檢測(cè)DCB為重氮組分的有機(jī)顏料還原其致癌性

陳榮圻

DCB 即3,3’-二氯聯(lián)苯胺，是生產(chǎn)雙氯聯(lián)苯胺系有機(jī)顏料的重要中間體。以DCB 為重氮組分可合成C.I.顏料黃12（聯(lián)苯胺黃）、C.I.顏料黃13（永固黃GRB）、C.I.顏料黃14（永固黃G）、C.I.顏料黃17（永固黃GG）、C.I.顏料黃55（永固黃2RN）、C.I.顏料黃63（橡膠塑料黃）、C.I.顏料黃83（永固黃HR）、C.I.顏料黃87（透明金黃FG）、C.I.顏料黃106（永固黃GGR）、C.I.顏料黃114（永固黃G3R）、C.I.顏料黃126（永固黃DGR）、C.I.顏料黃127（永固黃HS2G）、C.I.顏料黃152（聯(lián)苯胺黃YR）、C.I.顏料黃170（塑料黃FRN）、C.I.顏料黃171（有機(jī)檸檬黃）、C.I.顏料黃174（永固黃SF）、C.I.顏料黃176（永固黃GRN）、C.I.顏料橙13（永固橘黃G）、C.I.顏料橙31（顏料橙4R）、C.I.顏料橙34（永固橙RL）及C.I.顏料紅38（顏料紅B）。［1］其中，DCB 合成的有機(jī)顏料占黃色有機(jī)顏料（130只）的16.9%。

我國(guó)有機(jī)顏料2010 年生產(chǎn)量為192 237 t，達(dá)到歷史最高峰；其中，以DCB 為中間體的偶氮顏料占25%～30%，為4.8萬(wàn)～5.8萬(wàn)t。有機(jī)顏料主要用于油墨、油漆、塑料和橡膠著色，也用于皮革和黏膠原漿的著色，還可用于紡織品涂料印花色漿和涂料染色漿的生產(chǎn)。

含有DCB 的有機(jī)顏料是否致癌，學(xué)術(shù)界為此爭(zhēng)論了數(shù)十年。為此，由吳祖望教授牽頭，中國(guó)染料工業(yè)協(xié)會(huì)、大連理工大學(xué)和東港二貿(mào)集團(tuán)有限公司于2002 年5 月召開(kāi)了DCB 致癌毒性研究研討會(huì)，有多位專家作了專題報(bào)告。筆者也應(yīng)邀作了報(bào)告。多數(shù)報(bào)告都傾向于以DCB 為中間體合成的有機(jī)顏料無(wú)致癌性。

1 以DCB 為中間體合成的有機(jī)顏料不會(huì)分解出DCB

Hofmann 等［2］的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明，大鼠在含有C.I.顏料黃17 230 mg/m3的空氣中可存活4 h；在直徑1.0～1.1 μm 的顏料粉塵中暴露14 天后，在尿樣和血樣中未檢出DCB，說(shuō)明以DCB 為中間體的有機(jī)顏料在生物體內(nèi)不會(huì)分解出DCB。Prior 等［3］對(duì)以DCB 為中間體合成的有機(jī)顏料用通常（當(dāng)時(shí)）條件進(jìn)行還原，發(fā)現(xiàn)不能檢出DCB。

1994 年7 月15 日，德國(guó)聯(lián)邦政府頒布了《食品與日用消費(fèi)品法》第二修正案。法案禁止使用可以通過(guò)一個(gè)或多個(gè)偶氮基分解形成的20 種致癌芳香胺。加上歐盟EU 指令67/1548 附錄C2 級(jí)的兩個(gè)致癌芳香胺，國(guó)際紡織品生態(tài)研究和檢驗(yàn)協(xié)會(huì)的STANDARD 100 by OEKO-TEX 又增加兩個(gè)致癌芳香胺，共24 個(gè)致癌芳香胺，沿用至今。目前，已有REACH 法規(guī)的高度關(guān)注物質(zhì)（SVHC）、歐盟于1999年頒布的1999/178/EC、歐盟Eco-Label、美國(guó)服裝與鞋履協(xié)會(huì)（AAFA）的限用物質(zhì)清單以及世界著名服裝與鞋類的ZDHC，我國(guó)分別于2003 年和2010 年發(fā)布的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB 18401《國(guó)家紡織產(chǎn)品基本安全技術(shù)規(guī)范》都禁用涉嫌24個(gè)包括DCB 在內(nèi)的致癌芳香胺。

德國(guó)后來(lái)又頒布了3 個(gè)修正案：1994 年12 月16日的第三修正案、1995 年7 月14 日的第四修正案和1996 年4 月1 日的第五修正案。第五修正案的主要內(nèi)容是1998 年3 月31 日前生產(chǎn)和進(jìn)口的禁用偶氮顏料著色的產(chǎn)品不受限制，而1998 年4 月1 日起禁止使用，10月1日起禁止銷售在當(dāng)時(shí)法定分析條件下斷裂分解出致癌芳香胺的偶氮顏料，但用DCB 合成的有機(jī)顏料在當(dāng)時(shí)法定分析條件下不會(huì)斷裂分解，因此不受影響［4］。也就是說(shuō)，以DCB 為中間體合成的有機(jī)顏料已經(jīng)解禁，但是對(duì)于以DCB 為中間體合成的染料如C.I.直接紅46 和C.I.直接紅61（結(jié)構(gòu)式如下所示）至今仍未解禁［5］。

換言之，使用當(dāng)時(shí)（1998 年前）的法定分析條件不能還原會(huì)裂解出致癌芳香胺的合成有機(jī)顏料，可以免于禁用。而同樣以DCB 合成的水溶性直接染料在堿性還原條件下可以裂解出DCB，就不能解禁。甚至同為聯(lián)苯胺衍生物的以3,3’-二甲基聯(lián)苯胺和3,3’-二甲氧基聯(lián)苯胺合成的有機(jī)顏料有可能還原分解出致癌芳香胺，所以仍為禁用?？赡苁且?yàn)榧籽趸图谆瑸楣╇娮踊鶊F(tuán)，而—Cl 為吸電子基團(tuán)，影響其還原電位。

2 歐盟標(biāo)準(zhǔn)EN 14361-2：2003 檢測(cè)方法［6］

2002 年9 月11 日，歐盟以官方公報(bào)的方式發(fā)布了歐洲議會(huì)和歐盟委員會(huì)于2002 年7 月19 日共同頒布的指令2002/61/EC《對(duì)歐盟委員會(huì)關(guān)于限制某些危險(xiǎn)物質(zhì)和制劑（偶氮染料）的銷售和使用的指令76/769/EEC 的第19 項(xiàng)修改令》。該法規(guī)自公布之日起生效，2003 年9 月11 日起在所有歐盟成員國(guó)實(shí)施。2003年9 月9 日，2002/61/EC 指令在歐盟所有成員國(guó)生效前，公布了由歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)（CEN）通過(guò)的3 種配套的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法：CEN ISO/TS17234：2003《皮革 化學(xué)試驗(yàn) 染色皮革上某些偶氮著色劑的測(cè)定》；EN 14362-1：2003《紡織品源于偶氮著色劑的某些芳香胺的測(cè)定第一部分：使用某些不經(jīng)萃取即易得到的偶氮染料（顏料）的檢測(cè)》，該法適用于水溶性偶氮染料，即某些不經(jīng)萃取就易分析的偶氮著色劑；EN 14362-2：2003《紡織品源于偶氮著色劑的某些芳香胺的測(cè)定第二部分：使用某些須經(jīng)萃取才能分析的偶氮著色劑的檢測(cè)》，該法適用于不溶于水的某些著色劑，包括分散染料、油溶性染料和偶氮顏料。這3 種配套的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法中都用偶氮著色劑表述，也就是既包括水溶性偶氮染料，也包括非水溶性偶氮染料和偶氮顏料。從1994 年德國(guó)政府的《食品和日用消費(fèi)品法》第二修正案至這套標(biāo)準(zhǔn)的偶氮著色劑測(cè)定方法，耗時(shí)9 年。實(shí)際上，沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試方法，無(wú)法執(zhí)行1994 年以來(lái)發(fā)布的眾多有關(guān)禁用偶氮著色劑的法規(guī)。這是歐盟慣用的“先有禁令，再有標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法”做法。

筆者擔(dān)任高級(jí)顧問(wèn)的天祥質(zhì)量技術(shù)服務(wù)有限公司（ITS）采用EN 14362-2：2003，樣品須經(jīng)萃取，萃取液中以DCB 為重氮組分的偶氮顏料經(jīng)還原分解得到DCB，再進(jìn)行定性和定量檢測(cè)。檢測(cè)步驟：將試樣置于帶蛇形冷凝管的圓底燒瓶上部，用合適的溶劑如氯苯在回流狀態(tài)下，將著色劑從樣品中萃取出來(lái)；將萃取液濃縮，并用甲醇轉(zhuǎn)移，加入到檸檬酸緩沖溶液中，在超聲波浴中將著色劑充分分散；加入連二亞硫酸鈉（保險(xiǎn)粉）進(jìn)行還原，裂解得到的芳香胺用硅藻土以液-液萃取的方式轉(zhuǎn)移到叔丁基甲醚相中，再將萃取物濃縮，采用GC-MASS 或HPLC-MASS 色譜法進(jìn)行定性和定量檢測(cè)。殘余物用甲醇或其他適當(dāng)?shù)娜軇┤芙狻?/p>

（1）制樣。將紡織品剪成合適的尺寸，取1.00 g 試樣，用無(wú)色紗系好，垂直懸掛于蛇形冷凝管下方，使冷凝管回流的溶劑在下滴過(guò)程中正好滴透試樣。

（2）萃取。試樣應(yīng)在萃取器中保持30 min，回流萃取的氯苯應(yīng)超過(guò)25 mL。在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中，將萃取液蒸發(fā)近干，殘余物用盡可能少的甲醇轉(zhuǎn)移到耐熱玻璃反應(yīng)器中，在超聲波浴中使著色劑充分分散。

（3）還原裂解。在稍高溫度（不超過(guò)70 ℃）下，向殘余物中加入2 mL 甲醇，再加入15 mL 已預(yù)熱至70 ℃的檸檬酸緩沖溶液，在（70±2）℃的超聲波浴中處理30 min。隨后向反應(yīng)器內(nèi)加入3 mL 連二亞硫酸鈉溶液進(jìn)行偶氮基的還原裂解，劇烈振蕩并置于（70±2）℃下再保持30 min，取出并在2 min 內(nèi)冷卻至室溫。

（4）芳香胺的提取和濃縮。將反應(yīng)溶液倒入硅藻土柱，使其在柱內(nèi)吸收15 min。然后分次用10、10 和20 mL 叔丁基甲醚洗滌反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)溶液殘留物，并將其定量轉(zhuǎn)移到硅藻土柱中。15 min 后，再將另外的叔丁基甲醚直接注入硅藻土柱。所有洗提液并入100 mL 帶標(biāo)準(zhǔn)磨口的圓底燒瓶中，此時(shí)洗提液應(yīng)是澄清的，若不是，則重新取樣，重復(fù)上述步驟。

在真空干燥器中，在不高于50 ℃和較低真空下，將叔丁基甲醚萃取液濃縮至1 mL，余下的溶劑用惰性氣體在非真空條件下吹干。殘余物用2 mL 合適的溶劑如甲醇、乙酸乙酯或叔丁基甲醚溶解。

（5）定性和定量分析。單用GC-MASS 對(duì)涉嫌致癌芳香胺進(jìn)行定性和定量的誤制率高達(dá)40%～50%。相對(duì)而言，HPLC 采用DAD 檢測(cè)器檢測(cè)，分離效能高且分離環(huán)境溫和，樣品的分離過(guò)程無(wú)需氣化，副反應(yīng)發(fā)生的概率很低。在GC 分析獲得初步結(jié)果的情況下，再用HPLC 進(jìn)行確認(rèn)，是一種很好的組合。

3 DCB 的致癌性

幾乎所有文獻(xiàn)中，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果都指出，DCB 具有基因誘變作用，會(huì)導(dǎo)致癌變。癌癥研究國(guó)際事務(wù)局（IARC）將化合物按致癌毒性分為4 類：1 類為對(duì)人類致癌；2 類為可能對(duì)人類致癌；3 類為不明確是否能對(duì)人類致癌；4類為不太可能對(duì)人類致癌。其中第2類又細(xì)分為2A 和2B，2A 為很可能對(duì)人類致癌；2B 為可能對(duì)人類致癌。DCB 屬于2B 類致癌物質(zhì)。有文獻(xiàn)報(bào)道，對(duì)大鼠、小鼠進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，一次喂食最大允許量的DCB，在3、8、24 h 后分別取其胃、結(jié)腸、肝、腎、肺、腦及骨髓檢測(cè)。結(jié)果證明，至少一種器官呈陽(yáng)性。DCB對(duì)大鼠、小鼠急性毒性半數(shù)致死量LD50依次為：3 820、2 464 mg/kg。對(duì)兔、狗進(jìn)行每次含10.4 mg/kg DCB 的喂食實(shí)驗(yàn)，每周3～5 次，喂養(yǎng)7.1 年，膀胱腫瘤和肝腫瘤陽(yáng)性率大幅增高；對(duì)小鼠以1 000 mg/kg 喂食12 個(gè)月，陽(yáng)性率達(dá)100%。許多學(xué)者對(duì)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)包括嚙齒類、狗、猴等的報(bào)告均給出了肯定的結(jié)論，DCB 在誘發(fā)膀胱癌中起重要作用。

總而言之，以DCB 為重氮組分的有機(jī)顏料已被包括我國(guó)在內(nèi)的眾多國(guó)家法規(guī)列為禁用。況且，2003年后，EN 14362-2 標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法出臺(tái)后，含DCB 的有機(jī)顏料也能還原裂解出DCB，因此這類著色劑已被列入禁用。

4 DCB 的代用品

歐洲一些國(guó)家在20 世紀(jì)初就已經(jīng)是染料生產(chǎn)大國(guó)，當(dāng)時(shí)我國(guó)大部分高質(zhì)量染料都從歐洲進(jìn)口。因?yàn)榄h(huán)保問(wèn)題，自20 世紀(jì)20 年代后期，歐洲紛紛停產(chǎn)染料或轉(zhuǎn)讓技術(shù)，反而從中國(guó)進(jìn)口染料，再施加商品化技術(shù)，使染料性能提高。同時(shí)利用相關(guān)法律法規(guī)筑起一道非貿(mào)易關(guān)稅的技術(shù)壁壘，對(duì)我國(guó)染（顏）料及其印染紡織品出口貿(mào)易施壓。本文將DCB 為中間體的黃色有機(jī)顏料及其性能［7］分別列出。

4.1 漢沙（Hansa）系單偶氮顏料

1910 年，德國(guó)Hoechst 公司以漢沙（Hansa）牌號(hào)投放市場(chǎng)。該系列以乙酰乙酰芳香胺為偶合組分，硝基、鹵基等取代基的芳香胺為重氮組分，單偶氮黃色色譜的有機(jī)顏料主要有：C.I.顏料黃1（漢沙黃G）、C.I.顏料黃2（漢沙黃GR）、C.I.顏料黃3（漢沙黃10G）、C.I.顏料黃4（漢沙黃13G）、C.I.顏料黃5（漢沙黃5G）、C.I.顏料黃6（漢沙黃3G）、C.I.顏料黃65（永固黃RN）、C.I.顏料黃73（漢沙艷黃4GX）和C.I.顏料黃74（漢沙艷黃4GX、堅(jiān)固金黃GRN）等。其分子結(jié)構(gòu)通式如下所示：

C.I.顏料黃74 為綠光黃色，介于C.I.顏料黃1 和C.I.顏料黃3 之間，是在漢沙系列中具有高著色強(qiáng)度的重要品種，其著色強(qiáng)度接近于C.I.顏料黃12（聯(lián)苯胺黃G），1/3 標(biāo)準(zhǔn)深度的顏料用量為4.2%，C.I.顏料黃12 為4.5%，耐光色牢度比C.I.顏料黃12 高2～3 級(jí)，是漢沙系列中較好的一個(gè)品種。

產(chǎn)品粒徑大小及粒徑分布影響其應(yīng)用性能。若比表面積為40～70 m2/g，細(xì)顆粒顏料的透明度高，耐光色牢度則較低；若比表面積為10～30 m2/g，粗顆粒顏料則具有良好的遮蓋力和更好的耐光色牢度，所以不一定追求小顆粒。

漢沙系列的硝基在偶氮基的鄰位，可以形成分子內(nèi)氫鍵［8］（示意式如下），熔點(diǎn)可達(dá)256 ℃，耐熱160 ℃，分子平面性極強(qiáng)，因而具有很高的耐熱穩(wěn)定性。C.I.顏料黃2、C.I.顏料黃3、C.I.顏料黃6、C.I.顏料黃65 和C.I.顏料黃73 的硝基都在偶氮基的鄰位，具有相似的性能，可以作為塑料著色劑。C.I.顏料黃3 鄰位有2 個(gè)硝基，耐熱性能更強(qiáng)，而且色光為更純正的綠光黃色，耐光色牢度比C.I.顏料黃1 還要好，并有優(yōu)異的遮蓋力和耐酸、耐堿性能，可與銅酞菁拼混成綠色調(diào)。

4.2 偶氮縮合類顏料

1957 年Ciba-Geigy 公司開(kāi)發(fā)了偶氮縮合類顏料，先合成相對(duì)分子質(zhì)量較小的偶氮顏料，然后再通過(guò)酰胺鍵（—NHCO—）連接成較高相對(duì)分子質(zhì)量的偶氮顏料［9］。典型的黃色偶氮縮合類顏料有C.I.顏料黃93（偶氮縮合黃3G）、C.I.顏料黃94（偶氮縮合黃6G）和C.I.顏料黃95（偶氮縮合黃GR）。Ciba-Geigy 公司商品名為Chromophtal的顏料分子結(jié)構(gòu)式如下：

這類顏料還有多個(gè)紅色品種，3 個(gè)黃色品種，耐 熱穩(wěn)定性都在180 ℃，耐日曬色牢度優(yōu)異。

4.3 苯并咪唑酮顏料

苯并咪唑酮顏料得名于分子中含有的5-酰胺苯并咪唑酮基，是一類高性能有機(jī)顏料，生產(chǎn)難度較高；用不同取代基的芳香胺作為重氮組分，以苯并咪唑酮作為偶氮組分可得到黃、橙、紅和棕色色譜。黃色色譜類有以下兩個(gè)：

主要用于高檔場(chǎng)合，如轎車面漆、高層建筑外墻涂層和高檔塑料制品和高檔油墨等。國(guó)內(nèi)已有多家廠商生產(chǎn)。

其他黃色有機(jī)顏料還有C.I.顏料黃139（顏料黃3R），耐熱穩(wěn)定性達(dá)260 ℃，耐日曬色牢度為7～8級(jí)［10］。