聚苯乙烯磺酸钠与季鏻盐表面活性剂复合物的结构调控及其抗菌性能

发展非抗生素抗菌策略在减少医疗器械相关的细菌感染并降低对抗生素的过度依赖方面具有重大意义。对医疗器械表面进行功能化,赋予其抗菌性能是非抗生素抗菌所采用的常用方式。聚电解质-表面活性剂复合物的醇溶、水不溶的特点使其在构建抗菌涂层方面具有操作简单、不受器械结构限制的优点,有望应用于各种医疗器械的表面功能化。本文通过构建不同烷基链长季鏻盐表面活性剂与聚苯乙烯磺酸钠聚阴离子复合物,系统研究了复合物在水溶液中的组装行为以及所制备复合物涂层的抗菌性能与表面活性剂组分疏水碳链长度之间的内在关联。通过浊度、等温滴定量热法等测试手段对聚苯乙烯磺酸钠与3种三丁基烷基季鏻盐表面活性剂在水中的组装过程进行了分析,结果表明增加表面活性剂烷基链长将促进聚电解质-表面活性剂复合物形成。通过在常用医疗器械材料表面构建复合物涂层,对比了3种复合物对两种模型菌种的抗菌性能。对于以金黄色葡萄球菌为代表的革兰氏阳性菌,所制备的3种复合物涂层的杀菌率分别为42.9%、99.97%和99.99%,随着表面活性剂烷基链越长而提高;对于大肠杆菌为代表的革兰氏阴性菌,随着表面活性剂烷基链长度增加,单独季鏻盐表面活性剂的抗菌性能增强,而其对应复合物涂层的抗菌性能有所下降,杀菌率分别为99.3%、92.3%和64.8%。以上结果表明,通过优化结构,此类聚电解质-表面活性剂复合物涂层有望用于减少医疗器械相关感染。

一种新型硅胶固载季鏻盐杀菌剂的制备和性能研究

用γ-胺丙基-三乙氧基硅烷(KH550)和卤代烷基三苯基膦溴化物反应,制得硅胶固载季鏻盐杀菌剂。此反应是伯胺的双分子亲核取代反应(SN2反应),研究表明:KH550与溴代烷基三苯基膦溴化物摩尔比为2:1,无水乙醇为溶剂,在此条件下,首先用无水乙醇溶解溴代烷基三苯基膦溴化物,再逐滴加入,产物的产率较高。生产的季鏻化硅烷偶联剂的结构组成通过红外光谱和核磁共振手段进行表征,验证了各步反应的进行并确认其结构。杀菌性测试表明杀菌剂用量为10mg·mL-1时,40min后对异养菌的杀菌率可达100%,重复杀菌4次后杀菌性能减到75%左右,再生后杀菌性能可恢复到96%以上。

季鏻盐改性蒙脱土的制备及性能

采用离子交换法将不同的季鏻盐交换到钠基蒙脱土的层间得到改性蒙脱土,并对改性蒙脱土的结构和性能进行了研究。热重量法和X射线衍射分析的结果表明,季鏻盐已插入蒙脱土的层间,并且季鏻盐改性蒙脱土中有机物的热分解起始温度比季铵盐改性蒙脱土的热分解起始温度提高30℃;解吸试验的结果表明,改性蒙脱土中的季鏻盐在水和0.9%NaCl溶液中都很稳定。钠基蒙脱土对金黄色葡萄球菌(S.aereus)和大肠杆菌(E.coli)的最低抑菌浓度均大于2 g/L,而当插入季鏻盐后,其最低抑菌浓度大幅度降低,如十四烷基三丁基季鏻盐改性蒙脱土对S.aereus和E.coli的最低抑菌浓度分别为12.5 mg/L和200.0 mg/L。随着季鏻盐改性蒙脱土浓度的增加和接触时间的延长,改性蒙脱土的抗菌性能增强。

反应介质对羟乙基季鏻盐改性超细蒙脱土结构性质的影响

为了促进层间阳离子交换,将原始蒙脱土进行超细化和接枝预处理后在不同反应介质(乙醇、去离子水和超临界二氧化碳)条件下以羟乙基季鏻盐为插层剂对其进行插层改性,主要考察了反应介质对羟乙基季鏻盐改性超细蒙脱土结构性质的影响。研究表明:超临界二氧化碳条件下制备的插层改性超细蒙脱土层间阳离子交换量最大,其次为去离子水,最小为乙醇;且超临界二氧化碳条件下制备的插层改性超细蒙脱土颗粒最蓬松,其次为乙醇,再次为去离子水。

高效负载型季鏻盐催化合成碳酸乙烯酯

用沸点较高的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)取代甲苯作为溶剂高效合成了负载型季鏻盐催化剂,并将该催化剂用于环氧乙烷(EO)与CO2合成碳酸乙烯酯(EC)。对催化剂载体、季鏻盐离子和配位阴离子的种类进行了筛选,优化了合成EC的工艺条件,并考察了催化剂的重复使用性能。实验结果表明,适宜的催化剂制备条件为:氯甲基化的聚苯乙烯作为催化剂载体,三苯基膦作为合成季鏻盐的叔膦,DMF作为溶剂,I-作为配位阴离子;该催化剂用于合成EC的最佳工艺条件为:EO与催化剂的质量比6.6,反应温度100℃,反应压力2.5MPa,反应时间2h;在该条件下,EO转化率为98.4%,EC选择性为99.6%;催化剂重复使用5次活性无明显下降,显示了良好的工业应用前景。

聚合物负载季鏻盐催化CO_2与环氧化物的环加成反应

制备了聚合物负载的季鏻盐催化剂,并用于CO2与环氧氯丙烷环加成反应中.采用红外光谱、热分析、原子吸收光谱和扫描电子显微镜等手段测定了催化剂的结构、热性能、磷元素含量和表面形貌等.考察了CO2压力、温度、催化剂用量和反应时间等对环加成反应性能的影响.结果表明,在催化剂用量为0.09g,CO2压力为4.5MPa,于150oC反应6h时,3-氯甲基环碳酸酯收率可达97.7%,选择性大于99%.且催化剂易分离回收,重复使用5次后产物收率和选择性没有明显下降.同时探讨了该催化剂上CO2环加成合成环碳酸酯的可能机理.

微波辅助法合成季鏻盐

以三苯基膦和卤代烃为原料,采用微波法合成了7种季鏻盐。考察了反应温度、反应时间、溶剂种类、溶剂用量及原料摩尔比对产物产率的影响,确定了微波辅助法合成季鏻盐的较优条件:以DMF,乙腈或甲苯为溶剂、反应时间为20 min、反应温度为120℃、三苯基膦与卤代烃的摩尔比为1.1∶1、三苯基膦在反应体系中的浓度为2.86 mol·L-1。在此条件下,苄基三苯基溴化鏻产率可达93.5%,其他季鏻盐产率也较为理想。使用熔点仪和核磁共振波谱仪对合成的季鏻盐进行了表征。在较优条件下,微波法合成季鏻盐所需时间仅为传统加热法的2.8%以下。

复合季鏻盐的制备、结构和抗菌性能实验的设计与教学实践

设计了一则复合季鏻盐制备、结构表征和抗菌性能研究型实验项目。该实验项目合成步骤简单,涵盖无机和有机合成化学、配位化学、晶体化学和化学生物学等诸多知识点,适合作为农业院校应用化学专业研究型实验项目。通过文献资料查阅与综述、实验方案拟定与实施、小组之间讨论与交流和实验结果表达与总结等,培养学生分析问题和解决问题的能力,提高学生的化学基本操作技能、创新能力和科研能力。

新型受阻酚类季鏻盐改性蒙脱土的合成及应用

以2,6-二叔丁基苯酚(2,6酚)、盐酸、多聚甲醛及三苯基膦为原料合成新型受阻酚季鏻盐,通过IR、1 H-NMR、熔点的测定对产物进行表征。筛选得到最佳反应条件:甲苯为溶剂,2,6酚、盐酸、多聚甲醛、三苯基膦反应摩尔比r=1∶15∶15∶1,反应温度109℃,反应时间为12h。该条件下产率达到89.1%。使用受阻酚季鏻盐改性蒙脱土(OMMT),应用于无规共聚聚丙烯(PPR),结果表明改性后的PPR具有良好的耐加工性能。

笼状有机硅季鏻盐阻燃抗静电剂的合成

以甲基三氯硅烷和四羟甲基硫酸鏻为原料合成了笼状有机硅季鏻盐阻燃抗静电剂1-甲基-4-羟甲基-1-硅杂-4-磷杂-2,6,7-三氧杂双环[2,2,2]-辛烷季鏻硫酸盐。考察了反应温度、反应时间、溶剂对产率的影响,最佳工艺条件为:甲基三氯硅烷与四羟甲基硫酸鏻的摩尔比为2∶1,以二乙二醇二甲醚作溶剂,反应温度为120℃,反应时间为8 h。采用FTIR、1HNMR对产物结构进行了表征,测试了产品的阻燃和抗静电性能。结果表明,该化合物在失重20%时的分解温度为478.5℃,有优良的阻燃抗静电性能。

以活性炭为基材负载季鏻盐多孔碳材料的制备与表征

以市售普通活性炭为碳源,先对其进行强碱活化处理制得多孔碳材料,再经硝酸氧化后,通过水热溶剂法将季鏻阳离子负载于多孔碳上,得到功能化的多孔碳材料。通过比表面积(BET)、热重分析(TGA)、X射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)以及ζ电位对其形貌和结构进行分析,并对其抗菌活性进行表征。结果表明,该方法成功合成了功能化多孔碳材料,该碳材料在水溶液中具有较好的分散性、稳定性和荷电性,并对大肠杆菌(E.coli)和金黄色葡萄球菌(S.aureus)具有良好的抗菌活性。

季鏻盐改性蒙脱土对苯酚吸附性能的研究

以钠基蒙脱土为原料,使用不同结构的季鏻盐对其进行有机改性,得到多种结构的季鏻盐改性蒙脱土并对苯酚吸附性能进行研究。探讨了改性蒙脱土层间距、吸附接触时间、改性蒙脱土浓度、温度、溶液p H对苯酚吸附性能的影响,结果表明:对200mg/L的苯酚溶液,改性剂为十六烷基三苯基溴化鏻,吸附接触时间为30min,改性蒙脱土用量为20g/L,温度为30℃,溶液p H为6,苯酚的去除率可达87.9%。

季鏻盐KP550杀菌性能及对水处理药剂性能的影响

研究了季鏻盐杀菌剂KP550在不同pH、温度、作用时间下对异养菌的杀菌效果以及对常用水处理药剂缓蚀、阻垢性能的影响。结果表明:KP550对异养菌的杀菌率达到99.99%,且杀菌作用持续时间长;KP550对HEDP、PBTCA和T-225的CaCO3阻垢性能、磺酸盐共聚物的Ca3(PO4)2阻垢性能,以及T-225和磺酸盐共聚物对锌盐的稳定性能影响均不大。在自然pH和调节pH条件下,KP550对常用配方的缓蚀性能没有明显影响。

季鏻盐杀菌剂的合成新方法与杀菌特性研究

研究了季鏻盐合成的新方法,包括格氏试剂、三丁基膦和鏻盐的合成方法。该方法的特点是可将溶剂回收再利用,提高了溶剂的使用效率;并且采用新的控制步骤使产品收率达70%,可实现工业化生产。

季鏻盐型三相相转移催化剂的制备及其化学结构与相转移催化活性的关系

使用两种ω-氯代酰氯(氯乙酰氯与氯丁酰氯)对交联聚苯乙烯微球(CPS)进行Friedel-Crafts酰基化反应,使用1,4-二氯甲氧基丁烷对CPS微球进行氯甲基化反应,分别将可交换的氯引入CPS微球表面,制备了化学改性的CPS微球.然后使用三苯基膦对改性微球进行季鏻化反应,制备了间隔臂(spacerarm)长度不同的三种季鏻(QP)盐型三相相转移催化剂QP-CPS.考察了主要反应条件对制备过程的影响,并以氯化苄与乙酸钠合成乙酸苄酯的反应体系作为三相相转移催化的模型体系,初步考察了QP-CPS的相转移催化活性,探索了催化剂结构与相转移催化活性的关系.结果表明,季鏻盐的化学稳定性较差,在制备过程中需控制反应时间与温度,且宜选用极性较高的溶剂.季鏻盐型三相相转移催化剂QP-CPS对乙酸苄酯的合成具有较高的催化活性,在液-固-液之间可有效地实现反应物种乙酸根的转移.与季铵盐(QN)型三相相转移催化剂QN-CPS相比,季鏻盐型三相相转移催化剂QP-CPS具有更高的相转移催化活性.间隔臂越长,QP-CPS的相转移催化活性越高,QP-CPS的亲水和亲油性能对相转移催化活性也有很大的影响.

笼状季鏻盐有机硅酸酯的合成

以丙基三氯硅烷和四羟甲基硫酸鏻为原料合成了1-丙基-4-羟甲基-1-硅杂-4-磷杂-2,6,7-三氧杂双环[2,2,2]-辛烷季鏻硫酸盐(简称笼状季鏻盐有机硅酸酯)。研究了反应条件对反应的影响,并利用FTIR,1H NMR,DTA等方法分析了产品的结构和性能。实验结果表明,适宜的反应条件为:丙基三氯硅烷与四羟甲基硫酸鏻的摩尔比为2,二乙二醇二甲醚为溶剂,反应温度130℃,反应时间9 h。该笼状季鏻盐有机硅酸酯的分解温度为265.5℃,具有良好的耐高温性能。将其应用于191不饱和树脂中时,具有优良的阻燃抗静电性能。

溴化双卤取代苄基季鏻盐制备及其抗菌性能综合化学实验

以2,4-双卤代甲苯和三苯基膦为原料,制备了3种溴化双卤取代苄基三苯基季鏻盐。采用元素分析、红外光谱、电子喷雾质谱和电导法对其进行了组成分析和结构表征。利用平板法和二倍稀释法测定了所制备的季鏻盐对金葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌性能。结果表明,制备的3种季鏻盐对金葡萄球菌和大肠杆菌都具有良好的抗菌性能。该实验作为应用化学、化学生物学和制药工程等专业的综合化学实验项目,使学生了解取代季鏻类抗菌剂的制备及其应用,激发学生学习研究兴趣,提高学生的综合素质和创新能力,锻炼学生组织能力和团结协作的精神。

季鏻盐定域体制备阴离子膜电极的研究

本文合成了数种季鏻盐,并用于制成阴离子膜电极;比较了不同链长的季鏻盐和电活性物含量对电极性能的影响;研究了电极的电位选择性系数与阴离子性质的关系。

季鏻盐对聚偏氟乙烯(PVDF)结晶行为影响研究

通过在聚偏氟乙烯(PVDF)和二甲基乙酰胺(DMAC)中加入不同结构的季鏻盐成核剂,混溶后溶液浇铸法成膜,考察季鏻盐成核剂、添加量及成膜温度对PVDF结晶行为的影响,筛选出成膜温度为25℃,添加3%三苯基十八烷基溴化鏻可以得到极性晶型含量较多的PVDF膜。

路易斯酸性季鏻盐离子液体催化合成苄基甲苯

采用路易斯酸性季鏻盐离子液体催化合成苄基甲苯,分析了反应物摩尔比和催化剂循环使用对产物收率的影响,并对苄基甲苯进行精制和性能测试。结果表明:路易斯酸性季鏻盐离子液体催化剂的催化活性高,氯化苄的转化率接近100%,总收率(MBT/DBT)≥95%,可循环使用(≥20次),当活性出现降低时补加适量的氯化锌又能恢复催化活性。