本发明专利技术涉及有机合成领域，公开了一种具有式（I）结构含有季铵盐官能团的羟基卤胺类化合物，其中R1和R2为C1－C20烷基或烯烃基团、C1－C8卤代烷基或卤代烯烃基团、或者C1－C8羟基烷基，或者R1、R2联合为C3-C7环烷基或环烯烃基团；R选自乙内酰脲类基团、2-咪唑烷酮类基团、4-咪唑烷酮类基团、异氰脲酸脂类基团、1,3,8-三氮杂螺[4.5]癸烷-2,4-二酮类基团、哌啶类基团。这种化合物可用于制备抗菌剂和抗菌材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及有机合成领域，为一类新型高效的季铵盐化的卤胺杀菌剂的合成和应用。具体涉及一类用于抗菌涂层、聚合和接枝的季铵盐化羟基卤胺类化合物的合成和应用。
技术介绍
随着人们生活水平的逐步提高，对环境和自身健康的重视程度也不断提高。带有 抗菌功能的服装、卫生用品、日用品、食品包装等因能有效地控制或消除有害微生物的生长和繁殖而愈来愈受到人们的关注。同时，在公共场所特别是医院适当地使用抗菌产品，可以有效地防止细菌和病毒的传播和感染。所以，研究开发具有抗菌、灭菌功能的“抗菌材料”并应用于生产各种抗菌制品，已成为高技术、新材料研究和开发的热点之一。抗菌材料及其产品可以通过混合的方法把抗菌化合物加入到需要抗菌功能的材料和涂层中或通过共价键的方法把具有抗菌功能的基团接枝到需要抗菌的材料和涂层上来获得。从抗菌功效的耐久性和减少环境污染方面来考虑，共价接枝的方法具有相当大的优势。季铵盐和卤胺等有机抗菌化合物或基团由于具有分子结构的可塑性而可以被键合于各种材料上制备抗菌材料和产品。美国专利US20060265815公开了一种通过含有硅烷等键合基团的季铵盐和表面含有羟基官能团的材料如棉纤维等的共价缩合反应来制备抗菌棉纤维等产品的方法。以上专利方法所制备的带有季铵盐官能团的抗菌材料和产品虽然能够抑制有害微生物的生长和繁殖，但它们的抗菌功效比较温和。另外，长期使用同一种季铵盐类杀菌剂会使微生物产生抗药性。杂环卤胺类化合物是一类比较新的抗菌消毒化合物，由于其抗菌消毒的广谱性、高效性以及可再生而获得越来越广泛的应用。美国专利US6077319公开了一种通过醚化作用将1，3- 二羟甲基-5，5- 二甲基海因(DMDMH)交联到纤维织物表面，然后在漂白液中氯化后得到具有抗菌性能的纤维织物的方法。美国专利US6969769采用5，5-二甲基海因作原料和3_氣丙基_ 二乙氧基娃烧反应合成3_(3_ 二乙氧基甲娃烧基丙基)-5，5- 二甲基海因，然后通过化学键键合的方法把其接枝到棉纤维等材料的表面，最后通过次氯酸盐处理而产生卤胺抗菌材料，美国专利US20070015921采用系列二烷基海因化合物和环氧氯丙烷作原料合成了一系列的环氧卤胺化合物前置体，前置体中的环氧基团能与羟基、氨基、羧基等表面活性基团反应，形成牢固的化学键，可牢固地附着在棉布和聚酯等材料表面上，材料经次氯酸盐处理后具有抗菌性。以上这些专利方法所制备的带有卤胺官能团的抗菌材料和产品虽然具有比较强的杀灭有害微生物的能力，但它们的抗菌功效不能持久。另外，一些材料如棉纤维的表面在键合某些杂环卤胺分子后可能会导致其表面的亲水性下降，从而影响这些材料的柔软性和抗皱性。综合考虑到目前已有的各种用于抗菌涂层和接枝的抗菌剂存在的一些缺点，我们认为开发能够有效避免这些缺点的用于抗菌涂层和接枝的新型抗菌剂很有必要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种含有季铵盐官能团的羟基卤胺类化合物。本专利技术还提供了上述化合物制备方法。本专利技术另一个目的是将该化合物用于制备抗菌剂和抗菌材料。本专利技术克服了现有用于抗菌涂层和接枝的抗菌剂存在的一些缺点，提供一类化学结构新颖、抗菌高效广谱长久、抗菌功能可再生、能够用于抗菌涂层和接枝的系列季铵盐化卤胺抗菌剂的合成方法及其抗菌材料的制备方法和技术。本专利技术的构思是这样的季铵盐是一类带有正电荷的非氧化型杀菌剂，其抗菌功效温和长久；卤胺是一类抗菌高效广谱、抗菌功能可再生的新型氧化型抗菌剂。如果通过独特的分子结构设计，使得抗菌剂化合物的结构上同时含有季铵盐官能团和卤胺官能团体，充分利用它们各自的独特理化性质和抗菌特性以及两者之间可能的抗菌协同效应，就有可能合成抗菌功效更为强大、性能更为优良的在同一分子中同时含有季铵盐官能团和卤胺官能团的新一代有机抗菌剂。这些抗菌剂及其前置体的分子结构是全新的。为此，本专利技术采用杂环卤胺前置体作原料，通过一定的化学反应生成叔胺化卤胺前置体，然后与卤代环氧烷烃反应生成季铵盐化二羟基卤胺和羟基卤基卤胺前置体。这些季铵盐化的卤胺前置体可以被接枝、聚合或涂抹在各种材料或表面上，其卤胺抗菌官能团可以在固载于表面或材料之前或之后通过和氧化性齒素溶液如氯气水溶液、次氯酸钠溶液、次溴酸钠等接触而获得。一种含有季铵盐官能团的羟基卤胺类化合物，具有以下结构权利要求1.一种含有季铵盐官能团的羟基卤胺类化合物，其特征在于，具有式(I)结构2.权利要求I所述的含有季铵盐官能团的羟基卤胺类化合物，其特征在于所述的R取代基的化学结构如式(II) 式(IV)任一项所示，3.权利要求I所述的含有季铵盐官能团的羟基卤胺类化合物，其特征在于，所述的R取代基为乙内酰脲类取代基，其化学结构特征如式(VII)所示，4.按照权利要求1、2、3所述的含有季铵盐官能团的羟基卤胺类化合物，其特征在于所说的R取代基具有式(VIII)的结构5.权利要求I所述的含有季铵盐官能团的羟基卤胺类化合物，其特征在于，所述的R取代基化学结构如式(IX) (XI)所示，6.权利要求I所述的含有季铵盐官能团的羟基卤胺类化合物，其特征在于，所述的R取代基化学结构如式(XII)或式(XIII)所示，7.权利要求I所述的含有季铵盐官能团的羟基卤胺类化合物，其特征在于，所述的R取代基为1，3，8-三氮杂螺癸烷_2，4-二酮基团，其化学结构特征如式(XIV)或式(XV)所示，8.权利要求I所述的含有季铵盐官能团的羟基卤胺类化合物，其特征在于，所述的R取代基为哌啶基团，其化学结构如式(XVI)或式(XVII)9.权利要求I 8任一项所述含有季铵盐官能团的羟基卤胺类化合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤 O卤胺前置体的叔胺化反应 A.将卤胺前置体、甲醛、仲胺按I:(1 3):(1 3)的摩尔比加入到有机溶剂或水中，在0°C 80°C反应I至48小时；减压蒸馏除去未反应的甲醛和仲胺以及溶剂，获得叔胺化的卤胺前置体；或者， B.将羟甲基化的卤胺前置体和仲胺按1:1 1:3的摩尔比加入到有机溶剂或水中，在(TC 80°C反应I至48小时，减压蒸馏除去未反应的仲胺以及溶剂，获得叔胺化的卤胺前置体；或者，C.将卤胺前置体、二卤代烷、碱按I:(I 10): (O. 5 2)的摩尔比加入到有机溶剂或水中，在0°C 150°C反应I至48小时，过滤掉不溶的固体，减压蒸馏除去未反应的二卤代烷和有机溶剂，然后将剩余物和仲胺及碱按I: I 3:1的摩尔比加入到有机溶剂中，在(TC 100°C反应I至48小时；过滤掉生成的盐，减压蒸馏除去未反应的仲胺和溶剂，获得叔胺化的卤胺前置体；或者， D.将卤胺前置体、卤代烷基叔胺、碱按I:(I 4) : (O. 5 2)的摩尔比加入到有机溶剂或水中，在0°c 150°C反应I至48小时，过滤掉不溶的固体，减压蒸馏除去未反应的卤代烷基叔胺和有机溶剂，获得叔胺化的卤胺前置体；或者， E.将卤甲基酮、氰化钠或氰化钾、碳酸铵按1:1 5:1 8的摩尔比加入到水或水和乙醇混合溶剂中，在0°C 100°C反应I至48小时，过滤获得5-卤甲基-5-烷基海因； 将获得的5-卤甲基-5-烷基海因和仲胺、碳酸钠按I: (I 3): (O. 5 2)的摩尔比加入到有机溶剂或水中，在0°C 80°C反应I至48小时；减本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种含有季铵盐官能团的羟基卤胺类化合物，其特征在于，具有式（I）结构：其中R1和R2为C1－C20烷基或烯烃基团、C1－C8卤代烷基或卤代烯烃基团、或者C1－C8羟基烷基，或者R1、R2联合为C3？C7环烷基或环烯烃基团；X“为羟基或卤素；R选自乙内酰脲类基团、2？咪唑烷酮类基团、4？咪唑烷酮类基团、异氰脲酸脂类基团、1,3,8？三氮杂螺[4.5]癸烷？2,4？二酮类基团、哌啶类基团；X？a选自F？、Cl？、Br？、I？、OH？、HCO31？、CO32？、HSO31？、SO32？、HSO41？、SO42？、NO3？、ClO？、BrO？、I3？、ClO3？、ClO4？、HCOO？、CH3COO？、HPO42？或H2PO41？，a为X的化合价；n为0～8的整数；m为1～8的整数。FDA00002026008700011.jpg
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：梁杰，亢真真，焦玉超，张冰，
申请(专利权)人：上海师范大学，
类型：发明
国别省市：
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