還元により誘導したアルキルベンジルメチルアミンの ガスク口マトグラフィーによる塩化ベンザルコニウムの分析

鈴 木 助 治 へ 酒 井 正 美 * ， 森 謙 一 郎 * ， 中 村 義 昭 へ 渡 辺 四 男 也 *

Hygienic Chemical Studies on Household Necessities(XXI)  Analysis of Benzalkonium Chloride by Gas Chromatography  of Alkylbenzylmethylamine Derived by Reduction with LiAlH₄ 

SUKEJI SUZUKI

へ

MASAMI$AKAI*， KEN'ICHIRO MORI*，  YOSHIAKI NAKAMURA ^*、andYOHYA WATANABE* 

Benzalkonium chloride， C12， C₁₄， C16 and C18 alkylbenzyldimethylammonium chloride， yielded both alkyl.  dimethylamine and alkylbenzylmethylamine as reduction products at  the ratio 6  5 by heating with lithium  aluminum hydride in  dioxane.  The reduction  products were identified  by gas chromatography.mass spec.  trometry， 1H and ¹³C.NMR spectroscopy.  The resuliing alkylbenzylmethylamine corresponding to  the  alkyl  chain of benzalkonium chloride was determined by temp巴rature.programmedgas chromatography on 2 % OV. 

17 column(3mm i.d. X 50 cm) with the oven temp巴ratureranging between 150⁰ and 240⁰C at the rate of 10⁰C /   min.  This method was applied to  analysis of  homologue composition of  commercial aqu巴ousbenzalkonium  chloride solution. 

Keywords ; benzalkonium chloride， alkylbenzyldimethylammonium chloride， alkylbenzylmethylamine，  lithium aluminum hydride， disinfectant， gas chromatography 

緒 昌

塩化ベンザルコニウムは，炭素鎖がC8‑C18のアルキ ル基を有する塩化アルキルベンジルジメチル第四アンモ ニウムの混合物であり，炭素鎖の大きさによりその殺菌 力に相違が認められている1)

特にC12とC14のアルキル 基を有する同族体が重要であり，混合物全体に対するそ れらの比率は，各々40%，20%以上で両者合せて70%以 上の含有量が求められる²⁾ 従って，塩化ベンザルコニ ウムの分析は，アルキル基の炭素鎖を識別し，同族体の 分布比を精査する分離分析が主として行われている³，4)

ガスクロマトグラフィー (GC)による塩化ベンザル コニウムの分析は，難揮発性の第四アンモニウム構造を 長鎖アルキル基が残存した第三アミンに化学変換し，こ れを測定する方法がとられている.通常は，塩化ベンザ

ルコニウムを脱ベンジル化反応によりアルキルジメチル アミンに誘導する.この方法としては， GCの注入口加 熱ブロックを利用した熱分解法⁴⁴⁾，ナトリウムメトキ シドやカリウムtert‑ブトキシドの塩基存在下で行うホ フマン分解法10ー12)，水素化ホウ素ナトリウムや水素化 リ チ ウ ム ア ル ミ ニ ウ ム を 用 い た 還 元 的 脱 ベ ン ジ ル 化 法^13‑16)が報告されている.

水素化リチウムアルミニウム (LiAIH4)還元法は，反 応、溶媒として通常，無水ジエチルエーテルやテトラヒド ロフランが用いられるが，著者らは，すでに塩化アルキ ルトリメチル第四アンモニウムの還元的脱メチル化反応 に，反応溶媒として1.4‑ジオキサンを用いてアルキルジ メチルアミンに変換する方法を報告した¹⁷⁾ 本法はジ エチルエーテルの場合と異なり，ジオキサンを無水物に

*東京都立衛生研究所理化学部微量分析研究科 160  東京都新宿区百人町3‑24‑1 

*The Tokyo Metropolitan Research Laboratory of Public Health  24‑1， Hyakunincho 3 chome， Shinjuku.ku， Tokyo， 160 Japan 

東 京 衛 研 年 報 38，1987  精製することなく，直接，脱メチル化反応に用いること

ができる.そこで，今回は，本法をC12， C 14， C 16，  C 18の長鎖アルキル基を有する塩化ベンザルコニウム (1)に適用したところ，脱ベンジン化反応と脱メチル化 反応が同時に進行していることがわかり，前述の各種誘 導化法に比べて特に1の構造的特徴を保持したアルキル ベンジルメチルアミンが生成し，この分解生成物を対象 にして1のGC分析法を作成することができたので報告 する.

実 験 の 部

1.試薬塩化ドデシルベンジンジメチル第四アンモ ニウム(花王石鹸(械製，純度97.6%，1 a)，塩化テト ラデシルベンジルジメチル第四アンモニウム(東京化成 工業製， TCI.EP， 1 b)，塩化ヘキサデシルベンジルジ メチル第四アンモニウム(東京化成工業製TCI‑EP， 1  c)，塩化オクタデシルベンジルジメチル第四アンモニウ ム (Aldrich社 製 ， 純 度90%， 1 d)， 1.4ージオキサン (和光純薬工業製，特級)，水素化リチウムアルミニウム (和光純薬工業製)， 重 ク ロ ロ ホ ル ム (Merck社製，

99.7%， CDCI3)，その他の試薬はすべて特級を使用し た.

塩化ベンザルコニウム標準溶液:1 a， 1 b， 1 c， 1 d  の約200mgをそれぞれ精秤し，ジオキサンに溶解して 全量100mlとする.

2.装置 水素炎イオン化検出器付方、スクロマトグ ラフ (FID‑GC):島津製作所GC‑15A • PF型，ガスク ロ マ ト グ ラ フ ィ ー 質 量 分 析 計 (GC‑MS) : HEWLETT  PACKARD社製5710型一日本電子社製D‑300型，核磁気 共 鳴 装 置 eHお よ び13C回NMR):日本電子社製]EOL FX‑270型， IH269.65MHz，13C67.8MHz. 

3 .

試験溶液の調製 25mlの目盛付共栓試験管(内

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Benzalkomium chloride  ( 1 ) 

n =12  1 a  2a  3a  n =14  1 b  2b  3b  n =16  1 c  2c  3c  n =18  1 d  2d  3d 

Fig.1. 

117  径15mmX長さ180mm)に塩化ベンザルコニウム (1‑

lOmg)をとり，ジオキサン 5mlを加えて溶解する.こ れにLiAIH4約50mgを加え，アルミニウム製ヒーテイン グブロック中に入れて加熱する.このときヒーテイング ブロックのj昆度は，125‑130⁰Cの範囲内に{呆ち， LiAIH4  が激しく発泡する状態で30分間加熱する.冷後，反応、溶 液に 2 %水酸化ナトリウム溶液10mlを徐々に加え，急 激な発泡に十分注意してLiAIH4を分解後，100mlの分液 ロートに移す.さらに試験管に2 %水酸化ナトリウム溶 液10mlを加えて内容物を分液ロートに合せる.これを ジエチルエーテル20mlで30秒間激しく振とうし，還元 成績体を抽出する.静置後，下層を除去，エーテル層を 水20mlで15秒間振とう洗浄する.上層を分取，ロータ リーエパポレーターを用いて濃縮乾回し，残

i

査をエチル アルコール5mlに溶解して試験溶液とする.

4 .

分析操作塩化ベンザルコニウム標準溶液より塩 化ベンザルコニウム2，4， 6， 8， 10mgをとり，前 述の試験溶液の項に従って操作し，標準濃度系列を調製 する.これと先の試験溶液の5μlをガスクロマトグラ フに注入し，下記のFID‑GC測定条件でアルキルベンジ ル メ チ ル ア ミ ン (2 a， 2 b， 2 c， 2 d)を測定する.

標準系列のピーク高より検量線を作成し，試験溶液中の 塩化ベンザルコニウムの濃度を求める.

FID‑GC測 定 条 件 カ ラ ム 2% OV ‑17  (Chromosorb  W A W DMCS， 80‑100  メ、yシュ)，内径3mmX長さ50 cm，注入口温度:250⁰C，カラム温度:150→240⁰C，昇 温 速 度 :10⁰C/min， キ ャ リ ア ガ ス :N2 60ml/ min，  H2 0.6kg/ cm2， Air 0.5kg/ cm2， Range: 102M 

n

，  0.64V. 

GC‑MS測 定 条 件 カ ラ ム 2% OV ‑17  (Chromosorb  W A W  DMCS， 80‑100メッシュ)，内径2mmX長さ50cm，

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2  3 

Ann. Rep. Tokyo Metr. Res. Lαb.  P.H.，  38， 1987  118 

289(M+)  317(M+)  345(M+)  373(M+)  0.88(3H，tj=6. 9Hz)， 2 .18(3H，s)， 2. 36(2H，tj=7. 5Hz)， 3 .47  (2H，s)，7 .20‑7 .40(5H，m) 

14.1(q)，22.7(t)，27.4(t)，27.5(t)，29.4(t)，29.7(t)，31.9(t)，  42. 3(q)， 57. 6( t)， 62. 3( t)， 126 .8(d)， 128.1 (d) X 2， 

129.1(d)， X2， 139.2(s)  Table  1.  Physical data of  2 

MS 

2d  2c 

2b  2a 

m/z  lH.NMR(270 Mz

。

^ppm， CDCI3) 

Compound 

13C.NMR(68 Mz，CDCh) 

。

^ppm

Fig. 2.  Gas chromatograms of  reduction  products  derived from  1 a， 1 b， 1 c and 1 d1d  Peaks:  1=3a， 2=3b， 3=3c， 4=3d， 

5=2a， 6=2b， 7=2c， 8=2d 

Conditions of  GC: 2% OV‑17/Chromosorb W  A W  DMCS (80‑100 mesh)，3mm i.d. x 50cm，  Injection  temp.: 250'C， Column temp.: 120→  250'C， Programmed temp.  rate: 10'C/min，  Carrier gas:N2 60ml/min， H2:O.6Kg/cnl，Air:  0.5Kg/cnl， Range: 102 M D  ，0.32V 

16  1a 

12  6 

Time(min)  5 

8  2 

4  l 

。

ω ω ロ ︒ 山 田

ωh HH ω

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出

ラ デ シ ル ベ ン ジ ル メ チ ル ア ミ ン (2 b)，ヘキサデシル ベンジルメチルアミン(2 c)，オクタデシルベンジルメ チ ル ア ミ ン (2 d) であることが判明した.一方，これ

に 対 し て ピ ー ク 1， 2， 3， 4の GC.MSは，m/z  213，241，269，297  (M+)を示し， lHお よ び13C.NMRの データが前報12)と一致することから各々ドデシルジメ 注 入 口 温 度 :250⁰C，カラム温度:120→240⁰C，昇温速

度 8⁰C/min，キャリアカ、、ス:He 15ml/ min，イオン 化電圧:70eV. 

NMR 試料を CDC13に溶解し，線栓ろ過後，内径5 mmのサンプル管に入れて測定した.化学シフト (δ ppm)はテトラメチルシランを基準物質にして求めた.

実験結果および考察 1.還元成績体の分離同定

著者らは，すでに塩化アルキルトリメチル第四アンモ ニウムのジオキサン中 LiA1H₄還元によって脱メチル化 体 が 生 成 す る こ と を 報 告 し た17) そこで， Fig.1の C12‑C18アルキル基を有する塩化ベンザルコニウム (1 ) 

についても同様に処理し，生成した還元成績体の同定を 行った. 1 a， 1 b， 1 c， 1 d (30mg)をジオキサン中 LiA1H4還元後，エーテル抽出し，還元成績体をGC分析 したところ， Fig.2に示すように， 1 a‑l dはガスクロ マトグラム上いずれも2個の主ピークが認められた.そ こで，エーテル抽出物をシリカゲルカラムクロマトグラ フィー(シリカゲル60，Merck， 70‑230メッシュ， 3 g，  内径2cmX長さ 2cm/酢酸エチル)に付し，酢酸エチ ルーメタノール (9 : 1)，ついでメタノールで溶出し て還元成績体の分離を行った.酢酸エチルーメタノール 分画より Fig.2のピーク 5，6， 7， 8に，また，メタ ノール分画よりピーク 1，2， 3， 4に相当する還元成 績体を得た.ピーク 5， 6， 7， 8は， GC‑MSにおいて 分子イオンピークがそれぞれm/z289，317， 345， 373  に現われ，さらにいずれの化合物も m/z134  (CH2N  (CH3)CH2C6H♂つに基準ピークが確認された.また，

Table  1に 示 す よ う にlH.NMRはd0.88  (CH3.CH2.)，  2.18  (N.CH3)， 2.36  (N.CH2)， 3.47  (N.CH2.C6HS)，  7.20‑7.40  (C6Hs.)  ppm， 13C.NMRはd14.1  (CH3.CH2.)，  42.3  (N.CH3)， 57.6  (N.CH2)， 62.3  (N.CH2.C6Hs)，  126.8， 128.1， 129.1， 139.2 ー(C6H5)ppmを示すこと か ら 各 々 ド デ シ ル ベ ン ジ ル メ チ ル ア ミ ン (2 a)，テト

119 

a

b

e

d

 

ドキュメント内 m131en.XDW (ページ 131-134)