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(dòng)物和節(jié)肢動(dòng)物的外殼以及藻類、菌類的細(xì)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(qiáng)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(yán)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(xì)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(yán)重的環(huán)境問題，因此，本發(fā)明通過氯乙酰化殼聚糖季銨鹽中間體，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(shí)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(shí)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?；瘹ぞ厶羌句@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?；瘹ぞ厶羌句@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)，得氯乙酰化殼聚糖季銨鹽，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)所示的含脲類乙酰化殼聚糖季銨鹽；

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(diǎn)：

本發(fā)明首先制備得到氯乙?；瘹ぞ厶羌句@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(jìn)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，得到含脲類乙酰化殼聚糖季銨鹽，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(shí)，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(diǎn)：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(dá)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(shí)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(dòng)峰，1469cm^-1處為季銨鹽三甲基的振動(dòng)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?；瘹ぞ厶羌句@鹽合成。

圖3為本發(fā)明實(shí)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(dòng)峰和1473cm^-1處三甲基的吸收峰依然還在，此外，1654cm^-1處的振動(dòng)吸收峰明顯增強(qiáng)，因?yàn)殡逯?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(dòng)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)施方式

下面將結(jié)合實(shí)施例以及附圖，對本發(fā)明作進(jìn)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(hù)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(shí)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?；瘹ぞ厶羌句@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酰化殼聚糖季銨鹽的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(qiáng)了殼聚糖的生物活性，擴(kuò)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(shí)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(shí)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?；瘹ぞ厶羌句@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?cái)嚢?h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(shí)施例2

與實(shí)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)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?cái)嚢?h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?；瘹ぞ厶羌句@鹽的目標(biāo)產(chǎn)物(參見圖4)，其中，r為2-氯苯基，n＝20-3000。

實(shí)施例3

與實(shí)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?cái)嚢?h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)所示的含脲類乙酰化殼聚糖季銨鹽的目標(biāo)產(chǎn)物(參見圖5)，其中，r為3-氯苯基，n＝20-3000。

實(shí)施例4

與實(shí)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?cái)嚢?h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?；瘹ぞ厶羌句@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、氯乙酰化殼聚糖季銨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(shí)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(gè)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(jì)算樣品的抑菌率，全部實(shí)驗(yàn)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，含脲類乙酰化殼聚糖季銨鹽的抑制蘆筍莖枯病菌的能力(％)

表3，含脲類乙?；瘹ぞ厶羌句@鹽的抑制西瓜枯萎病菌的能力(％)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：本發(fā)明所合成的含脲類乙酰化殼聚糖季銨鹽、氯乙?；瘹ぞ厶羌句@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?；瘹ぞ厶羌句@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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)。