[发明专利]一种壳聚糖季铵盐及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明涉及海洋化工工程技术领域，具体讲是一种壳聚糖季铵盐及其制备和应用。

背景技术

甲壳素(Chitin)是N-乙酰基-D-葡萄糖通过β(1→4)糖苷键相连的直链多糖，广泛存在于甲壳动物和节肢动物以及菌类细胞壁中，是地球上仅次于纤维素的含量最丰富的有机化合物之一。壳聚糖(Chitosan)是甲壳素脱乙酰后的产物，是一种天然碱性多糖，具有优良的生物亲和性和生物可降解性。由于壳聚糖同时具有游离的氨基和羟基，故具有特殊的生理活性，广泛应用于化工、农药、医药、食品等领域。壳聚糖本身特殊的结构和性质，可以作为修饰的对象以期开发出二次先导化合物。

希夫碱是通过两个等当量的醛和胺的缩合反应形成，反应机理是由含羰基的醛、酮类化合物与一级胺类化合物进行亲核加成反应，亲核试剂为胺类化合物，带有孤对电子的氮原子进攻羰基基团上带有正电荷的碳原子，完成亲核加成反应，进一步脱水形成希夫碱。希夫碱化合物具有独特的抗菌、抗癌、除草等生物活性。为了设计合成具有更高生物活性的化合物，根据活性因子叠加原理，合成具有独特结构的希夫碱化合物，提高抑菌等生物活性。

发明内容

本发明的目的是提供一种壳聚糖季铵盐及其制备和应用。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种壳聚糖季铵盐：如式(1)所示，

式(1)

其中n的平均取值范围是1035-1242。

壳聚糖季铵盐的制备方法：5-氯水杨醛与4-氨基吡啶以等摩尔比于无水乙醇中，60-90℃回流反应4h，所得产物旋转蒸发除去液体，得到黄色固体用无水乙醇重结晶，加入二甲亚砜使黄色固体完全溶解，而后加入氯乙酰壳聚糖，50-70℃反应16-24h，干燥即得低分子量壳聚糖季铵盐衍生物；其中黄色固体与低分子量氯乙酰壳聚糖摩尔比为1∶2。

所述待黄色固体与低分子量氯乙酰壳聚糖反应完成后所得产物经丙酮沉淀，过滤，在用丙酮洗涤，而后用无水乙醇索氏提取1-2天，冷冻干燥即得低分子量壳聚糖季铵盐衍生物。

壳聚糖季铵盐的的应用：所述壳聚糖季铵盐的具有抑菌作用。所述壳聚糖季铵盐的对黄瓜黑星病菌、桃褐腐病菌具有抑菌作用。

本发明所具有的优点：本发明通过有效的合成手段得到的壳聚糖季铵盐，合成步骤简单，成本较低，通过氯乙酰壳聚糖的氯离子与吡啶希夫碱反应，把吡啶希夫碱引入到壳聚糖上，增强了正电性，采用生长速率法测定抑菌活性，结果表面，该壳聚糖季铵盐对黄瓜黑星病菌和桃褐腐病菌有良好的抑制活性。同时，该合成方法也提供了合成系列季铵盐衍生物的方法和途径。

本发明所具有的优点：本发明通过有效的合成手段得到的壳聚糖季铵盐，合成步骤简单，成本较低，通过氯乙酰壳聚糖的氯离子与吡啶希夫碱反应，把吡啶希夫碱引入到壳聚糖上，增强了正电性，采用生长速率法测定抑菌活性，结果表面，该壳聚糖季铵盐对黄瓜炭疽病菌和黄瓜枯萎病菌有良好的抑制活性。同时，该合成方法也提供了合成系列季铵盐衍生物的方法和途径。

说明书附图

图1为氯乙酰壳聚糖的红外光谱图。

图2为本发明采用的壳聚糖季铵盐的红外光谱图。

图3为本发明采用的壳聚糖季铵盐的核磁碳谱。

具体实施方式

实施例1

一种壳聚糖季铵盐：如式(1)所示，

式(1)

其中n的平均取值范围是1035-1242。

壳聚糖季铵盐的制备：称取0.94g 4-氨基吡啶溶于10mL无水乙醇中，磁力搅拌下滴加20mL含有1.56g 5-氯水杨醛的无水乙醇溶液，85℃反应4h，冷却至室温，减压旋转蒸发除去液体，得到黄色固体，即4-氨基吡啶缩5-氯水杨醛希夫碱。称取0.3g氯乙酰壳聚糖溶于20mL二甲亚砜中，搅拌下加入希夫碱0.8g，60℃搅拌反应24h，于丙酮中沉淀，抽滤，以无水乙醇为溶剂，索氏提取两天，冷冻干燥即得壳聚糖季铵盐(参加图2、图3)，其中n的平均取值范围是1035-1242。该季铵盐呈深黄色固体，易容于水成深黄色透明液体，不容易甲醇、乙醇、丙酮等有机溶剂中。