[发明专利]一种可降解的双子季铵盐杀菌剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境友好型杀菌消毒剂领域，具体涉及一种可降解的双子季铵盐杀菌 剂的制备。

背景技术

季铵盐不仅是一种常用阳离子表面活性剂，还是一种良好的杀菌剂和消毒剂，不 但杀菌能力强，起效快，而且对皮肤刺激性小，对金属及橡胶无腐蚀性。因而被广泛应用于 （农业杀菌剂、公共场所（医院、游泳池）的杀菌消毒、循环水杀菌灭藻剂、水产养殖杀菌消毒 剂、医疗器械的杀菌消毒剂、畜禽舍消毒剂、赤潮杀灭剂、蓝藻杀灭剂等）等杀菌消毒领域。 长期使用传统季铵盐杀菌剂会存在一些问题：（1）抗药性；（2）杀菌不均衡，以苯扎氯铵为代 表的传统单链季铵盐对革兰氏阳性菌的杀灭能力强于革兰氏阴性菌，对于真菌几乎没有杀 灭能力；（3）二次污染，由于耐药性使得季铵盐杀菌剂的用量越来越大，加之传统季铵盐在 环境中降解缓慢，使得其对环境有一定的污染。近年来，人们开始设计合成新型季铵盐，其 中因双子季铵盐低毒，性能优越（较低的临界胶束浓度和较低表面张力等）而广泛受到关 注。双子季铵盐和传统季铵盐（以苯扎氯铵为代表）相比具有更强的杀菌能力，且有些双子 季铵盐因引入一些特殊结构使得其不仅对细菌真菌有较强的抑制作用，还对枯草杆菌的芽 孢具有很强的抑制作用。另外再在双子季铵盐中引入酯基，不但可以促进双子季铵盐对细 菌细胞膜的相容性，而且还可以提高其可生物降解性，较少环境污染。本发明为一种可降解 的双子季铵盐杀菌剂及其制备方法，先利用N,N-二甲基甘氨酸和和长链脂肪醇及苯甲醇在 缩合试剂和催化剂下进行酯化反应得到相应的N,N-二甲基甘氨酸酯，然后将N,N-二甲基甘 氨酸酯和氯化氢、溴化氢或碘化氢反应生成对应的盐，最后将N,N-二甲基甘氨酸酯、N,N-二 甲基甘氨酸酯盐和环氧氯丙烷进行季铵化。含酯基的双子季铵盐一方面因分子中含有两个 季氮离子通过它们的静电作用及酯基中羰基的诱导作用使得季氮离子上的正电荷密度增 大，更有利于杀菌剂分子对细菌表面的吸附，从而改变细胞壁的渗透性，使菌体破裂；另一 方面杀菌剂吸附到菌体表面之后，更有利于亲水基和疏水基分别伸入细菌细胞的类脂层和 蛋白层，导致蛋白变性以及酶失活，由于这两方面的协同效应，使得该杀菌剂具有较强的杀 菌能力。此外，连接基上含有一个亲水的羟基，可以增强其水溶性和化学活性，且酯基的引 入还增强了对细菌细胞膜的生物相容性和自身生物降解性。本发明申请的可降解的双子季 铵盐的制备方法目前未见文献报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可降解的双子季铵盐杀菌剂及其制备方法。为得到目 标产物，本发明的技术方案为：

1.一种可降解的双子季铵盐杀菌剂及其制备方法，该杀菌剂的结构如下式所示:

其中R为苄基或C₈~C₁₈的饱和直链烷基（碳原子数为偶数）,-CH₂-CHOH-CH₂-为连接基，X 为Cl、Br或I中的一种;其合成路线和步骤如下：

（1）第一步：N,N-二甲基甘氨酸酯的合成:在反应釜中加入N,N-二甲基甘氨酸和长链 脂肪醇（碳原子数为8,10,12,14,16,18）及苯甲醇以及缩合试剂和催化剂，在室温下反应18 ~28h。反应结束后过滤除掉不溶物，用二氯甲烷洗涤，合并有机相，旋蒸除去溶剂，蒸馏得 到产物，路线如下：

其中缩合试剂可为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDCI）、1-羟基苯并 三唑（HOBT）或二环己基碳二亚胺（DCC），DMAP（4-二甲氨基吡啶）为催化剂，溶剂为CH2Cl2或 THF(四氢呋喃）；

（2）第二步：N,N-二甲基甘氨酸酯盐的合成：取一定量的N,N-二甲基甘氨酸酯溶于乙醇 溶液中，在搅拌下通入干燥的卤化氢(HX)气体，直至沉淀完全析出，冷却，真空抽滤，干燥， 得到N,N-二甲基甘氨酸酯盐，路线如下：

（3）第三步：双子季铵盐的合成：将上述所制备的N,N-二甲基甘氨酸酯、N,N-二甲基甘 氨酸酯盐、环氧氯丙烷置于烧瓶中并加入适量溶剂，回流反应6~18h，路线如下，

然后减压旋蒸除去溶剂，双子季铵盐用己烷洗涤再在丙酮溶液中重结晶，最终得到双 子季铵盐。