CN116693721B - 基于raft合成环糊精双臂季鏻盐聚合物抗菌材料的制备方法 - Google Patents
基于raft合成环糊精双臂季鏻盐聚合物抗菌材料的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及基于RAFT合成环糊精双臂季鏻盐聚合物抗菌材料的制备方法，该方法是指先通过酯化反应制备环糊精小分子链转移剂中间体；再以环糊精小分子链转移剂中间体为核心反应平台，季鏻盐离子液体单体为抗菌支臂，通过RAFT聚合得到环糊精双臂季鏻盐聚合物抗菌材料。本发明反应步骤简单、高效，所制得的环糊精季鏻盐双臂抗菌聚合物具有高反应选择性和高转化率，且反应底物耐受性好，可应用于抗菌涂料、涂层、织物的制备中，是一种具有潜在应用价值的新型抗菌剂。
Description
技术领域
本发明涉及功能高分子材料合成技术领域，尤其涉及基于可逆加成-断裂链转移（RAFT）合成环糊精双臂季鏻盐聚合物抗菌材料的制备方法。
背景技术
自抗生素问世以来，其作为治疗剂或生长促进剂被广泛应用在人类医疗和畜牧生产中。然而，抗生素的使用却是一把双刃剑，在带来医疗健康和经济收益的同时，抗生素的滥用也导致了更具杀伤力多重耐药细菌的出现。根据世界卫生组织（WHO）报道，多重耐药细菌每年可造成70万人死亡，预计到2050年每年将造成上千万人死亡，累计成本高达100万亿美元。因此，扼制多重耐药细菌的肆虐势头，进一步防止细菌耐药性的发展已经到了刻不容缓的地步。
在后抗生素时代，人们已经开发出了多种抗菌剂与抗菌材料。例如：金属抗菌剂与抗菌材料（Ag、ZnO）、有机小分子抗菌剂（季铵盐、季鏻盐）、天然高分子（壳聚糖、抗菌肽）抗菌剂与抗菌材料等。在这些抗菌剂中，季铵盐类化合物（QACs）因其灭菌速度快、结构稳定性好、成本低和具有广谱抗菌活性等优点，已经成为一类广为人知的阳离子杀菌剂，在化妆品、软化剂、染料、防腐剂和消毒剂等应用中取得了巨大的成功。据估计，每年使用的商用季铵盐类化合物超过5万吨。尽管季铵盐类化合物抗菌效果显著，但是，季铵盐类化合物的广泛使用及其在环境中的长期滞留导致细菌对QACs的耐药性正在以惊人的速度增加，特别是耐甲氧西林金黄色葡萄球菌。据不完全统计，多达83%的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌分离物对几乎所有的商用季铵盐类化合物都具有耐药性，而且这一数值随着细菌耐药性的增强不断升高。因此，开发具有高抗菌活性和高抗细菌耐药性的新型抗菌剂已经成为科研工作者的重中之重。
季鏻盐（QPS）作为一种四级鏻盐，在结构与性能等方面与季铵盐相似。但季鏻基团得益于磷原子更大的原子半径和更低的电负性，具有更强的极化率，表现出更高效的抗菌活性和更宽广的抗菌范围。此外，季鏻盐也具有更高的化学稳定性，如：较宽的pH范围（2~12），较好的耐候性与耐氧化性，使其可以广泛应用于不同的场景甚至是极端环境中。因而，季磷盐及其相关材料有望成为新一代的阳离子杀菌剂与抗菌材料。然而，高水溶性的特性导致其释放不可控，且无靶向特异性，从而导致其在靶表面的有效时间短，且用量越来越大。如何高效利用季鏻盐的抗菌活性、减少其使用量以及延长其作用时间将是巨大的挑战。
星形聚合物是一类具有高度支化、多末端官能团的三维高分子化合物，其独特的结构特征使它具有比线性聚合物更短的分子链长、更高的官能团密度、更紧凑的结构和更强的抗菌活性。此外，星形聚合物具有分子链不易缠结、分子量分布窄、结构大小更易控制、材料粘度不随分子量的变化而显著变化等特点，容易对其进行多样化的化学修饰，是构建多功能性聚合物材料的理想平台。星形聚合物的核心对整个材料至关重要，因为核心决定了聚合物的分子尺寸、分子量分布和支臂数量。环糊精是含有6~12个D-吡喃葡萄糖单元的环状低聚糖，研究最为广泛的是α、β、γ-环糊精，其含有两种羟基，即上边缘的伯羟基和下边缘的仲羟基。大量的功能基团可以通过功能分子和羟基之间的酯化作用引入环糊精中。因此，环糊精是用来构建星型聚合物的良好模板。目前对环糊精的利用主要是通过主客体自组装、物理交联、接枝、端基封盖（酯化、酰胺化和点击反应，以及原子转移自由基聚合等）。但这些方法均会出现反应活性低、反应不完全、反应条件苛刻、支化度难以控制等问题，限制了对环糊精的充分利用。
可逆加成-断裂链转移聚合（RAFT）是一种制备聚合物的新型技术，其具有反应活性高、转化率高、分子量分布窄、重复性好等优点。如：发明专利CN 107487830 A公开了一种以环糊精为核的星型共聚物污水处理剂及其RAFT制备方法，其以环糊精为核、多二硫代酯或三硫代酯为支臂，采用RAFT技术制备了星型共聚物用于污水处理。发明专利CN106749958 A公开了一种星形嵌段聚羧酸减水剂及其制备方法，主要通过β-环糊精与双硫酯化合物通过酯化反应得到星形链转移剂，然后在引发剂作用下，引发甲基丙烯酸聚乙二醇酯、甲基丙烯酸的RAFT聚合，得到星形嵌段共聚物。发明专利CN 103396521 A公开了一种两亲性β-环糊精星型聚合物的合成及其胶束化应用的方法，该方法通过疏水性单体丙烯酸和甲基丙烯酸甲酯，亲水性单体N-乙烯基吡咯烷酮嵌入β-环糊精中，合成了两亲性星型聚合物，该两亲性单体的引入增大了环糊精的疏水空间，提高了材料的载药性能。Kiran K等（pH Tempted micellization of β-Cyclodextrin based diblock copolymer and itsapplication in solid/liquid separation. J. Polym. Res., 2020, 27, 150.）通过RAFT聚合制备了pH诱导的β-环糊精基双嵌段共聚物，该聚合物在不同pH条件下显现出胶束化的特性，并且在去除高岭土方面表现出最佳性能。Zhang HJ等（Fabrication of thermo-responsive hydrogelsfrom star-shaped copolymer with a biocompatible β-cyclodextrin core. Polymer, 2012, 53(17), 3719-3725.）采用RAFT技术合成了以β-CD为核心的三臂星形共聚物热可逆水凝胶，该水凝胶实现了对罗丹明B良好的包封和释放。RAFT聚合技术的优点是聚合物链长度可控，然而其对单体结构与反应介质要求较高，导致相关实用性聚合物材料难以合成。因此，以生物相容性较佳的环糊精为原料，开发新一代的抗菌剂与抗菌材料，具有重要的战略意义和现实价值。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种反应步骤简单高效的基于RAFT合成环糊精双臂季鏻盐聚合物抗菌材料的制备方法。
为解决上述问题，本发明所述的基于RAFT合成环糊精双臂季鏻盐聚合物抗菌材料的制备方法，其特征在于：该方法是指先通过酯化反应制备环糊精小分子链转移剂中间体；再以环糊精小分子链转移剂中间体为核心反应平台，季鏻盐离子液体单体为抗菌支臂，通过RAFT聚合得到环糊精双臂季鏻盐聚合物抗菌材料。
一种如上所述方法制得的环糊精双臂季鏻盐聚合物抗菌材料，其特征在于：该环糊精双臂季鏻盐聚合物抗菌材料的结构式如下所示：
其中：CD为α-环糊精（6元环）、β-环糊精（7元环）、γ-环糊精（8元环）中的一种；R为取代苯基或丁基；n为季鏻盐聚合物的聚合度；X为阴离子，是指F-、Cl-、Br-、I-、CN-、SCN-、BF4 -、PF6 -、OH-、CO3 2-、SO4 2-或AlCl4 -中的一种。
所述环糊精小分子链转移剂中间体按下述方法制备：
⑴在保护气体气氛下，将无水N,N-二甲基甲酰胺与新鲜干燥的环糊精按15.0~20.0 mL：0.75~0.85 g的比例混合，轻微加热至环糊精溶解为澄清透明的溶液；
⑵待所述步骤⑴所得的溶液冷却至室温后，依次将2-(十二烷基三硫代碳酸酯基)-2-甲基丙酸、N,N-二环己基碳二亚胺和4-二甲基氨基吡啶按0.85~1.00 g：3.00~3.50g：0.10~0.15 g的比例加入至容器中，并用保护气体密封；
⑶在室温下磁力搅拌12~24 hr后，将容器放入冰水浴中冷却1~3 hr以结束反应，并通过真空抽滤滤去白色沉淀，收集亮黄色澄清透明液体；
⑷向所述亮黄色澄清透明液体中加入沉淀剂使产物沉淀，并采用真空抽滤收集黄色沉淀；
⑸所述黄色沉淀用沉淀剂洗涤3~5次后，经真空干燥直至恒重，即得目标产物。
所述保护气体是指氮气、氩气或二氧化碳气体中的一种。
所述环糊精双臂季鏻盐聚合物抗菌材料按下述方法制备：
①在施伦克管中，依次加入季鏻盐离子液体单体、所述环糊精小分子链转移剂中间体、引发剂和反应溶剂，经磁力搅拌混合均匀，得到反应底物；
②对施伦克管进行连续3~5次的冷冻-真空-充氮气-解冻循环以除去所有氧气，并在最后一次循环后，将反应管解冻至室温，然后放置于70~80℃的加热浴中搅拌反应15~20hr，以确保季鏻盐离子液体单体完全转化；
③反应完成后，将反应管浸入液氮中淬灭反应；解冻后，向溶液中加入沉淀剂使产物沉淀，并通过真空抽滤收集沉淀；
④所述沉淀用沉淀剂洗涤3~5次后，经真空干燥直至恒重，即得最终产物。
所述季鏻盐离子液体单体是指三苯基-苄基季鏻盐离子液体单体（R=苯基）或三丁基-苄基季鏻盐离子液体单体（R=丁基）。
所述反应溶剂为无水甲醇、无水乙醇、二氯甲烷、氯仿、乙腈、1,4-二氧六环、无水N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、二甲基亚砜中的一种或两种的混合物。
所述引发剂为偶氮二异丁腈（AIBN）或偶氮二异庚腈（ADVN），其用量为季鏻盐离子液体单体总质量的0.1%~0.5%。
所述季鏻盐离子液体单体、环糊精小分子链转移剂中间体、引发剂和反应溶剂的质量比为1.80~2.00 g：0.10~0.15 g：1.8~9.0 mg：10.0~12.0 g。
所述沉淀剂是指乙醚或丙酮。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明以天然环糊精为核心反应平台、季鏻盐离子液体聚合物作为抗菌支臂，成功利用RAFT聚合制备出具有生物可降解特性和优异抗菌活性的环糊精季鏻盐双臂抗菌聚合物。
2、本发明反应步骤简单、高效，所制得的环糊精季鏻盐双臂抗菌聚合物具有高反应选择性和高转化率，且反应底物耐受性好。
3、本发明可以通过改变反应单体的种类和比例对其调节，所制得的环糊精季鏻盐双臂抗菌聚合物可应用于抗菌涂料、涂层、织物的制备中，是一种具有潜在应用价值的新型抗菌剂。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例1所制得的环糊精小分子链转移剂的核磁共振氢谱。
图2为本发明实施例1所制得的环糊精小分子链转移剂的核磁共振碳谱。
图3为本发明实施例1所制得的环糊精苯基季鏻盐双臂聚合物的核磁共振氢谱。
图4为本发明实施例1所制得的环糊精苯基季鏻盐双臂聚合物的核磁共振磷谱。
图5为本发明实施例1所制得的环糊精苯基季鏻盐双臂聚合物的扫描电镜图。
图6为本发明实施例1所制得的环糊精季鏻盐双臂聚合物浓度对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌抑菌率的影响。
具体实施方式
基于RAFT合成环糊精双臂季鏻盐聚合物抗菌材料的制备方法，该方法是指先通过酯化反应制备环糊精小分子链转移剂中间体（CDCTA）；再以环糊精小分子链转移剂中间体为核心反应平台，季鏻盐离子液体单体为抗菌支臂，通过RAFT聚合制得环糊精双臂季鏻盐聚合物抗菌材料。
具体过程如下：
环糊精小分子链转移剂中间体按下述方法制备：
⑴在保护气体气氛下，将无水N,N-二甲基甲酰胺与新鲜干燥的环糊精按15.0~20.0 mL：0.75~0.85 g的比例混合，轻微加热至环糊精溶解为澄清透明的溶液。保护气体是指氮气、氩气或二氧化碳气体中的一种。
⑵待步骤⑴所得的溶液冷却至室温后，依次将2-(十二烷基三硫代碳酸酯基)-2-甲基丙酸、N,N-二环己基碳二亚胺和4-二甲基氨基吡啶按0.85~1.00 g：3.00~3.50 g：0.10~0.15 g的比例加入至容器中，并通入保护气体去除体系中存在的氧气。
⑶在室温下磁力搅拌12~24 hr后，将容器放入冰水浴中冷却1~3 hr以结束反应，并通过真空抽滤滤去白色沉淀，收集亮黄色澄清透明液体。
⑷向亮黄色澄清透明液体中加入沉淀剂使产物沉淀，采用真空抽滤收集黄色沉淀。
⑸黄色沉淀用沉淀剂洗涤3~5次后，经70~80℃真空干燥直至恒重，即得目标产物。
环糊精双臂季鏻盐聚合物抗菌材料按下述方法制备：
①在施伦克管中，依次加入季鏻盐离子液体单体、环糊精小分子链转移剂中间体（CDCTA）、引发剂和反应溶剂，经磁力搅拌混合均匀，得到反应底物。
季鏻盐离子液体单体是指三苯基-苄基季鏻盐离子液体单体（R=苯基）或三丁基-苄基季鏻盐离子液体单体（R=丁基）。
反应溶剂为无水甲醇、无水乙醇、二氯甲烷、氯仿、乙腈、1,4-二氧六环、无水N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、二甲基亚砜中的一种或两种的混合物，优选无水N,N-二甲基甲酰胺。
引发剂为偶氮二异丁腈（AIBN）或偶氮二异庚腈（ADVN），其用量为季鏻盐离子液体单体总质量的0.1%~0.5%。
季鏻盐离子液体单体、环糊精小分子链转移剂中间体（CDCTA）、引发剂和反应溶剂的质量比为1.80~2.00 g：0.10~0.15 g：1.8~9.0 mg：10.0~12.0g。
②对施伦克管进行连续3~5次的冷冻-真空-充氮气-解冻循环以除去所有氧气，并在最后一次循环后，将反应管解冻至室温，然后放置于70~80℃的加热浴中搅拌反应15~20hr，以确保季鏻盐离子液体单体完全转化。加热浴是指油浴、沙浴或水浴。
③反应完成后，将反应管浸入液氮中淬灭反应；解冻后，向溶液中加入沉淀剂使产物沉淀，并通过真空抽滤收集沉淀。
④沉淀用沉淀剂洗涤3~5次后，经70~80℃真空干燥直至恒重，即得最终产物。
上述沉淀剂是指乙醚或丙酮。沉淀洗涤是指：以乙醚或丙酮为沉淀剂，加入100~250 mL使产物沉淀，离心分离并洗涤1次后，将产物再次溶解于反应溶剂。该溶液用沉淀剂再次沉淀洗涤，循环3~5次后得到纯净的产物。
所得环糊精双臂季鏻盐聚合物抗菌材料的结构式如下所示：
其中：CD为α-环糊精（6元环）、β-环糊精（7元环）、γ-环糊精（8元环）中的一种；R为取代苯基或丁基；n为季鏻盐聚合物的聚合度；X为阴离子，是指F-、Cl-、Br-、I-、CN-、SCN-、BF4 -、PF6 -、OH-、CO3 2-、SO4 2-或AlCl4 -中的一种。
实施例1
将新鲜干燥的β-环糊精（β-CD）（0.80 g）和15.0 mL无水N,N-二甲基甲酰胺加至圆底烧瓶内，在氮气氛下轻微加热溶解，直至溶液澄清透明。待溶液冷却至室温后，依次将2-(十二烷基三硫代碳酸酯基)-2-甲基丙酸（1.00 g）、N,N-二环己基碳二亚胺（3.25 g）和4-二甲基氨基吡啶（0.15g）加入至圆底烧瓶中，密封后室温下磁力搅拌18 hr。随后将圆底烧瓶放入冰水浴中冷却1 hr以结束反应，并通过真空抽滤滤去白色沉淀，并收集亮黄色澄清透明液体。向滤液中加入乙醚使产物沉淀，利用真空抽滤收集黄色沉淀，并用乙醚洗涤3次，最后真空干燥直至恒重得到目标产物（CDCTA）。
称取三苯基-苄基季鏻盐离子液体单体（QPSPh3IL）（1.80克）、CDCTA（0.15克）、AIBN引发剂（3.5 mg）和无水N,N-二甲基甲酰胺（12.00 g），并加入到施伦克管中，利用磁力搅拌将反应底物混合均匀。QPSPh3IL和CDCTA在体系中的质量分数均固定为15%（w/w）。对施伦克管进行连续5次的冷冻-真空-充氮气-解冻循环以除去所有氧气，并在最后一次循环后，将反应管解冻至室温，然后放置于70℃的油浴中搅拌反应18 hr，以确保季磷盐单体完全转化。反应完成后，将反应管浸入液氮中淬灭反应。解冻后，向溶液中加入丙酮使产物沉淀，通过真空抽滤收集沉淀，并使用丙酮洗涤3次。然后将洗净的沉淀放入75℃真空干燥箱中干燥，即得最终产物环糊精双臂季鏻盐聚合物抗菌材料。
对所合成的目标产物（环糊精季鏻盐双臂聚合物）及其中间体（环糊精小分子链转移剂）采用如下方法进行表征分析、性能测试：
【核磁共振谱图】
图1为本发明所制得的环糊精小分子链转移剂的核磁共振氢谱图（DMSO-d 6，400MHz，δ ppm）。1H NMR谱图中各峰的位置和分裂情况为：5.70-5.72（d, h-H），5.65（s, k’-H），4.81（s，k-H），4.42-4.45（t, i-H），3.32-3.63（m, d f g-H），1.93-2.00（q, c-H），1.67（s, e-H），1.53（s, e-H），1.24（s, b-H），0.82-0.85（t, a-H）。
图2为本发明所制得的环糊精小分子链转移剂的核磁共振碳谱图（DMSO-d 6，150MHz，δ ppm）。13C NMR谱图中各峰的位置为：171.1，119.1，102.0，81.4，73.1，72.4，68.8，63.9，59.9，46.6，36.5，31.3，30.8，29.0，28.7，27.3，23.5，22.1，20.4和14.0；其中172 ppm处的峰确认羰基酯的存在。1H NMR显示所得CDCTA各个特征峰的化学位移与积分比例能够对应其化学结构，证明所得结构正确、纯净，表明目标产物CDCTA制备成功。
图3为本发明所制得的环糊精苯基季鏻盐双臂聚合物的核磁共振氢谱图（DMSO-d 6，400 MHz，δ ppm）。1H NMR谱图中各峰的位置和分裂情况为：7.57-7.30（P-Ar-H），其他的出峰位置都与CDCTA相对应。而且，所制得的环糊精苯基季鏻盐双臂聚合物的峰为典型的聚合物宽峰，各个特征峰的化学位移与积分比例能够对应其化学结构，证明所得结构正确、纯净，说明目标产物制备成功。
图4为本发明所制得的环糊精苯基季鏻盐双臂聚合物的核磁共振磷谱图。31P NMR显示所制得的环糊精苯基季鏻盐双臂聚合物的峰为典型的聚合物宽峰，各个特征峰的化学位移与积分比例能够对应其化学结构，证明所得结构正确、纯净，说明目标产物制备成功。
【微观形貌】
图5为本发明所制得的环糊精苯基季鏻盐双臂聚合物微球尺寸为200 nm的扫描电镜图。从图中可以看出，环糊精苯基季鏻盐双臂聚合物为50~250 nm的纳米颗粒，其具有较大的比表面积，可增大与细菌接触的机率，更容易达到抗菌的目的。
【抗菌性能】
选择容易产生耐药性的大肠杆菌（E.coli）和金黄色葡萄球菌（S.aureus）为菌落，配制一定量（40 mL/个）的固体培养基（营养琼脂粉和琼脂粉），采用菌落计数半定性方法测试环糊精季鏻盐双臂聚合物的抗菌性能。图6为本发明所制得的环糊精苯基（CD-PH）/丁基（CD-BU）季鏻盐双臂聚合物的浓度对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌抑菌率的影响。由于季鏻盐离子液体的存在，环糊精季鏻盐双臂聚合物表现出显著的抗菌活性。对大肠杆菌的抗菌率超过95.6%，甚至可达到100%；对金黄色葡萄球菌的抗菌率超过99.6%，最高可达99.9%。值得注意的是，环糊精小分子链转移剂本身不具有抗菌性能，当与季鏻盐聚合后，聚合物可表现出优异的抗菌活性。
因此，环糊精季鏻盐双臂抗菌聚合物具有更高效的抗菌活性、广谱的抗菌性能以及良好的生物相容性。
实施例2
将新鲜干燥的β-环糊精（β-CD）（80 mg）和1.50 mL 1,4-二氧六环加至圆底瓶烧瓶内，在氩气氛下轻微加热溶解，直至溶液澄清透明。待溶液冷却至室温后，依次将2-(十二烷基三硫代碳酸酯基)-2-甲基丙酸（100 mg）、N,N-二环己基碳二亚胺（325 mg）和4-二甲基氨基吡啶（15 mg）加入至圆底烧瓶中，密封后在室温下磁力搅拌20 hr。随后将圆底烧瓶放入冰水浴中冷却2 hr以结束反应，并通过真空抽滤滤去白色沉淀，并收集亮黄色澄清透明液体。向滤液中加入丙酮使产物沉淀，再次利用真空抽滤收集黄色沉淀，并用丙酮洗涤5次，最后真空干燥直至恒重，得到目标产物（CDCTA）。
称量三丁基-苄基季鏻盐离子液体单体（QPSBu3IL）（170 mg）、CDCTA（15 mg）、AIBN引发剂（0.35 mg）和1,4-二氧六环（1.20 g），并加入到施伦克管中，利用磁力搅拌将反应底物混合均匀。QPSBu3IL和CDCTA在体系中的质量分数均固定为15%（w/w）。对施伦克管进行连续5次的冷冻-真空-充氮气-解冻循环以除去所有氧气，并在最后一次循环后，将反应管解冻至室温，然后放置于70℃的油浴中搅拌反应24 hr，以确保季磷盐单体完全转化。反应完成后，将反应管浸入液氮中淬灭反应。解冻后，向溶液中加入乙醚使产物沉淀，通过真空抽滤收集沉淀，并使用乙醚洗涤3次，然后将洗净的沉淀放入75℃真空干燥箱中干燥，即得最终产物环糊精双臂季鏻盐聚合物抗菌材料。
实施例3
将新鲜干燥的α-环糊精（α-CD）（110 mg）和2.25 mL无水N,N-二甲基甲酰胺加至圆底瓶烧瓶内，在氮气氛下轻微加热溶解直至溶液澄清透明。待溶液冷却至室温后，依次将2-(十二烷基三硫代碳酸酯基)-2-甲基丙酸（150 mg）、N,N-二环己基碳二亚胺（487.5 mg）和4-二甲基氨基吡啶（22.5mg）加入至圆底烧瓶中，密封后在室温下磁力搅拌12 hr。随后将圆底烧瓶放入冰水浴中冷却3 hr以结束反应，并通过真空抽滤滤去白色沉淀，并收集亮黄色澄清透明液体。向滤液中加入乙醚使产物沉淀，利用真空抽滤收集黄色沉淀，并用乙醚洗涤4次，最后真空干燥直至恒重，即得到目标产物（CDCTA）。
称量QPSPh3IL（270 mg）、CDCTA（22.5mg）、ADVN引发剂（0.60 mg）和无水N,N-二甲基甲酰胺（1.80g），并加入到施伦克管中，利用磁力搅拌将反应底物混合均匀。QPSPh3IL和CDCTA在体系中的质量分数均固定为15%（w/w）。对施伦克管进行连续5次的冷冻-真空-充氮气-解冻循环以除去所有氧气，并在最后一次循环后，将反应管解冻至室温，然后放置于70℃的油浴中搅拌反应24 hr，以确保季磷盐单体完全转化。反应完成后，将反应管浸入液氮中淬灭反应。解冻后，向溶液中加入乙醚使产物沉淀，通过真空抽滤收集沉淀，并使用乙醚洗涤3次，然后将洗净的沉淀放入75℃真空干燥箱中干燥，即得最终产物环糊精双臂季鏻盐聚合物抗菌材料。
Claims (7)
1.基于RAFT合成环糊精双臂季鏻盐聚合物抗菌材料的制备方法，其特征在于：该方法是指先通过酯化反应制备环糊精小分子链转移剂中间体；再以环糊精小分子链转移剂中间体为核心反应平台，季鏻盐离子液体单体为抗菌支臂，通过RAFT聚合得到环糊精双臂季鏻盐聚合物抗菌材料；该环糊精双臂季鏻盐聚合物抗菌材料的结构式如下所示：
其中：CD为α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精中的一种；R为取代苯基或丁基；n为季鏻盐聚合物的聚合度；X为阴离子，是指F-、Cl-、Br-、I-、CN-、SCN-、BF4 -、PF6 -、OH-、CO3 2-、SO4 2-或AlCl4 -中的一种；
所述环糊精双臂季鏻盐聚合物抗菌材料按下述方法制备：
①在施伦克管中，依次加入季鏻盐离子液体单体、所述环糊精小分子链转移剂中间体、引发剂和反应溶剂，经磁力搅拌混合均匀，得到反应底物；所述季鏻盐离子液体单体、环糊精小分子链转移剂中间体、引发剂和反应溶剂的质量比为1.80~2.00 g：0.10~0.15 g：1.8~9.0 mg：10.0~12.0 g；
②对施伦克管进行连续3~5次的冷冻-真空-充氮气-解冻循环以除去所有氧气，并在最后一次循环后，将反应管解冻至室温，然后放置于70~80℃的加热浴中搅拌反应15~20 hr，以确保季鏻盐离子液体单体完全转化；
③反应完成后，将反应管浸入液氮中淬灭反应；解冻后，向溶液中加入沉淀剂使产物沉淀，通过真空抽滤收集沉淀；
④所述沉淀用沉淀剂洗涤3~5次后，经真空干燥直至恒重，即得最终产物。
2.如权利要求1所述的基于RAFT合成环糊精双臂季鏻盐聚合物抗菌材料的制备方法，其特征在于：所述环糊精小分子链转移剂中间体按下述方法制备：
⑴在保护气体气氛下，将无水N,N-二甲基甲酰胺与新鲜干燥的环糊精按15.0~20.0mL：0.75~0.85 g的比例混合，轻微加热至环糊精溶解为澄清透明的溶液；
⑵待所述步骤⑴所得的溶液冷却至室温后，依次将2-(十二烷基三硫代碳酸酯基)-2-甲基丙酸、N,N-二环己基碳二亚胺和4-二甲基氨基吡啶按0.85~1.00 g：3.00~3.50 g：0.10~0.15 g的比例加入至容器中，并通入保护气体去除体系中存在的氧气；
⑶在室温下磁力搅拌12~24 hr后，将容器放入冰水浴中冷却1~3 hr以结束反应，并通过真空抽滤滤去白色沉淀，收集亮黄色澄清透明液体；
⑷向所述亮黄色澄清透明液体中加入沉淀剂使产物沉淀，并采用真空抽滤收集黄色沉淀；
⑸所述黄色沉淀用沉淀剂洗涤3~5次后，经真空干燥直至恒重，即得目标产物。
3.如权利要求2所述的基于RAFT合成环糊精双臂季鏻盐聚合物抗菌材料的制备方法，其特征在于：所述保护气体是指氮气、氩气或二氧化碳气体中的一种。
4.如权利要求1所述的基于RAFT合成环糊精双臂季鏻盐聚合物抗菌材料的制备方法，其特征在于：所述季鏻盐离子液体单体是指三苯基-苄基季鏻盐离子液体单体或三丁基-苄基季鏻盐离子液体单体。
5.如权利要求1所述的基于RAFT合成环糊精双臂季鏻盐聚合物抗菌材料的制备方法，其特征在于：所述反应溶剂为无水甲醇、无水乙醇、二氯甲烷、氯仿、乙腈、1,4-二氧六环、无水N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、二甲基亚砜中的一种或两种的混合物。
6.如权利要求1所述的基于RAFT合成环糊精双臂季鏻盐聚合物抗菌材料的制备方法，其特征在于：所述引发剂为偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈，其用量为季鏻盐离子液体单体总质量的0.1%~0.5%。
7.如权利要求1或2所述的基于RAFT合成环糊精双臂季鏻盐聚合物抗菌材料的制备方法，其特征在于：所述沉淀剂是指乙醚或丙酮。
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