吡啶季铵盐型卤胺抗菌剂的合成与应用

摘要

近年来，环境的不断恶化和致病微生物的广泛传播，导致公共安全事件频发，这极大威胁了人们的日常生活和生命财产安全。为此，开发新型、高效的抗菌剂和抗菌材料并应用于食品、水处理和医疗卫生等领域以降低致病微生物的危害具有极其重要的意义。
　　卤胺抗菌剂由于杀菌速度快、杀菌谱广和抗菌功能可再生等优点而被广泛关注，然而卤胺的亲水性往往不好。因此Li Lingdong等人在卤胺化合物中引入季铵盐结构，有效改善其亲水性的同时增强了卤胺的抗菌活性。鉴于此，本文首次将卤胺结构单元和吡啶季铵盐结构单元结合起来，设计合成了具有吡啶季铵盐结构的新型卤胺化合物。
　　(1)以5，5-二甲基海因为起始原料，经N-烷基化反应、季铵化反应、氯化反应合成出四种具有疏水链长的吡啶季铵盐型卤胺化合物，通过1H NMR、13C NMR等手段表征了其结构。
　　(2)采用摇瓶振荡法测试了所有吡啶季铵盐型卤胺化合物对大肠杆菌ATCC25922的抗菌活性，探讨了阳离子部分结构类型、卤胺和吡啶盐之间疏水链链长对吡啶季铵盐型卤胺抗菌活性的影响。实验结果表明，吡啶季铵盐型卤胺较相应的季铵盐型卤胺具有更强的抗菌活性，这是由吡啶盐结构正电荷更加集中所致;吡啶季铵盐型卤胺的抗菌活性随着碳链长度的增加先降低后增加，当疏水链长为12个-CH2-时，其抗菌活性最高:当抗菌分子（活性氯含量计）的浓度为20 ppm时，5 min内使大肠杆菌ATCC25922(1.66×106 CFU)减少了2.14 log。这可能是由于链长从3-CH2-增加到8-CH2-使得整个分子亲水性降低，但此时链长的增加对吡啶季铵盐的抗菌活性贡献较小。而当疏水链长为12个-CH2-（化合物16）时，尽管此时亲水性较疏水链长为3-CH2-（化合物13）的小，但可能由于长疏水链可以刺破细胞膜，抗菌活性提高。
　　(3)以3-羟基吡啶为起始原料，合成出具有硅氧烷基键合基团的吡啶季铵盐型卤胺前体，通过1H NMR和13C NMR表征了化合物的结构，该化合物可以方便地固载于棉纤维材料表面。

目录

声明

摘要

引言

1 文献综述

1．1 抗菌剂概述

1．1．1 抗菌材料和抗菌剂

1．1．2 抗菌剂的类型

1．2 季铵盐类抗菌剂

1．2．1 季铵盐类抗菌剂概述

1．2．2 吡啶季铵盐类抗菌剂

1．3 卤胺类抗菌剂

1．3．1 卤胺化合物的结构

1．3．2 卤胺抗菌剂的特点

1．3．3 卤胺抗菌剂的抗菌机理

1．3．4 卤胺抗菌剂的种类

1．4 抗菌材料制备方法

1．4．1 后处理法

1．4．2 接枝法

1．4．3 共聚法

1．4．4 复合法

1．5 抗菌性能测试方法

1．5．1 定性—抑菌圈法

1．5．2 半定量—平行划线法

1．5．3 定量—摇瓶振荡法、吸收法

1．6 选题依据与研究内容

2 吡啶季铵盐型卤胺的合成

2．1 试剂与仪器

2．1．1 实验试剂

2．1．2 实验仪器

2．2 吡啶季铵盐型卤胺的合成

2．2．1 溴烷基海因的合成

2．2．2 吡啶季铵盐型卤胺前体的合成

2．2．3 吡啶季铵盐型卤胺的合成

2．3 其他季铵盐型卤胺的合成

2．3．1 三甲基季铵盐型卤胺的合成

2．3．2 1-甲基哌啶季铵盐型卤胺的合成

2．4 吡啶季铵盐型卤胺的合成讨论与结构表征

2．4．1 溴烷基海因的合成讨论与结构表征

2．4．2 吡啶季铵盐型卤胺前体的合成讨论与结构表征

2．4．3 吡啶季铵盐型卤胺的合成讨论与结构表征

2．5 其他季铵盐型卤胺的合成讨论与结构表征

2．5．1 三甲基季铵盐型卤胺的合成讨论与结构表征

2．5．2 1-甲基哌啶季铵盐型卤胺的合成讨论与结构表征

2．5．3 4-二甲氨基吡啶季铵盐型卤胺的合成讨论与结构表征

3 吡啶季铵盐型卤胺的抗菌性能测试

3．1 试剂与仪器

3．1．1 实验试剂

3．1．2 实验仪器

3．2 抗菌性能测试过程

3．2．1 实验仪器、试剂灭菌

3．2．2 实验用溶液的配制

3．2．3 制备LB培养基

3．2．4 菌种培养

3．2．5 测试过程

3．3 抗菌性能测试结果

3．3．1 季铵盐结构对季铵盐型卤胺抗菌性能的影响

3．3．2 疏水链长度对吡啶季铵盐型卤胺抗菌性能的影响

4 具有键合基团-硅氧烷基吡啶季铵盐型卤胺前体的合成

4．1 试剂与仪器

4．1．1 实验试剂

4．1．2 实验仪器

4．2 具有键合基团吡啶季铵盐型卤胺前体的合成

4．2．1 化合物26的合成

4．2．2 化合物27的合成

4．2．3 化合物28的合成

4．3 具有键合基团吡啶季铵盐型卤胺前体的合成讨论与结构表征

4．3．1 化合物26的合成讨论与结构表征

4．3．2 化合物27的合成讨论与结构表征

4．3．3 化合物28的合成讨论与结构表征

4．4 抗菌棉布制备方法探索

结论

创新点及展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢