一种海洋生物多糖铜复合物及制备和作为农用杀菌剂的应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于海洋化工工程技术，具体涉及一种海洋生物多糖铜复合物及制备和作 为农用杀菌剂的应用。
【背景技术】
[0002] 铜制剂由于其价格低廉、使用方法简单、不易产生抗药性等诸多优点而得到长期 广泛应用。其主要分为无机和有机两种类型。依靠释放出铜离子与病菌体内蛋白质中 的-SH、-NH2、-C00H、-0H等基团起作用，导致病菌死亡。但传统铜制剂使用不当极易产生药 害并诱发螨类的爆发。因此，铜离子的含量和释放能力是决定铜制剂杀菌防病效果的主要 因素，同时也是决定其对作物安全性高低的重要因素。
[0003] 壳聚糖是一种可再生、无毒、生物相容性和降解性良好的海洋氨基多糖。壳聚糖对 多种植物病原真菌均有抑制作用，在农业中可以作为土壤改良剂防治土传病害，用作种衣 剂防治种传病害、果蔬保鲜控制采后病害等，将其开发为新型海洋生物源农药，无疑具有广 阔的应用前景。然而壳聚糖作为单一活性组分直接使用存在药效较差、用量大、成本高等问 题，因而推广困难。
【发明内容】
[0004] 本发明就是针对上述问题，提供了一种结构新颖、抑菌活性好的海洋生物多糖铜 复合物及制备和作为农用杀菌剂的应用。
[0005] 为了实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0006] -种海洋生物多糖铜复合物，海洋生物多糖铜复合物为0-羧甲基壳聚糖乙酰丙 酮氨基苯甲酸席夫碱铜复合物衍生物，其通式如式I所示，
[0007]
[0008] 式I中，X为羧基、甲基同时取代的苯基，羧基、卤素同时取代的苯基或羧基苯基；n =1000-8000〇
[0009] 所述式I中，X为羧基与甲基或卤素同时取代的苯基。
[0010] -种海洋生物多糖铜复合物的制备方法：
[0011] (1)将氨基苯甲酸溶于溶剂中，与乙酰丙酮在加热回流下进行反应生成单季胺配 体；其中，溶剂的体积与氨基苯甲酸质量比为30-300:1;氨基苯甲酸与乙酰丙酮的摩尔比 为 1:1-3;
[0012] (2)全脱乙酰壳聚糖溶于溶剂中，与单季胺配体在酸催化下进行反应生成壳聚 糖乙酰丙酮氨基苯甲酸席夫碱衍生物，反应后再与氯乙酸反应生成〇-羧甲基壳聚糖乙酰 丙酮氨基苯甲酸席夫碱衍生物；其中，溶剂的体积与全脱乙酰壳聚糖质量比为50-300:1 ; 全脱乙酰壳聚糖与单季胺配体的质量比为1:4-10 ;全脱乙酰壳聚糖与氯乙酸的质量比为 1:5-10 ；
[0013] (3)0-羧甲基壳聚糖乙酰丙酮氨基苯甲酸席夫碱衍生物溶于溶剂中，与乙酸铜 在加热搅拌下反应生成式I所示〇-羧甲基壳聚糖乙酰丙酮氨基苯甲酸席夫碱铜复合物 衍生物；其中，溶剂的体积与〇-羧甲基壳聚糖乙酰丙酮氨基苯甲酸席夫碱衍生物质量比 为100-300:1 ;0_羧甲基壳聚糖乙酰丙酮氨基苯甲酸席夫碱衍生物与乙酸铜的质量比为 1:3-5 ;反应温度为60-80°C，反应时间为6-12小时；滤饼用溶剂洗涤，在50-60°C下进行干 燥，干燥后得到壳聚糖席夫碱铜复合物衍生物。
[0014] 所述步骤（1)将氨基苯甲酸溶于溶剂中，与乙酰丙酮在60-80°C回流下反应6-12 小时生成单季胺配体；其中，溶剂为甲醇和/乙醇。
[0015] 所述氨基苯甲酸为4-氨基-3-甲基苯甲酸、4-氨基-2-甲基苯甲酸、3-氨 基-2-甲基苯甲酸、3-氨基-4-甲基苯甲酸、3-氨基-4-氯苯甲酸或4-氨基-2-氯苯甲酸； 溶剂为甲醇和/乙醇。
[0016] 所述步骤（2)步骤是全脱乙酰壳聚糖溶于溶剂中，与单季胺配体在60-80°C下反 应6-12小时生成壳聚糖乙酰丙酮氨基苯甲酸席夫碱衍生物，反应后再与氯乙酸在60-80°C 反应6-12小时反应，而后过滤滤饼用有机溶剂洗涤，在50-60°C下进行干燥，干燥后得到 〇-羧甲基壳聚糖乙酰丙酮氨基苯甲酸席夫碱衍生物；其中，溶剂为醇和水，醇为甲醇和/乙 醇；有机溶剂为乙醇或丙酮。
[0017] 所述步骤（3)0-羧甲基壳聚糖乙酰丙酮氨基苯甲酸席夫碱衍生物溶于溶剂中，与 乙酸铜在60-80°C搅拌下反应6-12小时，反应后过滤滤饼依次用乙醇、水洗涤，在50-60°C 下进行干燥，干燥后得到式I所示〇-羧甲基壳聚糖乙酰丙酮氨基苯甲酸席夫碱铜复合物衍 生物；其中，溶剂为醇和水，醇为甲醇和/乙醇。
[0018] -种海洋生物多糖铜复合物的应用，所述式I所示多糖铜复合物在农业、林业及 卫生领域中用作杀菌剂的应用。
[0019] 原理：壳聚糖结构中含有_NH2，可与单季胺配体发生席夫碱反应在壳聚糖结构中 引入氨基苯甲酸，再用壳聚糖与氨基苯甲酸中的两个N配位铜离子，即增加了氨基数目，增 强了生物活性的强，进而与壳聚糖产生协同作用，显著提高衍生物的生物活性。
[0020] 具体是，本发明中氨基苯甲酸与乙酰丙酮发生反应生成单季胺配体，单季胺配体 与全脱乙酰壳聚糖C2位上的_NH2发生反应生成壳聚糖席夫碱，之后与氯乙酸发生反应生成 o-羧甲基壳聚糖衍生物，该壳聚糖衍生物上c2位上的-N=、苯环所连-NH-与乙酸铜的铜离 子配位生成0-羧甲基壳聚糖铜复合物衍生物，所得的衍生物经红外光谱分析确定其结构， 壳聚糖与接入的基团有效地结合生成〇-羧甲基壳聚糖乙酰丙酮氨基苯甲酸席夫碱铜复合 物衍生物。
[0021] 本发明的优点：
[0022] 1.本发明壳聚糖结构中引入氨基苯甲酸基团与铜离子，三者产生协同增效作用， 显著提高了壳聚糖的抑菌活性。
[0023] 2.本发明制备的0-羧甲基壳聚糖乙酰丙酮氨基苯甲酸席夫碱铜复合物衍生物具 有良好的溶解性，可溶于多种溶剂，在提高抑菌效果的同时还避免了重金属离子在土壤中 残留，扩大了其应用领域，在农药领域有着潜在的应用价值。
【附图说明】
[0024] 图1为全脱乙酰壳聚糖的红外光谱图，其红外特征吸收（cm4 :1556, 1069。
[0025]图2为本发明实施例提供的壳聚糖衍生物1的红外光谱图，其红外特征吸收 (cm3 :3426, 3345, 2922, 1682, 1596, 1541，1434, 1320, 1280, 1247。
[0026]图3为本发明实施例提供的壳聚糖衍生物2的红外光谱图，其红外特征吸收 (cm-1) :3426, 3337, 2923, 1682, 1596, 1541，1434, 1320, 1280, 1246。
[0027]图4为本发明实施例提供的壳聚糖衍生物3的红外光谱图，其红外特征吸收 (cm-1) :3422, 3335, 1672, 1595, 1542, 1418, 1320, 1279, 1246。
[0028]图5为本发明实施例提供的壳聚糖衍生物4的红外光谱图，其红外特征吸收 (cm-1) :3311，2877, 1556, 1397, 1314。
[0029]图6为本发明实施例提供的壳聚糖衍生物5的红外光谱图，其红外特征吸收 (cm-1) :3422, 3336, 1683, 1596, 1542, 1418, 1317。
[0030]图7为本发明实施例提供的壳聚糖衍生物6的红外光谱图，其红外特征吸收 (cm-1) :3422, 3336, 2926, 1683, 1595, 1542, 1419, 1318, 1279, 1246。
【具体实施方式】
[0031] 下面结合说明书附图对本发明作进一步说明，并且本发明的保护范围不仅局限于 以下实施例。
[0032] 本发明采用活性亚结构拼接原理，将氨基苯甲酸席夫碱衍生物的生物活性基团引 入到天然产物壳聚糖骨架中，利用分子中的氨基络合铜离子，制备出抑菌和诱导抗病活性 均提高的新型壳聚糖衍生物，为开发新型生物农药的开辟了新途径。
[0033] 实施例1衍生物1的制备
[0034] 将2. 5克4-氨基-3-甲基苯甲酸、1. 66克乙酰丙酮加入到70mL无水乙醇中，60°C 反应12小时，反应物旋蒸，冷乙醇洗，60°C下干燥，即得单季胺配体。
[0035] 将0. 5克分子量为130万的全脱乙酰壳聚糖加入到20mL无水乙醇和25mL水中，搅 拌下向其滴加〇. 5mL乙酸；2. 0克单季胺配体加入到50mL无水乙醇中，滴加到反应体系中， 60°C反应12小时；将2. 5克氯乙酸加入到10mL无水乙醇中，滴加到反应体系中，60°C反应 6小时，冷却至室温，加入无水乙醇沉淀，沉淀抽滤，无水乙醇洗涤，60°C下干燥，得淡黄色粉 末，即为〇-羧甲基壳聚糖乙酰丙酮氨基苯甲酸席夫碱衍生物。
[0036]将0. 3克0-羧甲基壳聚糖乙酰丙酮氨基苯甲酸席夫碱衍生物溶于30mL水中，0. 5 克Cu(OAc) 2 ? 2H20溶于50mL水中，70°C搅拌下将乙酸铜水溶液滴加到席夫碱水溶液中，反 应6小时，冷却至室温，离心，水洗，60°C干燥，得深绿色粉末，即为式I所示0-羧甲基壳聚 糖铜复合物衍生物1，其中X为2-甲基-4-羧基苯基，n= 1000-8000。
[0037] 红外光谱表明：0_羧甲基壳聚糖铜复合物衍生物1的红外谱图（图2)与全脱乙 酰壳聚糖的红外谱图（图1)相比，位于1556cm1的NH的特征吸收峰减弱，表明NH2已经发 生反应；1596,1434cm1为C=N和C-N的特征吸收峰；1541cm1为苯环的特征吸收；证明目 衍生物1合成成功。
[0038] 实施例2衍生物2的制备
[0039] 将2. 5克4-氨基-2-甲基苯甲酸、1. 66克乙酰丙酮加入到70mL无水乙醇中，60°C 反应12小时，反应物旋蒸，冷乙醇洗，60°C下干燥，即得单季胺配体。
[0040] 将0. 5克分子量为130万的全脱乙酰壳聚糖加入到20mL无水乙醇和25mL水中，搅 拌下向其滴加〇. 5mL乙酸；2. 0克单季胺配体加入到50mL无水乙醇中，滴加到反应体系中， 60°C反应12小时；将2. 5克氯乙酸加入到10mL无水乙醇中，滴加到反应体系中，60°C反应 6小时，冷却至室温，加入无水乙醇沉淀，沉淀抽滤，无水乙醇洗涤，60°C下干燥，得淡黄色色 粉末，即为0-羧甲基壳聚糖乙酰丙酮氨基苯甲酸席夫碱衍生物。
[0041] 将0. 3克0-羧甲基壳聚糖乙酰丙酮氨基苯甲酸席夫碱衍生物溶于30mL水中，0. 5 克Cu(OAc) 2 ? 2H20溶于50mL水中，70°C搅拌下将乙酸铜水溶液滴加到席夫碱水溶液中，反 应6小时，冷却至室温，离心，水洗，60°C干燥，得深绿色粉末，即为式I所示0-羧甲基壳聚 糖铜复合物衍生物1，其中X为3-甲基-4-羧基苯基，n= 1000-8000。
[0042] 红外光谱表明：0_羧甲基壳聚糖衍生物2的红外谱图（图3)与全脱乙酰壳聚糖 的红外谱图（图1)相比，位于1556cm1的NH的特征吸收峰减弱，表明順2已经发生反应； 1596,1434cm1为C=N和C-N的特征吸收峰；1541cm1为苯环的特征吸收；证明目衍生物 2合成成功。
[0043] 实施例3衍生物3的制备
[0044] 将2. 5克3-氨基-2-甲基苯甲酸、1. 66克乙酰丙酮加入到70mL无水乙醇中，60°C 反应12小时，反应物旋蒸，冷乙醇洗，60°C下干燥，即得单季胺配体。
[0045] 将0. 5克分子量为130万的全脱乙酰壳聚糖加入到20mL无水乙醇和25mL水中，搅 拌下向其滴加〇. 5mL