吡啶硫酮锌(ZPT)
(pyrithione zinc)
其他名称 ZnPT、奥麦丁锌、吡硫锌
商品名称 Zinc Omadine® 48
化学名称 1-氮氧化-2-巯基吡啶锌盐
IUPAC名 zinc;1-oxidopyridine-2-thione
EC编码 [236-671-3]
理化性质 纯品为白色至类白色粉末。沸点262.0℃。熔点240℃(分解)。蒸气压1.33×10-4Pa。堆积密度(25℃)0.35g/mL。pH值为(5%水悬液)6.5~8.5。lgKow=0.97。溶解度(25℃):水(pH 7)0.008g/L,乙醇0.1g/L,丙二醇0.2g/L,异丙醇0.08g/L,聚乙二醇2g/L,氯仿3g/L,DMF 80g/L。稳定性:溶液在pH值4~8.5之间稳定,低于pH值3.5转化巯基吡啶,高于pH值8.5可能转化可溶性碱盐;热稳定性好,在100℃下至少能稳定存在120h。铁和铜存在下都可能引起明显的着色。
毒性 小鼠急性经口LD50 361mg/kg。兔急性经皮LD50 >2000mg/kg。小鼠ZPT腹腔和口服给药LD50分别为22.5mg/kg和260mg/kg。腹腔毒性比口服给药强约10倍。其中毒症状为活动减少,后肢无力,呼吸抑制,唇、尾出现紫绀。大鼠每日口服ZPT 540mg/kg,1周后出现程度不等的食欲减退,活动减少,毛发不整和体重减轻症状。30d后病理检查未见显著变化,仅高剂量组部分动物出现肝细胞浑浊肿胀和空泡。水生生物:虹鳟鱼LC50(96h) 3.2μg/L。水蚤EC50(48h)34μg/L。
抗菌防霉效果 张熠等报道吡啶硫酮锌(ZPT)作用于细菌细胞上,在不同酸碱度下杀菌机理稍有不同。在中性或酸性条件下,吡啶硫酮将K+带出细菌细胞,将H+带入细菌细胞; 在碱性条件下,吡啶硫酮将K+或Mg2+带出细菌细胞,将Na+带入细菌细胞。通过消除细菌获取营养的离子梯度,使细胞最终被“饿死”,所以,ZPT的杀菌机理与许多杀菌剂并不相同,它在杀死细菌的同时本身并未被消耗。
ZPT对霉菌、细菌及酵母均有很好的抑制效果,并且对革兰氏阳性菌的抑制作用强于对革兰氏阴性菌。其对一些微生物的最低抑制浓度见表2-8。
表2-8 吡啶硫酮锌(ZPT)对一些微生物的最低抑制浓度(MIC)
(来源:ARCH,细菌菌落数106cfu/mL,真菌孢子数105cfu/mL)
制备 ZPT由1-羟基吡啶硫酮钠盐和氯化锌等原料制备而成。
应用 ZPT是高效安全的止痒去屑剂。该化合物能有效杀死产生头皮屑的真菌,具有止痒、去屑、减少脱发和延缓白发产生作用,洗发香波加入该成分后可提高产品档次,可满足消费者对洗发用品的高要求;亦可用于塑料,地毯纤维,黏合剂,密封剂等工业领域抗菌防霉;还可用于海洋钻井平台、船舶防污漆,防止甲壳生物、海藻以及水生生物附着船壳板。
注意:ZPT在pH值为4.5~9.5之间稳定。在紫外线下会逐渐降解,从而导致失效。
实际应用参考:
① 海洋防污:王科等报道该化合物吡啶硫酮锌(ZPT、ZnPT)对软污损海生物具有良好的防污活性,因此通常与Cu2O或吡啶三苯基硼(PTPB)配合使用。ZPT也是一种金属螯合物,但其性质较不稳定,可与其他金属阳离子发生交换螯合反应。因此,当ZPT从含Cu2O的防污涂料中释放出来后,会部分转变为CuPT。与ZPT相比,CuPT的性质更为稳定,毒性更强,但其溶解度较低(<1mg/L)。ZPT在水中的溶解度为6mg/L,从自抛光型防污涂料中的渗出速率约为3~11μg/(cm2·d),具有较低的吸附系数,不易被悬浮颗粒所吸附。ZPT除能发生生物降解和化学水解反应外,更易发生光降解反应,其在人工海水中的化学水解半衰期大于90d,在天然海水中的化学水解半衰期为4d。以过滤氙弧灯为光源,ZPT在人工海水中的半衰期仅为17.5min,自然光照射下的半衰期更是小于2min。Zn作为微量元素,在生物代谢过程中发挥着重要作用,但浓度过高时却能降低鱼类的繁殖能力。总体来说,海洋环境对Zn的容忍度较高。
比如在防污涂料组合中的吡啶硫酮锌(干膜质量的3%~5%)和氧化亚铜(35%~40%)。
② 家化日化:宋杰等报道使用吡啶硫酮锌(ZPT、ZnPT)时应注意,其极难溶于有机溶剂和水中,因此不宜配制透明香波。与EDTA 不配伍,遇非离子表面活性剂会使其活性下降,因此在配制产品时,不能单独与EDTA 和非离子表面活性剂接触。同时它的存在会对光产生散射,用它配制的洗发水有一定的消光作用,产品珠光效果会受到影响。而且应用于香波配方中经常会出现沉降,且遇铁离子容易变色,需加入悬浮剂和稳定剂。
③ 经典配方:BIT+ZPT组合。零VOC,不含甲醛和APEO,不含CMIT;双重活性成分协同杀菌,具有快速杀菌和长效保护双重功效;对细菌、酵母菌和霉菌具有广谱活性,假单孢菌特效;较宽的pH值范围,耐高温(150℃),可在任意阶段添加。比如PROXEL BZ Plus、万立净ZB-20。
法规
① 欧盟化学品管理局(ECHA):根据指令98/8/EC(BPD)或规则(EU)No.528/2012(BPR)提交了批准申请的所有活性物质/产品类型组合为PT-2(不直接用于人体或动物的消毒剂和杀藻剂)、PT-6(产品在储存过程中的防腐剂)、PT-7(干膜防霉剂)、PT-9(纤维、皮革、橡胶和聚合材料防腐剂)、PT-10(建筑材料防腐剂)、PT-21(海洋防污剂)。吡啶硫酮锌 (zinc pyrithione)申请目前处于审核进行之中。
② 我国2015年版《化妆品安全技术规范》规定:ZPT在化妆品使用时最大允许浓度0.5%;使用范围和限制条件:淋洗类产品。
③ 1981 年美国FDA (食品和药物管理局)公布了被认可的29 种含有ZPT成分的制剂,认为ZPT在微量用于日用品成分的情况下(各种洗发水的添加量上限是1%~2%不等),对人体没有危害。
④ GB/T 35602—2017(绿色产品评价-涂料)规定:ZPT在涂料领域不得大于1500×10-6。实施日期为2018年7月1日。