CN105143180A - 硫酸盐螯合剂 - Google Patents

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Abstract

本发明是指根据化学式I的一系列物质。根据化学式I的上述物质，也就是众所周知的硫酸盐螯合剂，具备扩张简单细胞膜及组织膜的能力，及其合成过程。此外，这些发明的物质可作为潜在杀菌原材料，且其对哺乳动物的毒性极小。这些特性使得本发明得以广泛应用。

Description

硫酸盐螯合剂
技术领域
本应用与硫酸盐螯合剂相关，该螯合剂能扩大简单微生物细胞膜孔隙率及其合成过程。
背景技术
许多螯合剂已广为人知，且在各行业中有广泛应用。螯合剂是含有配位原子的化学品，其配位原子能与配位化合物中的金属原子相结合并形成环状结构，称之为螯合物。螯合技术源于自然形成的化合物，该类化合物含有天然或人工添加的金属离子。螯合剂可用来控制系统内的金属离子，从而获得预期效果。金属离子与螯合剂形成的螯合物，具备不同于原有离子或螯合剂的特性。因而，可对其特征或性能加以改变。
因此，螯合剂可以非常有效地与金属阳离子及有机盐形成络合物，进而防止其如同简单水合阳离子一般发生反应。常见的螯合剂有乙烯胺四乙酸及其衍生物，它们可以与大部分M2+和M3+类阳离子形成化合物。
另外，葡糖酸及某些羟基酸也具有类似特性。
各类应用螯合剂的螯合反应具备众多特性。
首先，螯合作用提供了一种机制，该机制可以通过螯合剂和上述金属离子的离解平衡，来控制自由金属离子的集中度。相关应用如：分离过程，是金属不从现有系统或物相去除的情况下，抑制其某些特性；增溶是将非溶物转化为可溶物，并溶于上述溶液的过程；这种情况下，金属离子的增减变化微乎其微，而几种金属离子在上述溶液中的集中度则完全取决于对螯合剂集中度的精确控制。
上述所有特性已通过化学方式在工业中加以应用。
例如，金属离子的分离可以用来控制水硬度。增溶可用于溶解锅炉水垢、热交换设备水垢以及管道中的水垢。
在矿业中，增溶利用螯合剂可提取矿石中的金属，也可用于净化污染区。
螯合物还可在低稳浓度下，为生物成长提供金属离子微量营养素
其次，用于螯合配位催化剂，其良好的催化活性应用于非对称药物合成。
最后，螯合剂也被用于人类药物。例如，使用螯合剂进行净化，包括铅(及其它金属)中毒的治疗，通过与乙烯胺四乙酸的螯合，几乎所有铅都能从系统中被除掉。
在哈克(H.Haque)和拉塞尔(A.D.Russell)出版的《螯合剂在革兰氏阴性菌株对某些抗菌剂易感性之效果》(抗菌剂与化疗，1974年8月，200-206页)中，讲到：某些螯合剂通过从营养液去除金属，可提高铜绿假单胞菌株抑菌中的β-内酰胺活性；某些螯合剂能提高细菌对抗生素的敏感性。
在另一份由考尔(KaurP)和瓦德拉(VadehraDV)出版的《某些螯合剂在硝酸银抗菌作用上的效果》(流行病微生物免疫卫生学，1988，32(3)：299-306)中，说到：当乙烯胺四乙酸及乙二醇二乙醚二胺四乙酸共同与硝酸银结合时，可显著增加其对金黄色葡萄球菌的抗菌作用；乙烯胺四乙酸和乙二醇二乙醚二胺四乙酸同时也会提高金黄色葡萄球菌对硝酸银的敏感性。
在辛顿(A.HintonJr.)和英格拉姆(K.D.Ingram)出版的《通过琼脂扩散法对螯合剂的抗菌活性进行比较》(家禽学国际期刊，2010年，9(11)：1023-1026)，说到：在禽肉处理过程中，作为清洁剂配方的乙烯胺四乙酸螯合剂添加物，能够提高清洁能力，该清洁能力具备的抗菌活性有助于降低禽类尸体感染。
但直到如今，没有任何关于乙烯胺四乙酸自身能作为抗菌剂的论述，而且事实表明，螯合剂在某些情况下，能够影响简单细胞膜和其它组织膜。
在编号为US2003/0055007A1的专利中，表明了某些木质素硫酸盐具备对艾滋病病毒的抗病毒活性，同时可作为一种抗菌剂，然而该专利并未深入解释上述物质作为抗菌剂的抑制机制。
因此，应大力发展新型螯合剂及其衍生物，它们应无毒或低毒性，对环境应无不良影响或很少有不良影响，具备上述特点的螯合剂必将得到广泛应用。
有发明者竟然已发现一种新型螯合剂，它可单独作为抗菌剂使用。该发明者发明了一系列硫酸盐螯合剂，这些物质通过提高简单细胞膜和组织膜的孔隙率，来获得抗菌活性。简单细胞或其他组织膜的孔隙率扩大机制，是由于硫酸盐螯合剂的硫酸盐部分，同蛋白质或肤聚糖组分的缩氨酸内的羟基(OH-)或氨合物(NH2 -)发生反应，(其生成物)与简单细胞壁膜或其他组织膜的主要成分相似。
发明内容
另外，这些发明物具备的能力，跟普通螯合剂或能扩大简单细胞膜或其它组织膜膜孔的物质一样；同时，还具备潜在的抑菌性，此外，上述物质对哺乳动物具有极微小的毒性，而且这些物质在环境中易于降解.这些特征赋予了上述物质广泛的用途。
从表现形式来看，当前发明的所有物质均具备化学式I(FormulaI)的结构。
其中：
X1,X2,X3从下列物质进行选择：氢、羟基、卤化物、亚硫酸盐、硫酸盐、磺酸盐、磷衍生物、氮衍生物，其中X1,X2,X3可以相似，或为不同的原子、分子或化合物。
Rx,Rz从下列物质进行选择:氢、羟基、卤化物、烷基C1-20、亚烷基C1-20、烷基醇C1-20、替代(或非替代)脂肪族、芳香基、替代(或非替代)环烷基、亚硫酸盐、硫酸盐、磺酸盐、磷衍生物、氮衍生物。
M为：氢、或化合物I、化合物II、药物上可接受的过渡阳离子化合物。
n为：0-3的整数；
a为：整数，
及其同分异构物、对映异构体、立体异构体、盐、溶化物、水合物。
其它情况下，从下列物质进行选择：
-四羟基乙基硫酸盐
-四羟基丁基1，2，3，4硫酸盐
-三羟基异丁基1,2,3-硫酸盐
-四羟基异戊基1，2，3，4-硫酸盐
进一步情况下，物质中的M是钠。
该情况下，包括同分异构物、对映异构体、立体异构体、盐、溶化物、化学式I的水合物。
进一步情况下，这些物质有：
-四羟基乙基硫酸钠
-四羟基丁基1,2,3,4硫酸钠
-三羟基异丁基1,2,3-硫酸钠
-四羟基异戊基1，2，3，4-硫酸钠
上述化学式I表示的这些硫酸盐螯合剂发明，通过扩大简单细胞或其他组织膜的膜孔，获得抗菌活性。简单细胞或其他组织膜的孔隙率扩大机制，是由于硫酸盐螯合剂的硫酸盐部分，同蛋白质或肤聚糖组分的缩氨酸内的羟基(OH-)或氨合物(NH2 -)发生反应，(其生成物)与简单细胞壁膜或其他组织膜的主要成分相似。
另一种情况下，通过上述化学式I表示的一系列硫酸盐螯合剂发明，可用于生物杀虫剂。
进一步情况下，通过上述化学式I表示的硫酸盐螯合剂合成过程包括：
-化学式II里，酮/乙醛/羧酸盐之间的反应：
其中：
X1,X2,X3,Rx,Rz,以及a已在上述化学式I中加以定义。
与硫酸(H2SO4)、亚硫酸(H2SO3)、三氧化硫(SO3)、二氧化硫(SO2)相聚合，形成高分子链。
在本发明形式中，上述新物质I能与金属形成复合物。
深入来看，本发明在简单细胞或其它组织膜孔扩大的方法上，发挥了巨大作用。
本发明趋势情况下，发现的新物质通过显著扩大膜孔，能获得修改简单细胞或组织细胞膜的能力。理论上并非完备，需要假设，由于在硫酸盐螯合剂中，硫酸盐部分的电负性，将会拉紧蛋白质的羟基-羟基、肤聚糖和羟基-氨合物的联络，而细胞膜及组织膜都是蛋白质组成的。上述物质的性能经以下方式得以证实，即通过对某些微生物简单细胞(如：细菌细胞、水藻、真菌及其他类似生物)的膜孔扩张，也就是通过对膜从半渗透到全渗透修改的机制，使得另外一个配位体植入到目标微生物和简单细胞中，同时，由于细胞内部溶解或目标微生物的静止(隐性)状态，细胞壁膜的全渗透可导致细胞死亡。假定上述机制对所有带细胞膜的微生物有效。
附图说明
图1:在PH值为7的条件下，描述四羟基乙基硫酸钠与NH3FeSO4发生反应的吸收率曲线。
图2a及2b：滴定曲线，用来表示四羟基乙基硫酸盐和乙烯胺四乙酸之间螯合能力的比较，图示表明四羟基乙基硫酸盐的浓度需要比乙烯胺四乙酸少一些。
图3:在PH7条件下，扫描电子显微镜(SEM)图片显示纯碳酸钙(CaCO3)晶体菱形结构，及与四羟基乙基硫酸钠(THES)螯合后碳酸钙(CaCO3)晶体(状态)。
图4:金黄色葡萄球菌单细胞(x35,000)横截面，从左到右：在PH7条件下，正常细胞、与5％的四羟基乙基硫酸盐接触后、与1％的四羟基乙基硫酸盐接触后。
图5:大肠杆菌单细胞(x25,000)横截面，从左到右：在PH7条件下，正常细胞、与5％的四羟基乙基硫酸盐接触后、与1％的四羟基乙基硫酸盐接触后。
图6:金黄色葡萄球菌细胞壁(膜)外观，从左到右：在PH7条件下，正常细胞、与1％的四羟基乙基硫酸盐接触后。
图7:大肠杆菌细胞壁(膜)外观，从左到右：在PH7条件下，正常细胞、与1％的四羟基乙基硫酸盐接触后。
具体实施方式
本处物质的化学式为：
其中：
X1,X2,X3从下列物质进行选择：氢、羟基、卤化物、亚硫酸盐、硫酸盐、磺酸盐、磷衍生物、氮衍生物，其中X1,X2,X3可以相似，或为不同的原子、分子或化合物。
Rx,Rz从下列物质进行选择:氢、羟基、卤化物、烷基C1-20、亚烷基C1-20、烷基醇C1-20、替代(或非替代)脂肪族、芳香基、替代(或非替代)环烷基、亚硫酸盐、硫酸盐、磺酸盐、磷衍生物、氮衍生物。
M为：氢、或化合物I、化合物II、药物上可接受的过渡阳离子化合物。
n为：0-3的整数；
a为：整数，
及其药物可接受的同分异构物、对映异构体、立体异构体、盐、溶化物、水合物。
另一种情况下，化学式I得出的该物质中，M为氢。
最有可能的物质形式为：
-四羟基乙基硫酸盐
-四羟基丁基1，2，3，4硫酸盐
-三羟基异丁基1,2,3-硫酸盐
-四羟基异戊基1，2，3，4-硫酸盐
-硫酸乙酯六酸(EHS)
及其药物可接受的同分异构物、对映异构体、立体异构体、盐、溶化物、水合物。
另一种情况下，化学式I得出的该物质中，M为钠。
该情况下，上述物质有：
-四羟基乙基硫酸钠
-四羟基丁基1,2,3,4硫酸钠
-三羟基异丁基1,2,3-硫酸钠
-四羟基异戊基1，2，3，4-硫酸钠
-硫酸乙酯六酸钠(EHS-6Na)
及其药物可接受的同分异构物、对映异构体、立体异构体、盐、溶化物、水合物。
此外，从化学式I得出的烷基硫酸盐，仍然能聚合成长链。
本发明优先形式涵盖了对肤聚糖羟基-羟基联络,或蛋白质羟基-氨合物联络的断裂，其方式是通过硫酸盐螯合剂对蛋白质合成细胞壁膜或组织膜的膜孔扩张，使其两面都变为可渗透。上述物质的能力是通过对微生物简单细胞膜扩张得以实现，例如：细菌、水藻、真菌、病毒等类似组织，其方式是通过将细胞壁膜由半渗透改变为极易渗透，因此配位体内部的微生物或细胞壁膜变为全渗透，如此必然导致微生物死亡或成为休眠状态。假定上述机制对所有带细胞膜的微生物有效。
定义
下列术语用于本说明书，如无特别说明，含义如下：
“烷基”为碳原子链，含有特定数量的碳原子，可以是直链，也可以是分支。烷基的例子有但不限于：甲基、乙基、丙基、丁基、异丁基等。
“烯基”为碳原子链，含有特定数量的碳原子，可以是直链，也可以是分支，且至少包含一个双键。烯基化合物可具备多个双键，双键的方向独立，可以为顺式或交式。烯基的例子包括但不限于：乙烯基、丙烯基、丁烯基、异丁烯基、戊烯基、己烯基等。
“炔基”为碳原子链，含有特定数量的碳原子，可以是直链，也可以是分支，且至少包含一个三键。
此处“芳香基”表示单，轭合物及芳烃熔渣或芳香杂环系统。芳香基的例子包括但不限于：苯基、萘基、芴基、氮苯基、吡咯基等。
环烷基是指非芳脂族环，包含3-20个单环、双环或多环碳原子。环烷基可以是双环、多环、分支或螺旋。一个或多个环可具备一个或多个双键，但不具备共轭电子系统。例如，不加限制的环烷基有：环丙烷、环丁烷、环戊烷、环己烷、环己二烯、金刚烷、环庚烷、环庚三烯等。
亚硫酸盐结构能通过三个等共振结构来描述。在每一个共振结构中，硫原子具备一个中性氧原子双键，单硫原子与另两个氧原子结合，每个均为负一价。硫原子上有自由电子对，因此通过价层电子对推斥理论可知为一个类似于氨(NH3)的金字塔形。
硫酸盐是指硫作为中心原子，被4个一样的氧原子围绕，呈四面体结构。硫原子在氧化状态下为+6价，而4个氧原子在氧化状态下每个都是-2价。硫酸根离子带负电，其中重硫酸盐(或硫酸氢)为HSO4 -，硫酸氢为H2SO4。
磺酸盐是指亚硫酸酯。常见的ROSO2R’是一个磺酸酯。磺酸酯的常见结构如下所示：
(共价结构)
(离子结构)
氮衍生物是指碳合物，含有氮原子，可以是环状的或无环的，直链或分支链。如果是环状结构，则可以是融合的或非融合结构，可以是芳香族或非芳香族。
磷衍生物是指碳合物，含有磷原子，可以是环状的或无环的，直链或分支链。如果是环状结构，则可以是融合的或非融合结构，可以是芳香族或非芳香族。
药物可接受盐是指通过在上述物质中，添加碱物质的盐碱合成添加物。常见药物可接受盐有：钠、钾、钙、锌。
本规范中，可替代是指可用下列物质中一种或多种进行替代：烷基、烯基、芳香基、氟代、氯代、溴代、羟基、烷氧基、芳氧基、酰氧基、氨基酸、二烷基氨基、芳基胺、硫代、羟乙基芳基硫醚、含氰基的、硝基、酰基氨基、羧基。若是两种或以上替代，可以与碳原子一起，共同组成5个或6个芳香或非芳香环，包含0-2个选自氮、氧和硫的杂环原子。
本发明主要选择有：
a.四羟基乙基硫酸盐
b.四羟基乙基硫酸钠
c.四羟基丁基1，2，3，4硫酸盐
d.四羟基丁基1，2，3，4硫酸盐钠.
e.三羟基异丁基1,2,3-硫酸盐
f.三羟基异丁基1,2,3-硫酸钠
g.四羟基异戊基1，2，3，4-硫酸盐
h.四羟基异戊基1，2，3，4-硫酸盐钠.
化学式(1)或化学式(2)的物质合成如下：
-化学式III里，酮/乙醛/羧酸盐化合物之间的反应如下：
其中：
X1,X2,X3从下列物质进行选择：氢、羟基、卤化物、亚硫酸盐、硫酸盐、磺酸盐、磷衍生物、氮衍生物，其中X1,X2,X3可以相似，或为不同的原子、分子或化合物。
Rx,Rz从下列物质进行选择:氢、羟基、卤化物、烷基C1-20、亚烷基C1-20、烷基醇C1-20、替代(或非替代)脂肪族、芳香基、替代(或非替代)环烷基、亚硫酸盐、硫酸盐、磺酸盐、磷衍生物、氮衍生物。
a为：整数；
同硫酸(H2SO4)、亚硫酸(H2SO3)、三氧化硫(SO3)、二氧化硫(SO2)。
本发明某些物质合成举例：
例1:四羟基乙基硫酸盐(THES)合成
将225克草酸晶体溶于150毫升水中，然后将溶液加热到40–50℃。再向溶液中逐滴加入250毫升98％的H2SO4。酸的加入比例要严格控制，要确保正常大气压下，溶液温度在90–100℃范围内。硫酸(H2SO4)加完之后，继续对该溶液加热并搅拌180分钟，安装垂直管冷凝器，以进行逆流，保持液体容量，直到溶液清澈。
然后将溶液问题提升到90-100℃。溶剂蒸发结晶后，得到所需物品，为白色粉末状，有如下特性：熔点>200℃；沸点>400℃；比重＝1.86；水溶度为48％。
例2:四羟基乙基硫酸钠(THES-2Na)合成
将90克草酸晶体溶于150毫升水中，然后将溶液加热到40–50℃。再向溶液中逐滴加入100毫升98％的H2SO4。酸的加入比例要严格控制，确保对该溶液保持加热并搅拌180分钟，安装垂直管冷凝器，以进行逆流,正常大气压下，溶液温度在90–100℃范围内。硫酸(H2SO4)加完之后，继续对该溶液加热并搅拌180分钟，安装垂直管冷凝器，以进行逆流，保持液体容量，直到溶液清澈。
将73克氢氧化钠(NaOH)薄片溶于75毫升水中，逐滴加入清澈的溶液中，将溶液温度保持在50±20℃，控制加入比例。加完后，温度慢慢与周围环境一致，继续搅拌60分钟。
溶剂蒸发结晶后，得到所需物品，为白色粉末状，有如下特性：熔点>200℃；沸点>400℃；比重＝2.2；水溶度为31％。
例3:四羟基丁基1，2，3，4-硫酸盐合成
将184克蚁酸晶体溶于300毫升水中，然后将溶液加热到40–50℃。再向溶液中逐滴加入230毫升98％的H2SO4。酸的加入比例要严格控制，要确保正常大气压下，溶液温度在90–100℃范围内。硫酸(H2SO4)加完之后，继续对该溶液加热并搅拌60分钟，然后加入8.6克过醋酸钠作为催化剂，进行聚合，安装垂直管冷凝器，在接下来的120分钟进行逆流，直到溶液清澈。温度慢慢与周围环境变为一致，继续搅拌60分钟。
搅拌60分钟之后，撤掉冷凝器，将溶液保持大约2小时沸腾，直至原溶液总量的35–40％水蒸发掉。将剩余溶液慢慢降温到与周围环境一致，然后进一步通过冰水将其降至±10℃。保持此状态，将四羟基丁基1，2，3，4-硫酸盐晶体进行过滤分离，然后将该晶体在±70–80℃的烤箱中干燥，直到重量不再发生变化。
例4:四羟基丁基1，2，3，4-硫酸钠合成
将184克蚁酸晶体溶于300毫升水中，然后将溶液加热到40–50℃。再向溶液中逐滴加入230毫升98％的H2SO4。酸的加入比例要严格控制，要确保正常大气压下，溶液温度在90–100℃范围内。硫酸(H2SO4)加完之后，继续对该溶液加热并搅拌60分钟，然后加入8.6克过醋酸钠作为催化剂，进行聚合，安装垂直管冷凝器，在接下来的120分钟进行逆流，直到溶液清澈。将170克氢氧化钠(NaOH)薄片溶于200毫升水中，逐滴加入清澈的溶液中，将溶液温度保持在50±20℃，控制加入比例。加完后，温度慢慢与周围环境一致，继续搅拌60分钟。
搅拌60分钟之后，撤掉冷凝器，将溶液保持大约2小时沸腾，直至原溶液总量的35–40％水蒸发掉。将剩余溶液慢慢降温到与周围环境一致，然后进一步通过冰水将其降至±10℃。保持此状态，将四羟基丁基1，2，3，4-硫酸钠晶体进行过滤分离，然后将该晶体在±70–80℃的烤箱中干燥，直到重量不再发生变化。
例5:三羟基异丁基1,2,3-硫酸盐合成
将138克蚁酸晶体溶于300毫升水中，然后将溶液加热到40–50℃。再向溶液中逐滴加入173毫升98％的H2SO4。酸的加入比例要严格控制，要确保正常大气压下，溶液温度在90–100℃范围内。硫酸(H2SO4)加完之后，继续对该溶液加热并搅拌60分钟，然后加入8.6克过醋酸钠作为催化剂，进行聚合，安装垂直管冷凝器，在接下来的120分钟进行逆流，直到溶液清澈。下一步，准备技术等级在60毫升的34克96％的甲醇溶液，放入43克片状烧碱，搅拌30分钟，直到盐完全析出。
然后，待上述热液体慢慢降温至环境温度，继续搅拌60分钟。通过过滤器分离析出的盐，得到澄清滤液。
过滤结束之后，撤掉冷凝器，将溶液保持大约2小时沸腾，直至原溶液总量的35–40％水蒸发掉。将剩余溶液慢慢降温到与周围环境一致，然后进一步通过冰水将其降至±10℃。保持此状态，将三羟基丁基1，2，3-硫酸进行过滤分离，然后将该晶体在±70–80℃的烤箱中干燥，直到重量不再发生变化。
例6:三羟基异丁基1,2,3-硫酸钠合成
将138克蚁酸晶体溶于300毫升水中，然后将溶液加热到40–50℃。再向溶液中逐滴加入173毫升98％的H2SO4。酸的加入比例要严格控制，要确保正常大气压下，溶液温度在90–100℃范围内。硫酸(H2SO4)加完之后，继续对该溶液加热并搅拌60分钟，然后加入8.6克过醋酸钠作为催化剂，进行聚合，安装垂直管冷凝器，在接下来的120分钟进行逆流，直到溶液清澈。下一步，准备技术等级在60毫升的34克96％的甲醇溶液，放入43克片状烧碱，搅拌30分钟，直到盐完全析出。
然后，待上述热液体慢慢降温至环境温度，继续搅拌60分钟。通过过滤器分离析出的盐，得到澄清滤液。
将130克氢氧化钠(NaOH)薄片溶于200毫升水中，逐滴加入清澈的溶液中，将溶液温度保持在50±20℃，控制加入比例。
结束后，撤掉冷凝器，将溶液保持大约2小时沸腾，直至原溶液总量的35–40％水蒸发掉。将剩余溶液慢慢降温到与周围环境一致，然后进一步通过冰水将其降至±10℃。保持此状态，将三羟基丁基1，2，3-硫酸钠晶体进行过滤分离，然后将该晶体在±70–80℃的烤箱中干燥，直到重量不再发生变化。
例7:四羟基异戊基1，2，3，4-硫酸盐合成
将184克蚁酸晶体溶于300毫升水中，然后将溶液加热到40–50℃。再向溶液中逐滴加入230毫升98％的H2SO4。酸的加入比例要严格控制，要确保正常大气压下，溶液温度在90–100℃范围内。硫酸(H2SO4)加完之后，继续对该溶液加热并搅拌60分钟，然后加入8.6克过醋酸钠作为催化剂，进行聚合，安装垂直管冷凝器，在接下来的120分钟进行逆流，直到溶液清澈。下一步，准备技术等级在60毫升的34克96％的甲醇溶液，放入43克片状烧碱，搅拌30分钟，直到盐完全析出。
然后，待上述热液体慢慢降温至环境温度，继续搅拌60分钟。通过过滤器分离析出的盐，得到澄清滤液。
过滤结束之后，撤掉冷凝器，将溶液保持大约2小时沸腾，直至原溶液总量的35–40％水蒸发掉。将剩余溶液慢慢降温到与周围环境一致，然后进一步通过冰水将其降至±10℃。保持此状态，将四羟基异戊基1，2，3，4-硫酸盐晶体进行过滤分离，然后将该晶体在±70–80℃的烤箱中干燥，直到重量不再发生变化。
例8:四羟基异戊基1，2，3，4-硫酸钠合成
将184克蚁酸晶体溶于300毫升水中，然后将溶液加热到40–50℃。再向溶液中逐滴加入230毫升98％的H2SO4。酸的加入比例要严格控制，要确保正常大气压下，溶液温度在90–100℃范围内。硫酸(H2SO4)加完之后，继续对该溶液加热并搅拌60分钟，然后加入8.6克过醋酸钠作为催化剂，进行聚合，安装垂直管冷凝器，在接下来的120分钟进行逆流，直到溶液清澈。
下一步，准备技术等级在60毫升的34克96％的甲醇溶液，放入43克片状烧碱，搅拌30分钟，直到盐完全析出。
然后，待上述热液体慢慢降温至环境温度，继续搅拌60分钟。通过过滤器分离析出的盐，得到澄清滤液。
将170克氢氧化钠(NaOH)薄片溶于200毫升水中，逐滴加入清澈的溶液中，将溶液温度保持在50±20℃，控制加入比例。
结束后，撤掉冷凝器，将溶液保持大约2小时沸腾，直至原溶液总量的35–40％水蒸发掉。将剩余溶液慢慢降温到与周围环境一致，然后进一步通过冰水将其降至±10℃。保持此状态，将四羟基异戊基1，2，3，4-硫酸钠晶体进行过滤分离，然后将该晶体在±70–80℃的烤箱中干燥，直到重量不再发生变化。
例9:硫酸乙酯六酸(EHS)合成
将75克草酸晶体溶于75毫升水中，然后将溶液加热到40–50℃。再向溶液中逐滴加入250毫升98％的H2SO4。酸的加入比例要严格控制，确保对该溶液保持加热并搅拌180分钟，安装垂直管冷凝器，以进行逆流,正常大气压下，溶液温度在90–100℃范围内。加完硫酸(H2SO4)之后，继续对该溶液加热并搅拌120分钟，安装垂直管冷凝器，以进行逆流，保持液体容量，直到溶液澄清；然后拿掉垂直管冷凝器，并继续加热溶液30分钟，搅拌保持同质硫酸化反应。
然后将溶液问题提升到100-105℃。一半溶剂蒸发结晶后，得到所需物品，为白色粉末状，有如下特性：熔点>210℃；沸点>400℃；比重＝1.87；水溶度为48％，非常易潮湿。
例10:硫酸乙酯六酸钠(EHS-6Na)合成
将75克草酸晶体溶于75毫升水中，然后将溶液加热到40–50℃。再向溶液中逐滴加入250毫升98％的H2SO4。酸的加入比例要严格控制，确保对该溶液保持加热并搅拌180分钟，安装垂直管冷凝器，以进行逆流,正常大气压下，溶液温度在90–100℃范围内。加完硫酸(H2SO4)之后，继续对该溶液加热并搅拌120分钟，安装垂直管冷凝器，以进行逆流，保持液体容量，直到溶液澄清，将185克片状氢氧化钠溶于190毫升水中，向澄清的溶液中逐滴加入，控制加入量以使溶液温度保持在50±20℃，保持一个小时。然后拿掉垂直管冷凝器，并继续加热溶液30分钟，搅拌保持同质中和反应。
然后将溶液问题提升到100-105℃。一半溶剂蒸发结晶后，得到所需物品，为白色粉末状，有如下特性：熔点>360℃；沸点>400℃；比重＝2.21；水溶度为29％，易潮湿。
检测方法：
确认四羟基乙基硫酸钠(THES-2Na)作为铁的螯合剂的检测方法。
测试原理：
四羟基乙基硫酸钠(THES-2Na)的活性物质，
是由剩余金属离子与阴离子表面活性剂发生螯合反应，如此可阻止阴离子表面活性剂溶解于溶液中，然后通过吸收分光光度计测量溶液浊度。
材料及设备：
材料：
试剂级别的NH3FeSO4.2H2O；试剂级别硫酸钠乙氧基化物(Na-SLES)；片状烧碱；水。
设备：
可视分光光度计、试管,锥形瓶、烧杯、移液管、刻度秤、电磁搅拌器。
方法：
I.吸光率:
1)将2克硫酸钠乙氧基化物加入100毫升水中，用电磁搅拌器搅拌15分钟，直到溶液澄清(1)。
2)加入1毫升待测螯合剂(四羟基乙基硫酸钠)，用电磁搅拌器搅拌15分钟，直到完全溶解(2)。
3)通过烧碱将上述溶液的PH调至7。
4)在100毫升的烧杯中，准备50毫升0.1M的NH3FeSO4溶液。
5)在试管中放入溶液(2)，在450nm下记录吸收率。
6)使用滴定法，在溶液(2)中加入1.0毫升0.1M的NH3FeSO4溶液，使用电磁搅拌器搅拌2分钟，直到溶液(3)均匀。
7)在试管中放入溶液(3)，在450nm下记录吸收率。
8)重复步骤5和步骤6，直到0.1M的NH3FeSO4的滴定终点。
滴定终点及其计算
I.吸收率方法:
1)吸光率开始会有显著增加，达到某值后，开始下降。
2)当吸光率突然从增加转为下降时，便达到滴定终点了。
3)再将NH3FeSO4分别增加2毫升及3毫升，得到滴定终点精确插值的平稳曲线。
4)画出吸光率曲线，跟滴定增量进行对比，通过该曲线，或使用所有吸光率及NH3FeSO4增量，按照拉格朗日插值公式，确定滴定终值。
5)使用下列公式，：计算四羟基乙基硫酸钠(THES-2Na)的浓度或活性物
四羟基乙基硫酸盐含量＝(VepxMNH3FeSO4xMWTHES2Nax3,9)/(VsamplexsampleSGx1,000)
其中：
Vep:滴定终值量(cc)
MNH3FeSO4:摩尔浓度NH3FeSO4:0,1M
BMTHES2Na:分子量THES2Na:330
Vsampel:待测螯合剂样品量(cc)
实例:
拿1.0cc35％的四羟基乙基硫酸钠(THES-2Na)作为样品，密度为1.1g/cc。采用滴定法在硫酸钠乙氧基化物中加入0.1M的NH3FeSO4，吸光率如下列表1所示：
表1
从上面的表1中，吸光率曲线与NH3FeSO4的容量趋势对比如图1所示。
从图1可知，滴定终值为3.5ml，NH3FeSO4的摩尔浓度为0.1M，四羟基乙基硫酸钠为为330MW，样品容量为1.0cc，待测样品为1.1SG。
四羟基乙基硫酸钠浓度＝3,2ccx0,1Mx330x3,9/(1,0x1,15x1,000)＝0,358＝35,8％的螯合剂。
新发明物特征
新发明的这些物质具备的特征如下：
a.四羟基乙基硫酸盐(THES)
分子量 286
晶体密度(g/cuCm) 1.865
25℃时的溶度(％) 48.0
30％溶液的pH <0.5
熔点(℃) 218
沸点(℃) >400
颜色 米白色
晶体特征 易潮湿
b.四羟基乙基硫酸钠
分子量 330
晶体密度(g/cuCm) 2.215
25℃时的溶度(％) 31.5
30％溶液的pH 0.5-1.5
熔点(℃) 287
沸点(℃) >400
颜色 透明
晶体特征 轻微易湿
c.四羟基丁基1，2，3，4硫酸盐
分子量 506
晶体密度(g/cuCm) 2.28
25℃时的溶度(％) 39.6
30％溶液的pH <0.0
熔点(℃) 242
沸点(℃) >400
颜色 白棕色
晶体特征 非常易潮
d.四羟基丁基1,2,3,4硫酸钠
分子量 594
晶体密度(g/cuCm) 2.978
25℃时的溶度(％) 27.3
30％溶液的pH 0.0-1.0
熔点(℃) 288
沸点(℃) >400
颜色 透明
晶体特征 易潮湿
e.三羟基异丁基1,2,3-硫酸盐
分子量 393
晶体密度(g/cuCm) 1.97
25℃时的溶度(％) 56.7
30％溶液的pH <0.0
熔点(℃) 191
沸点(℃) >400
颜色 白棕色
晶体特征 非常易潮
f.三羟基异丁基1,2,3-硫酸钠
分子量 459
晶体密度(g/cuCm) 2.35
25℃时的溶度(％) 36.2
30％溶液的pH 0.0-1.0
熔点(℃) 242
沸点(℃) >400
颜色 米白色
晶体特征 易潮湿
g.四羟基异戊基1，2，3，4-硫酸盐
分子量 519
晶体密度(g/cuCm) 2.07
25℃时的溶度(％) 61.2
30％溶液的pH <0
熔点(℃) 211
沸点(℃) >400
颜色 白棕色
晶体特征 非常易潮
h.四羟基异戊基1，2，3，4-硫酸盐钠.
分子量 607
晶体密度(g/cuCm) 2.63
25℃时的溶度(％) 40.1
30％溶液的pH 0.0-0.5
熔点(℃) 247
沸点(℃) >400
颜色 米白色
晶体特征 易潮湿
i.硫酸乙酯六酸(EHS)
分子量 606
晶体密度(g/cuCm) 1,87
25℃时的溶度(％) 48％
30％溶液的pH 0.0
熔点(℃) >210℃
沸点(℃) >400℃
颜色 米白色
晶体特征 易潮湿
j.硫酸钠乙酯六酸EHS-6Na)
分子量 738
晶体密度(g/cuCm) 1,87
25℃时的溶度(％) 48％
30％溶液的pH 0.0-0.5
熔点(℃) >210℃
沸点(℃) >400℃
颜色 米白色
晶体特征 易潮湿
扩展简单细胞膜的能力
本项发明的物质，可通过显著扩大膜孔的方式，获得修改细胞膜或组织膜的能力。理论上并非完备，需要假设，由于在硫酸盐螯合剂中，硫酸盐部分的电负性，将会松缓肤聚糖的羟基-羟基，或蛋白质的羟基-氨合物的联络，而细胞膜及组织膜都是蛋白质组成的。上述物质扩张膜孔的能力是通过对微生物细胞膜扩张得以实现，例如：细菌、水藻、真菌、病毒等类似组织，其方式是通过将细胞壁膜由半渗透改变为极易渗透，因此配位体内部的微生物或细胞壁膜变为全渗透，如此必然导致微生物死亡或成为隐匿状态。理论上，上述机制适用于所有具备细胞膜的微生物。上述修改简单细胞膜渗透性的能力，将通过下列数据加以展示：
方法：
四羟基乙基硫酸钠(THES)作为螯合剂，扩张细胞膜的能力，克通过两种细菌来测试，例如：金黄色葡萄球菌(革兰氏(染色)阳性),有2个细胞膜(外膜及内膜)，大肠杆菌(革兰氏阴性)有3个细胞膜。首先，每种细菌的最小抑菌浓度(MIC)得以确定；其次，与四羟基乙基硫酸盐(THES)接触后，其浓度在最小抑菌浓度(MIC)上下，通过电子显微镜(TEM及SEM)，对细胞膜变化进行观察。使用纸片扩散法，对含有四羟基乙基硫酸盐(THES)的纸盘抑制清晰区进行检测，进而检测抗菌活性。通过检查细菌培养液中细菌培养的方式，来作出成长曲线。
材料及设备：
材料：
Difco培养液、蒸馏水、四羟基乙基硫酸钠(待测物品)、戊二醛、多聚甲醛、血清白蛋白博文(BSA)、磷酸缓冲pH值7、0.9％的氯化钠、白色LR树脂、蓝色甲苯胺、三水合柠檬酸钠、0.1N的氢氧化钠,乙酸铀酰、硝酸铅(Pb(三)2)、石蜡、透明胶囊、玻璃刀、网格、胶、金粉。
设备：
孵化器、高压釜、培养皿,碳水化合物、分光光度计(博士伦)、振动孵化器,玻璃器皿、超薄切片机、制刀器、可视显微镜、网格板、透射电子显微镜(飞利浦)、扫描电子显微镜(日立)。
表2：四羟基乙基硫酸钠(THES-DiNatrium)杀菌效率板测试结果
微生物测试：
金黄色葡萄球菌-美国标准菌库6538，大肠杆菌-美国标准菌库9637,由万隆理工学院(ITB)制药部化疗实验室提供。
方法：
1.细菌准备
测试细菌在37℃的水中培育24小时。
2.受测杀菌剂准备
受测杀菌剂在蒸馏水中逐渐稀释。受测杀菌剂浓度变化是有必要的，如此可以确定其最小抑菌浓度(MIC)及抑菌/杀菌性。
3.杀灭方法的确定(抑菌及杀菌)
测试在含有受测物质的水中完成，其浓度分别为5％、10％及20％。每30分钟，用分光光度计对培育介质的浊度进行一次测量，共测量270分钟。
4.用于电子显微镜的细菌准备。
金黄色葡萄球菌及大肠杆菌在水中培育24小时，然后混入四羟基乙基(THES)，最终浓度分别为0.6％、5％及10％然后将混合物在振动细菌培养器放置数小时。将细菌细胞进行分离及清洗，首先用0.9％的氢氧化钠，然后用蒸馏水。细胞可用于电子显微镜检测准备。
5.扫描电子显微镜(SEM)检查准备。
细菌细胞置于4％的火棉胶中。然后将其混入金属盘，镀金粉。然后使用电子显微镜检查，并拍照。
6.透射电子显微镜(TEM)检查准备。
a)在(5)中准备的细菌中，加入2％甲醛和0.5％戊二醛的混合物，在4℃条件下放置2个小时。
b)上述混合物用PH7的磷酸(盐)缓冲液清洗3次，然后用1/5的牛血清白蛋白(BSA)进行稀释，用于植入准备，同时让戊二醛在室温硬化。
c)在酒精中脱水后，对白色LR树脂进行渗透。
d)植入过程在白色LR树脂中结束，接下来的聚合过程需要在60℃下保持48小时。聚合产品如同硬化胶囊，准备对其进行切片。
e)制作半薄或极薄切片。
使用自动显微镜用薄片切片机，来制作细菌样品切片。为得到精确的样品切片，制作半薄切片并用甲苯胺染成蓝色，然后在可视显微镜下进行检查。获得正确的切片后，制作并准备极薄切片，同乙酸铀酰和柠檬酸铅进行对比。干燥的极薄切片可使用透射电子显微镜进行检查。
检测结果
最小抑菌浓度(MIC)
表3列出了四羟基乙基硫酸钠对大肠杆菌及金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度(MIC)。
表3：四羟基乙基硫酸钠(THES-DiNatrium)的杀菌活性
以上测试是在PH7-7.5的环境中，使用30％的四羟基乙基硫酸钠样品溶液进行的。
从金黄色葡萄球菌的横截面，可以观察到正常细胞仍含有细胞质和其他组织(暗状)，由于细胞溶解(透明状)，部分空细胞已经失去其细胞质，实际上，大肠杆菌具有多层细胞壁膜，也会经历内部渗出细胞壁膜的胞液溶解，尽管大肠杆菌的最小抑菌浓度轻微高于金黄色葡萄球菌。
由于葡萄球菌及大肠杆菌细胞壁表面比正常更宽，通过扫描电子显微镜(SEM)，从细胞壁外表面的观察，可看到其表面有起皱现象。

Claims (14)

1.化学式I的某些物质如下：
其中：
X1,X2,X3从下列物质进行选择：氢、羟基、卤化物、亚硫酸盐、硫酸盐、磺酸盐、磷衍生物、氮衍生物，其中X1,X2,X3可以相似，或为不同的原子、分子或化合物，
Rx,Rz从下列物质进行选择:氢、羟基、卤化物、烷基C1-20、亚烷基C1-20、烷基醇C1-20、替代(或非替代)脂肪族、芳香基、替代(或非替代)环烷基、亚硫酸盐、硫酸盐、磺酸盐、磷衍生物、氮衍生物，
M为：氢、或化合物I、化合物II、药物上可接受的过渡阳离子化合物，
n为：0-3的整数；
a为：整数，
及其药物可接受的同分异构物、对映异构体、立体异构体、盐、溶化物、水合物。
2.根据权利要求1的物质选自于：
-四羟基乙基硫酸盐
-四羟基丁基1，2，3，4硫酸盐
-三羟基异丁基1,2,3-硫酸盐
-四羟基异戊基1，2，3，4-硫酸盐
-硫酸乙酯六酸。
3.根据权利要求1或2的物质中，M为钠。
4.根据权利要求1-3的物质选自于：
-四羟基乙基硫酸钠
-四羟基丁基1,2,3,4硫酸钠
-三羟基异丁基1,2,3-硫酸钠
-四羟基异戊基1，2，3，4-硫酸钠
-硫酸乙酯六酸钠(EHS-6Na)。
5.根据上述权利要求之一的物质用作螯合剂。
6.根据上述权利要求之一的物质具备扩展细胞壁膜或其他组织膜的能力。
7.根据上述权利要求之一的物质，可用于生物杀虫剂。
8.根据化学式I的物质合成包括：
-化学式II里，酮/乙醛/羧酸盐化合物之间的反应
其中：
X1,X2,X3,Rx,Rz的定义按上述声明1，同硫酸(H2SO4)、亚硫酸(H2SO3)、三氧化硫(SO3)、二氧化硫(SO2)。
9.根据化学式I的物质合成；按照声明8，化学式II的物质有：甲醛、乙醛、蚁酸、乙酸、草酸。
10.通过本发明的螯合剂，可以扩张膜孔，将其转为两面完全渗透，进而破坏或松缓肤聚糖上的羟基-羟基键，或蛋白质上的羟基-氨基化合物键(这是构成细胞壁膜或其他组织膜的成分)。
11.根据权利要求10，上述硫酸盐螯合剂能引发细胞膜溶解。
12.根据权利要求1，物质使膜松缓或扩张的应用。
13.根据权利要求1，物质作为生物杀虫剂的应用。
14.根据权利要求1，物质作为螯合剂的应用。
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