一种苄基三唑鎓盐淀粉及其制备方法和应用与流程

本发明涉及日化领域及医药行业，具体是一种苄基三唑鎓盐淀粉及其制备方法和应用。

背景技术：

淀粉(Starch)是由D-葡萄糖经α-1,4糖苷键连接在一起所形成的高分子碳水化合物。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。

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。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种具有较好抑真菌活性的苄基三唑鎓盐淀粉及其制备方法和应用。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种苄基三唑鎓盐淀粉，苄基三唑鎓盐淀粉结构式如式(1)所示，

其中，平均聚合度n取值范围是5-12000。

一种苄基三唑鎓盐淀粉的制备方法，利用点击化学反应将丁炔醇接入到叠氮淀粉中，得到含羟乙基的三氮唑淀粉，然后与苄基溴反应得式(1)所示苄基三唑鎓盐淀粉；其中，丁炔醇的摩尔量为叠氮淀粉的2-3倍。

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，叠氮钠的摩尔量为溴代淀粉的2-3倍。

所述溴代淀粉是将淀粉于过量的DMF中在120-130℃下活化1-2h，然后降温到80-90℃，再加入摩尔量是淀粉2-3倍的溴化锂作为助溶，而后冰浴下，再加入N-溴代丁二酰亚胺和三苯基膦，在70-80℃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；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。

所述溴代淀粉与叠氮钠在70-80℃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。

所述利用点击化学反应将丁炔醇接入到叠氮淀粉具体为：将叠氮淀粉与丁炔醇在三乙胺和与碘化亚铜催化下，在75-80℃反应12-24h，经丙酮沉淀，再经丙酮洗涤，冷冻干燥，即得到含羟乙基的三氮唑淀粉；其中，三乙胺加入量为叠氮淀粉摩尔量1-2倍，碘化亚铜的加入量为叠氮淀粉摩尔量0.1-0.2倍。

所述含羟乙基的三氮唑淀粉与苄基溴在60-70℃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)所示苄基三唑鎓盐淀粉。

一种苄基三唑鎓盐淀粉的应用，所述式(1)所示苄基三唑鎓盐淀粉在制备抑真菌剂中的应用。

本发明所具有的优点：

(1)与淀粉相比本发明化合物在引入叠氮基后，与丁炔醇反应生成含羟乙基的三氮唑淀粉后，可以直接与苄基溴反应生成苄基三唑鎓盐淀粉。

(2)本发明制备成苄基三唑鎓盐淀粉后，其生物活性得以提高。

(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60％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

图1为淀粉的红外光谱图。

图2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，667cm^-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。

图3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2105cm^-1处吸收峰为叠氮基团的吸收峰，同时与图2相比，667cm^-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。

图4为本发明实施例提供含羟乙基的三氮唑淀粉的红外谱图，从图4可知与图3叠氮淀粉相比，2105cm^-1的叠氮基团吸收峰消失，1542cm^-1处为三氮唑环上不饱和键的吸收峰，表明叠氮淀粉完全与丁炔醇反应生成含羟乙基的三氮唑淀粉。

图5为本发明实施例提供苄基三唑鎓盐淀粉的红外谱图，从图5可知与图4含羟乙基的三氮唑淀粉相比，由于苄基的引入，三氮唑的吸收峰位移至1577cm^-1，出现1496及728cm^-1的苯基吸收峰，因此可以证明苄基三唑鎓盐淀粉的成功合成。

具体实施方式

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丁炔醇接入叠氮淀粉分子中，得到含羟乙基的三氮唑淀粉，然后与苄基溴反应，得到了苄基三唑鎓盐淀粉，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。

实施例1

苄基三唑鎓盐淀粉的合成路线如下：

其中，平均聚合度n取值范围是5-12000。

本实施例按以上合成路线合成目标化合物苄基三唑鎓盐淀粉。

1)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℃下活化1h，然后降温90℃，加入2.0g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℃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2)2.01g，待用。

2)叠氮淀粉的制备：0.225g溴代淀粉(参见图2)加到15mL DMSO(二甲亚砜)中，然后加入0.16g叠氮钠，氩气保护下80℃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3)0.16g，待用。

3)含羟乙基的三氮唑淀粉的制备：0.187g叠氮淀粉(参见图3)加到10mL DMSO(二甲亚砜)中，然后加入0.227mL的丁炔醇，0.14mL的三乙胺，20mg的碘化亚铜，氩气保护下在80℃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羟乙基的三氮唑淀粉(参见图4)0.236g，待用。

4)苄基三唑鎓盐淀粉的制备：0.257g含羟乙基的三氮唑淀粉(参见图4)于15mL DMSO(二甲亚砜)中，加入0.356mL苄基溴，氩气保护下60℃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)所示的苄基三唑鎓盐淀粉(参见图5)。

实施例2

与实施例1不同之处在于：

1)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℃下活化1h，然后降温80℃，加入2.0g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℃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2)1.84g，待用。

3)叠氮淀粉的制备：0.225g溴代淀粉(参见图2)加到10mL DMSO(二甲亚砜)中，然后加入0.13g叠氮钠，氩气保护下70℃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3)0.14g，待用。

4)含羟乙基的三氮唑淀粉的制备：0.187g叠氮淀粉(参见图3)加到10mL DMSO(二甲亚砜)中，然后加入0.151mL的丁炔醇，0.14mL的三乙胺，20mg的碘化亚铜，氩气保护下在75℃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羟乙基的三氮唑淀粉(参见图4)0.219g，待用。

5)苄基三唑鎓盐淀粉的制备：0.257g含羟乙基的三氮唑淀粉(参见图4)于15mL DMSO(二甲亚砜)中，加入0.238mL苄基溴，氩气保护下60℃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)所示的苄基三唑鎓盐淀粉(参见图5)。

实施例3

与实施例1不同之处在于：

1)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℃下活化1h，然后降温90℃，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℃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2)1.82g，待用。

2)叠氮淀粉的制备：0.225g溴代淀粉(参见图2)加到10mL DMSO(二甲亚砜)中，然后加入0.2g叠氮钠，氩气保护下70℃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3)0.17g，待用。

3)含羟乙基的三氮唑淀粉的制备：0.187g叠氮淀粉(参见图3)加到10mL DMSO(二甲亚砜)中，然后加入0.227mL的丁炔醇，0.14mL的三乙胺，20mg的碘化亚铜，氩气保护下在75℃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羟乙基的三氮唑淀粉(参见图4)0.225g，待用。

5)苄基三唑鎓盐淀粉的制备：0.257g含羟乙基的三氮唑淀粉(参见图4)于15mL DMSO(二甲亚砜)中，加入0.356mL苄基溴，氩气保护下70℃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)所示的苄基三唑鎓盐淀粉(参见图5)。

应用例

抑制黄瓜炭疽和西瓜枯萎植物致病菌能力的测定：

采用菌丝生长速率法分别测定上述实施例所合成式(1)所示的苄基三唑鎓盐淀粉、含羟乙基的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：将实施例中制备的苄基三唑鎓盐淀粉、含羟乙基的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0.1mg/mL、0.5mg/mL和1.0mg/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℃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。

抑菌率(％)＝1-[(D_样品-5)/(D_空白-5)]×100

表1、苄基三唑鎓盐淀粉、含羟乙基的三氮唑淀粉与淀粉的抑制黄瓜炭疽的能力(％)

表2、苄基三唑鎓盐淀粉、含羟乙基的三氮唑淀粉与淀粉的抑制西瓜枯萎致病菌的能力(％)

实验结果：本发明所合成的苄基三唑鎓盐淀粉、含羟乙基的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，本发明所合成的含羟乙基的三氮唑淀粉的抑菌能力略高于淀粉，可能是因为1,2,3-三氮唑基团的引入；本发明所合成的苄基三唑鎓盐淀粉的抑菌能力明显高于含羟乙基的三氮唑淀粉和淀粉原料，尤其是在1.0mg/mL时，苄基三唑鎓盐淀粉的抑菌率可达80％以上。苄基三唑鎓盐淀粉的抗菌活性与三唑鎓盐及苄基等基团有关，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。