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季铵盐是一类重要的抗菌材料,季铵盐类多卤合铜配合物是一类重点研究的分子材料构筑单元,将有机季铵盐同无机卤化铜结合成一类新的有机-无机复合抗菌剂,可以有效的提高季铵盐的抗菌活性。通过微调季铵盐阳离子中苯环或者吡啶环上的取代基团来修饰阳离子的结构,影响阴阳离子间的相互作用以及堆积模式,可获得不同结构的新型抗菌剂,从而开发出一类抗菌范围更广、抗菌耐久性更好、安全性更高的抗菌剂。
本论文以获得新型季铵盐及其多卤合铜配合物为目的,以取代苄基氯(溴)和取代吡啶类衍生物为原料,得到了:[BzPy]Cl(1),[Bz-4NH2Py]Cl(2),[BZ-2MePy]Cl(3),[Bz-4MePy]Cl(4),[BzPy]Br(5),[4-NO2BzPy]Br(6),[Bz-4MePy]Br(7),[Bz-4EtPy]Br(8),[BZ-4NH2Py]Br(9),[BzDMAP]Br(10)十种含苄基吡啶的季铵盐,通过质谱、摩尔电导率、元素分析、红外光谱对这些季铵盐进行了表征。并将这十种含苄基吡啶季铵盐与氯(溴)化铜作用,得到十种对应的多卤合铜配合物,并通过元素分析、红外光谱以及X-射线单晶衍射对这些配合物进行了表征,测定了十个配合物的晶体结构。
晶体结构研究表明,配合物[BzPy]2[CuCl4](11),属于单斜品系,P21/n空间群,其中存在C-H…Cl弱氢键,当阳离子吡啶上4位H被-NH2取代后,配合物[Bz-4NH2Py]2[CuCl4](12)的空间群变为C2/c,分子间弱作用也不同于配合物11。配合物[Bz-2MePy]2[CuCl4](13)和[Bz-4MePy]2[CuCl4](14)的阴阳离子组成相同,只是苄基上甲基的位置不同,但是其晶系,空间群以及堆积方式均有很大区别,分子间的弱作用也不同。
配合物[BzPy]2[CuBr4](15)和配合物[4-NO2BzPy]2[CuBr4](16),两个配合物结构类似,且都为单斜品系,但是空间群、晶体中阴、阳离子排列方式和弱的相互作用却大不相同;配合物[Bz-4MePy]2[CuBr4](17)和[BZ-4EtPy]2[CuBr4](18)吡啶环上的取代基为同系物,结晶体结构类似,晶系和空间群相同,但分子间存在的弱氢键不同:[Bz-4NF-12Py]2[CuBr4](19)和[BzDMAP]2[CuBr4](20)取代基位置相同,但是晶系和空间群均不同,两种配合物中都存在C-H…Br和C-H…N氢键。
将上述得到的二十种化合物以大肠杆菌和金葡萄球菌为致病菌通过二倍稀释和纸片扩散法进行了抗菌活性的研究。初步研究了化合物结构和抗菌作用的关系。
四种氯化苄基吡啶季铵盐1-4的抗菌活性的大小为:[Bz-4NH2Py]Cl>[Bz-4MePy]Cl>[Bz-2MePy]Cl>[BzPy]Cl;测试了对应合成的四种氯化苄基毗啶季铵盐配合物的抗菌活性,其强弱各不相同,且配合物的抗菌活性普遍强于氯化苄基吡啶季铵盐的抗菌活性。这说明阳离子局部结构的变化能改变配合物的阴阳离子在晶体中的排列方式且能改变配合物的抗菌活性。
六种溴化吡啶季铵盐6-10抗菌活性的大小为:[4-NO2BzPy]Br>[Bz-4EtPy]Br>[BzDMAP]Br>[BzPy]Br>[Bz-4NH2Py]Br>[Bz-4MePy]Br。可见取代基的改变会改变季铵盐的抗菌活性,取代基位置的不同的很大程度上影响了抗菌活性的变化,吡啶上正电子的增加会加强抗菌剂的抗菌活性。比较对应的六种溴化吡啶季铵盐配合物的抗菌活性,其强弱也各不相同,且配合物的抗菌活性亦普遍强于溴化吡啶季铵盐的抗菌活性。这也说明阳离子局部结构的变化能改变配合物的阴阳离子在晶体中的排列方式且能改变配合物的抗菌活性。
研究结果表明,通过微调阳离子中苯环或者吡啶环上的取代基来修饰阳离子的结构,影响阴阳离子间的相互作用以及堆积模式,可获得不同结构的新型抗菌剂。将有机季铵盐同无机卤化铜结合成一类新的有机-无机复合抗菌剂,可以有效的提高季铵盐的抗菌活性。