[發明專利]鹵胺類抗菌劑及其合成方法和應用

無效

• 申請號: 201210362485.X
• 申請日: 2012-09-25
• 公開（公告）號: CN102875536A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 任學宏;馬凱凱
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C07D405/06
• 分類號: C07D405/06;C07D405/14;A01N43/88;A01P1/00;D06M13/364;D06M101/06
• 代理公司: 無錫華源專利事務所 32228
• 代理人: 馮智文

技術領域

本發明屬于鹵胺類化合物的合成和抗菌技術領域，具體涉及一種鹵胺雜環抗菌劑及其合成方法和該抗菌劑在制備抗菌材料中的應用。

背景技術

人類生存環境中存在大量致病性和致使材料霉變腐爛的有害微生物，尤其是在纖維、塑料、橡膠、紙張等各種材料和制品表面污染和滋生的細菌，對人類的健康構成很大威脅。要有效防止有害微生物的生長、繁殖、蔓延和傳播，減少其造成的危害，使用長效的抗菌材料是最為簡單、安全和有效的方法，而抗菌材料的核心是其上加載的抗菌劑，因此，一直以來科研工作者致力于各類抗菌劑的研制工作。

目前市場上常見的抗菌劑有重金屬類、季銨鹽類和納米材料類等，但存在抗菌能力弱、殺菌速度慢、會產生對人體有害的毒副產物、不可再生等諸多缺點。為彌補上述傳統抗菌劑的不足，近二十年來美國奧本大學的Worley教授和加州大學的Gang?Sun教授開發了大量鹵胺類抗菌劑，其優點總結如下：

（1）抗菌性強、抗菌譜廣，極短的時間內即可殺死材料表面的各種微生物；

（2）其具有抗菌性能的酰胺雜環可通過化學鍵與材料結合，抗菌耐久性優良；

（3）可再生，當有效鹵素釋放完后，可用活性鹵素溶液處理使之恢復抗菌性；

（4）不會產生有毒副產物，對人體和環境安全。

上述兩個科研團隊就開發的鹵胺類抗菌劑所申請的多達幾十項專利中，以海因衍生物抗菌劑最具代表性，如美國專利US200701592、US7335373B2和US5882357。

然而，上述鹵胺類抗菌劑在實際應用中也存在一些問題：（1）合成原料如氯乙基三乙氧基硅烷價格昂貴；（2）合成反應需要在無水的有機體系中進行高溫反應，反應能耗大、反應時間長、生產成本較高；（3）絕大部分合成產物水溶性較差，在配制工作液進行材料的抗菌整理時必須加入大量的助溶劑助溶，增加了整理成本和廢水處理成本，而且這些易燃的有機溶劑在整理過程中還存在危險性；（4）部分氯胺類抗菌劑在使用過程中仍存在甲醛釋放的問題。

發明內容

本申請人針對上述現有技術中抗菌劑及其合成方法存在不足，提供一種鹵胺類抗菌劑。該抗菌劑具有優越的抗菌性能。

本發明的另一目的在于提供上述鹵胺類抗菌劑的合成方法。該合成方法反應條件溫和、反應時間短、工藝簡單、原料廉價易得、生產成本低，由該方法合成的鹵胺類抗菌劑及其前驅體均為水溶性、產品收率高、安全無毒。

本發明的再一目的在于提供上述鹵胺類抗菌劑在制備抗菌材料中的應用。將本發明抗菌劑應用于制備抗菌材料，所得抗菌劑紡織品具有優異的抗菌性能，抗菌效率高。

本發明的目的通過下述技術方案來實現：

一種鹵胺類抗菌劑，其特征在于：為式（Ⅰ）或式（Ⅱ）所示結構的化合物：

其中，X₁、X₂分別選自氯、溴或羥甲基，且X₁和X₂二者中至少有一個選自氯或溴；

其中，X₃選自氯或溴。

本發明提供一種鹵胺類抗菌劑的合成方法，步驟如下：將氰尿酸或氰尿酸衍生物溶于堿液，待完全溶解后，緩慢加入環氧氯丙烷，于5～50℃下充分攪拌反應6～12h；調節反應后溶液pH值至6.5～7.5，蒸干其中水分，并將所得固體溶解于有機溶劑中，過濾除雜，再蒸干濾液中的所述有機溶劑，得到鹵胺類抗菌劑前驅體；最后將所述前驅體加入質量百分濃度為0.01～5％的次氯酸鈉或次溴酸鈉溶液中，于室溫靜置反應1h，反應結束，過濾并烘干，得到鹵胺類抗菌劑成品；其中氰尿酸衍生物為其一個氫原子被羥甲基取代的化合物；要求更高的情況下，在蒸干濾液中的所述有機溶劑后，還可對所得鹵胺類抗菌劑前軀體粗產品進行提純處理。

其進一步的技術方案為：

所述環氧氯丙烷以及氰尿酸或其衍生物的摩爾比為1：1～3：1。

所述堿液選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉或碳酸鉀溶液，其質量百分濃度為1～30％。

所述有機溶劑選自乙醇、二甲基甲酰胺（DMF）、二甲基乙酰胺（DMAC）或二甲基亞砜（DMSO）。

所述鹵胺類抗菌劑前驅體為式（Ⅲ）或式（Ⅳ）所示結構的化合物：

其中，X₄選自氫或羥甲基；