一种甲基丙烯酸酯改性有机硅季铵盐及其制备方法和用途技术

本发明专利技术公开了一种甲基丙烯酸酯改性有机硅季铵盐及其制备方法和用途，本发明专利技术的甲基丙烯酸酯改性有机硅季铵盐同时具备硅氧烷基团、阳离子季铵基团和甲基丙烯酸酯基团；其不仅能够行使硅烷偶联剂的功能，提高修复体粘接强度及耐久性，还能通过阳离子季铵基团赋予粘接界面抗菌功能，有效避免继发龋的发生，从而显著改善粘接修复的长期治疗效果。所述的甲基丙烯酸酯改性有机硅季铵盐包括以下结构：

【技术实现步骤摘要】
一种甲基丙烯酸酯改性有机硅季铵盐及其制备方法和用途
本专利技术属于医药
，涉及可应用于牙科的兼具粘接、偶联和抗菌功能的甲基丙烯酸酯改性有机硅季铵盐。
技术介绍
目前各类树脂修复材料以及依靠树脂水门汀粘固的修复体应用日益广泛，满足了医患双方对美容修复的需求和生物安全性的要求。但大量临床调查及实验室研究均指出，修复体粘接强度不足和边缘牙体组织继发龋仍是目前导致口腔粘接修复失败的最主要的两个原因。修复体表面处理技术是提高粘接强度的关键。作为无机物和有机物界面之间的“分子桥”的硅烷偶联剂可以将两种性质不同的材料联接在一起，从而有效地改善界面粘接强度，同时避免了一些机械性表面处理造成的修复体表面结构破坏、适合性(修复体与牙齿结合的精确度或密合度)降低等问题。因此，硅烷偶联剂处理是极具推广潜力的一种提高修复体粘接强度的表面处理方式。细菌是龋病发生、发展的先决条件。由于目前口腔粘接修复所使用的树脂类材料尚不能彻底消除粘接界面上的微渗漏，细菌及其代谢产物到达粘接界面及底层牙体组织的途径也就持续存在，最终导致继发龋。牙科季铵盐单体分子一端的甲基丙烯酸酯基团能与其它牙科单体共聚形成高分子交联网络，另一端的阳离子季铵基团具有接触杀菌效果，且抗菌成分本身不会溶出损耗。添加季铵盐抗菌单体的牙科修复材料，能利用其有效抗菌成分持续杀灭存在于牙齿表面或进入粘接界面的细菌，是目前防治龋病最有效、最直接的途径。尽管硅烷偶联剂和季铵盐抗菌修复材料的应用显著改善了粘接修复的效果，但在口腔粘接修复操作中两种不同材料是分步骤使用的，粘接修复相对繁琐和技术敏感性强的问题(操作难度高、容易操作失误)仍然困扰着许多临床医生。有机硅季铵盐分子同时具备硅氧烷基团和阳离子季铵基团这两种特征官能团，与牙科材料中使用的硅烷偶联剂和季铵盐抗菌单体分别有类似之处，但缺乏能与牙科树脂单体共聚的基团。美国佐治亚健康科学大学FranklinRTay教授课题组尝试了将有机硅季铵盐DC-5700、四乙氧基硅烷和γ-MPS混合，采用溶胶凝胶法水解缩合反应获得了季铵基甲基丙烯酸基硅烷化合物，证实了该化合物够添加到多种牙科树脂类材料中并具有良好的接触抗菌效果[GongSQ,NiuLN,KempLK,YiuCK,RyouH,QiYP,BlizzardJD,NikonovS,BrackettMG,MesserRL,WuCD,MaoJ,BryanBristerL,RueggebergFA,ArolaDD,PashleyDH,TayFR.Quaternaryammoniumsilane-functionalized,methacrylateresincompositionwithantimicrobialactivitiesandself-repairpotential.ActaBiomater.2012；8:3270-3282.]。但这种化合物属于络合物，化学稳定性不足且溶解性差，容易从粘接剂中析出。为了提高溶解稳定性，FranklinRTay等尝试用二甲基二乙氧基硅烷取代四乙氧基硅烷，继续合成新的化合物[ZhangW,LuoXJ,NiuLN,LiuSY,ZhuWC,EpasingheJ,ChenL,LiGH,HuangC,MaoJ,PashleyDH,TayFR.One-potsynthesisofantibacterialmonomerswithdualbiocidalmodes.JDent.2014；42:1078-1095]。但受制于水解缩合法反应自身的缺点，很难精确控制产物的结构，除目标化合物外还生成了4种副产物，目标化合物难以从不同化合物的混合物中分离、纯化，且目标化合物的骨架结构中含有可逆水解键，稳定性仍然不足。中国专利CN105943406A公开了一种可聚合季铵盐单体，并与其他单体和引发剂一并用于制作3D打印修复体，但其可聚合季铵盐单体不具备硅氧烷基团，与低粘度单体及树脂单体/低聚物在固化成型后进一步聚合，从而提高聚合程度及防止析出。同时，该专利中多种引发剂及单体的使用，所引起的副作用难以评估。目前未见用于牙科粘接及相关材料的甲基丙烯酸酯改性有机硅季铵盐单体的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种甲基丙烯酸酯改性有机硅季铵盐及其制备方法和用途。为达到上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种甲基丙烯酸酯改性有机硅季铵盐，该有机硅季铵盐包括如式I所示结构：其中，碳链长度n、m分别为1～10，R选自碳原子数为15～20的烷基(依据抗菌活性选择)。优选的，所述改性有机硅季铵盐的阴离子选自能够与季铵离子成盐的阴离子。优选的，所述改性有机硅季铵盐的阴离子选自Cl-、Br-、F-、丁二酸(琥珀酸)、ACO-中的任意一种。优选的，所述改性有机硅季铵盐选自如式I-1～I-9所示结构的化合物中的任意一种：上述甲基丙烯酸酯改性有机硅季铵盐的制备方法，包括以下步骤：将碳原子数为15～20的一卤代烷与主碳链长度为m的氨基醇通过亲核加成反应，制得第一中间体；将第一中间体与甲基丙烯酸通过酯化反应，制得第二中间体；将第二中间体与主碳链长度为n的3-氯烷基三甲氧基硅烷通过季铵化反应，制得甲基丙烯酸酯改性有机硅季铵盐(参见式I)。所述甲基丙烯酸酯改性有机硅季铵盐的制备方法具体包括以下步骤：①以碳原子数为15～20的一卤代烷(例如，18烷基溴)和主碳链长度为m的氨基醇(例如，2-(甲氨基)乙醇、10-氨基-1-癸醇)作为起始原料，将所述一卤代烷加入到含有所述氨基醇的第一反应溶剂中，然后通过加热回流进行反应，反应后将反应体系依次进行冷却、浓缩、碱洗，然后经萃取、干燥有机相、过滤及浓缩，得第一中间体；②在第二反应溶剂中加入第一中间体、缩合剂、催化剂及甲基丙烯酸后于25～30℃反应15～20h(例如，搅拌过夜)，反应后将反应体系过滤，将所得滤液经浓缩后进行柱层析，得第二中间体；③在封管中加入第二中间体及主碳链长度为n的3-氯烷基三甲氧基硅烷(例如，3-氯丙基三甲氧基硅烷)，然后于40～80℃反应48～72h，将反应产物洗涤后减压干燥，得到目标化合物(例如，式I-1、I-9所示的甲基丙烯酸酯改性有机硅季铵盐)。优选的，步骤①中，回流温度为50～70℃，回流时间为15～20h，第一反应溶剂可选择丙酮、甲醇或二氯甲烷等，碱洗中采用碳酸钾(K2CO3)、碳酸钠(Na2CO3)、碳酸氢钠或碳酸铯(CsCO3)等的饱和溶液中和反应体系(除去反应生成的酸)，萃取溶剂可选择乙酸乙酯(EA)、二氯甲烷或乙醚等，干燥可选择无水Na2SO4或无水MgSO4等干燥剂；碳原子数为15～20的一卤代烷与主碳链长度为m的氨基醇的摩尔比为1:1～1:1.5。优选的，步骤②中，反应所用缩合剂可选择N,N′-二环己基碳二亚胺(DCC)、羰基二咪唑(CDI)、二异丙基碳二亚胺(DIC)或1-(3-二甲胺基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDCI)等，反应所用催化剂可选择4-二甲氨基吡啶(DMAP)或1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种甲基丙烯酸酯改性有机硅季铵盐，其特征在于：该改性有机硅季铵盐包括如式I所示结构：/n

【技术特征摘要】
1.一种甲基丙烯酸酯改性有机硅季铵盐，其特征在于：该改性有机硅季铵盐包括如式I所示结构：



其中，碳链长度n、m分别为1～10，R选自碳原子数为15～20的烷基。


2.根据权利要求1所述一种甲基丙烯酸酯改性有机硅季铵盐，其特征在于：所述改性有机硅季铵盐的阴离子选自能够与季铵离子成盐的阴离子。


3.根据权利要求1或2所述一种甲基丙烯酸酯改性有机硅季铵盐，其特征在于：所述改性有机硅季铵盐的阴离子选自Cl-、Br-、F-、丁二酸、ACO-中的任意一种。


4.根据权利要求1所述一种甲基丙烯酸酯改性有机硅季铵盐，其特征在于：所述改性有机硅季铵盐选自如式I-1～I-9所示结构的化合物中的任意一种：








5.一种甲基丙烯酸酯改性有机硅季铵盐的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
将碳原子数为15～20的一卤代烷与主碳链长度为m的氨基醇通过亲核加成反应，制得第一中间体；将第一中间体与甲基丙烯酸通过酯化反应，制得第二中间体；将第二中间体与主碳链长度为n的3-氯烷基三甲氧基硅烷通过季铵化反应，制得甲基丙烯酸酯改性有机硅季铵盐，其中，n、m分别为1～10。


6.根据权利要求5所述一种甲基丙烯酸酯改性有机硅季铵盐的制备方法，其特征在于：所述改性有机硅季铵盐的制备方法具体包括以下步骤：
①以碳原子数为15～20的一卤代烷和主碳链长度为m的氨基醇作为起始原料，将所述一卤代烷加入到含有所述氨基醇的第一反应溶剂中，然后通过加热回流进行反应，反应后依次进行冷却、浓缩、碱洗，然后经萃取、干燥、过滤及浓缩，得第一中间体；
②在第二反应溶剂中加入第一中间体、缩合剂、催化剂及甲基丙烯酸后于2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王迎捷，秦向阳，陈吉华，黄鹂，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军军医大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61