一種1,2,3-三氮唑類淀粉衍生物及其制備方法和應(yīng)用技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及日化領(lǐng)域及醫(yī)藥行業(yè)，具體是一種1,2,3-三氮唑類淀粉衍生物及其制備方法和應(yīng)用。1,2,3-三氮唑類淀粉衍生物結(jié)構(gòu)式如式(1)所示，其中，R為含有不同活性基團(tuán)的等鏈長(zhǎng)取代基；平均聚合度n取值范圍是5-12000。本發(fā)明專利技術(shù)反應(yīng)高效，易于推廣，所需設(shè)備及原料易得。研究表明合成的1,2,3-三氮唑類淀粉衍生物水溶性好，具有極好的抑菌活性，增強(qiáng)了淀粉的生物活性，擴(kuò)大了淀粉的應(yīng)用范圍，可以廣泛應(yīng)用于日化及醫(yī)藥領(lǐng)域。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種1,2,3-三氮唑類淀粉衍生物及其制備方法和應(yīng)用
本專利技術(shù)涉及日化領(lǐng)域及醫(yī)藥行業(yè)，具體是一種1,2,3-三氮唑類淀粉衍生物及其制備方法和應(yīng)用。
技術(shù)介紹
淀粉(Starch)是高分子碳水化合物，化學(xué)結(jié)構(gòu)式為(C6H10O5)n，是由D-葡萄糖脫去水分子后經(jīng)糖苷鍵連接在一起所形成的共價(jià)聚合物。淀粉主要來源于玉米、小麥、馬鈴薯等作物，是人類食物的主要組成部分。在淀粉分子中葡萄糖單元有兩種連接方式，形成兩種不同的淀粉分子，即直鏈淀粉和支鏈淀粉。淀粉廉價(jià)易得、綠色環(huán)保、具有很好的生物相容性和生物可降解性，在食品、制藥、造紙、包裝和紡織等工業(yè)中得到了一定的應(yīng)用。然而，天然淀粉分子因?yàn)橹挥辛u基一種活性基團(tuán)，缺少羧基、硫酸酯基、氨基等活性基團(tuán)而無法得到更深入廣泛的應(yīng)用。因此，通過對(duì)其進(jìn)行針對(duì)性的化學(xué)結(jié)構(gòu)修飾，引入活性基團(tuán)，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，提高其應(yīng)用價(jià)值，對(duì)淀粉的高值化開發(fā)利用，成為淀粉研究的新熱點(diǎn)。目前關(guān)于這一可再生資源的相關(guān)利用，相對(duì)于有較高利用程度的其他多糖來說，報(bào)道較少。通過對(duì)淀粉的抑菌活性的測(cè)定可知，淀粉本身的抑菌活性較低，不足以開發(fā)利用，因此對(duì)其進(jìn)行恰當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)結(jié)構(gòu)修飾則是解決該問題行之有效的方法。1,2,3-三氮唑類化合物通過Huisgen1,3-偶極環(huán)加成反應(yīng)而得到。Huisgen1,3-偶極環(huán)加成反應(yīng)操作簡(jiǎn)單、條件溫和、產(chǎn)物收率高、反應(yīng)快速、產(chǎn)物易純化，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到了藥物開發(fā)、聚合物合成、表面修飾和水凝膠和微凝膠、納米粒子、微陣列和自組裝等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，到了很多性能良好的化合物。1,4-取代的1,2,3-三氮唑具有較大的偶極矩，位于環(huán)2,3-位的氮原子可以充當(dāng)弱的氫鍵受體，能夠增強(qiáng)化合物的水溶性。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，1,2,3-三氮唑基團(tuán)具有極好的抑菌活性，羧基和鹵素等基團(tuán)亦具有一定的抑菌活性，如將1,2,3-三氮唑基團(tuán)和羧基或鹵素等活性基團(tuán)與淀粉連接起來，以期得到高抑菌活性的淀粉衍生物。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)目的是提供一種具有較好抑菌活性的1,2,3-三氮唑類淀粉衍生物及其制備方法和應(yīng)用。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案為：本專利技術(shù)所具有的優(yōu)點(diǎn)：(1)與淀粉相比本專利技術(shù)化合物在引入疊氮基后，可以直接和末端炔反應(yīng)生成1,2,3-三氮唑類淀粉衍生物。(2)本專利技術(shù)制備成1,2,3-三氮唑類淀粉衍生物后，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)：本專利技術(shù)合成步驟簡(jiǎn)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。本專利技術(shù)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為淀粉的紅外光譜圖。圖2為本專利技術(shù)實(shí)施例提供溴代淀粉的紅外譜圖，從圖2可知與淀粉原料相比，667cm-1處的吸收峰為C-Br鍵的吸收峰,以上分析數(shù)據(jù)，證明溴代淀粉合成，同時(shí)由于空間位阻的存在，C-6位上伯羥基的反應(yīng)活性最強(qiáng)，在反應(yīng)溫度下即反應(yīng)生成溴代淀粉，其它位置的羥基難以反應(yīng)，因此通過控制反應(yīng)條件即得到溴代淀粉。圖3為本專利技術(shù)實(shí)施例提供疊氮淀粉的紅外譜圖，從圖3可知與淀粉原料相比，新增加的2105cm-1處吸收峰為疊氮基團(tuán)的吸收峰，同時(shí)與圖2相比，667cm-1處吸收峰消失，表明疊氮基已經(jīng)親核取代溴制得疊氮淀粉。圖4為本專利技術(shù)實(shí)施例提供6-(4-溴甲基)-1,2,3-三氮唑淀粉的紅外譜圖。從圖4可知與圖3疊氮淀粉相比，2105cm-1的疊氮基團(tuán)吸收峰消失，1531cm-1的三氮唑環(huán)上不飽和鍵的吸收峰，表明疊氮淀粉完全與末端炔反應(yīng)生成1,2,3-三氮唑類淀粉衍生物。圖5為本專利技術(shù)實(shí)施例提供6-(4-氯甲基)-1,2,3-三氮唑淀粉的紅外譜圖。圖6為本專利技術(shù)實(shí)施例提供6-(4-羧基)-1,2,3-三氮唑淀粉的紅外譜圖。上述圖5-6中2105cm-1處疊氮基的吸收峰消失，1550cm-1左右產(chǎn)生三氮唑環(huán)的紅外吸收峰，圖6中還出現(xiàn)了1724cm-1的羧酸基的紅外吸收峰，因此可以證明1,2,3-三氮唑類淀粉衍生物的成功合成。具體實(shí)施方式本研究首先制備得到溴代淀粉，然后利用疊氮鈉親核取代溴制得疊氮淀粉，利用點(diǎn)擊化學(xué)反應(yīng)將末端炔接入淀粉分子中，得到了1,2,3-三氮唑類淀粉衍生物，并且研究了其對(duì)大腸桿菌的抑制作用。該類衍生物制備簡(jiǎn)便、條件溫和，為糖類抑菌劑的研制提供了可行思路。實(shí)施例11,2,3-三氮唑類淀粉的合成路線如下：其中R為含有不同活性基團(tuán)的等鏈長(zhǎng)取代基；n的平均取值范圍是5-12000。本實(shí)施例按以上合成路線合成目標(biāo)化合物1,2,3-三氮唑類淀粉。1)溴代淀粉的制備：1.62g淀粉(參見圖1)于50mLDMF(N,N-二甲基甲酰胺)中在130℃下活化1h，然后降溫到90℃，加入2.00g溴化鋰助溶。冰浴下，加入7.12gN-溴代丁二酰亞胺、10.49g三苯基膦，在80℃反應(yīng)3h。而后用乙醇沉淀，經(jīng)乙醇和丙酮洗滌，冷凍干燥，得到產(chǎn)物溴代淀粉(參見圖2)2.01g，待用。2)疊氮淀粉的制備：0.23g溴代淀粉(參見圖2)加到15mLDMSO(二甲亞砜)中，然后加入0.16g疊氮鈉，在氬氣保護(hù)下80℃反應(yīng)24h，而后直接用乙醇沉淀，并用乙醇和丙酮洗滌，冷凍干燥得到疊氮淀粉(參見圖3)0.16g，待用。3)6-(4-溴甲基)-1,2,3-三氮唑淀粉的制備：0.18g疊氮淀粉(參見圖3)加到10mLDMF(N,N-二甲基甲酰胺)中，然后加入0.23mL的溴代丙炔，0.14mL的三乙胺，20mg的碘化亞銅，氬氣保護(hù)下在75℃條件下反應(yīng)72h。然后再加入0.23mL的溴代丙炔，0.10mL的三乙胺，10mg的碘化亞銅，氬氣保護(hù)下在75℃條件下反應(yīng)72h，反應(yīng)結(jié)束后，用丙酮沉淀，抽濾，洗滌，去離子水透析36h，真空冷凍干燥，即得6-(4-溴甲基)-1,2,3-三氮唑淀粉(參見圖4)。實(shí)施例2與實(shí)施例1不同之處在于：1)溴代淀粉的制備：1.62g淀粉(參見圖1)于50mLDMF(N,N-二甲基甲酰胺)中在120℃下活化1h，然后降溫到80℃，加入2.0g溴化鋰助溶。冰浴下，加入5.34gN-溴代丁二酰亞胺、7.87g三苯基膦，在70℃反應(yīng)3h。而后用乙醇沉淀，經(jīng)乙醇和丙酮洗滌，冷凍干燥，得到產(chǎn)物溴代淀粉(參見圖2)1.84g，待用。2)疊氮淀粉的制備：0.23g溴代淀粉(參見圖2)加到10mLDMSO(二甲亞砜)中，然后加入0.13g疊氮鈉，在氬氣保護(hù)下70℃反應(yīng)24h，而后直接用乙醇沉淀，并用乙醇和丙酮洗滌，冷凍干燥得到疊氮淀粉(參見圖3)0.14g，待用。3)6-(4-氯甲基)-1,2,3-三氮唑淀粉的制備：0.19g疊氮淀粉(參見圖3)加到10mLDMF(N,N-二甲基甲酰胺)中，然后加入0.22mL的氯代丙炔，0.14mL的三乙胺，20mg的碘化亞銅，氬氣保護(hù)下在75℃條件下反應(yīng)72h。然后再加入0.22mL的氯代丙炔，0.10mL的三乙胺，10mg的碘化亞銅，氬氣保護(hù)下在75℃條件下反應(yīng)72h，反應(yīng)結(jié)束后，用丙酮沉淀，抽濾，洗滌，去離子水透析36h，真空冷凍干燥，即得6-(4-氯甲基)-1,2,3-三氮唑淀粉(參見圖5)。實(shí)施例3與實(shí)施例1不同之處在于：1)溴代淀粉的制備：1.62g淀粉(參見圖1)于50mLDMF(N,N-二甲基甲酰胺)中在120℃下活化1h，然后降溫到90℃，加入本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種1,2,3?三氮唑類淀粉衍生物，其特征在于：1,2,3?三氮唑類淀粉衍生物結(jié)構(gòu)式如式(1)所示，其中，R為含有不同活性基團(tuán)的等鏈長(zhǎng)取代基；平均聚合度n取值范圍是5?12000。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種1,2,3-三氮唑類淀粉衍生物，其特征在于：1,2,3-三氮唑類淀粉衍生物結(jié)構(gòu)式如式(1)所示，其中，R為溴甲基、氯甲基或羧基；平均聚合度n取值范圍是5-12000。2.一種權(quán)利要求1所述的1,2,3-三氮唑類淀粉衍生物的制備方法，其特征在于：首先將淀粉與N-溴代丁二酰亞胺和三苯基膦反應(yīng)得到溴代淀粉，所得溴代淀粉再與疊氮鈉反應(yīng)得疊氮淀粉，反應(yīng)所得疊氮淀粉與末端炔類反應(yīng)，產(chǎn)物經(jīng)純化即得到如式(1)所示的1,2,3-三氮唑類淀粉衍生物；所述N-溴代丁二酰亞胺與三苯基膦的摩爾量各為淀粉摩爾量的3-4倍；疊氮鈉的摩爾量為溴代淀粉摩爾量的2-3倍；末端炔類的摩爾量為疊氮淀粉摩爾量的2-3倍；所述淀粉分散于過量的DMF中在120-130℃下活化1-2h，然后降溫到80-90℃，加入淀粉摩爾量2-3倍的溴化鋰助溶，冰浴下，再加入N-溴代丁二酰亞胺和...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：郭占勇，譚文強(qiáng)，張晶晶，張彩莉，王剛，董方，李青，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：山東;37