[發明專利]O-噻唑烷甲酯-N-三甲基殼聚糖季銨鹽及制法與應用

有效

• 申請號: 201410175421.8
• 申請日: 2014-04-28
• 公開（公告）號: CN103936886A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 楊仁黨;李知函;楊文光
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C08B37/08
• 分類號: C08B37/08;A01P1/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 張燕玲

技術領域

本發明屬于高分子化合材料領域，具體涉及一種殼聚糖化學改性的功能衍生物O-噻唑烷甲酯-N-三甲基殼聚糖季銨鹽及其制備方法與應用。

背景技術

隨著社會的發展和科技的進步，人們對抗菌材料越來越重視，日常生活中常用的抗菌劑主要有三類：無機金屬礦物材料、有機雜環抑菌材料和天然抗菌材料。由于天然抗菌防腐劑來源于自然、對人體安全性高、且符合綠色環保要求，近年來受到人們的歡迎。天然抗菌劑的研究和開發利用成了應用化學的一個熱點。

殼聚糖在自然界中廣泛存在于蝦、蟹和昆蟲的外殼以及藻類、菌類的細胞壁之中，是一種來源豐富、具有多種生物活性的天然高分子。近年來，殼聚糖良好的生物降解性、生物相容性、成膜特性、吸附緩釋和較強的抗菌防腐保鮮能力已引起了廣泛的關注和重視，在環境保護、生物醫藥、食品工業和化工等方面的開發應用研究十分活躍。通過對殼聚糖進行酰基化、烷基化、羥基化、醛亞胺基化、硫酸酯化、羧甲基化、季銨化等化學改性，可以得到具有一定官能團的殼聚糖衍生物，有效的改善其性能。有研究表明，對殼聚糖進行N位的甲基化可以有效改善其水溶性和提高抗菌性能(Domard?A，Rinaudo?M，Terrassin?C.New?method?for?the?quaternization?of?chitosan.[J]Int?J?Biol?Macromol，1986，8:105-107.)。

唑類是一種活性很強的內吸型殺菌、抗炎能力的雜環化合物(Kwasi?A.O.,Van?N.N.2-Substituted?Phenyl-benzimidazole?Antibacterial?Agents[P].US,5942532.1999-11-3.)。它是通過與真菌病原的β2微管蛋白結合,破壞β2微管蛋白功能,抑制真菌的有絲分裂和形態構建。研究表明(1)噻苯咪唑化合物在噻唑烷環上不同的位置引入不同基團，具有廣譜的殺菌效果(尤其是[1,2-a]噻苯咪唑類化合物)；(2)芳環以及N、S等雜原子的引入能較好的提高化合物殺菌活性；(3)連接帶有吸電子基團的結構，其抑菌活性會有較大提高。

殼聚糖具有不溶于水的特性，限制了其抗菌中的應用。

發明內容

為了克服現有技術的缺點與不足，本發明的首要目的在于提供一種新型的具有抗菌效果的水溶性殼聚糖衍生物：O-噻唑烷甲酯-N-三甲基殼聚糖季銨鹽；

本發明的另一目的在于提供上述O-噻唑烷甲酯-N-三甲基殼聚糖季銨鹽的制備方法；

本發明的再一目的在于提供上述O-噻唑烷甲酯-N-三甲基殼聚糖季銨鹽的應用。

本發明的目的通過下述技術方案實現：

O-噻唑烷甲酯-N-三甲基殼聚糖季銨鹽，其結構如式(1)所示：

式(1)：

其中，所述O-噻唑烷甲酯-N-三甲基殼聚糖季銨鹽的分子量為5.0×10⁴～7.5×10⁴，n為100～150的自然數。

一種上述的O-噻唑烷甲酯-N-三甲基殼聚糖季銨鹽的制備方法，包括如下步驟：

(1)以殼聚糖、甲醛和甲酸為起始原料，微波反應制得殼聚糖希夫堿；再與碘甲烷反應制得N-三甲基殼聚糖；

(2)首先將L-噻唑烷-4-甲酸在0℃冰浴攪拌條件加入到氯化亞砜中，油浴逐漸升溫到160℃回流反應蒸餾得到噻唑烷甲酰氯溶液；將步驟(1)制備得到的N-三甲基殼聚糖加入到N-甲基吡咯烷酮中完全溶解，再逐滴滴加噻唑烷甲酰氯溶液，滴加結束后室溫條件下繼續反應2.5h，再在60～100℃溫度下油浴回流攪拌反應12～48h，反應結束后利用丙酮進行沉淀，用G4漏斗過濾得到的沉淀用無水乙醇洗滌，真空環境下干燥至恒重，透析后冷凍干燥得到O-噻唑烷甲酯-N-三甲基殼聚糖季銨鹽。

優選的，步驟(1)中所述殼聚糖為脫乙酰度為95％、粘均分子量為50000Da的殼聚糖；所述的殼聚糖與碘甲烷的質量比為1：(5～20)。

優選的，步驟(1)中所述微波反應的條件為：微波功率為400～800W、反應溫度為30～60℃的條件下攪拌反應60～240min。

優選的，步驟(2)中制備噻唑烷酰氯所使用的L-噻唑烷-4-甲酸與氯化亞砜的質量比為1:(2～10)。

優選的，步驟(2)所述的N-殼聚糖季銨鹽與N-甲基吡咯烷酮的質量比為1:(5～20)。

優選的，步驟(2)所述的噻唑烷甲酰氯和N-三甲基殼聚糖的質量比為(1～6)：1。