一种高分子聚吡啶乙烯季铵盐及其制备方法和应用与流程

本发明涉及季铵盐制备，尤其涉及一种高分子聚吡啶乙烯季铵盐及其制备方法和应用。

背景技术：

1、进入21世纪，有害微生物的产生、传播和蔓延正严重威胁着人类的健康。此外，在纺织、家电、日用品、食品包装等行业对耐用消费品的抗菌性也有了更高的要求，许多人群密集的公共场合和室内环境急需新的抗菌材料；在航空航天、军用潜水艇等国防领域也需要特种抗菌材料来净化特定的封闭空间；众多国民经济领域在各种流体的杀菌消毒中也希望有新型抗菌材料的出现。对于有机小分子抗菌剂的抗菌活性已经有了较多的研究，发现带有长链烷基的季铵盐和季膦盐基团具有很强的抗菌性能，但是有机小分子抗菌剂存在易挥发、应用时有残留、不易加工、化学稳定性差等缺点。带有抗菌基团的有机高分子化合物恰好可以克服这些缺点，而且高分子抗菌剂不会渗入人的皮肤，还具有比小分子抗菌剂更好的抗菌性能。因此高分子抗菌剂的合成和应用正成为当今研究和开发的一个热点。

2、分析近十年来高分子抗菌剂的研究可以发现，在同一高分子抗菌剂中同时引入不同的杀菌基团成为新的研究思路，其目的在于：既保留了高分子抗菌剂的优点，又期望获得不同抗菌基团共存时的协同抗菌效应。1994年kanazawa[新型有机高分子抗菌剂[j].高分子通报,2002(6):57-62]合成了一种含季膦盐和季铵盐的共聚物，其结构为：

3、

4、研究表明，这种含两种抗菌基团的聚合物的抗菌活性随着季膦盐和季铵盐单体的含量加大而提高；随着化合物正电性的提高，抗菌性能也随之提高。季铵盐类消毒剂具有良好的抗菌活性，但是该类高聚物一般水溶性比较差限制其在水溶性领域如洗手液等领域的应用。

5、因此，开发水溶性良好的抗菌剂是目前亟需解决的问题。

6、另一方面，化学发光免疫分析是世界范围内发展非常迅速的非放射性免疫分析技术，是继酶免技术、放免技术、荧光免疫技术之后发展起来的一种超高灵敏度的微量检测技术。它具有灵敏度高、检测范围宽、操作简便快速、标记物稳定性好、无污染等优点，是目前免疫定量分析最理想的方法。

7、1989年，schaap报道了利用十六烷基三甲基溴化铵和5-(n-十四酰)-氨基荧光素对1，2-二氧杂环丁烷化合物进行化学发光增强的技术(ci in.chem，35)。在美国专利us4959182和us 5004565及中国专利cn 89106249.1中，schaap描述了在十六烷基三甲基溴化铵形成的胶束条件下，1，2-二氧杂环丁烷化合物进行化学和酶触发而导致的化学发光增强。

8、美国专利us 5145772公开了聚乙烯苄基二甲基苄基氯化铵(bdmq)、血清白蛋白等大分子物质对1，2-二氧杂环丁烷化合物的发光增强效应，美国专利us 5393469公开了聚合季膦盐对酶催化1，2-二氧杂环丁烷化合物所产生的发光增强作用。美国专利us 5650099及中国专利cn 1208399a公开了依靠双阳离子表面活性剂三辛膦甲基-4-三丁基膦甲基苯二氯化物和荧光物—荧光素、羟基芘磺酸对1，2-二氧杂环丁烷化合物的发光增强效应。上述专利中公开的1，2-二氧杂环丁烷化合物的发光增强剂长链烷基荧光物，价格昂贵，不易购买，同时由于水溶性差，需要加入大量的表面活性剂增溶，限制了大规模商业应用。

9、因此，需要寻找开发更经济化学发光增强剂来增强1，2-二氧杂环丁烷化合物发光作用的试剂和方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高分子聚吡啶乙烯季铵盐及其制备方法和应用，解决现有技术中抗菌剂水溶性差以及1，2-二氧杂环丁烷化合物的发光增强剂成本高的问题。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种高分子聚吡啶乙烯季铵盐，所述高分子聚吡啶乙烯季铵盐的结构式为：

4、

5、其中，n为10～1000的整数，m为1～10的整数。

6、本发明还提供了一种高分子聚吡啶乙烯季铵盐的制备方法，包括以下步骤：

7、(1)将叔胺、2-氯甲基-5-乙烯基吡啶和乙腈混合，进行反应，得到聚合单体；

8、(2)将聚合单体、二甲基亚砜-水混合溶剂和引发剂混合，反应得到高分子聚吡啶乙烯季铵盐。

9、优选的，在上述一种高分子聚吡啶乙烯季铵盐的制备方法中，步骤(1)中所述叔胺为三乙胺、三丙胺、三丁胺、三戊胺、三己胺、三庚胺、三辛胺、三壬胺、三癸胺或三(十一烷基)胺；

10、步骤(1)中所述叔胺、2-氯甲基-5-乙烯基吡啶和乙腈的比例为5～15g：4～13g：30～50ml。

11、优选的，在上述一种高分子聚吡啶乙烯季铵盐的制备方法中，步骤(1)中所述反应的温度为40～75℃，所述反应的时间为8～20h。

12、优选的，在上述一种高分子聚吡啶乙烯季铵盐的制备方法中，步骤(2)中所述聚合单体和二甲基亚砜-水混合溶剂的比例为8～15g：60～80ml；

13、步骤(2)中所述二甲基亚砜-水混合溶剂中二甲基亚砜和水的体积比为1～3:1～3；

14、步骤(2)中所述引发剂为聚合单体质量的0.1％～20％。

15、优选的，在上述一种高分子聚吡啶乙烯季铵盐的制备方法中，步骤(2)中所述引发剂为过氧苯甲酰或偶氮二异丁腈。

16、优选的，在上述一种高分子聚吡啶乙烯季铵盐的制备方法中，步骤(2)中所述反应的温度为60～120℃，所述反应的时间为3～12h。

17、本发明还提供了一种高分子聚吡啶乙烯季铵盐在消毒杀菌剂中的应用。

18、本发明还提供了一种高分子聚吡啶乙烯季铵盐在化学发光液中的应用。

19、优选的，在上述一种高分子聚吡啶乙烯季铵盐在化学发光液中的应用中，所述化学发光液的底物为1，2-二氧杂环丁烷类化合物。

20、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

21、本发明利用吡啶环替代苯环结构，正电性增强，水溶性增加，抗菌活性得到明显的提升。同时，该类高分子聚吡啶乙烯季铵盐可以显著增强底物为1，2-二氧杂环丁烷类化合物化学发光液的发光强度，可以完美替代目前进口商品发光液cdp-startm中的蓝宝石增强剂。

技术特征：

1.一种高分子聚吡啶乙烯季铵盐，其特征在于，所述高分子聚吡啶乙烯季铵盐的结构式为：

2.权利要求1所述的高分子聚吡啶乙烯季铵盐的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的高分子聚吡啶乙烯季铵盐的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述叔胺为三乙胺、三丙胺、三丁胺、三戊胺、三己胺、三庚胺、三辛胺、三壬胺、三癸胺或三(十一烷基)胺；

4.根据权利要求3所述的高分子聚吡啶乙烯季铵盐的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述反应的温度为40～75℃，所述反应的时间为8～20h。

5.根据权利要求2或3所述的高分子聚吡啶乙烯季铵盐的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述聚合单体和二甲基亚砜-水混合溶剂的比例为8～15g：60～80ml；

6.根据权利要求5所述的高分子聚吡啶乙烯季铵盐的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述引发剂为过氧苯甲酰或偶氮二异丁腈。

7.根据权利要求6所述的高分子聚吡啶乙烯季铵盐的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述反应的温度为60～120℃，所述反应的时间为3～12h。

8.权利要求1所述的高分子聚吡啶乙烯季铵盐在消毒杀菌剂中的应用。

9.权利要求1所述的高分子聚吡啶乙烯季铵盐在化学发光液中的应用。

10.根据权利要求9所述的高分子聚吡啶乙烯季铵盐在化学发光液中的应用，其特征在于，所述化学发光液的底物为1，2-二氧杂环丁烷类化合物。

技术总结
本发明属于季铵盐制备技术领域，公开了一种高分子聚吡啶乙烯季铵盐及其制备方法和应用。该高分子聚吡啶乙烯季铵盐的制备方法，包括以下步骤：将叔胺、2‑氯甲基‑5‑乙烯基吡啶和乙腈混合，进行反应，得到聚合单体；将聚合单体、二甲基亚砜‑水混合溶剂和引发剂混合，反应得到高分子聚吡啶乙烯季铵盐。本发明将利用吡啶环替代苯环结构，正电性增强，水溶性增加，抗菌活性得到明显的提升。同时，该类高分子聚吡啶乙烯季铵盐可以显著增强底物为1，2‑二氧杂环丁烷类化合物化学发光液的发光强度，可以完美替代目前进口商品发光液CDP‑Star<supgt;TM</supgt;中的蓝宝石增强剂。

技术研发人员：王涛,王鸣睿
受保护的技术使用者：上海其正医药科技有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21