一种季鏻盐及其制备方法与应用 【技术领域】
本发明涉及抗菌剂领域,具体涉及一种季鏻盐及其制备方法与应用。背景技术 随着物质生活水平的提高,人们对卫生和健康的要求也迅速提高,对疾病的控 制和预防也日益重视,这在催生出了抗菌制品大市场的同时,也促进了抗菌技术和抗菌 材料的快速发展。
抗菌材料和抗菌制品通常通过添加抗菌剂获得,抗菌剂大体可以非为无机抗菌 剂、有机抗菌剂以及复合抗菌剂三大类。 无机抗菌剂主要以银系抗菌剂为主,具有抗菌 能力强、有效抗菌期长、毒性低等优点,但容易变色,制造困难,且使用成本高,制约 了其更大范围内的应用。
有机抗菌剂具有杀菌能力强,加工方便、种类多等特点,广泛应用于塑料、纤 维、纸张、橡胶、树脂以及水处理等工业领域。 有机抗菌剂包括天然和合成两类,天然 有机抗菌剂的使用安全性很高,对人体无毒、无刺激,但天然抗菌剂的耐热性差且药效 持续时间短,应用受到了限制。 合成有机抗菌剂品种很多,季铵盐是目前研究较多的一 类有机合成类抗菌剂,在国际上使用较为广泛,其杀菌速度快、抗菌效能高、颜色稳定 性好,但由于近年来季铵盐的大量使用,使细菌、真菌等有害微生物产生了耐药性,抗 菌效果明显减弱。
发明内容 本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足,提供一种季鏻盐,该季鏻 盐具有不饱和键等官能团,不仅抗菌效果好,而且结构独特,能方便地用于各类抗菌材 料的制备。
本发明的另一目的在于解决现有合成有机抗菌剂工艺复杂、制备困难、成本较 高等问题,提供上述季鏻盐的简易制备方法。
本发明的再一目的在于提供上述季鏻盐的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现 :
一种季鏻盐,其特征在于 :是烯丙基三苯基溴化鏻,其结构如式 I 所示 :
( 式 I)
上述季鏻盐的制备方法,包括以下步骤 :
(1) 将摩尔比为 1.13 ~ 1.5 ∶ 1.0 的卤代烯烃和三烷基膦加入到溶剂中,加热到 55 ~ 75℃,反应 7 ~ 12h,制得季鏻盐粗产物,该过程中要不断地搅拌反应物 ;
(2) 待季鏻盐粗产物冷却到 20 ~ 30 ℃,通过过滤的方法将其富集,用溶剂洗
涤、纯化,获得季鏻盐。
步骤 (1) 中所述的卤代烯烃是烯丙基溴、烯丙基氯、甲代烯丙基氯、3,3- 二甲 基烯丙基溴,烯丙基碘或 1- 溴 -3- 甲基 -2- 丁烯中的一种 ;
步骤 (1) 中所述的三烷基膦是三苯基膦或三丁基膦中的一种 ;
步骤 (1) 中所述的溶剂是 N, N- 二甲基甲酰胺,四氢呋喃, N, N- 二甲基乙酰 胺,苯中的一种 ;
步骤 (1) 中的搅拌速度为 200 ~ 500rpm ;
步骤 (2) 中所述的溶剂是醚类试剂,优选乙醚或石油醚 ;
本发明的季鏻盐可用作抗菌剂、表面活性剂。
季鏻盐抗菌剂的抗菌性能比季铵盐高出两个数量级,能杀死藻类,对异养菌、 铁养菌、硫酸盐还原菌等具有很好的杀菌效果。 目前,通过带活性官能团的单体聚合制 备的抗菌剂较少,主要是因为其制备过程较为复杂,而且难以选择到合适的合成材料 ; 同时,目前制备季鏻盐的方法较复杂,过程步骤较多,制备成本高,造成季鏻盐的价格 较高,因此,研究新型简单的制备方法,对于发展以季鏻阳离子为原料的系列抗菌剂具 有极其重要的意义。 本发明与现有技术相比具有如下优点和效果 :
(1) 本发明季鏻盐的制备方法简单,步骤少,用时短,产物得率高。
(2) 本发明获得的季鏻盐具有不饱和结构,可用于与塑料、橡胶等高分子物质接 枝制备新型材料。
(3) 本发明制备的季鏻盐可用作抗菌剂、表面活性剂,应用面广。
附图说明
图 1 是三苯基膦与实施例 1 制备得到的季鏻盐的红外图谱。 图 2 是实施例 1 制备得到的季鏻盐的核磁共振氢谱。具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于 此。
实施例 1
(1) 本实例采用摩尔比为 1.13 ∶ 1.0 的卤代烯烃和三烷基膦。 称量 8g 三苯基膦, 溶于 28ml 的 N,N- 二甲基甲酰胺中,将混合液转入滴液漏斗中 ;再量取烯丙基溴 3ml, 溶于 35ml 的 N,N- 二甲基甲酰胺中,再将其转入三口烧瓶中 ;以滴 /2s 的速度向三口烧 瓶中滴加三苯基膦溶液,于 65℃下搅拌、反应 10h,制得季鏻盐粗产物 ;
(2) 待季鏻盐粗产物冷却到 20℃,过滤、将其富集,用乙醚多次进行冲洗,干 燥,获得 6.97g 产物,得率为 60%。
(3) 通过红外光谱、核磁共振氢谱技术测定产物的结构 :
①红外光谱法测定季鏻盐结构
由图 1 季鏻盐与三苯基膦的对比红外图谱可以看出 :在 1627.0cm-1 处出现了 C = C 双键的吸收峰 ;在 607.5cm-1 处出现了 C-Br 键的吸收峰,说明制得的产物是烯丙基三苯基溴化鏻,其结构如式 I 所示。
②核磁共振氢谱测定季鏻盐结构
由图 2 的氢核磁共振波谱可以看到,谱图上出现的氢的化学位移和耦合常数与 烯丙基三苯基溴化鏻这种化学物质上的不同化学环境的氢相同,说明制得的产物是烯丙 基三苯基溴化鏻,其结构如式 I 所示。
实施例 2
(1) 本实例采用摩尔比为 1.5 ∶ 1.0 的卤代烯烃和三烷基膦。 称量 3.51g 三丁基 膦溶于 12ml 四氢呋喃中,1.7ml 甲代烯丙基氯溶于 16ml 四氢呋喃中,于 55℃下搅拌、反 应 12h,制得季鏻盐粗产物 ;
(2) 待季鏻盐粗产物冷却到 25℃,过滤、将其富集,用石油醚多次进行冲洗, 干燥,获得产物。
(3) 产物的红外光谱和核磁共振氢谱同实施例 1,说明产物的结构如式 I 所示。
实施例 3
(1) 本实例采用 1.13 ∶ 1.0 的卤代烯烃和三烷基膦。 称量 8g 三苯基膦,溶于 28ml 苯中,将混合液转入滴液漏斗中 ;再量取 3,3- 二甲基烯丙基溴 3ml,溶于 35ml 苯 中,再将其转入三口烧瓶中 ;以滴 /2s 的速度向三口烧瓶中滴加三苯基膦溶液,于 75℃ 下搅拌、反应 7h,制得季鏻盐粗产物 ;
(2) 待季鏻盐粗产物冷却到 30℃,过滤、将其富集,用乙醚多次进行冲洗,干 燥,获得产物。
(3) 产物的红外光谱和核磁共振氢谱同实施例 1,说明产物的结构如式 I 所示。
实施例 4
取本发明的季鏻盐溶于 LB 培养液中,配制成 10mg/ml 的抗菌液。
复苏大肠杆菌 (12h),制得浓度为 3.0×108cfu/ml 的大肠杆菌悬液,继续培养大 肠杆菌 4h,添加 2ml 菌液到 1ml 季鏻盐抗菌液中,继续培养 5h 后,在 600nm 波长下测定 其 OD 值,评价所制得的季鏻盐抗菌性能。
实验结果 :添加了季鏻盐的大肠杆菌菌液,其 OD 值为 0.007,而空白样 ( 即 不添加季鏻盐的大肠杆菌菌液 ) 为 0.164,说明本发明的季鏻盐具有良好的抗大肠杆菌效 果。
实施例 5
取本发明的季鏻盐溶于水中,分别配制成 10mg/ml、20mg/ml、40mg/ml 的抗 菌液,采用抑菌圈检测法进行抗菌性能测试。
取配好的菌液 (106cfu/ml)300ul 均匀涂抹于 LB 培养基上。 剪取直径为 5mm 的圆形滤纸片,高压灭菌后泡于抗菌液中,每个浓度泡三片,在对照样蒸馏水中浸泡三 片,几分钟后取出,自然晾干后,用镊子将滤纸片分别贴于涂有菌液的培养基上,每个 培养基中放置一个阴性对照样 ( 浸泡蒸馏水的滤纸片 ) 和三个阳性对照样 ( 浸泡同一浓 度季鏻盐溶液的滤纸片 ) ;将培养皿盖好置于 37℃的电热恒温烘箱中放置 18h 后取出培 养皿,使用游标卡尺测量抑菌圈直径。 检测所制季鏻盐对金黄色葡萄球菌 ( 拉丁名 : Staphyloccocus aureus,来源 :暨南大学分子细胞实验室 ) 的抗菌能力。
结果 :季鏻盐浓度分别为 10mg/ml、25mg/ml 和 40mg/ml 时,其对应浓度的抑菌圈大小分别为 23.01mm、24.18mm 和 27.30mm( 空白样为 0mm),显示出本发明的季鏻 盐对金黄色葡萄球菌具有的良好抑制能力。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例 的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组 合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。