阅读说明：本技术 一种双胍衍生物抗菌型环氧树脂固化剂及其制备方法 (Biguanide derivative antibacterial epoxy resin curing agent and preparation method thereof ) 是由 王玉丹 袁璇 刘立佳 董红星 白建伟 于 2019-09-05 设计创作，主要内容包括：本发明提供的是一种双胍衍生物抗菌型环氧树脂固化剂及其制备方法。以甲基苯基双胍盐酸盐和伯胺为原料,反应得到双胍衍生物抗菌型环氧树脂固化剂。本发明制备的双胍衍生物抗菌型环氧树脂固化剂为粘稠液体,其自身可作为抗菌剂使用,其对革兰式阴性菌及革兰氏阳性菌均表现出有良好的抗菌活性,具有广谱抗菌性和良好的水溶性。该双胍衍生物可作为抗菌型固化剂用于环氧树脂的固化,制备抗菌型环氧树脂。可与环氧树脂均匀混合,并在固化温度下使环氧树脂固化。所固化环氧树脂,在保持树脂优良的力学性能的同时,具有较好的抗菌能力。该双胍衍生物抗菌型固化剂合成简单、成本低,可广泛用于抗菌材料、医疗卫生、化工、建筑、农林园艺和环境保护等领域。(The invention provides a biguanide derivative antibacterial epoxy resin curing agent and a preparation method thereof. Methyl phenyl biguanide hydrochloride and primary amine are used as raw materials to react to obtain the biguanide derivative antibacterial epoxy resin curing agent. The biguanide derivative antibacterial epoxy resin curing agent prepared by the invention is viscous liquid, can be used as an antibacterial agent, has good antibacterial activity on gram-negative bacteria and gram-positive bacteria, and has broad-spectrum antibacterial property and good water solubility. The biguanide derivative can be used as an antibacterial curing agent for curing epoxy resin to prepare antibacterial epoxy resin. Can be mixed homogeneously with the epoxy resin and the epoxy resin cured at the curing temperature. The cured epoxy resin has good antibacterial ability while maintaining excellent mechanical properties of the resin. The biguanide derivative antibacterial curing agent has simple synthesis and low cost, and can be widely used in the fields of antibacterial materials, medical treatment and sanitation, chemical industry, construction, agriculture, forestry, gardening, environmental protection and the like.)

一种双胍衍生物抗菌型环氧树脂固化剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及的是一种抑菌、抗菌材料及其制备方法。具体地说是一种抗菌型环氧树脂固化剂及其制备方法。

背景技术

环氧树脂作为一种热固型材料，一直是大家的研究热点。环氧树脂具有优良的机械性能、耐化学腐蚀性、电绝缘性、加工性能、粘接性能，在涂料、胶粘剂、印刷电路板、电子封装材料、复合材料、航空航天及汽车等领域广泛应用。当环氧树脂与固化剂反应形成三维网络结构时，能充发挥其性能特点。固化剂的结构和性能将直接影响环氧树脂的最终性能和使用效果，因此，固化剂的开发对环氧树脂性能的发挥和应用有着重要的影响。

而在某些特殊条件下，如管道表面，轮船底部以及航天航空领域等所用到的环氧树脂需要有特定的抗菌性和防腐性能，来应对微生物对材料的腐蚀。传统的抗菌剂在抗菌机理上主要通过细菌的特异性靶点来与细菌结合，进行作用来杀死细菌，这将不可避免地使细菌产生耐药性。而胍类化合物可在溶剂内离子化，从而带正电，通过正负电荷的静电作用与细菌的结合，同时生成一个具有氢键供体的平面，胍基正离子与磷脂中的负离子经过离子间作用力而相互接近，之后与磷脂内的羧酸根、磷酸根及硫酸根形成稳固的双氢键，打破细胞壁或细胞膜上的电荷平衡，同时会使磷脂发生局部集中的现象，使得细胞膜破裂，内部营养物质流出，最终导致细菌的死亡。同时，相较于胺基，胍类化合物离子化的pH范围更大，具有更高的适用性。双氢键结合的方式键能更大，更加牢固，作用力更强，能更加稳定地与细菌结合，从而拥有更强的抗菌性；并且，胍类抗菌剂的抗菌机理是通过正负电荷静电作用破坏细菌的细胞膜结构，因此胍类抗菌剂使细菌产生耐药性的可能性更低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种既有固化性能、又有抗菌性能，耐药性更低的双胍衍生物抗菌型环氧树脂固化剂。本发明的目的还在于提供一种通过一步反应，简单、快速的双胍衍生物抗菌型环氧树脂固化剂的制备方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的双胍衍生物抗菌型环氧树脂固化剂的结构式为：

其中R₁为邻甲基苯基、间甲基苯基或对甲基苯基；R₂为长度为6～18个碳原子的脂肪链。

本发明的双胍衍生物抗菌型环氧树脂固化剂的制备方法为：

步骤一、将甲基苯基双胍溶于乙醇中，用1摩尔/升盐酸调至中性，浓缩去除溶剂，干燥至恒重得到甲基苯基双胍盐酸盐；

步骤二、氮气保护下，将甲基苯基双胍盐酸盐溶于N，N-二甲基乙酰胺中并升温至反应温度，加入伯胺，搅拌反应20～28小时，反应结束后降至室温，浓缩，分离提纯得到双胍衍生物抗菌型环氧树脂固化剂。

本发明的双胍衍生物抗菌型环氧树脂固化剂的制备方法还可以包括：

1.所述的甲基苯基双胍为邻甲基苯基双胍、间甲基苯基双胍或对甲基苯基双胍中的一种。

2.所述的伯胺为脂肪族伯胺、油基伯胺、硬脂基伯胺、月桂基伯胺中的一种。

3.所述的脂肪族伯胺为己胺、庚胺、十二胺或十六胺。

4.所述的反应温度为80～150℃。

5.甲基苯基双胍盐酸盐与伯胺的摩尔比为1:1～1:2，甲基苯基双胍盐酸盐浓度为30～80克/升。

6.所述的分离提纯是使用硅胶色谱柱进行柱层析分离提纯。

本发明提供了一种双胍衍生物抗菌型环氧树脂固化剂及其制备方法。以甲基苯基双胍盐酸盐和不同链长的伯胺为原料进行反应，合成双胍衍生物抗菌型环氧树脂固化剂。本发明制备的双胍衍生物抗菌型环氧树脂固化剂为粘稠液体，其自身可作为抗菌剂使用，其对革兰式阴性菌及革兰氏阳性菌均表现出有良好的抗菌活性，具有广谱抗菌性和良好的水溶性。同时，该双胍衍生物可作为抗菌型固化剂用于环氧树脂的固化，制备抗菌型环氧树脂。其可与环氧树脂均匀混合，并在固化温度下使环氧树脂固化。所得到的固化环氧树脂，在保持树脂优良的力学性能的同时，具有较好的抗菌能力。该双胍衍生物抗菌型环氧树脂固化剂合成简单、成本低，可广泛应用于抗菌材料、医疗卫生、石油化工、土木建筑、农林园艺和环境保护等领域。

本发明通过一步反应，可以简单、快速合成双胍衍生物抗菌型环氧树脂固化剂，其对革兰氏阳性的金黄色葡萄球菌标准株以及革兰氏阴性的大肠埃希菌标准株均表现好的抗菌作用。所合成衍生物的上述菌株的最低抑菌浓度在2.5～312微克/毫升范围内(TTC法)。同时，将上述双胍衍生物作为固化剂固化环氧树脂，可制备具有抗菌性能的环氧树脂材料，所制备的环氧树脂材料具有明显的抗菌性能。因此，本发明提供的一系列抑菌谱广、效果好的双胍衍生物抗菌型环氧树脂固化剂，对制备新型抗菌树脂材料具有重要意义。

本发明的主要优点包括：

1.以市售甲基苯基双胍盐酸盐和常见的伯胺为原料，合成双胍衍生物抗菌型环氧树脂固化剂，具有合成简单，成本低廉的特点。

2.该双胍衍生物抗菌型环氧树脂固化剂具有良好的水溶性和广谱抗菌性，渗透性强，毒性低等优点。其不仅可作为抗菌剂使用，同时可作为环氧树脂固化剂使用，具有抗菌和树脂固化的双重功能。

3.该双胍衍生物抗菌型环氧树脂固化剂为粘稠液体，可与环氧树脂均匀混合；其结构中双胍基团在与环氧树脂形成三维固化网络的同时，在树脂结构中引入具有抗菌性的双胍基团，使环氧树脂在具备优良力学性能的同时，可以具备良好的抗菌性能，从而可实现抗菌型环氧树脂材料的制备。

附图说明

图1间甲基庚基双胍基苯(m-HTB)的红外光谱图(KBr压片)。

图2间甲基十六烷基双胍基苯(m-HdTB)对大肠杆菌及金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度测试(TTC法)。

图3含有不同抗菌E51树脂的金黄色葡萄球菌菌液1-8小时内的细菌生长曲线(OD值测试法)。

具体实施方式

下面举例对本发明做更详细的描述。

实施例1

第一步：将间甲基苯基双胍(1.14克)溶于乙醇(10毫升)，用1摩尔/升盐酸滴加溶液至中性，蒸干溶剂后，置于鼓风干燥箱中干燥，制备间甲基苯基双胍盐酸盐。

第二步：氮气保护下，将1克间甲基苯基双胍盐酸盐溶于20毫升N,N-二甲基乙酰胺，将溶液升温至100℃，加入0.8毫升庚胺后，搅拌反应24小时。反应结束后将温度降至室温，经旋蒸浓缩后得到棕黄色粘稠液体粗产物，使用硅胶色谱柱进行柱层析分离提纯(洗脱剂为乙酸乙酯)，洗脱液经浓缩干燥后得到黄色液体(间甲基庚基双胍基苯，m-HTB)。

第三步：按照双胍基团与环氧基团的摩尔比为1:5，称取抗菌型固化剂m-HTB和E51环氧树脂，充分搅拌均匀后，放入真空干燥箱内60℃下真空脱泡1小时，之后在常压、180℃下固化反应2小时，得到抗菌型m-HTB/E51环氧树脂。

表1为m-HTB的红外光谱图，分析如下表，因此证实按照本发明所述方法得到的产物为m-HTB。

实施例2

第一步：将对甲基苯基双胍盐酸盐(1.14克)溶于乙醇(10毫升)，用1摩尔/升盐酸滴加溶液至中性，蒸干溶剂后，置于鼓风干燥箱中干燥，制备对甲基苯基双胍盐酸盐。

第二步：氮气保护下，将1克对甲基苯基双胍盐酸盐溶于20毫升N,N-二甲基乙酰胺，将溶液升温至100℃，加入0.8毫升庚胺后，搅拌反应24小时。反应结束后将温度降至室温，经旋蒸浓缩后得到棕黄色粘稠液体粗产物，使用硅胶色谱柱进行柱层析分离提纯(洗脱剂为乙酸乙酯)，洗脱液经浓缩干燥后得到淡黄色液体(对甲基庚基双胍基苯，p-HTB)。

第三步：按照双胍基团与环氧基团的摩尔比为1:5，称取抗菌型固化剂p-HTB和E51环氧树脂，充分搅拌均匀后，放入真空干燥箱内60℃下真空脱泡1小时，之后在常压、180℃下固化反应2小时，可得到抗菌型p–HTB/E51环氧树脂。

表2为p-HTB的红外光谱图，分析如下表，因此证实按照本发明所述方法得到的产物为p-HTB。

实施例3

第一步：将邻甲基苯基双胍盐酸盐(1.14克)溶于乙醇(10毫升)，用1摩尔/升盐酸滴加溶液至中性，蒸干溶剂后，置于鼓风干燥箱中干燥，制备邻甲基苯基双胍盐酸盐。

第二步：氮气保护下，将1克邻甲基苯基双胍盐酸盐溶于20毫升N,N-二甲基乙酰胺，将溶液升温至100℃下，加入1.2毫升在干燥箱中恒温熔化的十二胺，搅拌反应24小时。反应结束后将温度降至室温，经旋蒸浓缩后得到***液体粗产物，使用硅胶色谱柱进行柱层析分离提纯(洗脱剂为乙酸乙酯)，洗脱液经浓缩干燥后得到淡紫色液体(邻甲基十二烷基基双胍基苯，o-DTB)。

第三步：按照双胍基团与环氧基团的摩尔比为1:5，称取抗菌型固化剂o-DTB和E51环氧树脂，充分搅拌均匀后，放入真空干燥箱内60℃下真空脱泡1小时，之后在常压、180℃下固化反应2小时，可得到抗菌型o-DTB/E51环氧树脂。

表3为o-DTB的红外光谱图，分析如下表，因此证实按照本发明所述方法得到的产物为o-DTB。

实施例4

第一步：将间甲基苯基双胍盐酸盐(1.14克)溶于乙醇(10毫升)，用1摩尔/升盐酸滴加溶液至中性，蒸干溶剂后，置于鼓风干燥箱中干燥，制备间甲基苯基双胍盐酸盐。

第二步：氮气保护下，将1克间甲基苯基双胍盐酸盐溶于20毫升N,N-二甲基乙酰胺，将溶液升温至100℃，加入1.5毫升在干燥箱中恒温熔化的十六胺，搅拌反应24小时。反应结束后将温度降至室温，经旋蒸浓缩后得到棕褐色粘稠液体粗产物，使用硅胶色谱柱进行柱层析分离提纯(洗脱剂为乙酸乙酯)，洗脱液经浓缩干燥后得到棕黄色粘稠液体(间甲基十六烷基基双胍基苯，m-HdTB)。

第三步：按照双胍基团与环氧基团的摩尔比为1:5，称取抗菌型固化剂m-HdTB和E51环氧树脂，充分搅拌均匀后，放入真空干燥箱内60℃下真空脱泡1小时，之后在常压、180℃下固化反应2小时，可得到抗菌型m-HdTB/E51环氧树脂。

表4为m-HdTB的红外光谱图，分析如下表，因此证实按照本发明所述方法得到的产物为m-HdTB。

应用例1

抗菌剂抗菌活性测试——最小抑菌浓度法(TTC法)

将菌液用无菌培养液稀释100倍至约含菌10⁶个/毫升的菌液备用，用无菌培养液将显色剂2，3，5-三苯基氯化四氮唑(TTC)稀释成0.02％备用。向经过无菌处理的96个孔板中依次倒入100微升带有显色剂的培养液，后加入所配置的一定浓度的抑菌剂，依次进行二倍稀释，做3个平行实验。最后加入100微升的革兰氏阳性菌与阴性菌的菌悬浊液，并做阴性(仅加空白肉汤，不加菌液和药液)和阳性(加肉汤和菌液，不加药液)空白样对照。将96孔板于37℃培养24小时，观察其抑菌性。(见附图2)。

实验结果

表5不同双胍衍生物对大肠杆菌及金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度(TTC法)

应用例2

抗菌树脂抗菌活性测试——细菌生长曲线测试法(OD值测试法)

将菌液用无菌培养液稀释至约含菌10⁷个/毫升的菌液备用，用酶标仪测量菌液在波长630nm处的光密度(OD₆₃₀)，将菌液稀释至光密度约为0.1。取10毫升菌液分别加入已灭菌的试管内，并选取一支菌液作为空白对照。之后在盛有菌液的试管内分别加入0.5克以不同双胍衍生物固化的抗菌型E51树脂。密封后放入气浴恒温振荡器，在37℃、140转/分下恒温震荡培养。分别在0小时、1小时、2小时、4小时、6小时、8小时后，从试管中取出0.1毫升菌液，并用酶标仪测量所取菌液样品在波长630nm处的光密度(OD₆₃₀)。(见附图3)。

实验结果

表6不同抗菌E51树脂对金黄色葡萄球菌抗菌性能¹⁾

注：1)含有不同类型抗菌E51树脂的金黄色葡萄球菌菌液及空白菌液培养8小时后OD₆₃₀值；2)不含抗菌E51树脂的空白菌液；3)相对抑菌率％＝抗菌E51 OD₆₃₀/空白样OD₆₃₀×100％。