一种含烟酰胺基的碘代甲基三氮唑淀粉及其制备方法和应用
【专利摘要】本发明涉及日化领域及医药行业，具体是一种含烟酰胺基的碘代甲基三氮唑淀粉及其制备方法和应用。含烟酰胺基的碘代甲基三氮唑淀粉结构式如式(1)所示，其中，平均聚合度n取值范围是5?12000。本发明反应高效，易于推广，所需设备及原料易得。研究表明合成的含烟酰胺基的碘代甲基三氮唑淀粉水溶性好，具有极好的抑真菌活性，增强了淀粉的生物活性，扩大了淀粉的应用范围，可以广泛应用于日化及医药领域。
【专利说明】
一种含烟酰胺基的砩代甲基三氮唑淀粉及其制备方法和应用
技术领域
[0001]本发明涉及日化领域及医药行业，具体是一种含烟酰胺基的碘代甲基三氮唑淀粉 及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 淀粉(Starch)是由D-葡萄糖经α-l，4糖苷键连接在一起所形成的高分子碳水化合 物，化学结构式为(C6H 1Q05)n。淀粉主要来源于玉米、小麦、马铃薯等农作物，是人类最主要的 食物供应来源。淀粉按照葡萄糖单元的两种不同连接方式可以形成两种不同构型的淀粉分 子，即直链淀粉和支链淀粉。淀粉廉价可再生，绿色无毒，具有很好的生物相容性和生物可 降解性，除了作为人和动物主要的能量供应来源外，在制药、造纸、包装和纺织等工业中也 得到了一定的应用。然而，天然淀粉分子因为只有羟基一种活性基团，缺少羧基、硫酸酯基、 氨基等活性基团而无法得到更深入广泛的应用。因此，通过对其进行针对性的化学结构修 饰，引入活性基团，扩大其应用范围，提高其应用价值，成为淀粉高值化开发利用的新热点。
[0003] 通过对淀粉的抑菌活性的测定可知，淀粉本身的抑菌活性很低，不足以开发利用， 因此对其进行恰当的化学结构修饰则是解决该问题行之有效的方法。1，2,3_三氮唑类化合 物通过Huisgen 1，3-偶极环加成反应（点击化学）而得到。点击化学操作简单，反应条件温 和，产物易纯化、收率高，已经广泛应用于药物开发、聚合物合成、表面修饰和纳米粒子、微 阵列和自组装等生物医学领域。碘代甲基三氮唑类化合物是在1，2,3_三氮唑类化合物基础 上，利用氮原子的亲核性与碘甲烷反应得到的。据报道，碘代甲基三氮唑类化合物具有更好 的抗菌活性。将其接入淀粉分子中，以期提高淀粉分子的抗菌活性，增强淀粉的应用价值， 扩大淀粉的应用范围。
【发明内容】
[0004] 本发明目的是提供一种具有较好抑真菌活性的含烟酰胺基的碘代甲基三氮唑淀 粉及其制备方法和应用。
[0005] 为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
[0006] 一种含烟酰胺基的碘代甲基三氮唑淀粉，含烟酰胺基的碘代甲基三氮唑淀粉结构 式如式(1)所示，
[0008] 其中，平均聚合度η取值范围是5-12000。
[0009] -种含烟酰胺基的碘代甲基三氮唑淀粉的制备方法，利用点击化学反应(末端炔 与叠氮化物反应在一价铜催化下高效合成1，2,3_三氮唑的反应)将用丙炔胺与烟酰氯盐酸 盐合成的Ν-炔丙基烟酰胺接入到叠氮淀粉中，得到含烟酰胺基的三氮唑淀粉，然后与碘甲 烷反应得式（1)所示含烟酰胺基的碘代甲基三氮唑淀粉;其中，Ν-炔丙基烟酰胺的摩尔量为 叠氮淀粉的1.5-2倍。
[0010] 所述丙炔胺与烟酰氯盐酸盐合成的Ν-炔丙基烟酰胺是将丙炔胺，与丙炔胺摩尔量 1-2倍的三乙胺和与丙炔胺摩尔量0.1-0.2倍的4-二甲氨基吡啶溶于过量的二氯甲烷中，与 丙炔胺摩尔量〇 . 9-1.0倍的烟酰氯盐酸盐，0-4°C下，反应0.5-lh，反应后在室温过夜，而后 分别用过量的盐酸和氢氧化钠水溶液萃取，再经无水硫酸镁干燥，过滤、蒸发，即得到N-炔 丙基烟酰胺。
[0011] 所述叠氮淀粉是将淀粉与N-溴代丁二酰亚胺和三苯基膦反应得到溴代淀粉，所得 溴代淀粉再与叠氮钠反应得叠氮淀粉;其中，N-溴代丁二酰亚胺与三苯基膦的摩尔量各为 淀粉的3-4倍;叠氮钠的摩尔量为溴代淀粉的2-3倍。
[0012] 所述溴代淀粉是将淀粉于过量的DMF中在120-130°c下活化1-2h，然后降温到80-90°C，再加入摩尔量是淀粉2-3倍的溴化锂助溶，而后冰浴下，再加入N-溴代丁二酰亚胺和 三苯基膦，在70-80°C反应3-4h，而后用乙醇沉淀，再依次经乙醇、丙酮洗涤，冷冻干燥，即得 到溴代淀粉。
[0013] 所述溴代淀粉与叠氮钠在70-80°C反应18-24h，而后直接用乙醇沉淀，再依次经乙 醇、丙酮洗涤，冷冻干燥，即得到叠氮淀粉待用。
[0014] 所述的叠氮淀粉与N-炔丙基烟酰胺在与叠氮淀粉摩尔量1-2倍的三乙胺和与叠氮 淀粉摩尔量〇. 1-0.2倍的碘化亚铜催化下，在75-80°C反应12-24h，经丙酮沉淀，再经丙酮洗 涤，冷冻干燥，即得到含烟酰胺基的三氮唑淀粉。
[0015] 所述的含烟酰胺基的三氮唑淀粉与碘甲烷在60-70°C反应12-24h，经丙酮沉淀，沉 淀物再溶于蒸馏水，而后置于透析袋内用蒸馏水透析36-48h，再冷冻干燥后得到式（1)所示 含烟酰胺基的碘代甲基三氮唑淀粉。
[0016] -种含烟酰胺基的碘代甲基三氮唑淀粉的应用，所述式（1)所示含烟酰胺基的碘 代甲基三氮唑淀粉在制备抑真菌制剂中的应用。
[0017] 本发明所具有的优点：
[0018] (1)与淀粉相比本发明化合物在引入叠氮基后，与N-炔丙基烟酰胺反应生成含烟 酰胺基的三氮唑淀粉后，可以直接与碘甲烷反应生成含烟酰胺基的碘代甲基三氮唑淀粉。
[0019] (2)本发明制备成含烟酰胺基的碘代甲基三氮唑淀粉后，其水溶性和生物活性得 以提尚。
[0020] (3)在合成工艺上本发明合成步骤简单、所需设备及原料易得、成本较低、易于推 广，而且本产品产率较高，可达50%以上。本发明所得产品可广泛用于生物、医药、食品、化 工等领域。
【附图说明】
[0021] 图1为淀粉的红外光谱图。
[0022] 图2为本发明实施例提供N-炔丙基烟酰胺的红外谱图，从图2可知，3224，2113和 628CHT1处的吸收峰为末端炔基的吸收峰，3046,15960^ 1为吡啶环上的不饱和C-H键的吸收 峰，1658CHT1为酰胺键的吸收峰，以上分析数据，证明N-炔丙基烟酰胺合成成功。
[0023] 图3为本发明实施例提供溴代淀粉的红外谱图，从图3可知与淀粉原料相比， 66701^1处的吸收峰为C-Br键的吸收峰，以上分析数据，证明溴代淀粉合成。
[0024] 图4为本发明实施例提供叠氮淀粉的红外谱图，从图4可知与淀粉原料相比，新增 加的2105CHT1处吸收峰为叠氮基团的吸收峰，同时与图3相比，667CHT 1处吸收峰消失，表明 叠氮基已经亲核取代溴制得叠氮淀粉。
[0025] 图5为本发明实施例提供含烟酰胺基的三氮唑淀粉的红外谱图，从图5可知与图4 叠氮淀粉相比，2105CHT1的叠氮基团吸收峰消失，1542CHT 1处为三氮唑环上不饱和键的吸收 峰，ΙθδΟαιΓ1为酰胺键的吸收峰，3081，1596CHT 1处为吡啶环上不饱和键C-H的吸收峰，表明 叠氮淀粉完全与Ν-炔丙基烟酰胺反应生成含烟酰胺基的三氮唑淀粉。
[0026]图6为本发明实施例提供含烟酰胺基的碘代甲基三氮唑淀粉的红外谱图，从图6可 知与图5含烟酰胺基的三氮唑淀粉相比，1361CHT1处为甲基的吸收峰，由于甲基的引入，酰胺 键的吸收峰位移至1670ΟΙΓ 1，因此可以证明含烟酰胺基的碘代甲基三氮唑淀粉的成功合成。
【具体实施方式】
[0027]本发明首先通过位阻效应，用三苯基膦调节化学选择性特异性地制备得到6位溴 代淀粉，然后利用叠氮钠亲核取代溴制得叠氮淀粉，利用点击化学反应将用丙炔胺与烟酰 氯盐酸盐合成的Ν-炔丙基烟酰胺接入叠氮淀粉分子中，得到含烟酰胺基的三氮唑淀粉，然 后与碘甲烷反应，得到了含烟酰胺基的碘代甲基三氮唑淀粉，并且研究了其对黄瓜炭疽和 西瓜枯萎植物致病菌的抑制作用。该类衍生物制备简便、条件温和，为糖类抑真菌剂的研制 提供了可行思路。
[0028] 实施例1
[0029]含烟酰胺基的碘代甲基三氮唑淀粉的合成路线如下：
[0031] 其中，平均聚合度η取值范围是5-12000。
[0032]本实施例按以上合成路线合成目标化合物含烟酰胺基的碘代甲基三氮唑淀粉。 [0033] 1)Ν-炔丙基烟酰胺的合成：0°C下，0.65mL丙炔胺，1.4mL三乙胺，24mg DMAP(4-二 甲氨基吡啶)于20mL二氯甲烷中，1.78g烟酰氯盐酸盐加入到上述体系中。冰浴下反应0.5h， 而后室温下过夜反应。反应结束后，用2X 10mL的0.1M的盐酸萃取两次，而后用2X 10mL的 0.1M的氢氧化钠水溶液萃取两次，用3 X 20mL的水洗三次后，用无水硫酸镁干燥，过滤后，蒸 干溶剂，得到产物N-炔丙基烟酰胺(参见图2)0.471g，待用。
[0034] 2)溴代淀粉的制备：1.62g淀粉（参见图1)于50mL DMF(N，N-二甲基甲酰胺）中在 130°C下活化lh，然后降温90°C，加入2. Og溴化锂助溶。而后冰浴下，加入7.12g N-溴代丁二 酰亚胺、10.49g三苯基膦，在80 °C反应3h。而后用乙醇沉淀，经乙醇和丙酮洗涤，冷冻干燥， 得到产物溴代淀粉(参见图3)2.Olg，待用。
[0035] 3)叠氮淀粉的制备:0.225g溴代淀粉(参见图3)加到15mL DMS0(二甲亚砜）中，然 后加入0.16g叠氮钠，氩气保护下80°C反应24h，而后直接用乙醇沉淀，并用乙醇和丙酮洗 涤，冷冻干燥得到叠氮淀粉(参见图4)0.16g，待用。
[0036] 4)含烟酰胺基的三氮唑淀粉的制备：0.187g叠氮淀粉（参见图4)加到10mL DMS0 (二甲亚砜）中，然后加入320mg的N-炔丙基烟酰胺(参见图2)，0.14mL的三乙胺，20mg的碘化 亚铜，氩气保护下在80°C条件下反应12h，反应结束后，用丙酮沉淀，抽滤，洗涤，真空冷冻干 燥得到含烟酰胺基的三氮唑淀粉(参见图5)0.336g，待用。
[0037] 5)含烟酰胺基的碘代甲基三氮唑淀粉的制备:347mg含烟酰胺基的三氮唑淀粉(参 见图5)于15mL DMS0(二甲亚砜）中，加入0.187mL碘甲烷，氩气保护下60°C条件下反应24h， 反应结束后，用丙酮沉淀，抽滤，洗涤，去离子水透析36h，真空冷冻干燥得到目标产物式（1) 所示的含烟酰胺基的碘代甲基三氮唑淀粉(参见图6)。
[0038] 实施例2
[0039]与实施例1不同之处在于：
[0040] 1 )N-炔丙基烟酰胺的合成：0°C下，0.65mL丙炔胺，1.4mL三乙胺，24mg DMAP(4-二 甲氨基吡啶）于20mL二氯甲烷中，1.6g烟酰氯盐酸盐加入到上述体系中。冰浴下反应0.5h， 而后室温下过夜反应。反应结束后，用2X 10mL的0.1M的盐酸萃取两次，而后用2X 10mL的 0.1M的氢氧化钠水溶液萃取两次，用3 X 20mL的水洗三次后，用无水硫酸镁干燥，过滤后，蒸 干溶剂，得到产物N-炔丙基烟酰胺(参见图2)0.416g，待用。
[0041 ] 2)溴代淀粉的制备：1.62g淀粉（参见图1)于50mL DMF(N，N-二甲基甲酰胺）中在 130 °C下活化lh，然后降温80 °C，加入2. Og溴化锂助溶。冰浴下，加入5.34g N-溴代丁二酰亚 胺、7.87g三苯基膦，在70°C反应3h。而后用乙醇沉淀，经乙醇和丙酮洗涤，冷冻干燥，得到产 物溴代淀粉(参见图3)1.84g，待用。
[0042] 3)叠氮淀粉的制备:0.225g溴代淀粉(参见图3)加到1 OmL DMS0(二甲亚砜）中，然 后加入0.13g叠氮钠，氩气保护下70°C反应24h，而后直接用乙醇沉淀，并用乙醇和丙酮洗 涤，冷冻干燥得到叠氮淀粉(参见图4)0.14g，待用。
[0043] 4)含烟酰胺基的三氮唑淀粉的制备：0.187g叠氮淀粉（参见图4)加到10mL DMS0 (二甲亚砜）中，然后加入240mg的N-炔丙基烟酰胺(参见图2)，0.14mL的三乙胺，20mg的碘化 亚铜，氩气保护下在75°C条件下反应24h，反应结束后，用丙酮沉淀，抽滤，洗涤，真空冷冻干 燥得到含烟酰胺基的三氮唑淀粉(参见图5)0.319g，待用。
[0044] 5)含烟酰胺基的碘代甲基三氮唑淀粉的制备:347mg含烟酰胺基的三氮唑淀粉(参 见图5)于15mL DMS0(二甲亚砜）中，加入0.125mL碘甲烷，氩气保护下60°C条件下反应24h， 反应结束后，用丙酮沉淀，抽滤，洗涤，去离子水透析36h，真空冷冻干燥得到目标产物式（1) 所示的含烟酰胺基的碘代甲基三氮唑淀粉(参见图6)。
[0045] 实施例3
[0046] 与实施例1不同之处在于：
[0047] 1 )N-炔丙基烟酰胺的合成：0°C下，0.65mL丙炔胺，2.8mL三乙胺，24mg DMAP(4-二 甲氨基吡啶)于20mL二氯甲烷中，1.78g烟酰氯盐酸盐加入到上述体系中。冰浴下反应0.5h， 而后室温下过夜反应。反应结束后，用2X 10mL的0.1M的盐酸萃取两次，而后用2X 10mL的 0.1M的氢氧化钠水溶液萃取两次，用3 X 20mL的水洗三次后，用无水硫酸镁干燥，过滤后，蒸 干溶剂，得到产物N-炔丙基烟酰胺(参见图2)0.487g，待用。
[0048] 2)溴代淀粉的制备：1.62g淀粉（参见图1)于50mL DMF(N，N-二甲基甲酰胺）中在 120°C下活化lh，然后降温90°C，加入2.0g溴化锂助溶。冰浴下，加入7.12g N-溴代丁二酰亚 胺、10.49g三苯基膦，在60 °C反应4h。而后用乙醇沉淀，经乙醇和丙酮洗涤，冷冻干燥，得到 产物溴代淀粉(参见图3) 1.82g，待用。
[0049] 3)叠氮淀粉的制备:0.225g溴代淀粉(参见图3)加到1 OmL DMS0(二甲亚砜）中，然 后加入0.2g叠氮钠，氩气保护下70°C反应24h，而后直接用乙醇沉淀，并用乙醇和丙酮洗涤， 冷冻干燥得到叠氮淀粉(参见图4)0.17g，待用。
[0050] 4)含烟酰胺基的三氮唑淀粉的制备：0.187g叠氮淀粉（参见图4)加到10mL DMS0 (二甲亚砜）中，然后加入320mg的N-炔丙基烟酰胺(参见图2)，0.14mL的三乙胺，20mg的碘化 亚铜，氩气保护下在75°C条件下反应24h，反应结束后，用丙酮沉淀，抽滤，洗涤，真空冷冻干 燥得到含烟酰胺基的三氮唑淀粉(参见图5)0.325g，待用。
[0051] 5)含烟酰胺基的碘代甲基三氮唑淀粉的制备:347mg含烟酰胺基的三氮唑淀粉(参 见图5)于15mL DMSO(二甲亚砜）中，加入0.187mL碘甲烷，氩气保护下70°C条件下反应24h， 反应结束后，用丙酮沉淀，抽滤，洗涤，去离子水透析36h，真空冷冻干燥得到目标产物式（1) 所示的含烟酰胺基的碘代甲基三氮唑淀粉(参见图6)。
[0052] 应用例
[0053]抑制黄瓜炭疽和西瓜枯萎植物致病菌能力的测定：
[0054] 采用菌丝生长速率法分别测定上述实施例所合成式（1)所示的含烟酰胺基的碘代 甲基三氮唑淀粉与淀粉对黄瓜炭疽和西瓜枯萎植物致病菌的抑制能力（由于合成的含烟酰 胺基的三氮唑淀粉的水溶性很差，故未测其抗菌活性）：将实施例中制备的含烟酰胺基的碘 代甲基三氮唑淀粉和实验用淀粉真空冷冻干燥至恒重后，以水作溶剂，配制成5mg/mL的样 品水溶液后，分别取0.3mL、1.5mL和3mL样品溶液加入至体积为14.7mL、13.5mL和12mL的市 售的真菌培养基中，配制成样品浓度为0. lmg/mL、0.5mg/mL和1 .Omg/mL的培养基。以等浓度 的多菌灵为阳性对照，以等体积的无菌水代替样品作为空白对照。将培养基摇匀倒入直径 为9cm的培养皿中，待其完全凝固后，在每个培养皿中接种直径为5mm的菌饼。在27°C下培养 48h至72h后，十字交叉法测量菌落直径，计算样品的抑菌率，全部实验重复一次。
[0055] 抑菌率（％ ) = 1_[ (D|^-5)/(Ete-5) ] X 100
[0056] 表1、含烟酰胺基的碘代甲基三氮唑淀粉与淀粉的抑制黄瓜炭疽的能力（％ )
[0058]表2、含烟酰胺基的碘代甲基三氮唑淀粉与淀粉的抑制西瓜枯萎致病菌的能力 (%)
[0060]实验结果:本发明所合成的含烟酰胺基的碘代甲基三氮唑淀粉与淀粉的抑制黄瓜 炭疽和西瓜枯萎病菌的能力如表1和2所示，本发明所合成的含烟酰胺基的碘代甲基三氮唑 淀粉的抑菌能力明显优于淀粉，尤其是在1.Omg/mL时，含烟酰胺基的碘代甲基三氮唑淀粉 的抑菌率可达70%以上。含烟酰胺基的碘代甲基三氮唑淀粉的水溶性与碘代甲基三氮唑基 团以及碘代甲基吡啶盐有关;含烟酰胺基的碘代甲基三氮唑淀粉的抗菌活性与碘代甲基三 氮唑、酰胺基以及碘代甲基吡啶盐等基团有关，这些活性基团的存在，能够极大地提高淀粉 的抗菌活性，提高淀粉的应用价值，扩大淀粉的应用范围。
【主权项】
1. 一种含烟酰胺基的碘代甲基三氮唑淀粉，其特征在于：含烟酰胺基的碘代甲基三氮 唑淀粉结构式如式(1)所示，其中，平均聚合度n取值范围是5-12000。2. -种权利要求1所述的含烟酰胺基的碘代甲基三氮唑淀粉的制备方法，其特征在于： 利用点击化学反应将用丙炔胺与烟酰氯盐酸盐合成的N-炔丙基烟酰胺接入到叠氮淀粉中， 得到含烟酰胺基的三氮唑淀粉，然后与碘甲烷反应得式（1)所示含烟酰胺基的碘代甲基三 氮唑淀粉;其中，N-炔丙基烟酰胺的摩尔量为叠氮淀粉的1.5-2倍。3. 按权利要求2所述的含烟酰胺基的碘代甲基三氮唑淀粉的制备方法，其特征在于:所 述丙炔胺与烟酰氯盐酸盐合成的N-炔丙基烟酰胺是将丙炔胺、三乙胺和4-二甲氨基吡啶溶 于过量的二氯甲烷中，再与烟酰氯盐酸盐于0-4°C下，反应0.5-lh，反应后在室温过夜，而后 分别用过量的盐酸和氢氧化钠水溶液萃取，再经无水硫酸镁干燥，过滤、蒸发，即得到N-炔 丙基烟酰胺;其中，丙炔胺、三乙胺和4-二甲氨基吡啶摩尔量比为1:1-2:0.1-0.2;丙炔胺与 烟酰氯盐酸盐的摩尔量比为1:0.9-1.0。4. 按权利要求2所述的含烟酰胺基的碘代甲基三氮唑淀粉的制备方法，其特征在于:所 述叠氮淀粉是将淀粉与N-溴代丁二酰亚胺和三苯基膦反应得到溴代淀粉，所得溴代淀粉再 与叠氮钠反应得叠氮淀粉;其中，N-溴代丁二酰亚胺与三苯基膦的摩尔量各为淀粉的3-4 倍;叠氮钠的摩尔量为溴代淀粉的2-3倍。5. 按权利要求4所述的含烟酰胺基的碘代甲基三氮唑淀粉的制备方法，其特征在于:所 述溴代淀粉是将淀粉于过量的DMF中在120-130°C下活化l_2h，然后降温到80-90°C，再加入 摩尔量是淀粉2-3倍的溴化锂助溶，而后冰浴下，再加入N-溴代丁二酰亚胺和三苯基膦，在 70-80°C反应3-4h，而后用乙醇沉淀，再依次经乙醇、丙酮洗涤，冷冻干燥，即得到溴代淀粉。6. 按权利要求4所述的含烟酰胺基的碘代甲基三氮唑淀粉的制备方法，其特征在于:所 述溴代淀粉与叠氮钠在70_80°C反应18-24h，而后直接用乙醇沉淀，再依次经乙醇、丙酮洗 涤，冷冻干燥，即得到叠氮淀粉待用。7. 按权利要求2所述的含烟酰胺基的碘代甲基三氮唑淀粉的制备方法，其特征在于:所 述的叠氮淀粉与N-炔丙基烟酰胺在与叠氮淀粉摩尔量1-2倍的三乙胺和与叠氮淀粉摩尔量 0.1-0.2倍的碘化亚铜催化下，在75-80°C反应12-24h，经丙酮沉淀，再经丙酮洗涤，冷冻干 燥，即得到含烟酰胺基的三氮唑淀粉。8. 按权利要求2所述的含烟酰胺基的碘代甲基三氮唑淀粉的制备方法，其特征在于:所 述的含烟酰胺基的三氮唑淀粉与碘甲烷在60-70°C反应12-24h，经丙酮沉淀，沉淀物再溶于 蒸馏水，而后置于透析袋内用蒸馏水透析36-48h，再冷冻干燥后得到式（1)所示含烟酰胺基 的碘代甲基三氮唑淀粉。9.一种权利要求1所述的含烟酰胺基的碘代甲基三氮唑淀粉的应用，其特征在于:所述 式(1)所示含烟酰胺基的碘代甲基三氮唑淀粉在制备抑真菌制剂中的应用。
【文档编号】A01P3/00GK106046183SQ201610293062
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】郭占勇, 谭文强, 李青, 董方, 高振鹏, 邱帅
【申请人】中国科学院烟台海岸带研究所