本發(fā)明涉及日化領(lǐng)域及醫(yī)藥行業(yè)，具體是一種含脲類乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

殼聚糖是甲殼素的脫乙?；a(chǎn)物，是由2-氨基-脫氧-d-葡萄糖通過β-1,4糖苷鍵縮合而成的，因原料和制備方法有所不同，其相對分子質(zhì)量從幾千至數(shù)百萬不等。殼聚糖在自然界中儲量豐富，廣泛存在于甲殼動物和節(jié)肢動物的外殼以及藻類、菌類的細胞壁之中，是年產(chǎn)量僅次于纖維素的第二大天然高分子聚合物，也是迄今為止發(fā)現(xiàn)的唯一天然堿性多糖。近年來，殼聚糖良好的生物降解性、生物相容性、成膜特性和較強的抗菌防腐保鮮能力已引起了廣泛的關(guān)注和重視，在醫(yī)藥、食品、農(nóng)業(yè)、日化、環(huán)保等方面的開發(fā)應(yīng)用研究十分活躍。但是由于殼聚糖本身的水溶性較差，嚴重影響了殼聚糖的使用范圍，通過對殼聚糖的化學(xué)修飾，可以得到水溶性較好的衍生物，對高值化殼聚糖的應(yīng)用開發(fā)具有重要意義。

脲類化合物是一類極為重要的精細化學(xué)品和化工原料，在農(nóng)藥上應(yīng)用廣泛，包括取代脲、磺酰脲和苯甲酰脲等，其中許多可用作除草劑、殺蟲劑、殺菌劑和植物生長調(diào)節(jié)劑等，此類化合物也是是醫(yī)藥領(lǐng)域中的重要中間體，它在醫(yī)藥、生物領(lǐng)域中具有舉足輕重的地位。

但是脲類化合物難以降解，容易引發(fā)嚴重的環(huán)境問題，因此，本發(fā)明通過氯乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽中間體，把高抑菌活性的脲接入到殼聚糖中，合成得到了具有較好抑菌活性和可降解性的新型殼聚糖衍生物。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種含脲類乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽及其制備方法和應(yīng)用。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種含脲類乙酰化殼聚糖季銨鹽，含脲類乙酰化殼聚糖季銨鹽結(jié)構(gòu)式如式(1)所示，

其中，r為氯代苯基或苯基；平均聚合度n取值范圍是20-3000。

所述氯代苯基為不同取代位置的氯代苯基。

所述不同取代位置的氯代苯基為2-氯苯基、3-氯苯基、4-氯苯基。

一種含脲類乙酰化殼聚糖季銨鹽的制備方法：

1)將殼聚糖在堿性條件下與碘甲烷、碘化鈉反應(yīng)2-4h后直接與氯乙酰氯反應(yīng)，得氯乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽，待用；

2)將氯代苯胺或苯胺與三光氣反應(yīng)制得異氰酸酯，并使其與4-氨基吡啶反應(yīng)制得脲，待用；

3)上述所得脲與步驟1)所得的氯乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽反應(yīng)，經(jīng)純化即得到如式(1)所示的含脲類乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽；

所述氯乙酰氯的摩爾量為殼聚糖的1-2倍；脲的摩爾量為氯乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽的2-3倍。

所述步驟1)將殼聚糖于1-甲基-2-吡咯烷酮中分散均勻后，依次加入濃度為15％的氫氧化鈉溶液、碘化鈉、碘甲烷，在60-70℃條件下回流攪拌2-4h，待反應(yīng)結(jié)束后，向里滴加0.02-0.03mol氯乙酰氯，室溫反應(yīng)24-36h，然后后用250-300ml無水乙醇沉淀，抽濾、洗滌、真空冷凍干燥后待用。

所述步驟2)先將三光氣溶于乙酸乙酯中，冰浴條件下向里滴加濃度為2mmol/ml的氯代苯胺或苯胺的乙酸乙酯溶液，滴加完畢后先在室溫下反應(yīng)1-2h，然后在60-70℃條件下加熱回流至澄清，將溶液減壓懸蒸后得不同氯代苯或苯的異氰酸酯粗產(chǎn)品，將粗品溶于丙酮中使粗品充分溶解，再將含4-氨基吡啶的丙酮慢慢滴加到上述溶于丙酮中的粗品，然后室溫下反應(yīng)2-3h,60-70℃條件下加熱回流30-40min，將丙酮減壓懸蒸掉后冷卻、重結(jié)晶、凍干即可得到脲；所述氯代苯胺為2-氯苯胺、3-氯苯胺或4-氯苯胺。

其中，含4-氨基吡啶的丙酮中丙酮充分溶解4-氨基吡啶即可。

所述步驟3)將上述步驟2)所得脲與步驟1)所得氯乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽在60-70℃反應(yīng)24-28h，而后直接用無水乙醇沉淀，經(jīng)純化和冷凍干燥后得如式(1)所示的含脲類乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽。

一種含脲類乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽的應(yīng)用，所述含脲類乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽在用于制備抑菌劑(真菌)中的應(yīng)用。

本發(fā)明所具有的優(yōu)點：

本發(fā)明首先制備得到氯乙酰化殼聚糖季銨鹽，然后利用吡啶氮原子所含的一對孤對電子對電子的親核性進攻氯乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽，將含吡啶基的各類脲接入氯乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽分子中，得到含脲類乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽，并且研究了其對黃瓜枯萎病菌、蘆筍莖枯病菌和西瓜枯萎病菌的抑制能力。該類衍生物原料易得，制備簡單、條件溫和，為高值化殼聚糖的應(yīng)用開發(fā)奠定了基礎(chǔ)；具體為：

(1)與殼聚糖相比本發(fā)明化合物將氨基季銨化后提高了其水溶性；同時，在引入較羥基活潑的氯乙?；?，提高了殼聚糖季銨鹽的反應(yīng)活性，可以直接和脲反應(yīng)生成含脲類乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽衍生物。

(2)本發(fā)明制備所得式(1)所示的含脲類乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽，其生物活性得以提高，例如：抑菌活性。

(3)在合成工藝上本合成方法有以下優(yōu)點：本發(fā)明合成步驟簡單、所需設(shè)備及原料易得、成本較低、易于推廣，而且本產(chǎn)品產(chǎn)率較高，可達60％以上。本發(fā)明所得產(chǎn)品可廣泛用于生物、醫(yī)藥、食品、化工等領(lǐng)域。

附圖說明

圖1為殼聚糖的紅外光譜圖。

圖2為本發(fā)明實施例提供氯乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽的紅外光譜圖，從圖2可知與淀粉原料相比，1743cm^-1處的吸收峰為酯羰基的振動峰，1469cm^-1處為季銨鹽三甲基的振動吸收峰，790cm^-1處的吸收峰為c-cl的吸收峰。以上分析數(shù)據(jù)，證明氯乙酰化殼聚糖季銨鹽合成。

圖3為本發(fā)明實施例提供苯基吡啶基脲類殼聚糖季銨鹽紅外光譜圖，從圖3可以看到在1743cm^-1處酯羰基的振動峰和1473cm^-1處三甲基的吸收峰依然還在，此外，1654cm^-1處的振動吸收峰明顯增強，因為脲中-nh-co-nh-的吸收峰也在該處，而且，在1596cm^-1、1535cm^-1和759cm^-1處出現(xiàn)了苯環(huán)和吡啶環(huán)的振動吸收峰，由此可證明脲類化合物已成功接入氯乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽。

圖4為本發(fā)明實施例提供2-氯苯基吡啶基脲類殼聚糖季銨鹽的紅外光譜圖。

圖5為本發(fā)明實施例提供3-氯苯基吡啶基脲類殼聚糖季銨鹽的紅外光譜圖。

圖6為本發(fā)明實施例提供4-氯苯基吡啶基脲類殼聚糖季銨鹽的紅外光譜圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合實施例以及附圖，對本發(fā)明作進一步的闡述。但本發(fā)明并不局限于此，凡依照本發(fā)明公開內(nèi)容所作出的本領(lǐng)域等同替換，均屬于本發(fā)明的保護范圍。

本發(fā)明含脲類乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽結(jié)構(gòu)式如式(1)所示，制備方法首先將殼聚糖在堿性條件下與碘甲烷、碘化鈉反應(yīng)一段時間后再與氯乙酰氯反應(yīng)以得到氯乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽，然后將各類苯胺與三光氣反應(yīng)制得異氰酸酯，并使其與4-氨基吡啶反應(yīng)制得脲，最后氯乙酰化殼聚糖季銨鹽與制得的脲反應(yīng)，經(jīng)純化即得到如式(1)所示的含脲類乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽；所述氯乙酰氯的摩爾量為殼聚糖的1-2倍；各類脲的摩爾量為氯乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽的2-3倍。本發(fā)明反應(yīng)簡便、高效，易于推廣，所需設(shè)備及原料易得。研究表明該類衍生物水溶性好，具有很好的抑菌活性，增強了殼聚糖的生物活性，擴大了殼聚糖的應(yīng)用范圍，可以廣泛應(yīng)用于日化及醫(yī)藥領(lǐng)域。

實施例1

含脲類乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽的合成路線如下。

其中，r為氯代苯基或苯基；平均聚合度n取值范圍是20-3000。

本實施例按以上合成路線合成目標(biāo)化合物含脲類乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽。

1)氯乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽的制備：1.61g殼聚糖(參見圖1)分散于80ml1-甲基-2-吡咯烷酮中，攪拌下依次加入4.5g碘化鈉、15ml濃度為15％的氫氧化鈉溶液和15ml碘甲烷，在60℃條件下回流攪拌2h，待反應(yīng)結(jié)束后，向里滴加1.51ml氯乙酰氯，室溫反應(yīng)24h，然后后用250ml無水乙醇沉淀，抽濾、洗滌、真空冷凍干燥后，得到產(chǎn)物氯乙酰化殼聚糖季銨鹽(參見圖2)3.5g，待用。

2)脲的制備：取1.63g三光氣溶于5ml乙酸乙酯中，冰浴條件下向里滴加5ml濃度為2mmol/ml苯胺的乙酸乙酯溶液，室溫攪拌1h后，60℃回流至澄清，然后減壓懸蒸得異氰酸酯粗產(chǎn)品，將溶劑全部蒸發(fā)掉之后將其溶于5ml丙酮中，再將0.94g4-氨基吡啶溶于15ml丙酮中并慢慢滴加到上述異氰酸酯的丙酮溶液中，先室溫反應(yīng)2h，再在60℃條件下回流30min，最后減壓懸蒸、重結(jié)晶、凍干即可得到苯胺吡啶脲。

3)苯基吡啶基脲類殼聚糖季銨鹽：將1mmol氯乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽(參見圖2)及3mmol苯胺吡啶脲溶于20mldmso(二甲基亞砜)中，在60℃條件下攪拌24h，然后用無水乙醇沉淀，抽濾、洗滌、真空冷凍干燥,得式(1)所示的含脲類乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽的目標(biāo)產(chǎn)物(參見圖3)，其中，r為苯基，n＝20-3000。

實施例2

與實施例1不同之處在于：

1)氯乙酰化殼聚糖季銨鹽的制備：1.61g殼聚糖(參見圖1)分散于80ml1-甲基-2-吡咯烷酮中，攪拌下依次加入4.5g碘化鈉、15ml濃度為15％的氫氧化鈉溶液和15ml碘甲烷，在60℃條件下回流攪拌4h，待反應(yīng)結(jié)束后，向里滴加2.265ml氯乙酰氯，室溫反應(yīng)24h，然后后用300ml無水乙醇沉淀，抽濾、洗滌、真空冷凍干燥后，得到產(chǎn)物氯乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽(參見圖2)3.7g，待用。

2)脲的制備：取1.63g三光氣溶于5ml乙酸乙酯中，冰浴條件下向里滴加6ml濃度為2mmol/ml2-氯苯胺的乙酸乙酯溶液，室溫攪拌1h后，60℃回流至澄清，然后減壓懸蒸得異氰酸酯粗產(chǎn)品，將溶劑全部蒸發(fā)掉之后將其溶于5ml丙酮中，再將0.94g4-氨基吡啶溶于15ml丙酮中并慢慢滴加到上述異氰酸酯的丙酮溶液中，先室溫反應(yīng)2h，再在60℃條件下回流30min，最后減壓懸蒸、重結(jié)晶、凍干即可得到2-氯苯胺吡啶脲。

3)2-氯苯基吡啶基脲類殼聚糖季銨鹽：將1mmol氯乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽(參見圖2)及3mmol2-氯苯胺吡啶脲溶于20mldmso(二甲基亞砜)中，在60℃條件下攪拌24h，然后用無水乙醇沉淀，抽濾、洗滌、真空冷凍干燥,得式(1)所示的含脲類乙酰化殼聚糖季銨鹽的目標(biāo)產(chǎn)物(參見圖4)，其中，r為2-氯苯基，n＝20-3000。

實施例3

與實施例1不同之處在于：

1)氯乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽的制備：1.61g殼聚糖(參見圖1)分散于80ml1-甲基-2-吡咯烷酮中，攪拌下依次加入4.5g碘化鈉、15ml濃度為15％的氫氧化鈉溶液和15ml碘甲烷，在60℃條件下回流攪拌2h，待反應(yīng)結(jié)束后，向里滴加1.51ml氯乙酰氯，室溫反應(yīng)36h，然后后用250ml無水乙醇沉淀，抽濾、洗滌、真空冷凍干燥后，得到產(chǎn)物氯乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽(參見圖2)3.4g，待用。

2)脲的制備：取1.63g三光氣溶于5ml乙酸乙酯中，冰浴條件下向里滴加5ml濃度為2mmol/ml3-氯苯胺的乙酸乙酯溶液，室溫攪拌2h后，70℃回流至澄清，然后減壓懸蒸得異氰酸酯粗產(chǎn)品，將溶劑全部蒸發(fā)掉之后將其溶于6ml丙酮中，再將0.94g4-氨基吡啶溶于15ml丙酮中并慢慢滴加到上述異氰酸酯的丙酮溶液中，先室溫反應(yīng)3h，再在70℃條件下回流40min，最后減壓懸蒸、重結(jié)晶、凍干即可得到3-氯苯胺吡啶脲。

3)3-氯苯基吡啶基脲類殼聚糖季銨鹽：將1mmol氯乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽(參見圖2)及3mmol3-氯苯胺吡啶脲溶于20mldmso(二甲基亞砜)中，在70℃條件下攪拌28h，然后用無水乙醇沉淀，抽濾、洗滌、真空冷凍干燥,得式(1)所示的含脲類乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽的目標(biāo)產(chǎn)物(參見圖5)，其中，r為3-氯苯基，n＝20-3000。

實施例4

與實施例1不同之處在于：

1)氯乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽的制備：1.61g殼聚糖(參見圖1)分散于80ml1-甲基-2-吡咯烷酮中，攪拌下依次加入4.5g碘化鈉、15ml濃度為15％的氫氧化鈉溶液和15ml碘甲烷，在60℃條件下回流攪拌4h，待反應(yīng)結(jié)束后，向里滴加2.265ml氯乙酰氯，室溫反應(yīng)36h，然后后用300ml無水乙醇沉淀，抽濾、洗滌、真空冷凍干燥后，得到產(chǎn)物氯乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽(參見圖2)3.8g，待用。

2)脲的制備：取1.63g三光氣溶于5ml乙酸乙酯中，冰浴條件下向里滴加6ml濃度為2mmol/ml4-氯苯胺的乙酸乙酯溶液，室溫攪拌2h后，70℃回流至澄清，然后減壓懸蒸得異氰酸酯粗產(chǎn)品，將溶劑全部蒸發(fā)掉之后將其溶于6ml丙酮中，再將0.94g4-氨基吡啶溶于15ml丙酮中并慢慢滴加到上述異氰酸酯的丙酮溶液中，先室溫反應(yīng)3h，再在70℃條件下回流40min，最后減壓懸蒸、重結(jié)晶、凍干即可得到4-氯苯胺吡啶脲。

3)4-氯苯基吡啶基脲類殼聚糖季銨鹽：將1mmol氯乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽(參見圖2)及3mmol4-氯苯胺吡啶脲溶于20mldmso(二甲基亞砜)中，在70℃條件下攪拌28h，然后用無水乙醇沉淀，抽濾、洗滌、真空冷凍干燥,得式(1)所示的含脲類乙酰化殼聚糖季銨鹽的目標(biāo)產(chǎn)物(參見圖6)，其中，r為4-氯苯基，n＝20-3000。

應(yīng)用例

抑制黃瓜枯萎病菌、蘆筍莖枯病菌和西瓜枯萎病菌能力的測定：

采用菌絲生長速率法分別測定所合成的含脲類乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽、氯乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽與殼聚糖的抑制黃瓜枯萎病菌、蘆筍莖枯病菌和西瓜枯萎病菌的能力并分別做對比：將實施例中制備的含脲類乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽、氯乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽與殼聚糖原料真空冷凍干燥至恒重后，以水作溶劑，配制成5mg/ml的樣品水溶液后，分別取0.3ml，1.5ml和3ml樣品溶液加入至體積為14.7ml、13.5ml和12ml的市售的真菌培養(yǎng)基中，配制成樣品濃度為0.1mg/ml、0.5mg/ml和1.0mg/ml的培養(yǎng)基。以等濃度的多菌靈為陽性對照，以等體積的無菌水代替樣品作為空白對照。將培養(yǎng)基搖勻倒入直徑為9cm的培養(yǎng)皿中，待其完全凝固后，在每個培養(yǎng)皿中接種直徑為5mm的菌餅。在27℃下培養(yǎng)48h至72h后，十字交叉法測量菌落直徑，計算樣品的抑菌率，全部實驗重復(fù)一次。

抑菌率(％)＝[1-(d樣品-5)/(d空白-5)]×100

表1，含脲類乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽的抑制黃瓜枯萎病菌的能力(％)

表2，含脲類乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽的抑制蘆筍莖枯病菌的能力(％)

表3，含脲類乙酰化殼聚糖季銨鹽的抑制西瓜枯萎病菌的能力(％)

實驗結(jié)果：本發(fā)明所合成的含脲類乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽、氯乙酰化殼聚糖季銨鹽與殼聚糖抑制黃瓜枯萎病菌能力如表1所示、抑制蘆筍莖枯病菌能力如表2所示、抑制西瓜枯萎病菌能力如表3所示，本發(fā)明所合成的含脲類乙酰化殼聚糖季銨鹽的抑菌能力明顯優(yōu)于氯乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽和殼聚糖，其抑菌能力與產(chǎn)物的吸電子能力和取代度有關(guān)。由于含氯苯基吡啶基脲類殼聚糖季銨鹽有吸電子能力較強的鹵素原子，所以整體來看含氯苯基吡啶基脲類殼聚糖季銨鹽的抑菌能力強于苯基吡啶基脲類殼聚糖季銨鹽。對于2-氯苯基吡啶基脲類殼聚糖季銨鹽、3-氯苯基吡啶基脲類殼聚糖季銨鹽和4-氯苯基吡啶基脲類殼聚糖季銨鹽來說，位阻越小，取代度越高，抗菌活性也越強。