CN106832267A

CN106832267A - 一种胍类共聚物及其制备方法

Info

Publication number: CN106832267A
Application number: CN201710017157.9A
Authority: CN
Inventors: 史瑞雪; 戴彦榛; 王玉路; 王舒萌; 李芳�; 李欢欢
Original assignee: Changjiangmai Medicine Science & Technology Co Ltd Beijing
Current assignee: Changjiangmai Medicine Science & Technology Co Ltd Beijing
Priority date: 2017-01-11
Filing date: 2017-01-11
Publication date: 2017-06-13
Anticipated expiration: 2037-01-11
Also published as: CN106832267B

Abstract

不仅可以作为消毒剂，同时还可以作为一种阳离子高分子表面活性剂的胍类共聚物及其制备方法，能够对处于包裹于不易分散的物质里面的细菌具有更好的消毒效果。

Description

一种胍类共聚物及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种高分子消毒剂及其制备方法，尤其是一种改性胍类共聚物及其制备方法。

背景技术

现有技术中用于杀菌、消毒的消毒剂通常具有一定的毒性，刺激性，腐蚀性，而且稳定性差，有些甚至易燃易爆，多数均具有较大的副作用。消毒专家推崇将聚六亚甲基胍作为理想的消毒剂。聚六亚甲基胍是一种环保型高分子聚合物杀菌消毒剂，具有杀菌广谱；有效浓度低；作用速度快；性质稳定；易溶于水的优良性能；可在常温下使用；长期抑菌、无副作用；无腐蚀性；无色、无嗅；无毒；不燃、不爆、使用安全；价格适中；运输方便，可以说是最佳的杀菌剂。

作为聚六亚甲基胍，实际上，其是一种环保型多用途聚合物，在工业、农业、医用和日常生活中有着广泛的用途。然而，虽然聚六亚甲基胍具有较高的消毒活性，但是对于隐藏于物质内部的细菌特别是凝固的蛋白质或血液等就很难起到消毒作用。

现有技术中存在很多尝试对胍类共聚物进行改性的技术方案，基本上均为对胍类小分子的改性比如椰油基胍等。

诸如专利文献1(CN1542033A)，其中公开了一种聚六亚甲基胍及制备方法，采用双氰双胺、氯化胺合成得到盐酸胺基胍，再以合成得到的盐酸胺基胍与二亚丙基二胺聚合得到聚六亚甲基胍。该聚六亚甲基胍用作为杀灭各类细菌用作为杀菌剂的原料。然而，这种杀菌剂渗透性相对较差，对于隐藏于物质内部的细菌特别是凝固的蛋白质或血液等很难起到消毒作用。

专利文献2(CN1565635A)公开了一种广谱灭菌的化学消毒剂，包括季铵盐类化合物、双胍类化合物和水，按重量其配比季铵盐类化合物∶双胍类化合物∶水为1∶2～4∶80～140。对于加入醇类的广谱灭菌的化学消毒剂的配比(按重量计)是季铵盐类化合物∶双胍类化合物∶醇类消毒剂∶水＝1∶2～4∶30～60∶80～140。然而，这种以醇类等蛋白质变性剂为消毒机理的杀菌剂，一接触蛋白质就会使蛋白质表面变性，很难使消毒剂进入蛋白质内部，所以同样对于隐藏于物质内部的细菌特别是凝固的蛋白质或血液等很难起到消毒作用。

专利文献3(CN101731257A)公开了一种聚六亚甲基胍复方消毒剂及制备方法，采用胍类聚合物、季铵盐和非离子活性剂原料合成，按照重量百分比包括10％～30％聚六亚甲基胍或聚六亚甲基双胍，1％～10％单长链季铵盐，1％～10％双长链季铵盐，0.5％～5％非离子活性剂，50％～85％去离子水。然而，虽然得到灭菌效果好，性质稳定的消毒剂，但是，外加的季铵盐虽然具有一定的渗透能力，但是它只能起辅助渗透的作用，并不能使胍类消毒剂进入凝固的蛋白质，对于隐藏于物质内部的细菌特别是凝固的蛋白质或血液等中的细菌仍然是无能为力。

专利文献4(CN103004897A)中公开了一种高效生物杀菌剂，按照重量百分比包括8.0-10.0％聚六亚甲基胍；6.0-8.0％双链季铵盐；3.0-5.0％N-三甲基壳聚糖；6.0-7.0％DNA解链酶；4.0-5.0％黄莲精华液；3.0-4.0％苦丁根精华液；其余为净化水。该方案重点在于选择生物配方，与中草药精华液相复配的协同作用对各种致病菌进行快速杀灭作用，来有效杀灭和控制致病微生物的传播。该技术方案中的消毒杀菌剂尽管化学性质稳定，杀菌持续性强，但是，对于隐藏于物质内部的细菌特别是凝固的蛋白质或血液等中的细菌则无能为力。

专利文献5(CN1786134A)公开了一种多功能消毒灭菌洗涤剂组合物，按照重量百分比配比包括0.01％-1％氯-羟基二苯醚；0.01％-12％季铵盐化合物；0.02％-5％双胍类化合物；0.1％-5％螯合剂化合物；1％-30％脂肪醇化合物；0.01％-3％有机酸化合物；0.01％-20％非离子表面化合物；0.01％-1％香料；0.001％-0.5％颜料；30％-70％去离子水。在该技术方案中，采用了氯-羟基二苯醚杀菌的长效抑菌成分与双胍类化合物有机的结合，在组合物中其他介质的协同作用下产生了杀菌和长效的抑菌活性，同时增加了脂肪醇、非离子表面活性剂，使组合物具备了良好的溶剂体系，使其具有优异的分散和乳化效果及良好的渗透作用，从而加强了组合物的杀菌和抑菌活性，达到了全功能消毒灭菌的效果。然而，这种消毒剂对于包裹于不易分散的物质里面的细菌的杀菌效果仍然不是很理想。

发明内容

鉴于上述技术问题，为了解决作为高分子消毒剂的聚六亚甲基胍不具有分散渗透性的问题，能够对处于包裹于不易分散的物质里面的细菌具有更好的消毒效果，本发明目的在提供一种对已有高分子消毒剂进行结构改性，使其不仅可以作为消毒剂，同时还可以作为一种阳离子高分子表面活性剂的胍类共聚物及其制备方法。

具体的，根据本发明，提供一种胍类共聚物，其特征在于：所述共聚物含有以下结构单元：

其中，R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆、R₇、和R₈为H原子或者不同碳链长度的烃基、环烷基、烷氧基、-R₁₁-O-R₁₂、等基团(其中，R₉、R₁₀、R₁₁、R₁₂、R₁₃及R₁₄为碳原子数大于等于1的饱和烃基或者不饱和烃基，R₁₃和R₁₄可以处于邻位、间位或对位)；X、Y和Z分别为醋酸根离子、盐酸根离子或硫酸根离子等阴离子中的其中之一阴离子；n为大于等于1的整数。

根据本发明上述的共聚物，其特征在于：所述共聚物是由胍盐、己二胺、及烷基胍盐三种单体经缩合聚合反应制备而成，其中胍盐和烷基胍盐的总量等于己二胺的量，并且，烷基胍盐的量不为零。

根据上述的共聚物，其特征在于：所述共聚物的各个侧链基团可以是饱和烷基链也可以是不饱和的，可以是相同的结构，也可以是不同的结构。

根据本发明上述的共聚物，其特征在于：所述共聚物中的X、Y和Z可以是相同的阴离子，也可以是不同的阴离子。

根据本发明上述的共聚物，其特征在于：所述共聚物在存在催化剂的条件下利用缩合聚合方法制得。

根据本发明上述的共聚物，其特征在于：所述催化剂为各种酸、多元醇或者含有多羟基的高分子聚合物，如聚乙烯醇。

根据本发明上述的共聚物，其特征在于：所述共聚物也可以由聚六亚甲基胍经N烷基化反应制备而成。

根据本发明上述的共聚物，其特征在于：所述共聚物用作为高分子消毒材料。

根据本发明上述的共聚物，其特征在于：所述共聚物用作为高分子表面活性剂。

根据本发明的另一方面，还提供一种胍类共聚物的制备方法，其包括如下步骤：

1、在容器中加入盐酸胍、己二胺和椰油基胍并进行加热，然后加入聚乙烯醇，搅拌使它们发生反应；

2、反应结束后降温冷却，并滴加1-氯正丁烷，发生反应剧烈回流；

3、回流结束后加入一定量的水，待完全溶解形成溶液后出料形成所述胍类共聚物。

根据本发明，上述的共聚物实际上是通过不同基团改性的聚六亚甲基胍，能够在表面活性上具有不同的性能。其中，包括对聚六亚甲基胍进行季铵盐化改性的基团。胍上面的饱和N原子与卤代烃反应就形成了季铵盐。这个聚合物其实是一个混合物，季铵盐化和氮原子的烷基化反应其实是同时发生。产物中结构中有烷基改性的，也有一定量的季铵盐。

根据本发明，由于具有很好的分散渗透性，所以能够对处于包裹于不易分散的物质里面的细菌具有更好的消毒效果。

根据本发明，改性后的胍类共聚物结构上形成了一种高分子表面活性剂，所以，其不仅可以作为消毒剂，同时还可以作为一种阳离子高分子表面活性剂。

具体来说，根据本发明，相比现有技术，由于聚六亚甲基胍属于阳离子消毒剂，其消毒机理是依靠其所带正电荷吸附带有负电荷的细菌，作用于细菌表面，导致细菌不能呼吸而死亡(《灭菌消毒防腐保藏》，第二版，薛广波著)。所以，虽然聚六亚甲基胍具有较高的消毒活性，但是对于隐藏于物质内部的细菌特别是凝固的蛋白质或血液等就很难起到消毒作用。根据本发明，通过诸如对聚六亚甲基胍进行季铵盐化改性，不仅提高了分子结构上正电荷的数量，使其更有利于吸附细菌，同时由于疏水端的加入，使其结构上形成了一种高分子表面活性剂，从而使该消毒剂分子具有了高分子表面活性剂的功能，对消毒样品具有了分散、悬浮、渗透及乳化的功能。从而提高了消毒效果，能够对处于包裹于不易分散的物质里面的细菌进行杀菌消毒。

根据本发明，诸如聚六亚甲基胍，通过对聚六亚甲基胍结构上的改变，通过不同基团的引入，可以使聚六亚甲基胍具有不同的表面活性，使其具有高分子表面活性剂的性能，提高了消毒剂的渗透分散、润湿和乳化性能，使消毒更加彻底，使得隐藏于物体内部的细菌也能够被杀灭；可以提高聚六亚甲基胍与其他化学品的相容性能，扩展了消毒剂的应用范围；由于诸如季铵盐基团的引入，提高了整个分子中阳离子的含量，更有利于吸引、吸附带有负电荷的细菌，从而提高消毒性能。

根据本发明，所述共聚物是由胍盐、己二胺、及烷基胍盐三种单体经缩合聚合反应制备而成。

根据本发明，在上述胍类共聚物的制备方法中，诸如，在容量为1升的配有机械搅拌器、冷凝管、温度计和导气管的作为容器的四口烧瓶中，加入75g盐酸胍、116g己二胺，以及20g椰油基胍，并加热到125℃，加入1g聚乙烯醇1788(用氮气保护)，进行搅拌加热反应5个小时，反应结束后，降温到90℃，滴加1-氯正丁烷42g，反应剧烈回流，反应直到没有回流结束，加入150g水，完全溶解形成溶液后出料，然后补加一定量水形成含量50％的溶液。上面这些配比和各项参数是例示性的，在后各具体实施例中展示了不同配比和参数下制备所述胍类共聚物的情况。

根据本发明，所述共聚物在存在催化剂聚乙烯醇的条件下利用缩合聚合方法制得。

根据本发明，所述催化剂为各种酸如：浓盐酸、多元醇如：山梨醇或葡萄糖醇等或者含有多羟基的高分子聚合物，如聚乙烯醇。

根据本发明，所述共聚物也可以由聚六亚甲基胍经N烷基化反应制备而成。

根据本发明，所述共聚物具有抗菌谱广，对革兰氏阳性和阴性菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、真菌、霉菌、枯草牙胞及各类病毒，如流感病毒、痘类病毒、疤疹病毒、乙肝病毒、冠状病毒等均有效，具有高效、对皮肤无刺激性、无毒性、无腐蚀性等诸多优点。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明做进一步说明。

原理上讲，聚六亚甲基胍成正电性，通常状态下，很容易被呈负电性的各类细菌、病毒吸附，从而抑制细菌病毒的分裂功能，使细菌病毒丧失生殖能力，另一方面，通过与其他物质聚合形成的聚合物薄膜堵塞了微生物的呼吸通道，使微生物迅速窒息而死。因此，聚六亚甲基胍广泛用作为广谱抗菌成分，对各种病菌、真菌、及各类病毒等均有效，相比有效成分为氯、碘、醛、醇、酸类等的杀菌剂作用更迅速，杀菌效果更牢靠。

进一步，聚六亚甲基胍复方消毒剂中的胍基和长链季铵盐具有很高的活性，使聚合物成正电性，故很容易被通常呈负电性的各类细菌、病毒所吸附，从而抑制了细菌病毒的分裂功能，使细菌病毒丧失了生殖能力，并且破坏细菌及真菌的细胞壁和细胞质的膜系统，加上聚合物形成的薄膜堵塞了微生物的呼吸通道，使微生物迅速窒息而死。根据该杀菌机理，各类细菌对其不会产生抗药性。在该体系中加入了非离子活性剂，使其具有了良好的分散、乳化和渗透作用，加强了杀菌和抑菌作用。

更进一步，双链季铵盐采用一个联接基将两个季铵盐分子联接起来，使得每个化合物分子含有两个亲水基和两个疏水基和两个正电荷的N离子，所以具有更大的表面活性，由于分子中有两个带正电荷的N离子，所以更有利于杀菌剂分子在细菌表面的吸附，从而改变细胞壁的渗透性，使菌体破裂，而且，在吸附到菌体表面后，有利于疏水基与亲水基分别深入菌体细胞的类脂层与蛋白层，导致酶失去活性；而且，在链桥中引入S、N等原子，在协同作用下，使双链季铵盐类化合物具有比单长链季铵盐化合物更强的杀菌能力。

根据本发明，提供一种胍类共聚物，该共聚物广泛用于家庭专用杀菌消毒剂、公共场所灭菌净化剂、水产养殖杀菌剂、湿巾消毒剂、皮肤创面消毒剂、外阴洗液、手消毒剂、纺织行业及卫生巾等制品消毒剂、脚气及皮肤病杀菌剂、消毒洗涤剂、啤酒及饮料以及食品加工行业消毒杀菌剂等等，所述共聚物含有以下结构单元：

其中，R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆、R₇、和R₈为H原子或者不同碳链长度的烃基、环烷基、烷氧基、-R₁₁-O-R₁₂、等基团(其中，R₉、R₁₀、R₁₁、R₁₂、R₁₃及R₁₄为碳原子数大于等于1的饱和烃基或者不饱和烃基，R₁₃和R₁₄可以处于邻位、间位或对位)；X、Y和Z分别为醋酸根离子、盐酸根离子或硫酸根离子等阴离子中的其中之一阴离子；n＝1-35。

作为上述基团，诸如:十二烷氧基羰基乙基，乙氧基十二烷基，苄基，苯基十二烷基，对甲基苯基十六烷基等等。

作为X、Y和Z，只需其中之一即可，它们可以相同，可以不同，诸如X、Y、Z依次为醋酸根离子、盐酸根离子或硫酸根离子，也可以依次为硫酸根离子、醋酸根离子或盐酸根离子等等，或者X、Y为盐酸根离子、Z为硫酸根离子，甚至，还可以是X、Y、Z均为醋酸根离子。

所述共聚物可以采用多种方式制备而成，显著有效的是采用本发明的制备方法制成(后面将描述)，作为其中一个最佳方案，其由胍盐、己二胺、及烷基胍盐三种单体经缩合聚合反应制备而成，其中胍盐和烷基胍盐的总量等于己二胺的量，并且，烷基胍盐的量不为零。

作为所述胍盐，诸如醋酸胍，盐酸胍等。

作为所述烷基胍盐、诸如十六烷基胍盐酸盐，椰油基胍醋酸盐。

所述缩聚反应根据反应条件，可以采用熔融缩聚反应、溶液缩聚反应、界面缩聚反应、以及固相缩聚反应中的一种或者多种。本发明中，优选采用熔融缩聚反应。

需要指出的是，作为上述烷基胍盐，在上述缩聚反应中不可或缺，其提供了取代基，以能够保证对所述胍类共聚物进行良好改性。

关于缩聚反应制备得到本发明的共聚物的过程，后面将详细描述。

另外，根据本发明的所述共聚物，各个侧链基团可以是饱和烷基链，诸如：十六烷基、十二烷基，也可以是不饱和的，诸如亚油基、烯丙基等。可以是相同的结构，也可以是不同的结构。

作为所述共聚物中的X、Y和Z可以是相同的阴离子，也可以是不同的阴离子。

在上述缩合聚合反应中还可以添加催化剂。作为所述催化剂，可以为各种酸(诸如：对甲基苯磺酸、盐酸等)、多元醇(诸如：山梨醇或葡萄糖醇等)或者含有多羟基的高分子聚合物，如聚乙烯醇等。

如上所述，所述共聚物可以采用多种方式制备而成，显著有效的是采用本发明的制备方法制成(后面将描述)，作为另一个最佳方案，所述共聚物也可以由聚六亚甲基胍经N烷基化反应制备而成。

N烷基化反应是指把各种饱和、不饱和取代基团的烷基引入到有机化合物分子的氮原子上的反应。常用的烷基化试剂诸如卤代烃、酯类、醇类、醚类及烯烃类化合物等等，N烷基化反应广泛用于制备药物、表面活性剂、纺织印染助剂的重要中间体等等。就N烷基化反应本身而言，近年来也是制药界研究的重点课题。本发明中，聚六亚甲基胍经烷基化后，显著提高脂溶性和渗透性。这也是本发明的重点之一，经改性后杀菌消毒作用大幅提升，对于隐藏于物质内部的细菌特别是凝固的蛋白质或血液等起到非常理想的消毒作用。

因此，根据本发明上述的胍类共聚物，可以广泛用作为高分子消毒材料。

同时，根据本发明上述的共聚物，还可以广泛用作为高分子表面活性剂。

根据本发明，上述的共聚物可以看作为是通过不同基团改性的聚六亚甲基胍，能够在表面活性上具有不同的性能。其中，包括对聚六亚甲基胍进行烷基化反应和进一步的季铵盐化反应。饱和N原子与卤代烃反应就是季铵盐。本发明中只要有足够量的卤代烃，氮原子上就可以形成季铵盐改性的基团。

下面通过具体实施例进行示例性描述。

实施例1：

在配有真空脱气装置，温度计的烧瓶中加入一定量的纯品聚六亚甲基胍和一定量的氯代烷烃如：1-氯丁烷、正辛基氯、十二烷基氯或苄基氯的一种或者数种的混合物等在40C°-120C°条件下加热反应，直到卤代烃反应完全，减压(根据设备条件)或常压下蒸除挥发性物质，得产品。

实施例2：

在配有机械搅拌器，温度计，气体吸收装置的烧瓶中按照摩尔比(盐酸胍+烷基胍)：1,6-己二胺＝1:1的比例加入三种原料，加热到100-130C°。加入前面原料总量1-5％的催化剂。保持100-130C°条件下反应直到没有气体生成。减压蒸除挥发性物质得产品。

实施例3

在配有机械搅拌器，温度计，回流冷凝器的1升的三口烧瓶中加入600ml无水乙醇，在其中加入1mol的盐酸胍和lmol的碳酸钠，搅拌反应1小时，加入lmol的氯乙酸十二酯，50℃反应10个小时，减压蒸除溶剂乙醇的产品。

下表列出本发明胍类共聚物(有效成分为20％wt的水溶液)抑制集中常见有害微生物所需的浓度:

表1

微生物(细菌、真菌、酵母菌)	应用浓度/ppm
		大肠杆菌(0157；H7)	80
金黄色葡萄球菌	30
		鼠伤寒、霍乱沙门氏菌	120-160
黑曲霉菌	750
		白色念珠菌	300

下面是通过灭菌试验、毒理试验、腐蚀性试验来验证本发明产生的有益效果的实验数据。

I.灭菌试验

根据《消毒技术规范》(2002年4月版)的标准，对大肠杆菌ATCC12900、金黄色葡萄球菌ATCC6538、鼠伤寒、霍乱沙门氏菌13311、黑曲霉菌、白色念珠菌ATCC10231、铜绿假单胞菌ATCC27853、奇异变形杆菌(临床分离株)、阴沟肠杆菌(临床分离株)、枯草芽孢杆菌(临床分离株)、肺炎克雷伯菌(临床分离株)做了灭菌试验，结果见表2。

表2：灭菌试验结果按杀灭率(％)

II、毒理试验

根据《消毒技术规范(2002年4月版)的标准进行急性经口毒性试验结果，小白鼠急性经口毒性试验LD50大于5000mg/kg体重。结果见表3。

表3：小白鼠急性经口毒性试验

相关其他毒性试验结果见表4。

表4：毒理学实验数据

由此可以看出，根据《消毒技术规范(2002年4月版)的标准，本发明胍类共聚物属于无毒类产品，可以直接应用于人体和食品工业、医疗行业等的杀菌及消毒。

III、腐蚀性试验

根据《消毒技术规范(2002年版)的标准，对不锈钢、碳钢、铜、铝等金属做腐蚀性试验，发现本发明对不锈钢、碳钢、铜、铝均未产生腐蚀。

根据本发明，所制备得到的胍类共聚物杀菌广谱；性质稳定；无副作用；无腐蚀性；无色、无嗅；无毒；不燃、不爆、使用安全，为十分理想的杀菌消毒剂。

根据本发明，由于制备得到的胍类共聚物具有很好的分散渗透性，所以能够对处于包裹于不易分散的物质里面的细菌具有更好的消毒效果。

综上，尽管以具体实施例对本发明作出了详细描述，但是，这些描述是示例性的，本领域技术人员能够在其基础上进行各种修改和变更，只要不脱离本发明宗旨和精神，这些修改和变更均落入本发明的范畴中，本发明的保护范围由所附权利要求限定。

Claims

1.一种胍类共聚物，其特征在于：所述共聚物含有以下结构单元：

其中，R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆、R₇、和R₈为H原子或者不同碳链长度的烃基、环烷基、烷氧基、等基团(其中，R₉、R₁₀、R₁₁、R₁₂、R₁₃及R₁₄为碳原子数大于等于1的饱和烃基或者不饱和烃基，R₁₃和R₁₄可以处于邻位、间位或对位)；X、Y和Z为醋酸根离子、盐酸根离子或硫酸根等各种阴离子；n为大于等于1的整数。

2.根据权利要求1所述的共聚物，其特征在于：所述共聚物是由胍的盐、己二胺及烷基胍盐三种单体经缩合聚合反应制备而成，胍盐和烷基胍盐的总量等于己二胺的量，其中，烷基胍盐的量不为零。

3.根据权利要求1所述的共聚物，其特征在于：所述共聚物的各个侧链基团可以是饱和烷基链也可以是不饱和的，可以是相同的结构，也可以是不同的结构。

4.根据权利要求1所述的共聚物，其特征在于：所述共聚物中的X、Y和Z可以是相同的阴离子，也可以是不同的阴离子。

5.根据权利要求1所述的共聚物，其特征在于：所述共聚物在催化剂存在下利用缩合聚合方法制得。

6.根据权利要求5所述的共聚物，其特征在于：所述催化剂为各种酸、多元醇或者含有多羟基的高分子聚合物，如聚乙烯醇。

7.根据权利要求1所述的共聚物，其特征在于：所述共聚物也可以由聚六亚甲基胍经N烷基化反应制备而成。

8.根据权利要求1所述的共聚物，其特征在于：所述共聚物用作为高分子消毒材料。

9.一种胍类共聚物的制备方法，其包括如下步骤：

(1)在容器中加入盐酸胍、己二胺和椰油基胍并进行加热，然后加入聚乙烯醇，搅拌使它们发生反应；

(2)反应结束后降温冷却，并滴加1-氯正丁烷，发生反应剧烈回流；

(3)回流结束后加入一定量的水，待完全溶解形成溶液后出料形成所述胍类共聚物。