CN105646391A - 具有抑菌活性的恶二唑杂环取代的双羟基季铵盐及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一类具有抑菌活性的恶二唑杂环取代的双羟基季铵盐及其制备方法，属于抑菌材料及其制备方法技术领域。制备方法：通过N-R1-二乙醇胺与卤代烃在有机溶剂反应，沉淀剂沉淀后，反复重结晶得到恶二唑杂环取代的双羟基季铵盐(N-R1-N-R2-N,N-二羟乙基卤化铵)。本发明的季铵盐合成简单、产率高、反应快、成本低、提纯方法简便。本发明的恶二唑杂环取代的双羟基季铵盐对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等各种细菌和白色念珠菌等真菌均具有较好的抑菌能力，具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一类具有抑菌活性的恶二唑杂环取代的双羟基季铵盐及其制备方法与应用，属于抑菌药物及其制备方法技术领域。
背景技术
季铵盐(quaternaryammoniumsalt，QAS，又称四级铵盐)是指铵离子中的四个氢原子都被烃基取代形成的一类有机铵盐化合物，通式R4N+X-，其中四个烃基R可以相同，也可以不同，X多为卤素负离子(F-、Cl-、Br-、I-)，也可以是酸根(HSO4 -、RCOO-等)[1]。季铵盐的性质与无机铵盐相似，易溶于水，水溶液导电，并且具有杀菌能力强、粘泥剥离能力强和宽的pH值适用范围等特点[2]。
进入21世纪，有害微生物的产生、传播和蔓延正严重威胁着人类的健康。如日本的“O-157”病原性大肠杆菌、英国的“疯牛病”、美国的“炭疽病”、亚洲的“禽流感”、SASR以及2004年年初在广州出现的病原性肺炎传染事件等等，这些严重威胁人类生命和健康的传染病都与有害细菌或微生物的传播有关，许多人群密集的公共场合和室内环境急需新的抑菌材料；在航空航天、军用潜水艇等国防领域也需要特种抑菌材料来净化特定的封闭空间；众多国民经济领域在各种流体的杀菌消毒中也希望有新型抑菌材料的出现[3]。
对于有机小分子抑菌剂的抑菌活性已经有了较多的研究。人们发现带有长链烷基的季铵具有很强的抑菌性能，最大特点就是对物质有较强的吸附作用，通过这种吸附作用而在物质表面聚集成一层膜而具有柔软、抗静电、杀菌消毒、乳化等多种功能，在工业和民用上都有广泛的应用[4]。脂肪类季铵盐受温度、质量分数、时间、pH值等众多因素的影响，其中最为重要的因素是溶质的质量分数和温度的提高。醇醚类季铵盐水溶性能良好，且具有更高的表明活性，因而具有更加实际的应用价值。
对于长链烷基季铵盐的抑菌活性已经有了较多的研究，但是对于含氮杂环的季铵盐类抑菌剂的研究还较少，因此含氮杂环季铵盐的研究会成为今后研究的一个热点[5]。
N-甲基二乙醇胺中含有亲水性的双羟基，水溶性增强，如果将其与溴代含氮杂环反应，能够得到具有双羟基和季铵基团的亲水基团，以及含氮杂环烷基亲脂基团，表现出双亲性能(亲水性和亲脂性)，与吡啶季铵盐和Gemini季铵盐相比，更容易破坏菌类的细胞质膜结构，进入细胞内部，使细胞酶钝化、破坏，发生蛋白质变性，达到杀死细菌作用。另外，将不同长度链的溴代物接到N-甲基二乙醇胺上，得到具有不同链长度的含氮杂环的(C2、C3、C4、C6、C8、C10、C12烷基链)季铵盐，通过羟基衍生化，制成各种纤维，显示其柔软性、抗静电、杀菌的优势，亦可制成氨纶、聚氨酯、壳聚糖衍生物作为抑菌材料、药物缓释材料等。基于以上原因，我们发明了一类具有抑菌活性的恶二唑杂环取代的双羟基季铵盐衍生物。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一类具有抑菌活性的恶二唑杂环取代的双羟基季铵盐，它能用于抑制细菌及真菌生长；本发明的目的之二在于提供该类具有抑菌活性的恶二唑杂环取代的双羟基季铵盐的制备方法；本发明的目的之三在于提供该类具有抑菌活性的恶二唑杂环取代的双羟基季铵盐的应用。
本发明是通过以下技术方案实现的：
具有良好抑菌活性的恶二唑杂环取代的双羟基季铵盐，命名为N-甲基-N-烷基恶二唑-N,N-二羟乙基溴化铵，结构如下：
(1)式中n为0时，具体化合物名称为N-甲基-N-乙基恶二唑-N,N-二羟乙基溴化铵，即S2QAS；
(2)式中n为1时，具体化合物名称为N-甲基-N-丙基恶二唑-N,N-二羟乙基溴化铵，即S3QAS；
(3)式中n为2时，具体化合物名称为N-甲基-N-丁基恶二唑-N,N-二羟乙基溴化铵，即S4QAS；
(4)式中n为4时，具体化合物名称为N-甲基-N-己基恶二唑-N,N-二羟乙基溴化铵，即S6QAS；
(5)式中n为6时，具体化合物名称为N-甲基-N-辛基恶二唑-N,N-二羟乙基溴化铵，即S8QAS；
(6)式中n为8时，具体化合物名称为N-甲基-N-癸基恶二唑-N,N-二羟乙基溴化铵，即S10QAS；
(7)式中n为10时，具体化合物名称为N-甲基-N-十二烷基恶二唑-N,N-二羟乙基溴化铵，即S12QAS。
本发明的七个具有良好抑菌活性的恶二唑杂环取代的双羟基季铵盐是通过N-甲基-二乙醇胺与恶二唑溴代烃(R2-Br)反应，得到一系列恶二唑杂环取代的双羟基季铵盐；其合成路线如下：
本发明的合成路线是采用N-甲基二乙醇胺、2-巯基-5-苯基-1,3,4-恶二唑和二溴烷烃为原料，首先经过溴代反应得到2-溴代巯基-5-苯基-1,3,4-恶二唑中间体，然后和N-甲基二乙醇胺反应得到最终产物N-甲基-N-[(5-苯基-1,3,4-恶二唑)-2-硫代烷基]-N,N-二羟乙基溴化铵，即SnQAS。
通过上述合成路线合成的化合物如下：
N-甲基-N-[(5-苯基-1,3,4-恶二唑)-2-硫代乙基]-N,N-二羟乙基溴化铵(S2QAS)、
N-甲基-N-[(5-苯基-1,3,4-恶二唑)-2-硫代丙基]-N,N-二羟乙基溴化铵(S3QAS)、
N-甲基-N-[(5-苯基-1,3,4-恶二唑)-2-硫代丁基]-N,N-二羟乙基溴化铵(S4QAS)、
N-甲基-N-[(5-苯基-1,3,4-恶二唑)-2-硫代己基]-N,N-二羟乙基溴化铵(S6QAS)、
N-甲基-N-[(5-苯基-1,3,4-恶二唑)-2-硫代辛基]-N,N-二羟乙基溴化铵(S8QAS)、
N-甲基-N-[(5-苯基-1,3,4-恶二唑)-2-硫代癸基]-N,N-二羟乙基溴化铵(S10QAS)、
N-甲基-N-[(5-苯基-1,3,4-恶二唑)-2-硫代十二烷基]-N,N-二羟乙基溴化铵(S12QAS)。
本发明具有抑菌活性的恶二唑杂环取代的双羟基季铵盐的制备方法如下：
步骤一、2-硫代烷基-5-苯基-1,3,4-恶二唑中间体的合成
将不同烷基长度的二溴烷烃与2-巯基-5-苯基-1,3,4-恶二唑在醇溶液中混合，添加催化剂，常温反应一段时间，抽滤，收集滤液，用醚/醇溶液重结晶得到中间体；
步骤二、N-甲基-N-[(5-苯基-1,3,4-恶二唑)-2-硫代烷基]-N,N-二羟乙基溴化铵
将N-甲基-二乙醇胺和步骤一中的中间体在有机溶剂混合均匀后，控制反应温度和反应时间，用沉淀剂沉淀，反复重结晶得到恶二唑杂环取代的双羟基季铵盐。
并通过红外光谱、核磁共振证明其结构的正确性。
在步骤一中间体的制备过程中，所述的二溴烷烃分别采用二溴乙烷、二溴丙烷、二溴丁烷、二溴己烷、二溴辛烷、二溴癸烷、二溴十二烷；
在步骤一中间体的制备过程中，所述催化剂可以是氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾中的任意一种；
在步骤一中间体的制备过程中，所用溶剂可以是乙醇、甲醇、异丙醇、正丙醇中的任意一种；
在步骤一中间体的制备过程中，一段时间是指12～24小时；
在步骤一中间体的制备过程中，所用醚为乙醚、石油醚、丙醚中的一种，所用的醇为甲醇、乙醇、正丙醇和异丙醇中的一种；
在步骤一中间体的制备过程中，为保证2-巯基-5-苯基-1,3,4-恶二唑完全反应，二溴烷烃与2-巯基-5-苯基-1,3,4-恶二唑的摩尔比大于2；
在步骤二发明产物S2QAS完全反应，S3QAS、S4QAS、S6QAS、S8QAS、S10QAS、S12QAS的制备过程中，所述有机溶剂是指N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、各种醇(甲醇、乙醇、正丙醇或异丙醇等)等溶剂中的一种；
在步骤二发明产物的制备过程中，上述制备方法中，所述二溴烷烃与所述N-甲基-二乙醇胺的摩尔比大于等于1，一般让溴代烷烃的量稍多5％-20％。
在步骤二发明产物的制备过程中，所述的反应温度控制在30-100℃，所述的反应时间控制在3-12小时；
在步骤二发明产物的制备过程中，所述沉淀剂是指乙醚、苯、丙酮、石油醚等非极性有机溶剂中的一种；
在步骤二发明产物的制备过程中，反复重结晶选择的溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、丙酮、各种醇(甲醇、乙醇、正丙醇或异丙醇等)、氯仿、二氯甲烷、乙醚等有机溶剂，重结晶时并选择乙醚、苯、丙酮、石油醚等非极性有机溶剂作为沉淀剂。
本发明的恶二唑杂环取代的双羟基季铵盐衍生物，具有较好的抑菌活性，合成产率高，反应时间快，成本低，提纯方法简便，利于其在抑菌领域的广泛应用。
具体实施方式
以下给出本发明的具体实施方式，用来对本发明的构成作进一步的说明。
实施例1：S2QAS的合成
将0.01mol的2-巯基-5-苯基-1,3,4-恶二唑、氢氧化钠与0.02mol的二溴乙烷混合与乙醇溶液中，室温反应12h以上至充分反应，通过薄层色谱法(TLC)分析确定反应终点。反应完毕后抽滤，所得到的的滤液用乙醚重结晶，干燥得到中间体为白色固体。将中间体和N-甲基二乙醇胺在N,N-二甲基甲酰胺溶液中，30℃回流反应10h，加上乙醚沉淀，用乙醇重结晶，得到白色晶体，即N-甲基-N-[(5-苯基-1,3,4-恶二唑)-2-硫代乙基]-N,N-二羟乙基溴化铵(S2QAS)，真空干燥，产品3.69g，产率91.3％。IR(KBrpelletcm-1):3310(br),3008(w),1605(w),1556(w),1470(s),1448(m),1198(s),1064(s),1050(s),973(m),952(m),928(m),869(m),776(s),750(m),703(s),690(s),634(m).1HNMR(400MHz,DMSO)δ3.16(s,3H,N-CH3),3.57(m,4H,N-CH2),3.75(m,2H,CH2),3.77(m,2H,CH2),3.87(m,4H,2O-CH2),5.30(s,2H,2OH),7.65-8.01(m,5H,C6H5).Anal.Calcd.for:C44.56,H5.48,N10.39,S7.93；Found:C44.47,H5.39,N10.50,S7.87.
实施例2：S3QAS的合成
将0.01mol的2-巯基-5-苯基-1,3,4-恶二唑、氢氧化钠与0.02mol的二溴丙烷混合与甲醇溶液中，室温反应12h以上至充分反应，通过薄层色谱法(TLC)分析确定反应终点。反应完毕后抽滤，所得到的的滤液用石油醚重结晶，干燥得到中间体为白色固体。将中间体和N-甲基二乙醇胺在N,N-二甲基甲酰胺溶液中，40℃回流反应8h，加上乙醚沉淀，用乙醇重结晶，得到白色晶体，即N-甲基-N-[(5-苯基-1,3,4-恶二唑)-2-硫代丙基]-N,N-二羟乙基溴化铵(S3QAS)，真空干燥，产品3.78g，产率90.4％。IR(KBrpelletcm-1):3313(br),3033(w),1606(w),1556(w),1463(s),1430(m),1295(m),1198(s),1097(m),1074(s),1050(s),1023(m),937(s),952(w),937(m),781(s),738(w),703(s),690(s),611(m).1HNMR(400MHz,DMSO)δ2.25(m,2H,CH2),3.11(s,3H,N-CH3),3.33(m,2H,CH2),3.45(m,4H,N-CH2),3.55(m,2H,CH2),3.82(m,4H,2O-CH2),5.26(s,2H,2OH),7.60-7.96(m,5H,C6H5).Anal.Calcd.for:C45.94,H5.78,N10.04,S7.66；Found:C45.97,H5.69,N10.14,S7.45.
实施例3：S4QAS的合成
将0.01mol的2-巯基-5-苯基-1,3,4-恶二唑、氢氧化钠与0.02mol的二溴丁烷混合与异丙醇溶液中，室温反应12h以上至充分反应，通过薄层色谱法(TLC)分析确定反应终点。反应完毕后抽滤，所得到的的滤液用石油醚重结晶，干燥得到中间体为白色固体。将中间体和N-甲基二乙醇胺在N,N-二甲基甲酰胺溶液中，50℃回流反应10h，加上乙醚沉淀，用乙醇重结晶，得到白色晶体，即N-甲基-N-[(5-苯基-1,3,4-恶二唑)-2-硫代丙基]-N,N-二羟乙基溴化铵(S4QAS)，真空干燥，产物3.78g，产率87.9％。IR(KBrpelletcm-1):3326(br),2925(w),1632(w),1608(w),1559(w),1470(s),1449(m),1190(s),1067(m),1053(s),1004(m),954(m),904(m),882(m),777(s),702(s),690(s),631(m).1HNMR(400MHz,DMSO)δ1.79-1.88(m,4H,CH2),3.11(s,3H,N-CH3),3.33(m,2H,S-CH2),3.37(m,2H,N-CH2),3.47(m,4H,N-CH2),3.83(m,4H,2O-CH2),5.28(s,2H,2OH),7.57-7.97(m,5H,C6H5).Anal.Calcd.for:C47.22,H6.06,N9.72,S7.42；Found:C47.34,H6.21,N9.83,S7.31.
实施例4：S6QAS的合成
将0.01mol的2-巯基-5-苯基-1,3,4-恶二唑、氢氧化钠与0.02mol的二溴己烷混合与异丙醇溶液中，室温反应16h以上至充分反应，通过薄层色谱法(TLC)分析确定反应终点。反应完毕后抽滤，所得到的的滤液用石油醚重结晶，干燥得到中间体为白色固体。将中间体和N-甲基二乙醇胺在N,N-二甲基甲酰胺溶液中，50℃回流反应9h，加上乙醚沉淀，用乙醇重结晶，得到白色晶体，即N-甲基-N-[(5-苯基-1,3,4-恶二唑)-2-硫代己基]-N,N-二羟乙基溴化铵(S6QAS)，真空干燥，产品4.07g，产率88.4％。IR(KBrpelletcm-1):3296(br),2937(w),1606(w),1559(w),1470(s),1450(m),1343(w),1187(s),1057(s),1054(s),1024(m),993(m),954(m),914(m),894(m),854(w),794(w),784(m),734(w),704(s),694(s),604(m).1HNMR(400MHz,DMSO)δ1.29-1.33(m,2H,CH2),1.45-1.47(m,2H,CH2),1.68-1.70(m,2H,CH2),1.78-1.82(m,2H,CH2),3.06(s,3H,N-CH3),3.31-3.3.32(m,2H,S-CH2),3.41-3.43(m,2H,N-CH2),3.44(m,4H,N-CH2),3.80(m,4H,2O-CH2),5.30(s,2H,2OH),7.58-7.96(m,5H,C6H5).Anal.Calcd.for:C49.56,H6.57,N9.13,S6.96；Found:C49.47,H6.39,N9.31,S6.88.
实施例5：S8QAS的合成
将0.01mol的2-巯基-5-苯基-1,3,4-恶二唑、氢氧化钠与0.02mol的二溴辛烷混合与甲醇溶液中，室温反应24h以上至充分反应，通过薄层色谱法(TLC)分析确定反应终点。反应完毕后抽滤，所得到的的滤液用石油醚重结晶，干燥得到中间体为白色固体。将中间体和N-甲基二乙醇胺在N,N-二甲基甲酰胺溶液中，50℃回流反应10h，加上乙醚沉淀，用乙醇重结晶，得到白色晶体，即N-甲基-N-[(5-苯基-1,3,4-恶二唑)-2-硫代辛基]-N,N-二羟乙基溴化铵(S8QAS)，真空干燥，产品4.1g，产率84.1％。IR(KBrpelletcm-1):3296(br),2929(w),2856(w),1607(w),1558(w),1472(s),1432(m),1187(s),1084(m),1054(m),1024(m),998(m),955(m),908(m),885(m),779(s),730(m),707(s),693(m),607(m).1HNMR(400MHz,DMSO)1.25-1.32(m,8H,CH2),1.67-1.77(m,4H,CH2),3.07(s,3H,N-CH3),3.30(m,2H,S-CH2),3.37(m,2H,N-CH2),3.44-3.43(m,4H,N-CH2),3.80-3.81(m,4H,2O-CH2),5.23-5.26(s,2H,2OH),7.58-7.97(m,5H,C6H5).Anal.Calcd.for:C51.63,H7.02,N9.13,S6.96；Found:C49.47,H6.39,N9.31,S6.88.
实施例6：S10QAS的合成
将0.01mol的2-巯基-5-苯基-1,3,4-恶二唑、氢氧化钠与0.02mol的二溴癸烷混合与甲醇中，40℃反应12h以上，通过薄层色谱法(TLC)分析确定反应终点。反应完毕后抽滤，所得到的的滤液用石油醚重结晶，干燥得到中间体为白色固体。将中间体和N-甲基二乙醇胺在N,N-二甲基甲酰胺溶液中，80℃回流反应8h，加上乙醚沉淀，用乙醇重结晶，得到白色晶体，即N-甲基-N-[(5-苯基-1,3,4-恶二唑)-2-硫代癸基]-N,N-二羟乙基溴化铵(S10QAS)，真空干燥，产品4.17g，产率80.8％。IR(KBrpelletcm-1):3298(br),2930(w),2853(w),1605(w),1556(w),1472(s),1433(m),1185(s),1083(s),1022(m),964(m),954(m),934(m),887(m),855(w),781(s),753(w),705(s),693(s),614(m).1HNMR(400MHz,DMSO)δ1.27-1.41(m,12H,CH2),1.66-1.73(m,4H,CH2),3.06(s,3H,N-CH3),3.28-3.30(m,2H,N-CH2),3.37(m,2H,S-CH2),3.42(m,4H,N-CH2),3.81(s,4H,2O-CH2),5.24(s,2H,2OH),7.56-7.94(m,5H,C6H5).Anal.Calcd.for:C53.48,H7.42,N8.13,S6.21；Found:C53.55,H7.39,N8.21,S6.32.
实施例7：S12QAS的合成
将0.01mol的2-巯基-5-苯基-1,3,4-恶二唑、氢氧化钠与0.02mol的二溴十二烷混合与乙醇溶液中，50℃反应12h以上至充分反应，通过薄层色谱法(TLC)分析确定反应终点。反应完毕后抽滤，所得到的的滤液用石油醚重结晶，干燥得到中间体为白色固体。将中间体和N-甲基二乙醇胺在N,N-二甲基甲酰胺溶液中，90℃回流反应10h，加上乙醚沉淀，用乙醇重结晶，得到白色晶体，即N-甲基-N-[(5-苯基-1,3,4-恶二唑)-2-硫代己基]-N,N-二羟乙基溴化铵(S12QAS)，真空干燥，产品4.43g产率81.5％。IR(KBrpelletcm-1):3298(m),3234(m),2926(m),2856(w),1609(w),1556(w),1456(s),1426(w),1183(s),1082(m),1054(m),988(w),955(w),922(w),879(m),857(w),778(s),727(w),704(s),693(s),643(m).1HNMR(400MHz,DMSO)δ1.24-1.39(m,16H,CH2),1.66-1.78(m,4H,CH2),3.07(s,3H,N-CH3),3.26-3.30(m,2H,N-CH2),3.36(m,2H,S-CH2),3.43(m,4H,N-CH2),3.73-3.81(s,4H,2O-CH2),5.24(s,2H,2OH),7.58-7.97(m,5H,C6H5).Anal.Calcd.for:C55.14,H7.77,N7.72,S5.89；Found:C55.25,H7.69,N7.32,S5.81.
本发明的恶二唑杂环取代的双羟基季铵盐抑菌性测试：采用试管二倍稀释法测定七种季铵盐的抑菌活性。
1.麦氏比浊标准的配制
用电子天平称取1.1756g氯化钡，蒸馏水定容至100mL，配成0.048mol/L氯化钡溶液；再量取1mL95％浓硫酸，加入94mL蒸馏水，配成0.18mol/L硫酸溶液。0.048mol/L氯化钡0.5mL加0.18mol/L硫酸溶液99.5mL，混匀后用530nm波长比色调整其浊度，使吸光度为0.1，该浊度为0.5麦氏比浊标准，相当于5×(107～108)CFU/mL。
2.最低抑菌浓度(MIC)判定标准
首先在观察细菌对照组长菌呈浑浊状，而药物对照组不长菌，呈透明清亮状的前提下，再观察实验组试管的浑浊情况，以判断不同浓度药液的抑菌作用，如试管内呈浑浊，表明有细菌生长，用“+”表示；如试管内透明清亮，表明无细菌生长，用“-”表示[6]。
3.季铵盐MIC的测定
取10只试管于试管架上，用移液枪吸取2mL营养肉汤于每只试管内，再另取移液枪吸取2mL季铵盐溶液(200ppm)于第一支试管内，吹匀，使药液于肉汤混匀，再从每组第1管吸取2mL混匀液到每组第2管中，如此类推到第9管，再从第9管中吸取2mL混匀液舍去，第10管为细菌对照组，不加药液。即每组试管中的药液浓度为100,50,25,12.5,6.25,3.125,1.56,0.78,0.39,0ppm。另取9支试管，稀释步骤按照上述进行，此组不加入菌液，为药液对照组。将试管置于37℃培养箱中培养24h，实验组与对照组对比观察结果。
表1恶二唑杂环取代的双羟基季铵盐最低抑菌浓度的测定(ppm)
表1实验结果可见，1227对金黄色葡萄球菌的MIC为0.78ppm，对甲型链球菌的MIC为1.56ppm，对大肠杆菌、变形杆菌和白色念珠菌的MIC为25ppm，对绿脓杆菌的MIC为12.5ppm。S2QAS对金黄色葡萄球菌、甲型链球菌、大肠杆菌、变形杆菌和白色念珠菌的MIC为25ppm，绿脓杆菌的MIC为12.5ppm。表明S2QAS对绿脓杆菌的敏感性较高，抑制绿脓杆菌的效果较好。
S3QAS对金黄色葡萄球菌、甲型链球菌、大肠杆菌、变形杆菌和白色念珠菌的MIC为25ppm，绿脓杆菌的MIC为12.5ppm。表明S3QAS对绿脓杆菌的敏感性较高，抑制绿脓杆菌的效果较好。其抑菌效果与S2QAS的抑菌效果相当。
S4QAS对金黄色葡萄球菌、甲型链球菌、大肠杆菌、变形杆菌和白色念珠菌的MIC为25ppm，绿脓杆菌的MIC为12.5ppm。表明S4QAS对绿脓杆菌的敏感性较高，抑制绿脓杆菌的效果较好。其抑菌效果与S3QAS的抑菌效果相当。
S6QAS对金黄色葡萄球菌、甲型链球菌、大肠杆菌和变形杆菌的MIC为25ppm，对绿脓杆菌和白色念珠菌的MIC为12.5ppm。表明S6QAS对绿脓杆菌和白色念珠菌的敏感性较高，抑制绿脓杆菌和白色念珠菌的效果较好。其对白色念珠菌的抑菌效果比S4QAS的抑菌效果提高，对于其他菌种的效果与S4QAS相当。
S8QAS对大肠杆菌和变形杆菌的MIC为25ppm，对金黄色葡萄球菌、甲型链球菌、绿脓杆菌和白色念珠菌的MIC为12.5ppm。表明S8QAS对金黄色葡萄球菌、甲型链球菌、绿脓杆菌和白色念珠菌的敏感性较高。其对金黄色葡萄球菌、甲型链球菌的抑菌效果比S6QAS的抑菌效果提高，对于其他菌种的效果与S6QAS的抑菌效果相当。
S10QAS对对金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌和白色念珠菌的MIC为12.5ppm，对甲型链球菌的MIC为6.25ppm，对大肠杆菌和变形杆菌的MIC为25ppm。表明S10QAS对甲型链球菌的敏感性较高。其对甲型链球菌的抑菌效果比S8QAS的抑菌效果提高，对于其他菌种的效果与S6QAS的抑菌效果相当。
S12QAS对金黄色葡萄球菌、甲型链球菌和白色念珠菌的MIC为6.25ppm，对绿脓杆菌的MIC为12.5ppm，对大肠杆菌和变形杆菌的MIC为25ppm。表明S12QAS对金黄色葡萄球菌、甲型链球菌和白色念珠菌的敏感性较高。其对金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的抑菌效果比S10QAS的抑菌效果提高，对于其他菌种的效果与S10QAS的抑菌效果相当。
4.季铵盐MBC的测定
表8季铵盐最低杀菌浓度(MBC)测定结果(ppm)
取季铵盐的各有效抑菌浓度药液和对照组对应的浓度药液0.1mL移种至不含药物的营养琼脂平皿上，用细菌涂布器平铺溶液，各平皿置37℃培养箱中培养24h，观察有无细菌生长。以平皿培养基中，计数少于5个菌落者作为该药物的最低杀菌浓度(MBC)，取苯扎氯胺(1227)作为对照药[7]。
从表8实验结果可25知，1227对金黄色葡萄球菌、甲型链球菌和大肠杆菌的MBC值均为1.56ppm，对绿脓杆菌、变形杆菌和白色念珠菌的抑菌率均为25ppm。S2QAS、S3QAS、S4QAS对金黄色葡萄球菌的最低杀菌浓度(MBC)均为50ppm，S6QAS、S8QAS、S10QAS对金黄色葡萄球菌的最低杀菌浓度为25ppm，S12QAS对金黄色葡萄球菌的最低杀菌浓度(MBC)为12.5ppm；S2QAS、S3QAS、S4QAS和S6QAS对甲型链球菌的最低杀菌浓度(MBC)均为25ppm，S8QAS对甲型链球菌的最低杀菌浓度(MBC)为12.5ppm，说明7种季铵盐对本实验所采用的两种革兰氏阳性菌的抑菌活性随着烷基链长度的增大而提高。
S2QAS、S3QAS、S4QAS、S6QAS、S8QAS、S10QAS和S12QAS对大肠杆菌、绿脓杆菌、变形杆菌的最低杀菌浓度(MBC)均为50ppm，说明烷基链长度的变化对革兰氏阴性菌没有明显的影响。S2QAS、S3QAS、S4QAS对白色念珠菌的最低杀菌浓度(MBC)均为25ppm，S6QAS、S8QAS、S10QAS、S12QAS对白色念珠菌的最低杀菌浓度(MBC)均为12.5ppm，说明随着烷基链的增长，对真菌的抑菌活性也在逐渐增强。
综上，通过对本发明的7种季铵盐的抑菌性能比较，S12QAS的抑菌性是最好的。
为了研究本发明中季铵盐的细胞毒性，本发明采用CCK-8法检测了它们对人正常肝细胞(LO2)的细胞毒性。将季铵盐溶解在PBS缓冲液中。LO2细胞用季铵盐作用24小时，然后用MTT溶液(20μL,5mg/mL)作用4小时。然后弃去上清，加入200μLDMSO，最后在570nm处测试其吸光度，得到它们对细胞的毒性大小[8]。如表9所示，不同药物对细胞的半数致死量(IC50)。
从表9得知，随着烷基链长度的逐渐增加，其对正常细胞的毒性也在逐渐增加。S2QAS、S3QAS、S4QAS、S6QAS对LO2细胞的IC50值均大于100ppm，而对本发明中所用细菌的最大杀菌浓度为50ppm，说明在达到最佳的抑菌效果时，并没有毒性。S8QAS对LO2细胞的IC50值为50.41ppm，对本发明中所用的菌种的最大杀菌浓度是50ppm，说明S8QAS在达到对绿脓杆菌和变形杆菌的杀菌浓度是，其对正常细胞的毒性也较大。S10QAS、S12QAS的毒性也较大，其IC50值已经超过对MBC值。而1227的最小MBC和其对正常细胞的IC50值相当，而对绿脓杆菌、变形杆菌和白色念珠菌的MBC均为25ppm，其值远远大于对正常细胞的IC50值，综合考虑，所合成的7种季铵盐的毒性均比1227的毒性小。
表9季铵盐对LO2细胞的细胞毒性
以上所述仅为本发明的优选实例，并不用于限制本发明，其他如以二乙醇胺形成的双羟基季铵盐，均在本专利的保护范围内。凡在本发明的基础之上的任何改动、修改、替换等，均应包含在本发明的保护范围内。
参考文献
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Claims (10)
1.具有抑菌活性的恶二唑杂环取代的双羟基季铵盐，命名为N-R1-N-R2-N,N-二羟乙基卤化铵，结构如下：
其合成路线如下：
2.如权利要求1所述具有抑菌活性的恶二唑杂环取代的双羟基季铵盐，其特征在于
所述R1是下列基团之一：烷基、烯基、炔基、酰基、芳香基、羰基、烷羰基、芳香羰基、羟基烷基、氨基烷基、醚烷基、硫代基、硫代烷基、烷硫代基、取代磺酰基。
3.具有抑菌活性的恶二唑杂环取代的双羟基季铵盐的制备方法，特征在于
其制备流程如下：
1)、将5-苯基-2-巯基-1,3,4-恶二唑与不同烷基链长度的二溴代烷烃反应，得到5-苯基-2-硫代烷基-1,3,4-恶二唑；
二溴代烷分别是不同烷基链长度的烷烃，包括二溴乙烷、二溴丙烷、二溴丁烷、二溴戊烷、二溴己烷、二溴庚烷、二溴辛烷、二溴壬烷、二溴癸烷、二溴十一烷、二溴十二烷。
2)、将N-R1-二乙醇胺和有机溶剂混合均匀后滴加卤代烷，控制反应温度和反应时间，用沉淀剂沉淀，反复重结晶得到高产率的恶二唑杂环取代的双羟基季铵盐。
4.如权利要求3所述具有抑菌活性的恶二唑杂环取代的双羟基季铵盐的制备方法，特征在于
所述N-R1-二乙醇胺中的取代基R1是下列基团之一：烷基、烯基、炔基、酰基、芳香基、羰基、烷羰基、芳香羰基、羟基烷基、氨基烷基、醚烷基、硫代基、硫代烷基、烷硫代基、取代磺酰基。
5.如权利要求3所述具有抑菌活性的恶二唑杂环取代的双羟基季铵盐的制备方法，特征在于
所述加入的有机溶剂是指N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、丙酮、甲醇、乙醇、异丙醇、氯仿、二氯甲烷、乙醚中的一种，所述有机溶剂的加入量为每0.01mol的N-R1-二乙醇胺原料加入5-14mL的有机溶剂。
6.如权利要求3所述具有抑菌活性的恶二唑杂环取代的双羟基季铵盐的制备方法，特征在于
所述卤代烷与所述N-R1-二乙醇胺的摩尔比大于等于1。
7.如权利要求3所述具有抑菌活性的恶二唑杂环取代的双羟基季铵盐的制备方法，特征在于
所述的反应温度控制在30-100℃，所述的反应时间控制在3-24小时。
8.如权利要求3所述具有抑菌活性的恶二唑杂环取代的双羟基季铵盐的制备方法，特征在于
所述沉淀剂是指乙醚、苯、丙酮、石油醚中的一种。
9.如权利要求3所述具有抑菌活性的双羟基季铵盐的制备方法，特征在于
所述反复重结晶选择的溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、丙酮、甲醇、乙醇、异丙醇、氯仿、二氯甲烷中的一种，重结晶时选择乙醚、苯、丙酮或石油醚作为沉淀剂。
10.具有抑菌活性的恶二唑杂环取代的双羟基季铵盐在制备抑制金黄色葡萄球菌、甲型链球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌、变形杆菌和白色念珠菌的药物中的应用。
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