CN113854299A - 2，5位取代呋喃类化合物和/或其金属络合物在抗菌防霉消毒领域中的应用 - Google Patents

2，5位取代呋喃类化合物和/或其金属络合物在抗菌防霉消毒领域中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种2，5位取代呋喃类化合物和/或其金属络合物在抗菌防霉消毒领域中的应用。所述2，5位取代呋喃类化合物具有如下结构：
Figure DDA0002562432340000011
R1选自‑CHO、‑COOH、‑CH2OH和‑CH2NH2中的任一种，R2选自‑CHO、‑COOH、‑CH2OH和‑CH2NH2中的任一种。本发明还提供了一种新型生物基呋喃类抗菌防霉消毒剂，其包含所述2，5位取代呋喃类化合物和/或其金属络合物，所述新型生物基呋喃类抗菌防霉消毒剂至少能够用于抑制或灭杀真菌、细菌和病毒。本发明的2，5位取代的呋喃类化合物及其金属络合物对真菌、细菌和病毒具有较好的灭杀和抑制特性，在抗菌防霉消毒领域有广泛应用前景。

Description

2，5位取代呋喃类化合物和/或其金属络合物在抗菌防霉消毒 领域中的应用
技术领域
本发明涉及一种抗菌防霉消毒剂，具体涉及一种2，5位取代呋喃类化合物和/或其金属络 合物在抗菌防霉消毒剂中的开发和应用，属于抗菌防霉消毒制品技术领域。
背景技术
在日常生活中，除了每年各地不同程度爆发的季节性流感之外，各种呼吸道疾病极其常 见，例如由于室内发霉的真菌引起的哮喘等。尽管由微生物引起的发病严重程度不同，但同 样影响了人们的日常生活。而在特定场合，例如医院和公共场合，开展日常化的消毒工作， 有助于控制各种流行性疾病的发生和传播。
随着社会发展，需要开发更加环保、安全和高效的消毒剂。呋喃类生物基化合物来自生 物质，经初步验证，属于低毒类化合物，且具有不挥发、不含氯等卤素离子等独特优势。生 物基来源的2，5位取代呋喃类化合物，对环境友好，且对畜及人无副作用，且经验证，2，5位 取代呋喃类化合物及其金属络合物对于真菌、细菌和病毒都有很好的抑制和灭杀效果，抗菌 效果明显，抗菌范围广，因此2，5位取代呋喃类化合物及其金属络合物作为新型的抗菌防霉 剂具有广阔的应用前景。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种2，5位取代呋喃类化合物和/或其金属络合物在抗菌防霉 消毒领域中的应用。
本发明的另一个目的在于提供一种新型生物基呋喃类抗菌防霉消毒剂。
为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：
本发明实施例提供了式(I)所示的2，5位取代呋喃类化合物和/或其金属络合物在抗菌防 霉消毒领域中的应用；
Figure BDA0002562432330000021
其中，R1选自-CHO、-COOH、-CH2OH和-CH2NH2中的任一种，R2选自-CHO、-COOH、 -CH2OH和-CH2NH2中的任一种。
进一步地，所述2，5位取代呋喃类化合物的金属络合物包括：2，5位取代的呋喃类化合物， 以及，与所述2，5位取代的呋喃类化合物络合的金属离子。
本发明实施例还提供了一种新型生物基呋喃类抗菌防霉消毒剂，其包含式(I)所示的2，5 位取代呋喃类化合物和/或其金属络合物，所述新型生物基呋喃类抗菌防霉消毒剂至少能够用 于抑制或灭杀真菌、细菌和病毒；
Figure BDA0002562432330000022
其中，R1选自-CHO、-COOH、-CH2OH和-CH2NH2中的任一种，R2选自-CHO、-COOH、 -CH2OH和-CH2NH2中的任一种。
进一步地，所述新型生物基呋喃类抗菌防霉消毒剂中2，5位取代呋喃类化合物和/或其金 属络合物的浓度为0.0001～100wt％。
较之现有技术，本发明的有益效果包括：
本发明通过对2，5位取代的呋喃类化合物及其金属离子络合物抗菌性能的研究，证明了 其对真菌、细菌和病毒具有较好的抗菌特性，在抗菌防霉消毒领域有一定的市场应用前景。 本发明的呋喃类化合物为生物基化合物，降解性好，生态毒性低，原料来源广泛，为环境友 好型产品，不易造成环境污染。
具体实施方式
如前所述，为了开发一种新型抗菌防霉消毒剂，本案发明人经长期研究和大量实践，得 以提出本发明的技术方案，其主要是提供一类新型生物基抗菌防霉消毒剂，具体是2，5位取 代的呋喃类化合物及其金属离子络合物。通过以下具体实施方式将更完整地理解本发明。本 文中揭示本发明的详细实施例；然而，应理解，所揭示的实施例仅具本发明的示范性，本发 明可以各种形式来体现。因此，本文中所揭示的特定功能细节不应解释为具有限制性，而是 仅解释为权利要求书的基础且解释为用于教示所属领域的技术人员在事实上任何适当详细实 施例中以不同方式采用本发明的代表性基础。
本发明中2，5位取代的呋喃类化合物和/或其金属离子的络合物，其抗菌效果较单纯使用 呋喃类化合物以及单独使用金属离子效果不同，具体应用场景不同。
本发明制备的2，5位双取代的呋喃类化合物与金属离子螯合，呋喃类化合物与金属离子 相互作用力主要有两种：一是氢键，二是离子键，除此之外，可能还存在范德华力作用。具 体到不同的螯合化合物，可能是其中一种作用力，也可能是多种相互作用力共同作用的结果。 关于抗菌防霉消毒剂的机理，主要是利用金属离子和呋喃化合物共同相互作用，导致抗菌和 消毒的效果。具体作用位点，根据不同化合物的亲疏水性不同，可以是在微生物表面，也可 以是在微生物内部。
本发明中的2，5位取代的呋喃类化合物金属络合物和2，5位取代的呋喃类化合物，具体作 用机理可以是金属离子以游离离子形式，或与呋喃类化合物结合形式，或单独呋喃类化合物， 作用于微生物，进而达到杀灭或抑制效果。
如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
作为本发明技术方案的一个方面，其所涉及的系式(I)所示的2，5位取代呋喃类化合物 和/或其金属络合物在抗菌防霉消毒领域中的应用；
Figure BDA0002562432330000031
其中，R1选自-CHO、-COOH、-CH2OH和-CH2NH2中的任一种，R2选自-CHO、-COOH、 -CH2OH和-CH2NH2中的任一种。
在一些实施例中，所述2，5位取代呋喃类化合物的金属络合物包括：2，5位取代的呋喃类 化合物，以及，与所述2，5位取代的呋喃类化合物络合的金属离子。本发明中的2，5位取代的 呋喃类化合物金属络合物可再电离为金属离子和2，5位取代的呋喃类化合物，可以是金属离 子以游离离子形式，或与呋喃类化合物结合形式，或单独呋喃类化合物，作用于微生物，进 而达到杀灭或抑制效果。
在一些实施例中，所述金属离子选自二价金属离子、三价金属离子、四价金属离子、六 价金属离子等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于上述金属离子。
在一些实施例中，所述金属离子包括铜离子、锌离子、银离子、铁离子、铝离子和锡离 子等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
在一些实施例中，所述应用包括：所述2，5位取代呋喃类化合物和/或其金属络合物在抑 制或灭杀真菌、细菌和病毒中的应用。
进一步地，所述真菌包括但不仅限于霉菌、酵母、类酵母菌，包括菌丝及其孢子，优选 黑曲霉(Aspergillus niger)、绿色木霉(Trichoderma viride)、腊叶芽枝霉(Cladosporiumherbarum)、宛氏拟青霉(Paecilomycesvarioii)、球毛壳霉(Chaetomiumglobosum)、桔青霉(Penicilliumciyrinum)、罗伦特隐球菌(Cryptococcuslaurentii)、 白色念珠菌(Candida Albicansv)等，细菌包括但不仅限于非芽孢细菌和芽孢细菌，优选大肠 杆菌(Escherichia coli)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、枯草杆菌黑色变种(Bacillus subtilisvar.niger)等，病毒包括但不仅限于DNA病毒 和RNA病毒，优选脊髓灰质炎病毒I型((Poliovirus-I)等。
本发明实施例的另一个方面还提供了一种新型生物基呋喃类抗菌防霉消毒剂，其包含前 述的2，5位取代呋喃类化合物和/或其金属络合物，所述新型生物基呋喃类抗菌防霉消毒剂至 少能够用于抑制或灭杀真菌、细菌和病毒。
进一步地，所述新型生物基呋喃类抗菌防霉消毒剂是2，5位取代的呋喃类化合物及其金 属络合物，其中2，5位取代的呋喃类化合物的分子结构如式(I)所示：
Figure BDA0002562432330000041
其中，R1可任选为-CHO、-COOH、-CH2OH和-CH2NH2中的任一种，R2可任选为-CHO、 -COOH、-CH2OH和-CH2NH2中的任一种。
进一步地，所述的2，5位取代的呋喃类化合物及其2价、3价、4价和六价金属络合物， 其络合的金属离子包括但不局限于铜离子、锌离子、银离子、铁离子、铝离子和锡离子等。
在一些实施例中，所述新型生物基呋喃类抗菌防霉消毒剂中2，5位取代呋喃类化合物和/ 或其金属络合物的浓度为0.0001～100wt％。亦即，所述的2，5位取代呋喃类化合物及其金属络 合物，可应用于抑制或灭杀真菌、细菌和病毒，添加量为0.0001％～100％(w/w)。
在一些实施例中，在用于抑制或杀灭真菌时，所述新型生物基呋喃类抗菌防霉消毒剂中 2，5位取代呋喃类化合物和/或其金属络合物的有效浓度在100ppm以上，优选为1000～2000ppm， pH值为1～12，优选为6～8。亦即，所述的2，5位取代呋喃类化合物及其金属络合物，可用于 抑制或杀灭真菌，其有效浓度≥100ppm，pH值为1～12，有效浓度优选为1000～2000ppm，pH 值优选为6～8。
在一些实施例中，在用于抑制或杀灭非芽孢细菌时，所述新型生物基呋喃类抗菌防霉消 毒剂中2，5位取代呋喃类化合物和/或其金属络合物的有效浓度在1000ppm以上，优选为 3000～5000ppm，pH值为1～12，优选为3～5。亦即，所述的2，5位取代呋喃类化合物及其金属 络合物，用于抑制或杀灭非芽孢细菌，其有效浓度≥1000ppm，pH值为1～12，有效浓度优选 为3000～5000ppm，pH值优选为3～5。
在一些实施例中，在用于抑制或杀灭芽孢细菌和致病酵母(如黑曲霉(Aspergillus niger)、 罗伦特隐球菌(Cryptococcus laurentii)、白色念珠菌(CandidaAlbicansv)等)时，所述新型生 物基呋喃类抗菌防霉消毒剂中2，5位取代呋喃类化合物和/或其金属络合物的有效浓度在 2000ppm以上，优选为5000～10000ppm，pH值为1～12，优选为3～5。亦即，所述的2，5位取 代呋喃类化合物及其金属络合物，用于抑制或杀灭芽孢细菌，其有效浓度≥2000ppm，pH值 为1～12，有效浓度优选为5000～10000ppm，pH值优选为3～5。
在一些实施例中，在用于抑制或杀灭病毒时，所述新型生物基呋喃类抗菌防霉消毒剂中 2，5位取代呋喃类化合物和/或其金属络合物的有效浓度在1000ppm以上，优选为2000～3000ppm，pH值为1～12，优选为3～5。亦即，所述的2，5位取代呋喃类化合物及其金属络合物，用于抑制或杀灭病毒，其有效浓度≥1000ppm，pH值为1～12，有效浓度优选为 2000～3000ppm，pH值优选为3～5。
藉由上述技术方案，本发明通过对2，5位取代的呋喃类化合物及其金属离子络合物抗菌 性能的研究，证明了其对真菌、细菌和病毒具有较好的抗菌特性，在抗菌防霉消毒领域有一 定的市场应用前景。
下面结合若干优选实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明，显然，所描述的实施 例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范 围。如无特别说明，本申请实施例中的原料均通过商业途径购买。
实施例12-甲酰基-5-羧基呋喃(CAS号：13529-17-4)对细菌灭菌活性测定
将2-甲酰基-5-羧基呋喃溶于无菌水中配置成不同浓度的消毒液，按照《消毒技术规范》2002年版中悬浊液定量杀菌试验方法配置悬菌液，试验菌种为：大肠杆菌(Escherichia coli)、 金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、铜绿假单胞菌(Pseudomonas aerugmosa)、枯草杆菌黑 色变种芽孢(Bacillus subtilis var.niger)，然后将所配置的消毒液和悬菌液混合后作用10min后， 分别按照活菌培养计数方法测定存活菌数，当处理液中细菌浓度过高时可以将这一系列培养 物用梯度稀释法进行稀释后进行测定，同时使用稀释液代替消毒液作为对照，根据菌落数计 算细菌灭杀率，公式如下：
细菌灭杀率＝(对照菌落数-处理菌落数)/对照菌落数×100。
实验结果见表1所示。
表1 2-甲酰基-5-羧基呋喃对细菌的灭杀效果
Figure BDA0002562432330000061
试验结果显示2-甲酰基-5-羧基呋喃浓度大于1000ppm时，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、 铜绿假单胞菌的灭杀率达到90％；当2-甲酰基-5-羧基呋喃浓度大于3000ppm时，对枯草芽孢 杆菌黑色变种的灭杀率达到90％以上。本实施例的结果说明2-甲酰基-5-羧基呋喃对细菌有一 定的灭杀效果。
实施例2 2，5-二甲酰基呋喃(CAS号：823-82-5抗真菌性能测定
将2，5-二甲酰基呋喃溶于无菌水中配置成不同浓度的培养液，使用这些溶液分别浸泡滤 纸24h，然后自然晾干后，平铺于制备好的营养盐琼脂培养基平板上，充分均与的喷上悬菌 液，在28℃下培养28天，观察实验结果，防霉实验结果评价标准：0级-在放大约50倍下无 明显长菌；1级-肉眼看不到或很难看到长菌，但在放大镜下可见明显长菌；2级-肉眼明显看 到长菌，在样品表面的覆盖面积为10～30％；3级-肉眼明显看到长菌，在样品表面的覆盖面 积为30～60％；4级-肉眼明显看到长菌，在样品表面的覆盖面积大于60％。实验结果见表2 所示。
表2 2，5-二甲酰基呋喃抗真菌效果
2，5-二甲酰基呋喃浓度 pH 抗霉等级
500ppm 6.0 1
1000ppm 7.0 0
2000ppm 8.0 0
试验菌种：黑曲霉(Aspergillus niger)；绿色木霉(Trichoderma viride)；腊叶芽枝霉 (Cladosporiumherbarum)；宛氏拟青霉(Paecilomycesvarioii)；球毛壳霉(Chaetomiumglobosum)；桔青霉(Penicilliumciyrinum)。
本实施例的试验结果显示2，5-二甲酰基呋喃大于1000ppm时对真菌有良好的抑制作用。
实施例32，5-呋喃二甲酸(CAS号：3238-40-2)灭杀病毒试验
将2，5-呋喃二甲酸溶于水中配成不同浓度的消毒液，按照《消毒技术规范》2002年版中 脊髓灰质炎病毒灭活试验的标准程序，对1型脊髓灰质炎病毒进行测试，检测其灭活对数值， 结果如表3所示。
表3 2，5-呋喃二甲酸对脊髓灰质炎病毒I型的灭活效果
2，5-呋喃二甲酸浓度 pH 作用时间 灭活对数值
500ppm 3.0 60s 0.56
1000ppm 4.7 60s 1.15
1500ppm 3.9 60s 4.17
2000ppm 5.0 60s 5.18
本实施例的试验结果显示2，5-呋喃二甲酸对病毒有良好的灭活效果。
实施例4 5-羟甲基-2-甲酰基呋喃(CAS号：67-47-0)对细菌灭菌活性测定
按照实施例1中的方法，将2-甲酰基-5-呋喃羧酸替换为5-羟甲基-2-甲酰基呋喃，考察其 对大肠杆菌(Escherichia coli)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、枯草杆菌黑色变种芽孢(Bacillus subtilisvar.niger)的杀菌活性，其结果见表4。
表4 5-羟甲基-2-甲酰基呋喃对细菌的灭杀效果
Figure BDA0002562432330000071
Figure BDA0002562432330000081
实施例5 2，5-呋喃二甲胺(CAS号：2213-51-6)抗真菌性能测定
按照实施例2中的方法，将2，5-二甲酰基呋喃替换为2，5-呋喃二甲胺，考察其对真菌的 抗菌性能，其结果见表5。
表5 2，5-呋喃二甲胺抗真菌效果
2，5-呋喃二甲胺浓度 pH 抗霉等级
500ppm 6.8 0
1000ppm 7.4 0
2000ppm 8.0 0
试验菌种：黑曲霉(Aspergillus niger)；绿色木霉(Trichoderma viride)；腊叶芽枝霉 (Cladosporiumherbarum)；宛氏拟青霉(Paecilomycesvarioii)；球毛壳霉(Chaetomiumglobosum)；桔青霉(Penicilliumciyrinum)。
实施例6 2，5-呋喃二甲酸锌盐对细菌灭菌活性测定
按照实施例1中的方法，将2-甲酰基-5-羧基呋喃替换为2，5-呋喃二甲酸锌盐，考察其对 大肠杆菌(Escherichia coli)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、枯草杆菌黑色变种芽孢(Bacillus subtilisvar.niger)的杀菌活性，其结果见表6。
表6 2，5-呋喃二甲酸锌盐对细菌的灭杀效果
Figure BDA0002562432330000082
Figure BDA0002562432330000091
实施例7 2，5-呋喃二甲酸铜盐对细菌灭菌活性测定
按照实施例1中的方法，将2-甲酰基-5-羧基呋喃替换为2，5-呋喃二甲酸铜盐，考察其对 大肠杆菌(Escherichia coli)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、枯草杆菌黑色变种(Bacillus subtilisvar.niger)的杀菌活性，其结果见表7。
表7 2，5-呋喃二甲酸铜盐对细菌的灭杀效果
Figure BDA0002562432330000092
综上所述，本发明的2，5位取代的呋喃类化合物及其金属离子络合物对真菌、细菌和病 毒有一定的抑菌和杀菌效果。
本发明的各方面、实施例、特征及实例应视为在所有方面为说明性的且不打算限制本发 明，本发明的范围仅由权利要求书界定。在不背离所主张的本发明的精神及范围的情况下， 所属领域的技术人员将明了其它实施例、修改及使用。
在本发明案中标题及章节的使用不意味着限制本发明；每一章节可应用于本发明的任何 方面、实施例或特征。
在本发明案通篇中，在将组合物描述为具有、包含或包括特定组份之处或者在将过程描 述为具有、包含或包括特定过程步骤之处，预期本发明教示的组合物也基本上由所叙述组份 组成或由所叙述组份组成，且本发明教示的过程也基本上由所叙述过程步骤组成或由所叙述 过程步骤组组成。
除非另外具体陈述，否则术语“包含(include、includes、including)”、“具有(have、has或 having)”的使用通常应理解为开放式的且不具限制性。
应理解，各步骤的次序或执行特定动作的次序并非十分重要，只要本发明教示保持可操 作即可。此外，可同时进行两个或两个以上步骤或动作。
此外，本案发明人还参照前述实施例，以本说明书述及的其它原料、工艺操作、工艺条 件进行了试验，并均获得了较为理想的结果。
尽管已参考说明性实施例描述了本发明，但所属领域的技术人员将理解，在不背离本发 明的精神及范围的情况下可做出各种其它改变、省略及/或添加且可用实质等效物替代所述 实施例的元件。另外，可在不背离本发明的范围的情况下做出许多修改以使特定情形或材料 适应本发明的教示。因此，本文并不打算将本发明限制于用于执行本发明的所揭示特定实施 例，而是打算使本发明将包含归属于所附权利要求书的范围内的所有实施例。此外，除非具 体陈述，否则术语第一、第二等的任何使用不表示任何次序或重要性，而是使用术语第一、 第二等来区分一个元素与另一元素。

Claims (10)

1.式(I)所示的2，5位取代呋喃类化合物和/或其金属络合物在抗菌防霉消毒领域中的应用；
Figure FDA0002562432320000011
其中，R1选自-CHO、-COOH、-CH2OH和-CH2NH2中的任一种，R2选自-CHO、-COOH、-CH2OH和-CH2NH2中的任一种。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述2，5位取代呋喃类化合物的金属络合物包括：2，5位取代的呋喃类化合物，以及，与所述2，5位取代的呋喃类化合物络合的金属离子。
3.根据权利要求2述的应用，其特征在于：所述金属离子选自二价金属离子、三价金属离子、四价金属离子、六价金属离子中的任意一种或两种以上的组合；优选的，所述金属离子包括铜离子、锌离子、银离子、铁离子、铝离子和锡离子中的任意一种或两种以上的组合。
4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述应用包括：所述2，5位取代呋喃类化合物和/或其金属络合物在抑制或灭杀真菌、细菌和病毒中的应用。
5.一种新型生物基呋喃类抗菌防霉消毒剂，其特征在于包含式(I)所示的2，5位取代呋喃类化合物和/或其金属络合物，所述新型生物基呋喃类抗菌防霉消毒剂至少能够用于抑制或灭杀真菌、细菌和病毒；
Figure FDA0002562432320000012
其中，R1选自-CHO、-COOH、-CH2OH和-CH2NH2中的任一种，R2选自-CHO、-COOH、-CH2OH和-CH2NH2中的任一种。
6.根据权利要求5所述的新型生物基呋喃类抗菌防霉消毒剂，其特征在于：所述新型生物基呋喃类抗菌防霉消毒剂中2，5位取代呋喃类化合物和/或其金属络合物的浓度为0.0001～100wt％。
7.根据权利要求5所述的新型生物基呋喃类抗菌防霉消毒剂，其特征在于：在用于抑制或杀灭真菌时，所述新型生物基呋喃类抗菌防霉消毒剂中2，5位取代呋喃类化合物和/或其金属络合物的有效浓度在100ppm以上，优选为1000～2000ppm，pH值为1～12，优选为6～8。
8.根据权利要求5所述的新型生物基呋喃类抗菌防霉消毒剂，其特征在于：在用于抑制或杀灭非芽孢细菌和致病酵母时，所述新型生物基呋喃类抗菌防霉消毒剂中2，5位取代呋喃类化合物和/或其金属络合物的有效浓度在1000ppm以上，优选为3000～5000ppm，pH值为1～12，优选为3～5。
9.根据权利要求5所述的新型生物基呋喃类抗菌防霉消毒剂，其特征在于：在用于抑制或杀灭芽孢细菌时，所述新型生物基呋喃类抗菌防霉消毒剂中2，5位取代呋喃类化合物和/或其金属络合物的有效浓度在2000ppm以上，优选为5000～10000ppm，pH值为1～12，优选为3～5。
10.根据权利要求5所述的新型生物基呋喃类抗菌防霉消毒剂，其特征在于：在用于抑制或杀灭病毒时，所述新型生物基呋喃类抗菌防霉消毒剂中2，5位取代呋喃类化合物和/或其金属络合物的有效浓度在1000ppm以上，优选为2000～3000ppm，pH值为1～12，优选为3～5。
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