CN101704908A - 一种壳聚糖三嗪吡啶季铵盐衍生物及其制备方法和应用 - Google Patents

一种壳聚糖三嗪吡啶季铵盐衍生物及其制备方法和应用 Download PDF

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本发明涉及日化领域及医药行业，具体讲是一种壳聚糖三嗪吡啶季铵盐衍生物及其制备方法和应用。如式(1)所示，其中n的平均取值范围是1035-1242。制备：三聚氰氯与吡啶在无水乙腈中，于25℃条件下反应待生成白色沉淀，得到吡啶取代的三聚氰氯衍生物；所述加入的吡啶摩尔量是三聚氰氯的1-2倍，得到吡啶取代的三聚氰氯衍生物再与壳聚糖在25-60℃条件下反应8-16h，其中吡啶取代的三聚氰氯加入量是壳聚糖单体摩尔数的1-3倍，得到壳聚糖三嗪吡啶季铵盐衍生物。所述壳聚糖三嗪吡啶季铵盐衍生物具有抑菌作用。本发明所得衍生物水溶性较好，增强了壳聚糖的生物活性，扩大了壳聚糖的应用范围，可以广泛用于医药与农业等领域。

Description

一种壳聚糖三嗪吡啶季铵盐衍生物及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及日化领域及医药行业，具体讲是一种壳聚糖三嗪吡啶季铵盐衍生物及其制备方法和应用。
背景技术
壳聚糖(Chitosan)是一种来源丰富，在自然界中仅次于纤维素产量的可再生、无毒副作用，生物相容性和降解性良好的天然氨基多糖，其自身及其衍生物具有许多独特的生理、药理功能性质，被广泛应用于医药、食品、农业、日化、环保等多种行业领域中。壳聚糖本身特殊的结构和性质，具有杀菌、抑菌活性，以及无毒、无污染的特性，可以作为修饰的对象以期开发出二次先导化合物。壳聚糖分子上的活泼基团有羟基和氨基，可以作为修饰时的作用基团。但是由于壳聚糖本身的水溶性较差，严重影响了壳聚糖的使用范围，通过对壳聚糖的化学修饰，可以得到水溶性较好的衍生物，扩大壳聚糖的使用范围。
三聚氰氯结构中的三个氯原子具有良好的反应活性和反应分级可控性，易于控制条件在1，3，5-三嗪环上引入相同或不同的取代基。三个氯原子受C＝N不饱和键的影响活性增强，可以和含活泼氢的官能团反应，而且三个氯原子的反应可以控制反应温度分段进行。该反应特殊性被广泛用来合成了用于染料、荧光增白剂、农药、助剂等领域的各种小分子衍生物。
吡啶及其衍生物是当今化工领域中医药、农药、表面活性剂、合成材料等领域不可或缺的重要原料和中间体，用途十分广泛。近十多年来，国内外对吡啶及其衍生物在农药和医药研究领域中的应用，特别是对氮杂环、含氟的化合物的开发研究给与了高度重视。
发明内容
本发明的目的是提供一种壳聚糖三嗪吡啶季铵盐衍生物及其制备方法和应用。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种壳聚糖三嗪吡啶季铵盐衍生物，其特征在于：如式(1)所示，
Figure G2009102302024D0000011
式(1)
其中n的平均取值范围是1035-1242。
壳聚糖三嗪吡啶季铵盐衍生物的制备方法：三聚氰氯与吡啶在无水乙腈中，于25℃条件下反应待生成白色沉淀，得到吡啶取代的三聚氰氯衍生物；所述加入的吡啶摩尔量是三聚氰氯的1-2倍，得到吡啶取代的三聚氰氯衍生物再与壳聚糖在25-60℃条件下反应8-16h，其中吡啶取代的三聚氰氯加入量是壳聚糖单体摩尔数的1-3倍，得到壳聚糖三嗪吡啶季铵盐衍生物.
所述三聚氰氯与吡啶反应，其在无水乙腈中向三聚氰氯的乙腈溶液中缓慢滴加吡啶的乙腈溶液，待生成白色沉淀后过滤，在分别用乙腈、丙酮依次洗涤，得到吡啶部分取代的三聚氰氯衍生物。所述壳聚糖溶于2％醋酸溶液中，在均相条件下与吡啶取代的三聚氰氯反应，待反应结束用丙酮沉淀产物，抽滤，然后用丙酮充分洗涤5-6次，产物经过40℃真空干燥，即得壳聚糖三嗪吡啶季铵盐衍生物。
壳聚糖三嗪吡啶季铵盐衍生物的应用：所述壳聚糖三嗪吡啶季铵盐衍生物具有抑菌作用。所述壳聚糖三嗪吡啶季铵盐衍生物对黄瓜黑星病菌、桃褐腐病菌具有抑菌作用。
本发明作用原理：本发明利用三聚氰氯的反应分级可控性，通过控制反应物比例和反应温度，溶剂，首先制得吡啶不完全取代的三聚氰氯衍生物，然后在合适的反应条件下再与壳聚糖反应(马会民，苏美红，梁树权；三嗪类光学探针与标记分析；分析化学评述与进展，2003，10：1256-1260。冯长根，白林山，任启生；胺基化合物修饰戊二醛交联壳聚糖树脂的合成及其红外光谱研究；光谱学与光谱分析，2004，24：1315-1318)。
本发明所具有的优点：本发明通过有效的合成手段得到新型的壳聚糖三嗪吡啶季铵盐衍生物，合成步骤简单，成本较低，在引入活性较强的三嗪环和吡啶后，一方面削弱了壳聚糖的氢键作用，提高了其水溶性；另一方面，该三嗪吡啶季铵盐基团本身具有良好的抑菌活性，可以进一步提高壳聚糖在农药，医药等方面的使用。
附图说明
图1为壳聚糖的红外光谱图。
图2为本发明获得的壳聚糖三嗪吡啶季铵盐衍生物的红外光谱图。
图3为本发明获得的壳聚糖三嗪吡啶季铵盐衍生物的核磁碳谱。
具体实施方式
实施例1
壳聚糖三嗪吡啶季铵盐衍生物为式(1)所示的化合物，n的平均取值范围是1035-1242。
Figure G2009102302024D0000031
式(1)
壳聚糖三嗪吡啶季铵盐衍生物的制备：0.56g(3mmol)三聚氰氯加到14mL乙腈中，室温搅拌20min，滴加含6mmol吡啶的乙腈溶液6mL，室温搅拌反应1h，生成白色沉淀，过滤，分别用乙腈，丙酮依次洗涤三遍，40℃烘干得到双取代的三聚氰氯吡啶盐.称取0.5g壳聚糖(参见图1)于20mL体积百分比为2％冰醋酸溶液中，搅拌溶解，加入1.2g双取代的三聚氰氯吡啶盐，40℃搅拌12h，丙酮沉淀，过滤，丙酮洗涤三遍，40℃真空干燥即得壳聚糖三嗪吡啶季铵盐衍生物(参见图2、图3).其中n的平均取值范围为1035-1242.壳聚糖三嗪吡啶季铵盐为深黄色粉末或片状固体，易溶于水且不成糊状，深黄色至褐色液体，不溶于甲醇，乙醇中.
从图2可知与壳聚糖原料相比，1511cm-1，798cm-1处的吸收峰为三嗪环的特征吸收峰，1457cm-1处的吸收峰为吡啶环的特征吸收峰(冯长根，白林山，任启生；胺基化合物修饰戊二醛交联壳聚糖树脂的合成及其红外光谱研究；光谱学与光谱分析，2004，24：1315-1318.白林山，雷宏，方金印，张万兴，黄俊；硫酸钡浊度法测定硫代壳聚糖树脂的含硫量；苏莉，王晓川，宋宏涛，关槐，余堃；2-氯-5-三氯甲基吡啶的波谱学数据与结构分析；安全与环境学报，2005，5：59-61。)从图3可知，128，140，160处为吡啶环的三个碳，162，164，170处为三聚氰氯环上的碳(屈海涛，孙璐，孙毓庆；头孢曲松钠中残留的三嗪环的定性与定量分析；沈阳药科大学学报，2007，24：295-302)，证明三嗪吡啶季铵盐基团接入壳聚糖。
实施例2
与实施例1不同之处在于：
壳聚糖三嗪吡啶季铵盐的制备：0.56g(3mmol)三聚氰氯加到14mL乙腈中，室温搅拌20min，滴加含3mmol吡啶的乙腈溶液6mL，室温搅拌反应0.5h，生成白色沉淀，过滤，分别用乙腈，丙酮依次洗涤三遍，40℃烘干得到不完全取代的三聚氰氯吡啶盐。称取0.5g壳聚糖于20mL体积比为2％的冰醋酸溶液中，搅拌溶解，加入1.2g不完全取代的三聚氰氯吡啶盐，40℃搅拌8h，丙酮沉淀，过滤，丙酮洗涤三遍，60℃烘干即得壳聚糖三嗪吡啶季铵盐衍生物，其中n的平均取值范围为1035-1242。
实施例3
壳聚糖三嗪吡啶季铵盐的制备：0.56g(3mmol)三聚氰氯加到14mL乙腈中，0℃搅拌20min，滴加含3mmol吡啶的乙腈溶液6ml，0℃搅拌反应1h，生成白色沉淀，过滤，分别用乙腈，丙酮依次洗涤三遍，室温真空干燥得到单取代的三聚氰氯吡啶盐。称取0.5g壳聚糖于20mL体积比为2％的冰醋酸溶液中，搅拌溶解，加入1.2g双取代的三聚氰氯吡啶盐，60℃搅拌12h，丙酮沉淀，过滤，丙酮洗涤三遍，常温真空干燥即得壳聚糖三嗪吡啶季铵盐衍生物，其中n的平均取值范围为1035-1242。
实施例4
0.56g(3mmol)三聚氰氯加到14mL乙腈中，室温搅拌20min，滴加含6mmol吡啶的乙腈溶液6mL，室温搅拌反应1h，生成白色沉淀，过滤，分别用乙腈，丙酮依次洗涤三遍，40℃烘干得到双取代的三聚氰氯吡啶盐。称取0.5g壳聚糖于20mL体积比为2％的醋酸溶液中，加入1.2g双取代的三聚氰氯吡啶盐，60℃搅拌16h，丙酮洗涤三遍，40℃真空干燥即得壳聚糖三嗪吡啶季铵盐衍生物，其中n的平均取值范围为1035-1242。
实施例5
抑菌活性测定
1)抑菌活性测定：采用生长速率法测定试样对黄瓜黑星病菌和桃褐腐病菌的抑菌活性，样品用灭菌蒸馏水配制出一定浓度的溶液，以50％多菌灵可湿性粉剂做阳性对照，以水做空白对照，测定不同浓度的样品对这两种病菌的抑制效果。
抑菌测定结果：
表1壳聚糖三嗪吡啶季铵盐对黄瓜黑星病菌的抑制率(％)
Figure G2009102302024D0000041
表2壳聚糖三嗪吡啶季铵盐对桃褐腐病菌的抑制率(％)
Figure G2009102302024D0000042
结果表明，与壳聚糖相比，本发明壳聚糖三嗪吡啶季铵盐衍生物显著提高了对黄瓜黑星病菌和桃褐腐病菌的抑制效果。

Claims (6)

1.一种壳聚糖三嗪吡啶季铵盐衍生物，其特征在于：如式(1)所示，
Figure F2009102302024C0000011
式(1)
其中n的平均取值范围是1035-1242。
2.一种按照权利要求1所述的壳聚糖三嗪吡啶季铵盐衍生物的制备方法，其特征在于：三聚氰氯与吡啶在无水乙腈中，于25℃条件下反应待生成白色沉淀，得到吡啶取代的三聚氰氯衍生物；所述加入的吡啶摩尔量是三聚氰氯的1-2倍，得到吡啶取代的三聚氰氯衍生物再与壳聚糖在25-60℃条件下反应8-16h，其中吡啶取代的三聚氰氯加入量是壳聚糖单体摩尔数的1-3倍，得到壳聚糖三嗪吡啶季铵盐衍生物。
3.按权利要求2所述的壳聚糖三嗪吡啶季铵盐衍生物的制备方法，其特征在于：所述三聚氰氯与吡啶反应，其在无水乙腈中向三聚氰氯的乙腈溶液中缓慢滴加吡啶的乙腈溶液，待生成白色沉淀后过滤，在分别用乙腈、丙酮依次洗涤，得到吡啶部分取代的三聚氰氯衍生物。
4.按权利要求2所述的壳聚糖三嗪吡啶季铵盐衍生物的制备方法，其特征在于：所述壳聚糖溶于2％醋酸溶液中，在均相条件下与吡啶取代的三聚氰氯反应，待反应结束用丙酮沉淀产物，抽滤，然后用丙酮充分洗涤5-6次，产物经过40℃真空干燥，即得壳聚糖三嗪吡啶季铵盐衍生物。
5.一种按权利要求1所述的壳聚糖三嗪吡啶季铵盐衍生物的应用，其特征在于：所述壳聚糖三嗪吡啶季铵盐衍生物具有抑菌作用。
6.按权利要求5所述的壳聚糖三嗪吡啶季铵盐衍生物的应用，其特征在于：所述壳聚糖三嗪吡啶季铵盐衍生物对黄瓜黑星病菌、桃褐腐病菌具有抑菌作用。
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