檢測DCB為重氮組分的有機顏料還原其致癌性

陳榮圻

DCB 即3,3’-二氯聯苯胺，是生產雙氯聯苯胺系有機顏料的重要中間體。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（聯苯胺黃YR）、C.I.顏料黃170（塑料黃FRN）、C.I.顏料黃171（有機檸檬黃）、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 合成的有機顏料占黃色有機顏料（130只）的16.9%。

我國有機顏料2010 年生產量為192 237 t，達到歷史最高峰；其中，以DCB 為中間體的偶氮顏料占25%～30%，為4.8萬～5.8萬t。有機顏料主要用于油墨、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。

含有DCB 的有機顏料是否致癌，學術界為此爭論了數十年。為此，由吳祖望教授牽頭，中國染料工業協會、大連理工大學和東港二貿集團有限公司于2002 年5 月召開了DCB 致癌毒性研究研討會，有多位專家作了專題報告。筆者也應邀作了報告。多數報告都傾向于以DCB 為中間體合成的有機顏料無致癌性。

1 以DCB 為中間體合成的有機顏料不會分解出DCB

Hofmann 等［2］的動物實驗證明，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，說明以DCB 為中間體的有機顏料在生物體內不會分解出DCB。Prior 等［3］對以DCB 為中間體合成的有機顏料用通常（當時）條件進行還原，發現不能檢出DCB。

1994 年7 月15 日，德國聯邦政府頒布了《食品與日用消費品法》第二修正案。法案禁止使用可以通過一個或多個偶氮基分解形成的20 種致癌芳香胺。加上歐盟EU 指令67/1548 附錄C2 級的兩個致癌芳香胺，國際紡織品生態研究和檢驗協會的STANDARD 100 by OEKO-TEX 又增加兩個致癌芳香胺，共24 個致癌芳香胺，沿用至今。目前，已有REACH 法規的高度關注物質（SVHC）、歐盟于1999年頒布的1999/178/EC、歐盟Eco-Label、美國服裝與鞋履協會（AAFA）的限用物質清單以及世界著名服裝與鞋類的ZDHC，我國分別于2003 年和2010 年發布的強制性標準GB 18401《國家紡織產品基本安全技術規范》都禁用涉嫌24個包括DCB 在內的致癌芳香胺。

德國后來又頒布了3 個修正案：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容是1998 年3 月31 日前生產和進口的禁用偶氮顏料著色的產品不受限制，而1998 年4 月1 日起禁止使用，10月1日起禁止銷售在當時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 合成的有機顏料在當時法定分析條件下不會斷裂分解，因此不受影響［4］。也就是說，以DCB 為中間體合成的有機顏料已經解禁，但是對于以DCB 為中間體合成的染料如C.I.直接紅46 和C.I.直接紅61（結構式如下所示）至今仍未解禁［5］。

換言之，使用當時（1998 年前）的法定分析條件不能還原會裂解出致癌芳香胺的合成有機顏料，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。甚至同為聯苯胺衍生物的以3,3’-二甲基聯苯胺和3,3’-二甲氧基聯苯胺合成的有機顏料有可能還原分解出致癌芳香胺，所以仍為禁用?？赡苁且驗榧籽趸图谆瑸楣╇娮踊鶊F，而—Cl 為吸電子基團，影響其還原電位。

2 歐盟標準EN 14361-2：2003 檢測方法［6］

2002 年9 月11 日，歐盟以官方公報的方式發布了歐洲議會和歐盟委員會于2002 年7 月19 日共同頒布的指令2002/61/EC《對歐盟委員會關于限制某些危險物質和制劑（偶氮染料）的銷售和使用的指令76/769/EEC 的第19 項修改令》。該法規自公布之日起生效，2003 年9 月11 日起在所有歐盟成員國實施。2003年9 月9 日，2002/61/EC 指令在歐盟所有成員國生效前，公布了由歐洲標準化委員會（CEN）通過的3 種配套的標準測試方法：CEN ISO/TS17234：2003《皮革 化學試驗 染色皮革上某些偶氮著色劑的測定》；EN 14362-1：2003《紡織品源于偶氮著色劑的某些芳香胺的測定第一部分：使用某些不經萃取即易得到的偶氮染料（顏料）的檢測》，該法適用于水溶性偶氮染料，即某些不經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定第二部分：使用某些須經萃取才能分析的偶氮著色劑的檢測》，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 種配套的標準測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 年德國政府的《食品和日用消費品法》第二修正案至這套標準的偶氮著色劑測定方法，耗時9 年。實際上，沒有標準的測試方法，無法執行1994 年以來發布的眾多有關禁用偶氮著色劑的法規。這是歐盟慣用的“先有禁令，再有標準檢測方法”做法。

筆者擔任高級顧問的天祥質量技術服務有限公司（ITS）采用EN 14362-2：2003，樣品須經萃取，萃取液中以DCB 為重氮組分的偶氮顏料經還原分解得到DCB，再進行定性和定量檢測。檢測步驟：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下，將著色劑從樣品中萃取出來；將萃取液濃縮，并用甲醇轉移，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（保險粉）進行還原，裂解得到的芳香胺用硅藻土以液-液萃取的方式轉移到叔丁基甲醚相中，再將萃取物濃縮，采用GC-MASS 或HPLC-MASS 色譜法進行定性和定量檢測。殘余物用甲醇或其他適當的溶劑溶解。

（1）制樣。將紡織品剪成合適的尺寸，取1.00 g 試樣，用無色紗系好，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程中正好滴透試樣。

（2）萃取。試樣應在萃取器中保持30 min，回流萃取的氯苯應超過25 mL。在旋轉蒸發器中，將萃取液蒸發近干，殘余物用盡可能少的甲醇轉移到耐熱玻璃反應器中，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70 ℃）下，向殘余物中加入2 mL 甲醇，再加入15 mL 已預熱至70 ℃的檸檬酸緩沖溶液，在（70±2）℃的超聲波浴中處理30 min。隨后向反應器內加入3 mL 連二亞硫酸鈉溶液進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 內冷卻至室溫。

（4）芳香胺的提取和濃縮。將反應溶液倒入硅藻土柱，使其在柱內吸收15 min。然后分次用10、10 和20 mL 叔丁基甲醚洗滌反應器內的反應溶液殘留物，并將其定量轉移到硅藻土柱中。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 帶標準磨口的圓底燒瓶中，此時洗提液應是澄清的，若不是，則重新取樣，重復上述步驟。

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 對涉嫌致癌芳香胺進行定性和定量的誤制率高達40%～50%。相對而言，HPLC 采用DAD 檢測器檢測，分離效能高且分離環境溫和，樣品的分離過程無需氣化，副反應發生的概率很低。在GC 分析獲得初步結果的情況下，再用HPLC 進行確認，是一種很好的組合。

3 DCB 的致癌性

幾乎所有文獻中，動物實驗結果都指出，DCB 具有基因誘變作用，會導致癌變。癌癥研究國際事務局（IARC）將化合物按致癌毒性分為4 類：1 類為對人類致癌；2 類為可能對人類致癌；3 類為不明確是否能對人類致癌；4類為不太可能對人類致癌。其中第2類又細分為2A 和2B，2A 為很可能對人類致癌；2B 為可能對人類致癌。DCB 屬于2B 類致癌物質。有文獻報道，對大鼠、小鼠進行動物實驗，一次喂食最大允許量的DCB，在3、8、24 h 后分別取其胃、結腸、肝、腎、肺、腦及骨髓檢測。結果證明，至少一種器官呈陽性。DCB對大鼠、小鼠急性毒性半數致死量LD50依次為：3 820、2 464 mg/kg。對兔、狗進行每次含10.4 mg/kg DCB 的喂食實驗，每周3～5 次，喂養7.1 年，膀胱腫瘤和肝腫瘤陽性率大幅增高；對小鼠以1 000 mg/kg 喂食12 個月，陽性率達100%。許多學者對動物實驗包括嚙齒類、狗、猴等的報告均給出了肯定的結論，DCB 在誘發膀胱癌中起重要作用。

總而言之，以DCB 為重氮組分的有機顏料已被包括我國在內的眾多國家法規列為禁用。況且，2003年后，EN 14362-2 標準檢測方法出臺后，含DCB 的有機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

歐洲一些國家在20 世紀初就已經是染料生產大國，當時我國大部分高質量染料都從歐洲進口。因為環保問題，自20 世紀20 年代后期，歐洲紛紛停產染料或轉讓技術，反而從中國進口染料，再施加商品化技術，使染料性能提高。同時利用相關法律法規筑起一道非貿易關稅的技術壁壘，對我國染（顏）料及其印染紡織品出口貿易施壓。本文將DCB 為中間體的黃色有機顏料及其性能［7］分別列出。

4.1 漢沙（Hansa）系單偶氮顏料

1910 年，德國Hoechst 公司以漢沙（Hansa）牌號投放市場。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、堅固金黃GRN）等。其分子結構通式如下所示：

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度的重要品種，其著色強度接近于C.I.顏料黃12（聯苯胺黃G），1/3 標準深度的顏料用量為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，是漢沙系列中較好的一個品種。

產品粒徑大小及粒徑分布影響其應用性能。若比表面積為40～70 m2/g，細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，可以形成分子內氫鍵［8］（示意式如下），熔點可達256 ℃，耐熱160 ℃，分子平面性極強，因而具有很高的耐熱穩定性。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 個硝基，耐熱性能更強，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，并有優異的遮蓋力和耐酸、耐堿性能，可與銅酞菁拼混成綠色調。

4.2 偶氮縮合類顏料

1957 年Ciba-Geigy 公司開發了偶氮縮合類顏料，先合成相對分子質量較小的偶氮顏料，然后再通過酰胺鍵（—NHCO—）連接成較高相對分子質量的偶氮顏料［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的顏料分子結構式如下：

這類顏料還有多個紅色品種，3 個黃色品種，耐 熱穩定性都在180 ℃，耐日曬色牢度優異。

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，是一類高性能有機顏料，生產難度較高；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：

主要用于高檔場合，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。國內已有多家廠商生產。

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