4-(1-甲基胍基)丁酸的合成及在化纤杀菌上的应用

摘要

本文在查阅大量文献基础上，对化学杀菌剂和化纤油剂及其防腐杀菌问题进行了详细的介绍，并对胍类化合物的应用与烷基胍的合成方法作重点论述。
　　 在纺织品加工生产当中，化纤油剂的防腐杀菌问题是生产中急需解决的问题。目前，在国内外生产化纤油剂的企业当中，大部分企业都是向化纤油剂中加入化纤油剂防腐杀菌剂，以保证生产质量优异的化纤油剂。现在市场上使用的化纤油剂防腐杀菌剂主要有：有机氮硫类、环状氮硫类、氯化无环酰胺、活化脱氢醋酸类、有机氮卤素化合物、有机氮硫卤素化合物等，它们具有副作用或耐高温性能差等缺点，然而胍类杀菌剂具有耐高温、无毒无害、广谱杀菌、无刺激性气味和腐蚀性、有效时间长、不燃不爆、使用方便等性能，是理想的化纤油剂防腐杀菌剂。
　　 本文先以硫脲、双氧水为原料，经过一步反应生成二氧化硫脲，然后二氧化硫脲再进一步与双氧水反应生成三氧化硫脲；再以N-甲基吡咯烷酮为原料，在10％HC1条件下水解生成4-（1-甲基氨基）丁酸盐酸盐。通过三氧化硫脲、4-（1-甲基氨基）丁酸盐酸盐的亲核取代反应合成了目标产物4-（1-甲基胍基）丁酸。用FTIR、1HNMR、13CNMR对各中间体和目标产物的结构进行了确认。研究结果如下：
　　 (1)二氧化硫脲的合成条件为：反应温度0℃～2℃，反应时间是75min，n（硫脲）：n（双氧水）=1:2.15，陈化时间60min，混合溶剂50％乙醇-水，3％丙酮，3％碳酸氢铵，此时中间体二氧化硫脲收率为91.02％。
　　 (2)三氧化硫脲的合成条件为：n（二氧化硫脲）：n（双氧水）=1:2，反应温度为50℃，反应时间60min，此时中间体三氧化硫脲的收率为81.23％。
　　 (3)4-（1-甲基氨基）丁酸盐酸盐的合成条件为：n(N-甲基吡咯烷酮)：n(HC1)=1:2.5，反应温度135℃，反应时间6h，此时中间体4-（1甲基氨基）丁酸盐酸盐的收率72.31％。
　　 (4)4-（1-甲基胍基）丁酸的合成条件为：n(4-(1-甲基氨基)丁酸盐酸盐）：n（三氧化硫脲）=1：1.2，反应温度25℃，反应时间12h，此时目标产物4-（1-甲基胍基）丁酸的收率79.45％。
　　 将1g4-（1-甲基胍基）丁酸、1g胍基乙酸、7.14g14％卡松应用在20g长丝油剂TF-270710％上，进行防腐杀菌和耐高温实验。每1000mL水中加入琼脂45g、蛋白胨10g。实验基质为长丝油剂TF-270710％稀释液，于培养皿37℃恒温培养24h。对胍基乙酸(A)、胍基乙酸(B)(90℃，恒温1h)、4-（1-甲基胍基）丁酸(C)、4-（1-甲基胍基）丁酸(D)(90℃，恒温1h)、14％卡松(E)，稀释10000倍，加量分别为：100，200，300，400，500ppm，进行对比实验，分12h、24h两组。研究结果如下：
　　 (1)在12h时，细菌不再生长，A、B、C、D加量是100ppm，而E的加量是500ppm，因此，4-（1-甲基胍基）丁酸和胍基乙酸杀菌效果相同，但是它们的杀菌效果优于14％卡松。且4-（1-甲基胍基）丁酸、胍基乙酸两个产品具有一定的耐高温能力。
　　 (2)在24h时，细菌微量生长，A、B加量是400ppm，C、D加量是300ppm，而E的加量是500ppm时，长菌量依然较多，因此，4-（1-甲基胍基）丁酸的杀菌效果优于胍基乙酸，而胍基乙酸的杀菌效果优于14％卡松。且4-（1-甲基胍基）丁酸、胍基乙酸两个产品具有一定的耐高温能力。
　　 (3)12h杀菌和抑菌效果优于24h。