本發(fā)明涉及抗菌化合物生產(chǎn)，特別涉及一種支化氟烷基短鏈季銨鹽抗菌劑。

背景技術(shù)：

1、自從1935年damark開辟了陽離子抗菌劑的領(lǐng)域以來，季銨鹽因為其較強的殺菌效果，較低的生物危害性等，已經(jīng)被人們大量的應(yīng)用于日常的生活中。氟碳鏈具有非常低的表面張力，表現(xiàn)出的性能為疏水疏油。如果將氟碳鏈與季銨鹽鏈接在一起后氟碳鏈能夠?qū)⒓句@鹽固定在菌體中，增強季銨鹽的殺菌效果。目前線性氟烷基季銨鹽中只有氟碳基達到或超過8個情況下，才能表現(xiàn)出較高的殺菌性能和氟表面性能，主要原因是在線性氟碳基數(shù)量到達或者超過8個情況下，氟碳基才能夠在材料表面形成氟結(jié)晶，使其表面氟碳基排列規(guī)整，達到穩(wěn)定的氟表面性能(圖1a)。在少于8個氟碳基數(shù)量的情況下，氟碳基在材料表面會出現(xiàn)不規(guī)則排布，比較難以形成表面氟結(jié)晶，表現(xiàn)為氟表面穩(wěn)定性能降低，季銨鹽不能夠被完全固定在菌體中，抗菌效果降低(圖1b)。目前氟烷基鏈的季銨鹽抗菌劑為線性氟烷基鏈季銨鹽，cn103572594a描述了一種三甲氧基硅丙基-n，n-二丙基十三氟辛基氯化銨抗菌劑，它表現(xiàn)出較高的抗菌性能。然而全氟辛基化合物具有較高的生物毒性，在很多國家被禁止使用。例如：全氟辛酸(pfoa)和全氟辛基磺酸(pfos)，2020年7月歐盟已經(jīng)部分禁止使用。短鏈氟烷基化合物毒性相對降低，但是它氟碳基數(shù)量較少，比較困難形成表面的氟結(jié)晶或氟堆積，導(dǎo)致它氟表面特性效果不明顯。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種支化氟烷基短鏈季銨鹽抗菌劑與線性烷基季銨鹽相比，具有更強的疏水疏油性能，能夠保持季銨鹽固定在菌體中提高和延長殺菌性能，同時顯著降低生物毒性。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

3、一種支化氟烷基短鏈季銨鹽抗菌劑，其特征在于，所述支化氟烷基短鏈季銨鹽抗菌劑為式ⅰ、式ⅱ、式ⅲ所述化合物中的一種或幾種組合而成：

4、

5、其中，r為-ch3或-ch2ch3，x為cl或br，n為1或2；m為1-4的自然數(shù)，i為1-4的自然數(shù)，h為1或2。

6、本發(fā)明通過增加短鏈氟烷基鏈數(shù)量形成支化氟烷基短鏈季銨鹽，多支鏈充當(dāng)傘或者面具的作用來遮蔽親水基團，表現(xiàn)為表面氟含量增加，形成表面氟堆積，有利于表面性能的提高和穩(wěn)定性控制(圖1c)。

7、短鏈線性含氟基團，它的表面能比較低，氟表面不穩(wěn)定，不能表現(xiàn)出較強的氟特性(圖1b)。為了增加表面氟特性，現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)都是通過增加線性氟烷基鏈的長度，氟碳基才能夠在材料表面形成氟結(jié)晶，將季銨鹽更好地固定在菌體中，從而提高氟表面性能和延長殺菌性能(圖1a)。然而增加線性氟烷基鏈的長度會顯著提升生物毒性和加工難度。

8、發(fā)明人通過研究發(fā)現(xiàn)通過增加特定長度的含氟烷基短鏈數(shù)量可以在材料表面形成“傘堆積”，增加了穩(wěn)定性，起到更強的表面氟性能，同時能將季銨鹽擠壓在菌體內(nèi)，防止油污污染以保持季銨鹽的殺菌性能。相對于線性短鏈氟烷基克服了由于氟原子表面能比較低，穩(wěn)定性差的問題。同時相對于長鏈線性氟烷基可以在材料表面形成氟結(jié)晶，從而形成穩(wěn)定的含氟表面不同，本發(fā)明的多支鏈氟烷基通過增加表面氟原子的傘形堆積，在顯著降低生物毒性的同時，起到相同甚至更優(yōu)的表面氟性能和抗菌性能。

9、本發(fā)明在不增加氟碳鏈長度的前提下，通過增加氟碳支鏈數(shù)量，增加了化合物中的氟數(shù)量，容易在材料表面形成氟堆積，增強化合物的材料表面氟性能；更多的氟堆積能夠?qū)⒓句@鹽擠壓在菌體內(nèi)，防止油污污染以保持季銨鹽的殺菌性能。本發(fā)明通過增加氟碳支鏈數(shù)量，提高表面氟密度和提高表面氟碳鏈的規(guī)整性，從而提高該發(fā)明的表面的氟性能和穩(wěn)定性，同時表面氟烷基增多，迫使季銨鹽停留在菌體中，起到更好的抗菌效果。

10、式ⅰ所述化合物的制備方法為：鹵代烷基三烷氧基硅烷與氟烷基叔胺進行季銨化反應(yīng)得到支化氟烷基季銨鹽抗菌劑，工藝流程如下：

11、

12、所述氟烷基叔胺選自全氟三乙胺、全氟三丙胺、全氟三丁胺、全氟三戊胺、全氟三己胺中的一種。

13、式ⅱ所述化合物的制備方法為：氟烷基伯胺與含氟烷基丙烯酸酯合成支化氟烷基叔胺，支化氟烷基叔胺再與鹵代烷基三烷氧基硅烷反應(yīng)合成得到，工藝流程如下：

14、

15、所述含氟烷基丙烯酸酯選自全氟甲基乙基丙烯酸酯、全氟乙基乙基丙烯酸酯、全氟丙基乙基丙烯酸酯、全氟丁基乙基丙烯酸酯、全氟戊基乙基丙烯酸酯、全氟己基乙基丙烯酸酯中的一種。

16、式ⅲ所述化合物的制備方法為：氟烷基伯胺與含氟烷基環(huán)氧化合物反應(yīng)合成支化氟烷基叔胺，支化氟烷基叔胺再與鹵代烷基三烷氧基硅烷反應(yīng)合成得到式ⅲ的支化氟烷基短鏈季銨鹽抗菌劑；工藝流程如下：

17、

18、所述含氟烷基環(huán)氧化合物選自2,2,3,3,3-五氟丙基環(huán)氧乙烷、2,2,3,3,4,4,4-七氟丁基環(huán)氧乙烷、2,2,3,3,4,4,5,5,5-九氟戊基環(huán)氧乙烷、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,6-十一氟己基環(huán)氧乙烷、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,7-十三氟庚基環(huán)氧乙烷中的一種。

19、所述氟烷基伯胺選自2,2,3,3,3-五氟丙胺、2,2,3,3,4,4,4-七氟丁胺、2,2,3,3,4,4,5,5,5,-九氟己胺中的一種。

20、鹵代烷基三烷氧基硅烷選自氯甲基三甲氧基硅烷、氯乙基三甲氧基硅烷、氯丙基三甲氧基硅烷、氯甲基三乙氧基硅烷、氯乙基三乙氧基硅烷、氯丙基三乙氧基硅烷、溴甲基三甲氧基硅烷、溴乙基三甲氧基硅烷、溴丙基三甲氧基硅烷、溴甲基三乙氧基硅烷、溴乙基三乙氧基硅烷、溴丙基三乙氧基硅烷、碘甲基三甲氧基硅烷、碘乙基三甲氧基硅烷、碘丙基三甲氧基硅烷、碘甲基三乙氧基硅烷、碘乙基三乙氧基硅烷、碘丙基三乙氧基硅烷中的一種。

21、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的抗菌劑一端末端為硅氧烷基，能夠與材料表面基團進行反應(yīng)，提高支化氟烷基季銨鹽在材料表面的粘結(jié)力及耐摩擦性能；另外一端為支化氟烷基短鏈能夠?qū)⒓句@鹽固定菌體中提高殺菌效果，同時支化氟烷基側(cè)鏈提高材料表面的疏水疏油的特性，防止油污污染以保持季銨鹽的殺菌性能。

技術(shù)特征：

1.一種支化氟烷基短鏈季銨鹽抗菌劑，其特征在于，所述支化氟烷基短鏈季銨鹽抗菌劑為式ⅰ、式ⅱ、式ⅲ所述化合物中的一種或幾種組合而成：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支化氟烷基短鏈季銨鹽抗菌劑，其特征在于，式ⅰ所述化合物的制備方法為：鹵代烷基三烷氧基硅烷與氟烷基叔胺進行季銨化反應(yīng)得到式ⅰ的支化氟烷基季銨鹽抗菌劑，工藝流程如下：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的支化氟烷基短鏈季銨鹽抗菌劑，其特征在于，所述氟烷基叔胺選自全氟三乙胺、全氟三丙胺、全氟三丁胺、全氟三戊胺、全氟三己胺中的一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支化氟烷基短鏈季銨鹽抗菌劑，其特征在于，式ⅱ所述化合物的制備方法為：氟烷基伯胺與含氟烷基丙烯酸酯合成支化氟烷基叔胺，支化氟烷基叔胺再與鹵代烷基三烷氧基硅烷反應(yīng)合成得到式ⅱ的支化氟烷基季銨鹽抗菌劑，工藝流程如下：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的支化氟烷基短鏈季銨鹽抗菌劑，其特征在于，所述含氟烷基丙烯酸酯選自全氟甲基乙基丙烯酸酯、全氟乙基乙基丙烯酸酯、全氟丙基乙基丙烯酸酯、全氟丁基乙基丙烯酸酯、全氟戊基乙基丙烯酸酯、全氟己基乙基丙烯酸酯中的一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支化氟烷基短鏈季銨鹽抗菌劑，其特征在于，式ⅲ所述化合物的制備方法為：氟烷基伯胺與含氟烷基環(huán)氧化合物反應(yīng)合成支化氟烷基叔胺，支化氟烷基叔胺再與鹵代烷基三烷氧基硅烷反應(yīng)合成得到式ⅲ的支化氟烷基短鏈季銨鹽抗菌劑；工藝流程如下：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的支化氟烷基短鏈季銨鹽抗菌劑，其特征在于，所述含氟烷基環(huán)氧化合物選自2,2,3,3,3-五氟丙基環(huán)氧乙烷、2,2,3,3,4,4,4-七氟丁基環(huán)氧乙烷、2,2,3,3,4,4,5,5,5-九氟戊基環(huán)氧乙烷、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,6-十一氟己基環(huán)氧乙烷、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,7-十三氟庚基環(huán)氧乙烷中的一種。

8.根據(jù)權(quán)利要求4或6所述的支化氟烷基短鏈季銨鹽抗菌劑，其特征在于，所述氟烷基伯胺選自2,2,3,3,3-五氟丙胺、2,2,3,3,4,4,4-七氟丁胺、2,2,3,3,4,4,5,5,5,-九氟己胺中的一種。

9.根據(jù)權(quán)利要求2或4或6所述的支化氟烷基短鏈季銨鹽抗菌劑，其特征在于，鹵代烷基三烷氧基硅烷選自氯甲基三甲氧基硅烷、氯乙基三甲氧基硅烷、氯丙基三甲氧基硅烷、氯甲基三乙氧基硅烷、氯乙基三乙氧基硅烷、氯丙基三乙氧基硅烷、溴甲基三甲氧基硅烷、溴乙基三甲氧基硅烷、溴丙基三甲氧基硅烷、溴甲基三乙氧基硅烷、溴乙基三乙氧基硅烷、溴丙基三乙氧基硅烷、碘甲基三甲氧基硅烷、碘乙基三甲氧基硅烷、碘丙基三甲氧基硅烷、碘甲基三乙氧基硅烷、碘乙基三乙氧基硅烷、碘丙基三乙氧基硅烷中的一種。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種支化氟烷基短鏈季銨鹽抗菌劑，所述支化氟烷基短鏈季銨鹽抗菌劑為式Ⅰ、式Ⅱ、式Ⅲ所述化合物中的一種或幾種組合而成。本發(fā)明具有更強的疏水疏油性能，能夠保持季銨鹽固定在菌體中提高和延長殺菌性能，同時顯著降低生物毒性。

技術(shù)研發(fā)人員：陳忠春,申有青,朱大紅
受保護的技術(shù)使用者：浙江大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23