPA量为1.5摩尔。加料结束后继续通人氯气,直到氯气与MMPA的摩尔比值为2.0。将氯化液过滤,洗涤,干燥,得混合物盐酸盐,其中:甲基异噻唑啉酮:HCL=61.3%CMI:HCL=2.70%该方法反应条件温和,易于操作,得到的产品中甲基异噻唑啉酮含量高。但MMPA国内一般无人生产,故推广意义不大,而且氯苯具有毒性,于操作和环保都不利。向179克氯苯中在通人氯气的同时,滴加25%的N,N一二甲基二硫代二丙酞胺在氯苯的溶液,时间为105分钟,温度50℃,酞胺的量为1.smol,氯气与酚胺的摩尔比为2.25。氯气和酞胺加完后,继续通人氯气,直到氯气总量与酞胺的摩尔比为3.0,得到的氯化产物中。甲基异噻唑啉酮=60.3%CMI=3.2%将产物分散到水中,用碳酸钠调pH,即得水溶液。该方法的优点是一步得到甲基异噻唑啉酮含量较高的产品,但效率相对较低。我们根据此文献进行改进得到的产品高压液相色普图如图2所

图2高效液相色谱图

方法四:以醋类为溶剂直接氯化法:将1.5摩尔N,N一二甲基二硫代二丙酞胺分散到2升乙酸丁醋中,冷却到零下20℃,通人氯气335克,时间100分钟。当环化反应后,保持在温度低于50℃的室温下一小时。过滤并用适量溶液冲洗滤饼,真空干燥,得到粗品,然后用甲醇重结晶,得到相当纯的甲基异噻唑啉酮盐酸盐。将产物溶在水中,用碳酸钾调pH到6一8,可得到25%的水溶液。

化妆品中的应用^[1,3]

MI的活性是相当高的,且持久性很好。由于使用安全性极高,可在驻留型产品中推广,面霜,防晒护肤品及纸巾,小毛巾,Z刃去屑香波中都有巨大的潜在市场。在国际上,罗门哈斯对其Ncolone950进行了全面的毒理性和稳定性试验。国际同行及日化界朋友可做参考。挑战性试验表明,9.5%的甲基异噻唑啉酮与尼泊金甲醋与丙醋的复配物在阴离子乳液中(9.5%甲基异噻唑啉酮:尼泊金甲醋:尼泊金丙醋=0.005:0.2:0.1)和高SPF防晒霜中等都通过4周的挑战性试验。在高蛋白营养剂的护肤品中能保持很好的稳定性。在含有z盯的香波中,4周后活性物保持率仍达100%。

有关甲基异噻唑啉酮与其它常用的杀菌防腐剂(IDBc,DMDMH,尼泊金类等)的复配物用于化妆品防腐的问题,有如下观点:一是复配效果比单独使用要好,可以发挥不同防腐剂的优势,达到“优势互补”;二是经济上可行性更好,再就是由于甲基异噻唑啉酮水溶液中不含有机盐,复配时可以不加保护剂,使复配变得更易进行。

检测方法^[3,4]

目前中国《化妆品卫生规范》（2007年版）中规定甲基异噻唑啉酮在化妆品中允许使用浓度为0．01％，而烟草行业尚无相关限量规定。国内外检测MI和CMI的方法主要有紫外分光光度法、气相色谱法、气相色谱质谱联用法、高效液相色谱法和液相色谱质谱联用法等。目前烟草行业内还没有一套完整系统的水基胶中卡松的测定方法，本试验建立用液相色谱检测水基胶中甲基异噻唑啉酮及其氯代物的方法，为卷烟安全性评价提供科学依据，且操作简单、效率高、适合推广运用。

结论和展望^[1]

甲基异噻唑啉酮是一种极具发展潜力的安全杀菌防腐剂,是常规卡松的替代品种。

在常温,大范围PH值下甲基异噻唑啉酮非常稳定。

甲基异噻唑啉酮应用范围较常规卡松更宽广,适应性更强。

不同工艺方法可得到不同甲基异噻唑啉酮含量的防腐剂,但纯度很高的甲基异噻唑啉酮产品必须经特殊处理才能达到要求。

根据产品的定位和实际情况,建议选用不同甲基异噻唑啉酮和CMI含量的防腐剂。

参考文献

[1]   李程碑，张守义．最新流行2_甲基异噻唑啉酮_MI_杀菌防腐剂的制备及在化妆品中的应用[J]．2005（第五届）中国日用化学工业研讨会，2005（中国广东广州）：4．

[2]   汤学东，张建平．高效液相色谱_串联质谱法测定烟用香精香料中的甲基异噻唑啉酮及其氯代物的含量[J]．理化检验(化学分册)，2016（04）：440-443．

[3]   叶仲力，刘泽春，吴清辉，等．水基胶中甲基异噻唑啉酮及其氯代物的测定[J]．湖北农业科学，2017，56（1）：128-131．

[4]   王婷，吴乾元，王文龙，等．紫外线_氯高级氧化降解甲基异噻唑啉酮[J]．环境工程学报，2017（01）：21-26．