CN114874261A - 新型有机硅季鏻盐材料及制备方法与抗菌应用 - Google Patents

新型有机硅季鏻盐材料及制备方法与抗菌应用 Download PDF

Info

Publication number
CN114874261A
CN114874261A CN202210502929.9A CN202210502929A CN114874261A CN 114874261 A CN114874261 A CN 114874261A CN 202210502929 A CN202210502929 A CN 202210502929A CN 114874261 A CN114874261 A CN 114874261A
Authority
CN
China
Prior art keywords
phosphonium salt
quaternary phosphonium
compound
formula
salt material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210502929.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114874261B (zh
Inventor
龙韬
汪伟
赵鑫
柯伟伦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BEIJING J&K SCIENTIFIC Ltd
Original Assignee
BEIJING J&K SCIENTIFIC Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BEIJING J&K SCIENTIFIC Ltd filed Critical BEIJING J&K SCIENTIFIC Ltd
Priority to CN202210502929.9A priority Critical patent/CN114874261B/zh
Publication of CN114874261A publication Critical patent/CN114874261A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114874261B publication Critical patent/CN114874261B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F9/00—Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic Table
    • C07F9/02—Phosphorus compounds
    • C07F9/28—Phosphorus compounds with one or more P—C bonds
    • C07F9/54—Quaternary phosphonium compounds
    • C07F9/5442—Aromatic phosphonium compounds (P-C aromatic linkage)
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N57/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing organic phosphorus compounds
    • A01N57/34—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing organic phosphorus compounds having phosphorus-to-halogen bonds; Phosphonium salts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G65/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
    • C08G65/02—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring
    • C08G65/32—Polymers modified by chemical after-treatment
    • C08G65/329—Polymers modified by chemical after-treatment with organic compounds
    • C08G65/335—Polymers modified by chemical after-treatment with organic compounds containing phosphorus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G65/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
    • C08G65/02—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring
    • C08G65/32—Polymers modified by chemical after-treatment
    • C08G65/329—Polymers modified by chemical after-treatment with organic compounds
    • C08G65/336—Polymers modified by chemical after-treatment with organic compounds containing silicon
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M13/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M13/322—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with compounds containing nitrogen
    • D06M13/44—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with compounds containing nitrogen containing nitrogen and phosphorus
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M13/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M13/50—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with organometallic compounds; with organic compounds containing boron, silicon, selenium or tellurium atoms
    • D06M13/51—Compounds with at least one carbon-metal or carbon-boron, carbon-silicon, carbon-selenium, or carbon-tellurium bond
    • D06M13/513—Compounds with at least one carbon-metal or carbon-boron, carbon-silicon, carbon-selenium, or carbon-tellurium bond with at least one carbon-silicon bond
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M16/00—Biochemical treatment of fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, e.g. enzymatic
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/30—Against vector-borne diseases, e.g. mosquito-borne, fly-borne, tick-borne or waterborne diseases whose impact is exacerbated by climate change

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • Microbiology (AREA)

Abstract

本发明公开了新型有机硅季鏻盐材料及其制备方法和应用，其化学结构如5所示。制备方法为：步骤（a）所述的式1化合物和式2化合物在第一反应溶剂中反应，反应温度为100‑200℃，反应时间为12‑72小时，制得所述的式3化合物；步骤（b）在隔绝空气情况下，将式3化合物和式4化合物在第二反应溶剂中发生反应，反应温度为100‑200℃，反应时间为10‑200小时，得化学结构如5所示含有机硅季铵基的复合季鏻盐材料。本发明的抗菌材料抗菌性能优良，制备方法操作简单，原料来源方便，对环境友好，适合工业化生产。

Description

新型有机硅季鏻盐材料及制备方法与抗菌应用
技术领域
本发明涉及功能材料技术领域，具体涉及一种新型有机硅季鏻盐材料及制备方法与抗菌应用。
背景技术
人们在日常生活中不可避免地接触到各种各样的微生物，由于纺织品、家具用品等材料表面具有一定的粗糙度，细菌更容易附着在其上，致使病菌传递至皮肤表面，致病菌大量繁殖并通过皮肤、呼吸道、消化道以及血液对人体健康造成极大的危害。材料的抗菌处理是有效防止各种细菌生长繁殖、杀死细菌和防止细菌传播感染的重要手段。
常规型季铵盐类抗菌剂由于成本低而成为抗菌主导产品，国际上已经开发出 4代有典型意义的季铵盐抗菌剂；其中以道康宁公司开发的DC-5700有机硅季铵盐抗菌剂和百灵威公司开发的BV6000E有机硅季铵盐抗菌剂最具代表性。在国内外使用较为广泛，其杀菌速度快，抗菌效能高，稳定性好。
季鏻盐和季铵盐有着相似的结构，由于 P 元素在元素周期表中位于N元素的下方，磷原子比氮原子的离子半径大，极化作用强，电负性弱，因此季鳞盐分子结构比较稳定，很难与一般的氧化剂和还原剂以及酸、碱反应，能在 pH=2-12 范围内的水中使用，具有高效、快速、广谱、易降解、低毒和使用方便等优点，能够杀灭藻类，对铁氧菌、异养菌、硫酸盐还原菌有很好的杀菌效果，已被广泛用作工业循环水系统的杀菌灭藻剂、油田注水杀菌剂以及农业杀虫剂等领域。由于其具有低泡沫、强的粘泥剥离能力和宽的pH适用范围，在工业循环水和油田注水系统,被作为传统的季铵盐类杀菌剂的升级产品。但是，目前还未见将季鏻盐与季铵盐进行结合用于抗菌的研究，也未见有将季鏻盐单独或与季铵盐组合用于纺织品的抗菌整理的研究。
至今为止，关于有机小分子的抗菌剂已经有了较多的研究，人们发现长链烷基的季铵盐及季鏻盐有很强的抗菌性，但是这些有机小分子抗菌剂存在易挥发、易残留、难加工、稳定性差等缺点。因此开发带有这些抗菌基团的新型抗菌材料是近来研究的方向和热点，这些新型抗菌材料能克服这些缺点，并且不会渗入人体皮肤，更加安全，具有更好的抗菌性能。
发明内容
鉴于上述现有技术中存在的问题，本发明开发了一种新型有机硅季鏻盐材料，其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制性能优良，本发明还提供了其制备方法，该方法产率高，节约成本，易于操作，利于工业化生产。本发明所要解决的技术问题之一是提供新型有机硅季鏻盐材料，其化学结构如5所示，
Figure 511980DEST_PATH_IMAGE001
式中，X1选自氯、溴、碘、对甲苯磺酰氧基、苯磺酰氧基、甲磺酰氧基，X2选自氯、溴、碘、对甲苯磺酰氧基、苯磺酰氧基、甲磺酰氧基；R1，R2和R3分别独立选自甲基、乙基、C3-C8烷基、苯基、4-氯苯基、4-溴苯基、4-氟苯基、4-碘苯基、4-三氟甲氧基苯基、4-甲氧基苯基、4-乙氧基苯基、4-甲基苯基、4-三氟甲基苯基；R4选自甲基、乙基、C3-C6烷基、苯基、乙烯基、烯丙基；l=1-100， m=1-100，n=1-100。
在本发明的一较佳实施例中，上述l，m和n满足和大于或等于3，且小于或等于30。
本发明所要解决的技术问题之二是提供一种新型有机硅季鏻盐材料的制备方法，包括如下步骤：
Figure 763969DEST_PATH_IMAGE002
Figure 211262DEST_PATH_IMAGE003
步骤（a）所述的式1化合物和式2化合物在第二反应溶剂中反应，反应温度为100-200℃，反应时间为12-72小时，制得所述的式3化合物；
步骤（b）在隔绝空气情况下，将式3化合物和式4化合物在第一反应溶剂中发生反应，反应温度为100-200℃，反应时间为10-200小时，得化学结构如5所示含有机硅季铵基的复合季鏻盐材料；
其中，X1选自氯、溴、碘、对甲苯磺酰氧基、苯磺酰氧基、甲磺酰氧基，X2选自氯、溴、碘、对甲苯磺酰氧基、苯磺酰氧基、甲磺酰氧基；R1，R2和R3分别独立选自甲基、乙基、C3-C8烷基、苯基、4-氯苯基、4-溴苯基、4-氟苯基、4-碘苯基、4-三氟甲氧基苯基、4-甲氧基苯基、4-乙氧基苯基、4-甲基苯基、4-三氟甲基苯基；R4选自甲基、乙基、C3-C6烷基、苯基、乙烯基、烯丙基；l=1-100， m=1-100，n=1-100。
在本发明的一较佳实施例中，上述第一反应溶剂为二甲苯，对二甲苯，甲苯，乙二醇二乙醚或DMF中的至少一种。
在本发明的一较佳实施例中，上述第二反应溶剂为二甲苯，对二甲苯，甲苯，乙二醇二乙醚或DMF中的至少一种。
在本发明的一较佳实施例中，上述l，m和n满足和大于或等于3，且小于或等于30。
在本发明的一较佳实施例中，上述包括如其化学结构如3所示化合物中间体:
Figure 370848DEST_PATH_IMAGE004
其中，X1选自氯、溴、碘、对甲苯磺酰氧基、苯磺酰氧基、甲磺酰氧基；R1，R2和R3分别独立选自甲基、乙基、C3-C8烷基、苯基、4-氯苯基、4-溴苯基、4-氟苯基、4-碘苯基、4-三氟甲氧基苯基、4-甲氧基苯基、4-乙氧基苯基、4-甲基苯基、4-三氟甲基苯基；l=1-100， m=1-100，n=1-100。
本发明所要解决的技术问题之三是提供上述新型有机机硅季铵基的复合季鏻盐材料在抗菌材料中的应用。
本发明所要解决的技术问题之四是提供一种抗菌剂，包括上述的新型有机硅季鏻盐材料或上述制备方法制得的新型有机硅季鏻盐材料。
本发明所要解决的技术问题之五提供一种抗菌织物，包括基底层和抗菌层，所述抗菌层包括上述的新型有机硅季鏻盐材料或者上述的制备方法制得新型有机硅季鏻盐材料。
有益效果
（1）本发明的抗菌材料具有独特的结合性，能持久性地键合在物质表面形成抗菌层，当细菌等微生物接触到这些物质时，物质表面上的抗菌层便可吸引细菌并破坏其细胞壁，将其迅速消灭，有优异的抗菌性、亲水性和耐洗涤性以及良好的环境安全性能，可用于皮革、纺织、日用卫生品、医疗器具的杀菌消毒领域。
（2）与现有抗菌材料的制备方法相比，本发明操作简单，原料来源方便，对环境友好，适合工业化生产，具有良好的应用前景。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述地实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动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。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
实施例1
Figure 141358DEST_PATH_IMAGE005
Figure 843210DEST_PATH_IMAGE006
步骤（a）：式3-1化合物的制备
保持氮气微正压，向20 L反应瓶中依次加入5L 二甲苯，1.0 mol式1-1化合物和3.0 mol式2-1化合物三苯基膦，加完后，搅匀；反应液升温至130℃反应。保温反应20小时，反应完成。
反应液冷却至室温，向其中加入适量石油醚，冷却至0℃，析出大量固体，过滤，收集滤饼得到0.936mol白色固体产品。
收率93.6%，产品滴定纯度99.1%核磁数据：1H NMR (400MHz，CDCl3)：δ2.65(t，6H)，3.42(t，6H)，3.57(t，6H)， 4.02(t，6H)，7.73-7.83（m，45H）。
步骤（b）：式5-1化合物的制备
保持氮气微正压，向20L反应瓶中依次加入5L二甲苯，0.936 mol式3-1化合物，1.0mol式4-1化合物氯丙基三甲氧基硅烷，加完后，搅匀；反应液升温至130 ℃反应。保温反应48小时，反应完成。
反应液冷却至室温，向其中加入适量石油醚，冷却至-20℃，析出大量固体，过滤，收集滤饼得到0.913 mol白色固体产品。
收率97.5%，两步反应总收率91.3%，
产品滴定纯度：98.5%，
核磁数据：1H NMR (400MHz，CDCl3)：δ0.63(t，2H)，1.76(m，2H)，3.28(t，6H)，3.37(t，2H)，3.42(t，6H)，3.56(s，9H)，3.65(t，6H)， 4.02(t，6H)，7.73-7.83（m，45H）。
实施例2
Figure 495909DEST_PATH_IMAGE007
Figure 334552DEST_PATH_IMAGE008
步骤（a）：式3-2化合物的制备
保持氮气微正压，向20L反应瓶中依次加入5L对二甲苯，1.0 mol式1-2化合物和5.0 mol式2-2化合物三苯基膦，加完后，搅匀；反应液升温至130 ℃反应。保温反应28小时，反应完成。
反应液冷却至室温，向其中加入适量石油醚，冷却至0℃，析出大量固体，过滤，收集滤饼得到0.879 mol白色固体产品。
收率87.9%，产品滴定纯度97.7%。
核磁数据：1H NMR (400MHz，CDCl3)：δ2.65(t，6H)，3.42(t，6H)，3.55-3.68(m，18H)， 4.02(t，6H)，7.73-7.83（m，45H）。
步骤（b）：式5-2化合物的制备
保持氮气微正压，向20L反应瓶中依次加入5L对二甲苯，0.879 mol式3-2化合物，1.5 mol式4-2化合物氯丙基三乙氧基硅烷，加完后，搅匀；反应液升温至130 ℃反应。保温反应68小时，反应完成。
反应液冷却至室温，向其中加入适量石油醚，冷却至-20℃，析出大量固体，过滤，收集滤饼得到0.824 mol白色固体产品。
收率93.7%，两步反应总收率82.4%，
产品滴定纯度：98.8%
核磁数据：1H NMR (400MHz，CDCl3)：δ0.63(t，2H)，1.19(q，2H)，1.76(m，2H)，3.28(t，6H)，3.37 (t，2H)，3.42(t，6H)，3.55-3.68(m，18H)，3.81(t，3H)，4.02(t，6H)，7.73-7.83（m，45H）。
实施例3
Figure 553043DEST_PATH_IMAGE009
Figure 615677DEST_PATH_IMAGE010
步骤（a）：式3-3化合物的制备
保持氮气微正压，向20 L反应瓶中依次加入5L乙二醇二乙醚，1.0 mol式1-3化合物和7.0 mol式2-3化合物三正丁基膦，加完后，搅匀；反应液升温至120 ℃反应。保温反应16小时，反应完成。
反应液冷却至室温，向其中加入适量石油醚，冷却至0℃，析出大量固体，过滤，收集滤饼得到0.917 mol白色固体产品。
收率91.7%，产品滴定纯度98.7%。
核磁数据：1H NMR (400MHz，CDCl3)：δ0.92(t，27H)，1.42-1.47 (m，36H)，2.27-2.31(m，27H)，2.65(t，6H)，3.42(t，6H)，3.55-3.68(m，18H)， 4.02(t，6H)，7.17(d，6H)，7.53(d，6H)。
步骤（b）：式5-3化合物的制备
保持氮气微正压，向20 L反应瓶中依次加入5L乙二醇二乙醚，0.917 mol式3-3化合物，10.0 mol式4-3化合物碘丙基三异丙氧基硅烷，加完后，搅匀；反应液升温至120 ℃反应。保温反应72小时，反应完成。
反应液冷却至室温，向其中加入适量石油醚，冷却至-20℃，析出大量固体，过滤，收集滤饼得到0.812mol白色固体产品。
收率96.0%，两步反应总收率81.2%，
产品滴定纯度：99.2%，
核磁数据：1H NMR (400MHz，CDCl3)：δ0.63(t，2H)， 0.92(t，27H)，1.22(d，18H)，1.42-1.47 (m，36H)，1.76(m，2H)，2.27-2.31(m，27H)，3.28(t，6H)，3.37 (t，2H)，3.42(t，6H)，3.55-3.68(m，18H)，3.80(m，3H)，4.02(t，6H)，7.17(d，6H)，7.53(d，6H)。
实施例4
Figure 427775DEST_PATH_IMAGE011
Figure 945476DEST_PATH_IMAGE012
步骤（a）：式3-4化合物的制备
保持氮气微正压，向20 L反应瓶中依次加入5L 二甲苯，1.0 mol式1-1化合物和10mol式2-4化合物三乙基磷，加完后，搅匀；反应液升温至130 ℃反应。保温反应30小时，反应完成。
反应液冷却至室温，向其中加入适量石油醚，冷却至0℃，析出大量固体，过滤，收集滤饼得到0.959 mol白色固体产品。
收率95.9%，产品滴定纯度97.4%。
核磁数据：1H NMR (400MHz，CDCl3)：δ 0.93(t，27H)，2.28(q，18H)，2.65(t，6H)，2.87(s，9H)，3.42(t，6H)，3.55-3.69(m，18H)，4.02(t，6H)。
步骤（b）：式5-4化合物的制备
保持氮气微正压，向20 L反应瓶中依次加入5L 二甲苯，0.959 mol式3-1化合物，4mol式4-4化合物氯丙基三甲氧基硅烷，加完后，搅匀；反应液升温至130 ℃反应。保温反应48小时，反应完成。
反应液冷却至室温，向其中加入适量石油醚，冷却至-20℃，析出大量固体，过滤，收集滤饼得到0.911 mol白色固体产品。
收率95.0%，两步反应总收率91.1%，
产品滴定纯度：99.3%，
核磁数据：1H NMR (400MHz，CDCl3)：δ 0.63(t，2H)，0.93(t，27H)，1.76(m，2H)，2.28(q，18H)，2.87(s，9H)，3.28(t，6H)，3.37 (t，2H)，3.42(t，6H)，3.55-3.69(m，27H)，4.02(t，6H)。
实施例5
Figure 221736DEST_PATH_IMAGE013
Figure 392954DEST_PATH_IMAGE014
步骤（a）：式3-5化合物的制备
保持氮气微正压，向20L反应瓶中依次加入5LDMF，1.0 mol式1-5化合物和4 mol式2-5化合物，加完后，搅匀；反应液升温至104℃反应。保温反应24小时，反应完成。
反应液冷却至室温，向其中加入适量石油醚，冷却至0℃，析出大量固体，过滤，收集滤饼得到0.939 mol白色固体产品。
收率93.9%，产品滴定纯度97.4%。
核磁数据：1H NMR (400MHz，CDCl3)：δ2.65(t，6H)，3.42(t，6H)，3.55-3.73(m，42H)， 4.02(t，6H)，7.73-7.83（m，45H）。
步骤（b）：式5-5化合物的制备
保持氮气微正压，向20 L反应瓶中依次加入5L DMF，0.939 mol式3-5化合物，6mol式4-5化合物氯丙基三苯氧基硅烷，加完后，搅匀；反应液升温至104℃反应。保温反应48小时，反应完成。
反应液冷却至室温，向其中加入适量石油醚，冷却至-20℃，析出大量固体，过滤，收集滤饼得到0.901 mol白色固体产品。
收率96.0%，两步反应总收率90.1%，
产品滴定纯度：99.1%，
核磁数据：1H NMR (400MHz，CDCl3)：δ0.63(t，2H)，1.76(m，2H)， 3.28(t，6H)，3.42(t，6H)，3.55-3.73(m，42H)， 4.02(t，6H)，6.81-7.22（m，15H），7.73-7.83（m，45H）。
实施例6
Figure 82562DEST_PATH_IMAGE015
Figure 59745DEST_PATH_IMAGE016
步骤（a）：式3-6化合物的制备
保持氮气微正压，向20 L反应瓶中依次加入5L甲苯，1.0 mol式1-6化合物和8 mol式2-6化合物三甲基膦，加完后，搅匀；反应液升温至140 ℃反应。保温反应24小时，反应完成。
反应液冷却至室温，向其中加入适量石油醚，冷却至0℃，析出大量固体，过滤，收集滤饼得到0.945 mol白色固体产品。
收率94.5%，产品滴定纯度98.6%。
核磁数据：1H NMR (400MHz，CDCl3)：δ1.85(s，27H)，2.29(s，9H)，2.65(t，6H)，3.42(t，6H)，3.55-3.79(m，178H)，4.02(t，6H) ，7.17(d，6H) ，7.53(d，6H)。
步骤（b）：式5-6化合物的制备
保持氮气微正压，向20L反应瓶中依次加入5L甲苯，0.945 mol式3-6化合物，8mol式4-6化合物氯丙基三苄氧基硅烷，加完后，搅匀；反应液升温至140 ℃反应。保温反应30小时，反应完成。
反应液冷却至室温，向其中加入适量石油醚，冷却至-20℃，析出大量固体，过滤，收集滤饼得到0.879 mol白色固体产品。
收率93.0%，两步反应总收率87.9%，
产品滴定纯度：98.5%，
核磁数据：1H NMR (400MHz，CDCl3)：δ0.63(t，2H)，1.76(m，2H)，1.85(s，27H)，2.29(s，9H)，3.28(t，6H)，3.37(t，2H)，3.42(t，6H)，3.51-3.79(m，178H)，4.02(t，6H)，5.06(s，6H)，7.17(d，6H)，7.31-7.46(m，15H)，7.53(d，6H)。
实施例7
Figure 128195DEST_PATH_IMAGE017
Figure 611260DEST_PATH_IMAGE018
步骤（a）：式3-7化合物的制备
保持氮气微正压，向20L反应瓶中依次加入5L DMF，1.0 mol式1-7化合物和8 mol式2-7化合物三苯基膦，加完后，搅匀；反应液升温至104 ℃反应。保温反应50小时，反应完成。
反应液冷却至室温，向其中加入适量石油醚，冷却至0℃，析出大量固体，过滤，收集滤饼得到0.935 mol白色固体产品。
收率93.5%，产品滴定纯度97.8%。
核磁数据：1H NMR (400MHz，CDCl3)：δ2.65(t，6H)，3.42-3.86(m，1080H)， 4.02(t，6H)，7.73-7.83（m，45H）。
步骤（b）：式5-7化合物的制备
保持氮气微正压，向20L反应瓶中依次加入5LDMF，0.935 mol式3-7化合物，9mol式4-7化合物3-甲磺酰氧基丙基三烯丙氧基硅烷，加完后，搅匀；反应液升温至104 ℃反应。保温反应60小时，反应完成。
反应液冷却至室温，向其中加入适量石油醚，冷却至-20℃，析出大量固体，过滤，收集滤饼得到0.884 mol白色固体产品。
收率93.1%，两步反应总收率88.4%，
产品滴定纯度：98.9%，
核磁数据：1H NMR (400MHz，CDCl3)：δ0.63(t，2H)，1.76(m，2H)，2.87(s，3H)，3.28(t，6H)，3.42-3.86(m，1080H)， 4.02(t，6H)，4.15(m，6H)，16(m，3H)，5.29(m，3H)，5.99(m，3H)，7.73-7.83（m，45H）。
化合物抗菌性能测试：
MIC (最低抑制浓度) 的测定: 采用微量肉汤稀释法将实施例1-7制得的化合物（3-1，3-2，3-3，3-4，3-5，3-6，3-7，5-1，5-2，5-3，5-4，5-5，5-6，5-7）混合在LB 营养肉汤中做系列的二倍稀释，加入定量的受试菌经过一定时间培养后，观察到无细菌生长的最低化合物浓度即为该化合物对此菌的MIC (最低抑制浓度)。
具体测定步骤如下：
( 1) 悬菌液的制备: 在无菌操作台上，用灭菌的接种环挑取适量细菌培养物，移种至10 mL LB 肉汤培养液中，在37 ℃摇床中培养6-8 h，以待菌液至轻微或中度浊度。为保证药敏试验的准确度和精确度，必须对接种菌液的浓度做相应控制。因此，移取少量菌液于比色管中，稀释至0. 5 麦氏标准浓度后稀释1000 倍，菌液含量约为1×105 cfu /mL。
( 2) 抗菌化合物母液的制备: 将化合物溶于无菌水中，制备成特定浓度的抗菌化合物母液，并用无菌过滤头除去溶液可能含有的细菌。
( 3) MIC 平板的制备: 96 孔板第2 列至第10 列的第2 行至第7 行每孔加入100 μL LB 肉汤，第2 列加100 μL 抗菌化合物母液，用移液枪吹打混匀后吸取100 μL 至第3 列，以此类推，共8 个浓度梯度，第9 列弃去100 μL 的混合液，第10 列不加药液做阳性对照，然后每孔加入100 μL 悬菌液，将混合液用移液枪吹打均匀。第11 列不加菌液加入200 μL LB 肉汤做阴性对照。化合物和菌液吹打混合完毕后，盖上96 孔板盖，置于37 ℃生化培养箱内培养，培养20-24 h( 大肠杆菌ATCC 25922、金黄色葡萄球菌ATCC 6538) 或28℃生化培养箱内培养40-48 h( 白色念球菌ATCC 10231、黑曲霉菌ATCC 16404) ，用酶标仪测定菌液的OD570值( 光密度) 。
( 4) 判定结果: MIC (最低抑制浓度)为在96 孔板内完全抑制细菌生长的浓度，具体结果如表1所示。
表1 实施例1-7中化合物对部分微生物的最低抑制浓度（MIC）
Figure 460268DEST_PATH_IMAGE019
通过上述实验结果可以看出，有机硅季鏻盐材料（化合物5-1、化合物5-2、化合物5-3、化合物5-4、化合物5-5、化合物5-6、化合物5-7） 对常见菌种（金黄色葡萄球菌ATCC6538，大肠杆菌ATCC 25922，白色念球菌ATCC 10231，黑曲霉菌ATCC 16404）的抑菌效果都很优异，最低抑菌浓度都在10mg/L以下；尤其是当化合物分子式中l，m和n满足的和大于或等于6，且小于或等于30时，抑菌效果尤其优异，其最低抑菌浓度都在2mg/L以下，效果最好的甚至低至0.1mg/L。
同时，制备有机硅季鏻盐材料的中间体化合物（化合物3-1、化合物3-2、化合物3-3、化合物3-4、化合物3-5、化合物3-6、化合物3-7）也表现出了很好的抑菌效果，对常见菌种的最低抑菌浓度也都在100mg/L以下，但总体来说，都要比相应的有机硅季鏻材料差不少。通过与有机硅试剂反应引入有机硅基团和季铵盐基团，取得了意料之外的技术效果，使抗菌效果有了5倍以上的提升。按照行业里的普遍认知，单个季鏻盐基团的抗菌活性会显著高于季铵盐基团，如果在3个抗菌活性明显更高的季鏻盐基团的基础上加上1个抗菌活性较弱的季铵盐基团和1个明显无抗菌活性的有机硅基团，其总体抗菌活性应该会只是比3个季鏻盐基团的抗菌活性提高34%以下，而本发明则发现其总体抗菌活性提升了5倍以上，非常意外。造成这一意外技术效果的原因暂时还不明了，还在继续研究中。
化合物在织物抗菌整理上的性能测试：
将实施例1-7制得的化合物（3-1，3-2，3-3，3-4，3-5，3-6，3-7，5-1，5-2，5-3，5-4，5-5，5-6，5-7）分别与99份水配成抗菌整理剂溶液1-7。浴比1:15，将纯棉织物放入该抗菌整理剂溶液中浸泡10分钟，然后通过压辊，轧余率80%，再将织物放入150℃烘房焙烘5分钟，将织物从烘房取出，分别得到相应的抗菌织物。
抗菌织物抗菌性测试： 参考GB/120944.3-2008《纺织品抗菌性能的评价第3部分：振荡法》，菌种选择金黄色葡萄球菌（ATCC 6538），大肠杆菌（ATCC 25922），白色念球菌（ATCC 10231），黑曲霉菌（ATCC 16404），具体结果如表2所示。
表2 实施例1-7中化合物所制得抗菌织物的抑菌率
Figure 913246DEST_PATH_IMAGE020
Figure 491995DEST_PATH_IMAGE021
从上述实验结果可以看出，使用本发明的有机硅季鏻盐抗菌材料对棉质织物进行抗菌整理后所制得的抗菌织物具有非常优异的抗菌性能，对常见菌种（金黄色葡萄球菌ATCC 6538，大肠杆菌ATCC 25922，白色念球菌ATCC 10231，黑曲霉菌ATCC 16404）的抑菌效果都很好，抑菌率均有99.9%。并且，这些抗菌织物都具有良好的耐洗性，都能耐洗涤，50次洗涤后的抑菌率都在80%以上。更优异的是，当化合物分子式中l，m和n满足的和大于或等于6，且小于或等于30时，耐洗性尤其好，50次洗涤后的抑菌率都保持在99.9%，100次洗涤后的抑菌率都在60%以上，200次洗涤后的抑菌率也都还在50%以上。
同时，使用本发明的中间体化合物对棉质织物进行抗菌整理后所制得的抗菌织物也都具有非常优异的抗菌性能，对常见菌种（金黄色葡萄球菌ATCC 6538，大肠杆菌ATCC25922，白色念球菌ATCC 10231，黑曲霉菌ATCC 16404）的抑菌效果都很好，抑菌率均有99.9%。不过，这些抗菌织物的耐洗性会相对来说要差一些，100次和200次洗涤后都已经基本上没有了抗菌性，50次洗涤后大部分抗菌织物的抑菌率也有较大幅度的下降。由此可见，通过与有机硅试剂反应引入有机硅基团和季铵盐基团，使有机硅季鏻盐抗菌材料的耐洗性有了显著提升。
上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围；凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.新型有机硅季鏻盐材料，其特征在于，其化学结构如5所示，
Figure 264319DEST_PATH_IMAGE001
式中，X1选自氯、溴、碘、对甲苯磺酰氧基、苯磺酰氧基、甲磺酰氧基，X2选自氯、溴、碘、对甲苯磺酰氧基、苯磺酰氧基、甲磺酰氧基；R1，R2和R3分别独立选自甲基、乙基、C3-C8烷基、苯基、4-氯苯基、4-溴苯基、4-氟苯基、4-碘苯基、4-三氟甲氧基苯基、4-甲氧基苯基、4-乙氧基苯基、4-甲基苯基、4-三氟甲基苯基；R4选自甲基、乙基、C3-C6烷基、苯基、乙烯基、烯丙基；l=1-100， m=1-100，n=1-100。
2.根据权利要求1所述新型有机硅季鏻盐材料，其特征在于，所述的l，m和n满足和大于或等于3，且小于或等于30。
3.一种新型有机硅季鏻盐材料的制备方法，其特征在于， 包括如下步骤：
Figure 814249DEST_PATH_IMAGE002
Figure 305404DEST_PATH_IMAGE003
步骤（a）所述的式1化合物和式2化合物在第一反应溶剂中反应，反应温度为100-200℃，反应时间为12-72小时，制得所述的式3化合物；
步骤（b）在隔绝空气情况下，将式3化合物和式4化合物在第二反应溶剂中发生反应，反应温度为100-200℃，反应时间为10-200小时，得化学结构如5所示含有机硅季铵基的复合季鏻盐材料；
其中，X1选自氯、溴、碘、对甲苯磺酰氧基、苯磺酰氧基、甲磺酰氧基，X2选自氯、溴、碘、对甲苯磺酰氧基、苯磺酰氧基、甲磺酰氧基；R1，R2和R3分别独立选自甲基、乙基、C3-C8烷基、苯基、4-氯苯基、4-溴苯基、4-氟苯基、4-碘苯基、4-三氟甲氧基苯基、4-甲氧基苯基、4-乙氧基苯基、4-甲基苯基、4-三氟甲基苯基；R4选自甲基、乙基、C3-C6烷基、苯基、乙烯基、烯丙基；l=1-100， m=1-100，n=1-100。
4.根据权利要求3所述新型有机硅季鏻盐材料的制备方法，其特征在于，所述的第一反应溶剂为二甲苯，对二甲苯，甲苯，乙二醇二乙醚或DMF中的至少一种。
5.根据权利要求3所述的新型有机硅季鏻盐材料的制备方法，其特征在于，所述的第二反应溶剂为二甲苯，对二甲苯，甲苯，乙二醇二乙醚或DMF中的至少一种。
6.根据权利要求3所述的新型有机硅季鏻盐材料的制备方法，其特征在于，所述的l，m和n满足和大于或等于3，且小于或等于30。
7.根据权利要求3所述的新型有机硅季鏻盐材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括如其化学结构如3所示化合物中间体:
Figure 802244DEST_PATH_IMAGE004
其中，X1选自氯、溴、碘、对甲苯磺酰氧基、苯磺酰氧基、甲磺酰氧基；R1，R2和R3分别独立选自甲基、乙基、C3-C8烷基、苯基、4-氯苯基、4-溴苯基、4-氟苯基、4-碘苯基、4-三氟甲氧基苯基、4-甲氧基苯基、4-乙氧基苯基、4-甲基苯基、4-三氟甲基苯基；l=1-100， m=1-100，n=1-100。
8.根据权利要求1-2任一项所述的新型有机硅季鏻盐材料在抗菌材料中的应用。
9.一种抗菌剂，其特征在于，包括权利要求1-2任一项所述的新型有机硅季鏻盐材料或者采用权利3-6任一项所述的制备方法制得的新型有机硅季鏻盐材料。
10.一种抗菌织物，包括基底层和抗菌层，其特征在于，所述的抗菌层包括权利要求1-2任一项所述的新型有机硅季鏻盐材料或者采用权利3-6任一项所述的制备方法制得新型有机硅季鏻盐材料。
CN202210502929.9A 2022-05-10 2022-05-10 有机硅季鏻盐材料及制备方法与抗菌应用 Active CN114874261B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210502929.9A CN114874261B (zh) 2022-05-10 2022-05-10 有机硅季鏻盐材料及制备方法与抗菌应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210502929.9A CN114874261B (zh) 2022-05-10 2022-05-10 有机硅季鏻盐材料及制备方法与抗菌应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114874261A true CN114874261A (zh) 2022-08-09
CN114874261B CN114874261B (zh) 2024-04-16

Family

ID=82674241

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210502929.9A Active CN114874261B (zh) 2022-05-10 2022-05-10 有机硅季鏻盐材料及制备方法与抗菌应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114874261B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023216554A1 (en) * 2022-05-10 2023-11-16 Suzhou J&K Ultrafine Materials Co., Ltd. Hydrophilic antibacterial finishing agent, preparation method and use thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2239066A1 (de) * 1972-08-08 1974-02-28 Nikka Chemical Ind Co Ltd Oberflaechenaktive mittel
JP2005060332A (ja) * 2003-08-19 2005-03-10 Toagosei Co Ltd 抗菌剤として有効なホスホニウム塩化合物
US20070224539A1 (en) * 2006-03-23 2007-09-27 Fujifilm Corporation Resist composition and pattern forming method using the same
CN107778248A (zh) * 2017-11-17 2018-03-09 大连理工大学 双季铵盐型氯胺抗菌剂及其的合成方法
WO2019050850A1 (en) * 2017-09-05 2019-03-14 Primetime Life Sciences, Llc BIGUANIDINE DERIVATIVES OF THERAPEUTIC AGENTS, AND PREPARATION METHODS AND METHODS OF USING SAME

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2239066A1 (de) * 1972-08-08 1974-02-28 Nikka Chemical Ind Co Ltd Oberflaechenaktive mittel
JP2005060332A (ja) * 2003-08-19 2005-03-10 Toagosei Co Ltd 抗菌剤として有効なホスホニウム塩化合物
US20070224539A1 (en) * 2006-03-23 2007-09-27 Fujifilm Corporation Resist composition and pattern forming method using the same
WO2019050850A1 (en) * 2017-09-05 2019-03-14 Primetime Life Sciences, Llc BIGUANIDINE DERIVATIVES OF THERAPEUTIC AGENTS, AND PREPARATION METHODS AND METHODS OF USING SAME
CN107778248A (zh) * 2017-11-17 2018-03-09 大连理工大学 双季铵盐型氯胺抗菌剂及其的合成方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LUDMILA A. OPARINA ET AL.: "paper Synthesis of Functional Tripodal Phosphines with Amino and Ether Groups by the Hydrophosphination of Trivinyl Ethers with Secondary Phosphines", SYNTHESIS, no. 46, pages 653 - 659 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023216554A1 (en) * 2022-05-10 2023-11-16 Suzhou J&K Ultrafine Materials Co., Ltd. Hydrophilic antibacterial finishing agent, preparation method and use thereof

Also Published As

Publication number Publication date
CN114874261B (zh) 2024-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4394378A (en) 3-(Trimethoxysilyl) propyldidecylmethyl ammonium salts and method of inhibiting growth of microorganisms therewith
EP0513239B1 (en) N,n'-dihaloimidazolidin-4-ones
CN104968655A (zh) 杀生物化合物及其使用方法
Podunavac-Kuzmanović et al. Antibacterial evaluation of some benzimidazole derivatives and their zinc (II) complexes
CN101747363A (zh) 一种有机硅胍盐杀菌剂的制备方法
CN106632259A (zh) 一种三嗪类季铵盐卤胺抗菌剂及其制备方法和无盐抗菌整理方法
CN114874261B (zh) 有机硅季鏻盐材料及制备方法与抗菌应用
CN107535504A (zh) 1,3,4‑噻二唑类化合物在防治水稻白叶枯病中的应用
CN105325454B (zh) 新型复合季鏻盐及其制备方法与抗菌应用
SU1050564A3 (ru) Способ получени производных нитротиофена
CN103554098A (zh) 一组2-氯-3-吡啶甲酰化合物
CN111440262A (zh) 一种抗菌聚合物及其制备方法
CN114790220B (zh) 含季鏻盐结构的双胍复合季铵盐材料及制备方法和应用
CN103524417B (zh) 一组3-甲基-4-甲酰吡唑化合物
CN114592352B (zh) 一种亲水性抗菌整理剂及其制备方法和应用
CN105461814B (zh) 一种醋酸纤维素衍生物及其制备方法和用途
CN103535358B (zh) 一组邻位取代苯甲酰化合物的杀菌剂用途
CN114874256B (zh) 一种有机硅季铵盐双胍盐材料、制备方法与抗菌应用
CN104530082A (zh) 头孢硫脒化合物
CN103524418A (zh) 一组3-甲基吡唑化合物
CN103524419B (zh) 一组3-三氟甲基吡唑化合物
CN108117528B (zh) 2,5-取代基-1,3,4-噁二唑砜类衍生物、其制备方法及应用
CN115724890A (zh) 噻唑橙有机硅季铵季鏻盐化合物及其制备方法和应用
CN101250186A (zh) 噻二唑均三嗪衍生物及其制备方法
CN102206191B (zh) 1，4-双(4-氨基-5-巯基-1，2，4-三唑)苯及其制备方法和用途

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant