抗菌亲水化合物及应用制造技术

本发明专利技术提供了一种抗菌亲水化合物，该抗菌亲水化合物可以通过其结构式中的光引发夺氢基团与C‑H基团反应，从而以化学键结合到具有C‑H基团的材料表面(例如涤纶、锦纶等化学纤维、塑料、橡胶等其他材料)，可以赋予材料持久的抗菌活性和亲水性，其在材料表面的结合力较强，且几乎不损坏原本材料的力学性能。本发明专利技术还提供了该抗菌亲水化合物的应用。

【技术实现步骤摘要】
抗菌亲水化合物及应用
本专利技术涉及材料表面改性
，尤其涉及一种抗菌亲水化合物及应用。
技术介绍
化纤(如涤纶、尼龙、腈纶、维纶等)广泛用于织物的制备。其中，涤纶是服装使用量最大、制备工艺最简单的一种材料。涤纶(即聚酯纤维，PET)具有耐磨性好、不易变形、耐腐蚀、绝缘、易洗快干等特点而为人们所喜爱。化纤通常具有吸汗性(即亲水性)差、难染色的特点，穿着有闷热感，同时易带静电、沾污灰尘，影响美观和舒适性等。因此，围绕其亲水改性成为提升PET等化纤产品穿着舒适性的关键。原本疏水的化纤一般难以滋生细菌，然而将其进行亲水处理之后，反而易于吸附人体汗液、皮脂等代谢产物，致使微生物在其表面迅速繁衍，从而影响织物的美观以及穿戴者的健康。因此，在化纤表面再进行抗菌处理显得尤为必要。化纤的表面改性可以通过在其表面修饰化合物来实现。目前，国内外纺织品改性最常用的工艺技术是后整理工艺。后整理工艺相对简单、便于规模化生产。化纤的后整理工艺，主要采用碱性水解、氨解、醇解、等离子体轰击、高能γ-射线处理等方法破坏化纤分子链的酯基，以产生羧基、羟基、氨基等活性基团。然后针对这些活性基团进行物理和化学方法改性，以获得持久的亲水性、抗菌性等。然而，采用上述这些方法，都具有一定的负面效应。例如，有些处理方法(如原子转移自由基聚合法)工艺过程非常复杂，难以规模化和产业化；有些亲水抗菌剂的化学活性低、易从织物上洗脱下来、缺乏持久抗菌性；再例如破坏PET分子链的酯基之后，会降低纺织品的力学性能，影响其使用寿命。因此，有必要提供一种能稳定固定在织物等材料表面、不改变材料的力学性能、且具有持久抗菌效力的抗菌亲水物质。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种抗菌亲水化合物，该抗菌亲水化合物可以通过光引发的夺氢基团(两苯环之间连接的羰基)与天然纤维、人造纤维(如涤纶、锦纶、氨纶、丙纶、维尼纶等)及其他高分子材料(如塑料、橡胶等)表面的-CH-基团发生反应而牢固地结合在材料上，实现持久的抗菌活性和亲水性，且几乎不改变原本材料的力学性能。本专利技术第一方面提供了一种抗菌亲水化合物，所述抗菌亲水化合物的结构通式用L-D-Q表示，其中基团L的至少一端通过连接基团D与基团Q连接，其中，所述基团L具有下式(L1)、(L2)、(L3)或(L4)所示的结构，所述D为单键、不具有或具有含杂原子连接基团的取代或未取代的二价C1-18烃基，所述杂原子为O、S、N、Si和P原子中的至少一种；所述基团Q选自式(C1)所示的双胍化合物残基、多氨基化合物残基、如下式(D1)或(D2)所示的基团，以及如下式(B1)、(B2)、(B3)或(B4)所示的卤胺基团；其中，所述多氨基化合物残基是指多氨基化合物中去除-NH2或-OH后的残留部分：其中，r为1或2；Y为单键、氧原子、硫原子、硒原子、-C(O)-、-SO2-、-NH-和C1-3亚烷基中的一种；R1-R9、R2’-R8’分别独立地选自氢原子、卤素原子、1价极性基团，以及取代或未取代的一价C1-18烃基；其中，c为0-2的整数，n为1-100的正整数，Rc选自一价未取代或取代的C1-18烃基，X选自卤素原子；其中，T为R13或R11-R13独立地选自一价未取代或取代的C1-18烃基，R23选自二价未取代或取代的C1-18烃基；R32-R33独立地选自氢原子、卤素原子、1价极性基团，以及取代或未取代的一价C1-18烃基；A选自-COO、-SO3与-OPO2ORe，Re为一价未取代或取代的C1-6烷基、环烷基与芳基；其中，X选自卤素原子；所述基团Q的带端与D连接。优选地，所述Y为氧原子、硫原子或-C(O)-。优选地，当所述基团Q为式(C1)所示的双胍化合物残基或多氨基化合物残基时，所述D中带有如下基团Z，其中，Z为-NH-*、-NH-C(S)-NH-*、-NH-C(O)-NH-*、-CO-NH-*、-SO2-NH-*、-CH(OH)-NH-*或-CH(OH)CH2-NH-*，Z中带“*”端连接在基团Q的一侧。优选地，所述多氨基化合物选自壳聚糖、聚乙烯亚胺、聚酰胺-胺型树状高分子及其衍生物、二乙烯三胺、四乙烯五胺、三(4-氨基苯基)胺、三(2-氨基乙基)胺或N'N-双(3-氨丙基)甲胺。优选地，在所述式(D1)或(D2)中，所述R23选自碳原子为1-18的亚烷基；所述R32-R33独立地选自氢原子、卤素原子、-CN、-SCN、-NO2、-NO和一价未取代或取代的C1-7烷基、环烷基、芳基。优选地，，当Q为式(D1)所示的结构时，所述D为-(CH2)s-*、-O-(CH2)t-*、-OCO-Ph-(CH2)b-*、-NH-COOCH2-CH2-*、-CH2-NH-COO-CH2-CH2-*或-O-CH2-CH(OH)-CH2-NH-CH2-*，D中带“*”端连接在基团Q的一侧；其中，s为0-10的整数，t为1-6的整数，b为0-6的整数。优选地，当Q为式(D2)所示的结构时，所述D中带有如下基团Z，其中，Z为-NH-C(O)-NH-*、-NH-C(S)-NH-*、-NH-C(S)-O-*、-NHCOO*-，Z中带“*”端连接在基团Q的一侧。优选地，当Q为式(D1)所示的结构式且T为R13时，所述抗菌亲水化合物由带叔胺基的如下结构式所示的化合物L1’或L2’与卤代烷烃R13-X进行亲核加成得到；或者是由带卤代烷基的如下结构式所示的化合物L1’或L2’与叔胺化合物进行亲核加成得到：其中，r为1或2；Y为单键、氧原子、硫原子、硒原子、-C(O)-、-SO2-、-NH-和C1-3亚烷基中的一种；R1-R10、R2’-R9’分别独立地选自氢原子、卤素原子、1价极性基团，以及取代或未取代的一价C1-18烃基，且所述R1-R10或所述R2’-R9’中的至少一个为-D-N(R11)(R12)，或者为-D-X，X为卤素原子。优选地，当Q为式(D1)所示的结构，且T为时，所述抗菌亲水化合物由带叔胺基的如下结构式所示的化合物L1’或L2’通过与化合物E反应得到：其中，r为1或2；Y为单键、氧原子、硫原子、硒原子、-C(O)-、-SO2-、-NH-和C1-3亚烷基中的一种；R1-R10、R2’-R9’分别独立地选自氢原子、卤素原子、1价极性基团，以及取代或未取代的一价C1-18烃基，且所述R1-R10或所述R2’-R9’中的至少一个为-D-N(R11)(R12)；所述化合物E选自磺酸内酯、羧酸内酯、X(CH2)wCOO-Mt+、X(CH2)wSO3-Mt+与环状磷酸酯，其中，X选自Br、Cl与I，w为不小于1的整数，Mt+选自Li+、Na+、K+、NH4+、Ag+、1/2Mg2+与1/2Ca2+；所述环状磷酸酯具有如下式所示的结构：其中，Re选自一价未取代或取代的C1-6烷基、环烷基与芳基，R23选自二价未取代或取代的C1-18烃基。优选地，当Q为式(D2)所示的结构，且T为时，所述抗菌亲水化合物为两性离子型，可以由以下方法制备得到：(1)将如下结构式所示的化合物L1’或L2与具有通式(Ⅰ)的吡啶进行反应得到一混合物，其中，r为1或2；Y为单键、氧原子、硫原子、硒原子、-C(O)-、-SO2-、-NH-和C1-3亚烷基中的一种；R1-R10、R2’-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗菌亲水化合物，其特征在于，所述抗菌亲水化合物的结构通式用L‑D‑Q表示，其中基团L的至少一端通过连接基团D与基团Q连接而成，其中，所述基团L具有下式(L1)、(L2)、(L3)或(L4)所示的结构，所述D为单键、不具有或具有含杂原子连接基团的取代或未取代的二价C1‑18烃基，所述杂原子为O、S、N、Si和P原子中的至少一种；所述基团Q选自式(C1)所示的双胍化合物残基、多氨基化合物残基、如下式(D1)或(D2)所示的基团，以及如下式(B1)、(B2)或(B3)所示的卤胺基团；其中，所述多氨基化合物残基是指多氨基化合物中去除‑NH2或‑OH后的残留部分：

【技术特征摘要】
1.一种抗菌亲水化合物，其特征在于，所述抗菌亲水化合物的结构通式用L-D-Q表示，其中基团L的至少一端通过连接基团D与基团Q连接而成，其中，所述基团L具有下式(L1)、(L2)、(L3)或(L4)所示的结构，所述D为单键、不具有或具有含杂原子连接基团的取代或未取代的二价C1-18烃基，所述杂原子为O、S、N、Si和P原子中的至少一种；所述基团Q选自式(C1)所示的双胍化合物残基、多氨基化合物残基、如下式(D1)或(D2)所示的基团，以及如下式(B1)、(B2)或(B3)所示的卤胺基团；其中，所述多氨基化合物残基是指多氨基化合物中去除-NH2或-OH后的残留部分：其中，r为1或2；Y为单键、氧原子、硫原子、硒原子、-C(O)-、-SO2-、-NH-和C1-3亚烷基中的一种；R1-R9、R2’-R8’分别独立地选自氢原子、卤素原子、1价极性基团，以及取代或未取代的一价C1-18烃基；其中，c为0-2的整数，n为1-100的正整数，Rc选自一价未取代或取代的C1-18烃基，X选自卤素原子；其中，T为R13或R11-R13独立地选自一价未取代或取代的C1-18烃基，R23选自二价未取代或取代的C1-18烃基；R32-R33独立地选自氢原子、卤素原子、1价极性基团，以及取代或未取代的一价C1-18烃基；A选自-COO、-SO3与-OPO2ORe，Re为一价未取代或取代的C1-6烷基、环烷基与芳基；其中，X选自卤素原子；所述基团Q的带端与所述连接基团D连接。2.如权利要求1所述的抗菌亲水化合物，其特征在于，所述Y为氧原子、硫原子或-C(O)-。3.如权利要求1所述的抗菌亲水化合物，其特征在于，当所述基团Q为式(C1)所示的双胍化合物残基或多氨基化合物残基时，所述连接基团D为具有含杂原子连接基团的取代或未取代的二价C1-18烃基。4.如权利要求3所述的抗菌亲水化合物，其特征在于，当所述基团Q为式(C1)所示的双胍化合物残基或多氨基化合物残基时，所述连接基团D中带有如下基团Z，其中，Z为-NH-*、-NH-C(S)-NH-*、-NH-C(O)-NH-*、-CO-NH-*、-SO2-NH-*、-CH(OH)-NH-*或-CH(OH)CH2-NH-*，Z中带“*”端连接在基团Q的一侧。5.如权利要求1所述的抗菌亲水化合物，其特征在于，所述多氨基化合物选自壳聚糖、聚乙烯亚胺、聚酰胺-胺型树状高分子及其衍生物、二乙烯三胺、四乙烯五胺、三(4-氨基苯基)胺、三(2-氨基乙基)胺和N'N-双(3-氨丙基)甲胺。6.如权利要求1所述的抗菌亲水化合物，其特征在于，在所述式(D1)或(D2)中，所述R23选自碳原子为1-18的亚烷基；所述R32-R33独立地选自氢原子、卤素原子、-CN、-SCN、-NO2、-NO，以及一价未取代或取代的C1-7烷基、环烷基、芳基。7.如权利要求1所述的抗菌亲水化合物，其特征在于，当Q为式(D1)所示的结构时，所述连接基团D为-(CH2)s-*、-O-(CH2)t-*、-OCO-Ph-(CH2)b-*、-NH-COOCH2-CH2-*、-CH2-NH-COO-CH2-CH2-*或-O-CH2-CH(OH)-CH2-NH-CH2-*，D中带“*”端连接在基团Q的一侧；其中，s为0-10的整数，t为1-6的整数，b为0-6的整数。8.如权利要求1所述的抗菌亲水化合物，其特征在于，当Q为式(D2)所示的结构时，所述D连接基团中带有如下基团Z，其中，Z为-NH-C(O)-NH-*、-NH-C(S)-NH-*、-NH-C(S)-O-*、-NHCOO*-，Z中带“*”端连接在基团Q的一侧。9.如权利要求1所述的抗菌亲水化合物，其特征在于，当Q为式(D1)所示的结构式且T为R13时，所述抗菌亲水化合物由带叔胺基的如下结构式所示的化合物L1’或L2’与卤代烷烃R13-X进行亲核加成得到；或者是由带卤代烷基的如下结构式所示的化合物L1’或L2’与叔胺化合物进行亲核加成得到：L1’：L2’：其中，r为1或2；Y为单键、氧原子、硫原子、硒原子、-C(O)-、-SO2-、-NH-和C1-3亚烷基中的一种；R1-R10、R2’-R9’分别独立地选自氢原子、卤素原子、1价极性基团，以及取代或未取代的一价C1-18烃基，且所述R1-R10或所述R2’-R9’中的至少一个为-D-N(R11)(R12)，或者为-D-X，X为卤素原子。10.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈仕国，张少波，蔡晓华，戈早川，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44