一种杂环壳寡糖衍生物及其合成方法技术

本发明专利技术提出了一种杂环壳寡糖衍生物及其合成方法，具体步骤如下：（1）将杂环类化合物加入到乙醇中溶解，待溶液至澄清时加入十六烷基三甲基溴化铵和氢氧化钠，常温搅拌后滴加环氧氯丙烷，搅拌1.5‑3h，直至出现白色固体且白色固体不再增加时停止反应，得到固液混合物；（2）将壳寡糖加入到蒸馏水中溶解，加入步骤（1）的固液混合物，在60‑80℃下恒温搅拌3‑5h，冷却至室温后加入乙醇，静置12‑15h，减压过滤得到固体，固体用乙醇洗两次，于干燥箱中干燥。本发明专利技术制备的杂环壳寡糖衍生物的抗菌活性好，对烟草黑胫和玉米青枯有一定的抑制效果。杂环壳寡糖衍生物的脂溶性和水溶性好，容易被动植物吸收，活性高。

A heterocyclic chitosan oligosaccharide derivative and its synthesis method

The present invention relates to heterocyclic chitosan derivative and its synthesis method, the specific steps are as follows: (1) the heterocyclic compounds added to ethanol dissolved to the solution to clarify when adding sixteen alkyl three methyl bromide and sodium hydroxide at room temperature, stirring after adding chloroepoxy propane, stirring for 1.5 until 3H stop the reaction and no increase in white solid white solid, solid-liquid mixture obtained; (2) the chitosan oligosaccharide added to dissolve in distilled water, adding a step (1) of the solid-liquid mixture, in the 60 80 C 3 5h stirring, cooling to room temperature after adding ethanol, standing for 12 15h, vacuum filtration solid solid, washed two times with ethanol in a drying box for drying. The heterocyclic chitosan oligosaccharide derivatives prepared by the invention have good antibacterial activity, and have certain inhibition effect on the black shin of tobacco and maize green blight. Heterocyclic chitosan oligosaccharide derivatives have good solubility in fat and water, which are easy to absorb and have high activity.

【技术实现步骤摘要】
一种杂环壳寡糖衍生物及其合成方法
本专利技术属于化学合成领域，具体涉及一种杂环壳寡糖衍生物及其合成方法。
技术介绍
壳寡糖的研究和利用是生命科学中的一个重要领域——糖科学的范畴。糖化学、糖生物学和糖工程学等多个大板块都属于糖化学的。此外，糖类是在自然界中最广泛地存在的数量庞大的生物质，主要是结构百般、分子量复杂的糖复合物和多糖。壳寡糖等诸多的寡糖主要来源于多糖和糖复合物。人们把从蟹，虾壳中提取得到的N-乙酰基多糖，被称为甲壳素，它是自然界中丰富存在的天然聚合物之一，甲壳素经化学方法处理得到的大分子聚合物——壳聚糖，壳聚糖经过酶处理可以得到壳寡糖，壳寡糖分子量低，易被植物体吸收利用；在医药、农药等方面应用广泛，其用途是壳聚糖的十四倍。壳寡糖不仅功能多、用处广，可大量减少甚至消灭动物体氧负离子自由基，而且能够提高人体免疫力，增加人体有益菌群。壳寡糖的水溶性非常好，而且对多种真菌均有抑制作用，是性能优良的植物抗菌剂和食品防腐剂。壳寡糖的结构式壳寡糖的无毒性，生物相溶性，生物降解性，成膜性等优点，以及抗癌、抗氧化、增强免疫、促生长、降血脂、降血糖、止血、消炎、抗菌等多种生物活性，促使其近年来被广泛用于食品营养学，医药，保健，轻工业，和环境保护等方面。尤其是抗菌活性，壳寡糖对多种植物致病菌包括辣椒疫霉，烟草黑胫，番茄早疫，棉花枯萎，玉米青枯，玉米弯孢等均有一定的抗性。但与传统的化学抗菌剂相比，壳寡糖的抗菌活性较低，限制了它在农业方面的广泛应用。壳寡糖的表面含有很多活泼的羟基和氨基，可以对其进行多种化学改性，以改善其理化性质，增强其抗菌活性。壳寡糖及其衍生物的抗菌机理主要可能有以下三方面：(1)壳寡糖上的正电荷与细胞表面的负电荷相互作用，通过影响细胞代谢而达到抑菌效果；(2)壳寡糖穿透细胞壁和细胞膜进入细胞内部，与DNA结合阻止了DNA的转录；(3)壳寡糖及其衍生物与金属离子螯合，抑制微量元素的摄取以及与细胞所需的营养物质结合，从而达到抑菌效果。杂环类化合物多数具有优良的生物活性，如咪唑或三唑类杀菌剂因高效、广谱、长效、强内吸性、安全低毒的特性在近些年特别引人瞩目。咪唑或三唑类杀菌剂中的活性基团为咪唑环。含氮唑环是对菌产生活性的一个首要条件，就是能够进入到菌里面去，和菌中铁卟啉的中心铁原子进行配位来阻碍铁卟啉铁氧络合物的形成，抑制麦角甾醇的合成，从而达到杀菌的目的。市售的杀菌剂中，咪唑或三唑类化合物占有很大的比例。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术在壳寡糖上引入杂环类化合物，杂环类化合物含有咪唑基或三唑基，通过环氧氯丙烷作连接体，环氧氯丙烷含氯一端与咪唑反应，去掉一分子氯化氢，环氧氯丙烷另一端的三元氧环与氨基反应，把杂环类化合物和壳寡糖连接起来，合成出的杂环壳寡糖衍生物是一种新型物质部分化合物具有高于壳寡糖的抗菌活性，可以进一步开发成用于农业生产的新型农药。实现本专利技术的技术方案是：一种杂环壳寡糖衍生物，结构式如下：其中R为以下结构式中的任意一种：其中n为2-10中的任意整数。所述的杂环壳寡糖衍生物的合成方法，具体步骤如下：(1)将杂环类化合物加入到乙醇中溶解，待溶液至澄清时加入十六烷基三甲基溴化铵和氢氧化钠，常温搅拌1-1.5h后滴加环氧氯丙烷，搅拌1.5-3h，直至出现白色固体且白色固体不再增加时停止反应，得到固液混合物；(2)将壳寡糖加入到蒸馏水中溶解，加入步骤(1)的固液混合物，在60-80℃下恒温搅拌3-5h，冷却至室温后加入乙醇，静置12-15h，减压过滤得到固体，固体用乙醇洗两次，于干燥箱中干燥。所述杂环类化合物为咪唑、苯并咪唑、苯骈三氮唑、1,2,4-三氮唑、4-甲基咪唑、2-甲基-5-硝基咪唑或4-硝基咪唑中的任意一种。所述步骤(1)中杂环类化合物、十六烷基三甲基溴化铵、氢氧化钠和环氧氯丙烷的物质的量之比为(1-5)：(0.03-0.07):(1-5)：(0.02-0.05)。所述步骤(2)中的壳寡糖的氨基与杂环类化合物的物质的量之比为1：(1-10)。本专利技术的有益效果是：(1)采用环氧氯丙烷作为连接体将杂环类化合物和壳寡糖连接起来，反应生成的杂环壳寡糖衍生物经紫外、红外、粉末衍射对其结构进行表征，杂环化合物被成功接入壳寡糖中；(2)本专利技术制备的杂环壳寡糖衍生物的抗菌活性好，部分化合物对烟草黑胫和玉米青枯的抑制效果高于壳寡糖；(3)本专利技术制备的杂环壳寡糖衍生物可溶于多种溶剂，改善了壳寡糖溶解性比较单一的情况，扩大了其应用领域，在医药方面和农药方面有着潜在的应用价值。附图说明图1是壳寡糖的XRD衍射图。图2是实施例1样品的XRD衍射图。图3是实施例2样品的XRD衍射图。图4是实施例3样品的XRD衍射图。图5是实施例6样品的XRD衍射图。图6是实施例7样品的XRD衍射图。具体实施方式实施例1咪唑壳寡糖的合成路线如下：在100mL圆底烧瓶中，加入咪唑(0.02mol，1.3616g)，再加入无水乙醇至刚好得到澄清溶液(约20mL)，加入十六烷基三甲基溴化铵0.1316g，若有少量不溶可补加少量无水乙醇，氢氧化钠(0.02mol，0.8000g)，置于磁力搅拌器上常温搅拌1小时；准确量取环氧氯丙烷(0.03mol，2.3mL)于恒压滴液漏斗中，控制滴加速度，5分钟内滴加完毕，搅拌2小时，直至出现大量白色固体且固体不再增加，停止反应；称取壳寡糖(0.02mol，3.22g)于250mL的圆底烧瓶中，加入蒸馏水直至完全溶解(约30mL)，将上述环氧丙基咪唑滤液和固体倒入烧瓶中，若有沉淀析出可补加少量蒸馏水，70℃恒温搅拌加热4小时，反应液冷至室温，倒入7-8倍体积的乙醇溶液中，静置过夜，减压过滤，固体用无水乙醇洗两次，于真空干燥箱中干燥。实施例2苯并咪唑壳寡糖的合成路线如下：在100mL圆底烧瓶中，加入苯并咪唑(0.02mol，2.3600g)，再加入无水乙醇至刚好得到澄清溶液(约20mL)，加入十六烷基三甲基溴化铵0.2360g，若有少量不溶可补加少量无水乙醇，氢氧化钠(0.02mol，0.8000g)，置于磁力搅拌器上常温搅拌1小时；准确量取环氧氯丙烷(0.03mol，2.3mL)于恒压滴液漏斗中，控制滴加速度，5分钟内滴加完毕，搅拌2小时，直至出现大量白色固体且固体不再增加，停止反应；称取壳寡糖(0.02mol，3.22g)于250mL的圆底烧瓶中，加入蒸馏水直至完全溶解(约30mL)，将上述环氧丙基苯并咪唑滤液和固体倒入烧瓶中，若有沉淀析出可补加少量蒸馏水，70℃恒温搅拌加热4小时，反应液冷至室温，倒入7-8倍体积的乙醇溶液中，过夜，减压过滤，固体用无水乙醇洗两次，于冷冻干燥机中干燥。实施例34-甲基咪唑壳寡糖的合成路线如下：在100mL圆底烧瓶中，加入4-甲基咪唑(0.02mol，1.6420g)，再加入无水乙醇至刚好得到澄清溶液(约20mL)，加入十六烷基三甲基溴化铵0.1642g，若有少量不溶可补加少量无水乙醇，氢氧化钠(0.02mol，0.8000g)，置于磁力搅拌器上常温搅拌1小时；准确量取环氧氯丙烷(0.03mol，2.3mL)于恒压滴液漏斗中，控制滴加速度，5分钟内滴加完毕，搅拌2小时，直至出现大量白色固体且固体不再增加，停止反应；称取壳寡糖(0.02mol，3.22g)于250本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种杂环壳寡糖衍生物，其特征在于结构式如下：

【技术特征摘要】
1.一种杂环壳寡糖衍生物，其特征在于结构式如下：其中R为以下结构式中的任意一种：其中n为2-10中的任意整数。2.权利要求1所述的杂环壳寡糖衍生物的合成方法，其特征在于具体步骤如下：(1)将杂环类化合物加入到乙醇中溶解，待溶液至澄清时加入十六烷基三甲基溴化铵和氢氧化钠，常温搅拌1-1.5h后滴加环氧氯丙烷，搅拌1.5-3h，直至出现白色固体且白色固体不再增加时停止反应，得到固液混合物；(2)将壳寡糖加入到蒸馏水中溶解，加入步骤(1)的固液混合物，在60-80℃下恒温搅拌3-5h，冷却至室温后加入乙醇，静置12-24h，减压过滤得到固体，固体用乙醇洗两次，于真空干燥...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨国玉，徐翠莲，樊素芳，王彩霞，黄元炯，杨敬天，万郑凯，苏惠，暴金平，
申请(专利权)人：河南农业大学，
类型：发明
国别省市：河南,41