合成有機(jī)抗菌劑機(jī)理

合成有機(jī)抗菌劑的說明及機(jī)理，合成有機(jī)抗菌劑品種很多，主要包括酚系如3-甲基-4-異丙基苯酚、甲酚；有機(jī)酸系如丙酸、山梨酸鉀；酯系如對羥基苯甲酸酯；醚系如2，4，4-三氯-2-羥基二苯醚；環(huán)氧化物系如環(huán)氧乙烷；鹵素系如N-（氟二氯甲基硫）鈦酰亞胺，咪唑系如2-（4-噻唑基）苯并咪唑；噻唑系如2-正辛基-4-異噻唑啉-3酮噻唑；腈系如亞甲基氰酸脂；吡啶系如2-吡啶酚-1-氧化鈉；三嗪系如N，N，N一三羥基六氫三嗪；季銨鹽系如芐基二甲基十二烷基氯化銨；有機(jī)金屬系如8-羥基喹啉銅；雙胍類如1，1-六亞甲基雙［5-（4-氯苯基）雙胍］二葡萄糖酸酯等。有機(jī)系抗菌劑具有初始?xì)⒕?qiáng)、殺菌即效和抗菌廣譜性較好，無論是粉狀或液態(tài)，大多能比較容易地在樹脂中分散，技術(shù)較成熟。但有機(jī)抗菌劑也有毒性安全性較差、會產(chǎn)生微生物耐藥性；耐熱性不佳；遇熱、光等較易揮發(fā)，或氧化、分解，導(dǎo)致抗菌壽命短；在塑料高溫、高壓、高剪切加工條件下不穩(wěn)定，效果降低乃至失效，甚至產(chǎn)生有毒副產(chǎn)物等不足之處。
有機(jī)抗菌劑品種繁多，滅菌原理也不盡相同。對于低分子有機(jī)合成抗菌劑，其抗菌機(jī)理主要是與細(xì)菌和霉菌的細(xì)胞膜表面的陰離子相結(jié)合，或與巰基反應(yīng)，使蛋白質(zhì)變性，破壞細(xì)胞膜，從而抑制細(xì)菌和霉菌的繁殖。相對于低分子抗菌劑，高分子抗菌劑的抗菌機(jī)理非常復(fù)雜，高分子的相對分子質(zhì)量、相對分子質(zhì)量分布以及高分子在溶液中的形態(tài)都可能對抗菌劑的抗菌性能產(chǎn)生影響。此外，高分子的交聯(lián)結(jié)構(gòu)對抗菌性能的影響也非常大。有關(guān)研究結(jié)果表明，隨著高分子載體交聯(lián)度的升高，殺菌產(chǎn)品的殺菌率明顯降低
季銨鹽是目前研究較多的一類有機(jī)合成類抗菌劑，在國際上使用較為廣泛。目前此類抗菌劑已經(jīng)發(fā)展到第5代。研究發(fā)現(xiàn)，同類季銨鹽烷基鏈短的毒性要比長的大，在烷基鏈長相同時，帶芐基的毒性要比帶甲基的小，單烷基的毒性要比雙烷基的大。此外，在季銨鹽中引入不飽和烷基時的抗菌能力要比引入甲基時高等多。但是，近年來，由于季銨鹽的大量使用，使細(xì)菌、真菌等有害微生物產(chǎn)生了耐藥性，抗菌效果明顯減弱。為此，人們研究開發(fā)出新一代的季磷鹽抗菌劑。季磷鹽抗菌劑比季銨鹽的抗菌性能高出2個數(shù)量級，能殺死藻類，對異養(yǎng)菌、鐵養(yǎng)菌、硫酸鹽還原菌具有很好的殺菌效果。從結(jié)構(gòu)來看，季磷鹽和季銨鹽的結(jié)構(gòu)類似，即季銨鹽結(jié)構(gòu)中的N原子被P原子取代，P原子比N原子的離子半徑大，極化作用強(qiáng)，使得季磷鹽更容易吸附帶負(fù)電荷的菌體，同時由于P元素在元素周期表中位于N元素的下方，P比N有更弱的電負(fù)性。因此，季磷鹽分子結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，與一般的氧化劑和還原劑以及酸、堿都不發(fā)生反應(yīng)。因此，季磷鹽的使用范圍廣，可在pH＝2～12的水中使用，而季銨鹽只有在pH≥9時效果才最佳
研究發(fā)現(xiàn)，相對分子質(zhì)量的增大，有助于抗菌劑更好地發(fā)揮抗菌性能。此外，小分子抗菌劑經(jīng)高分子化后穩(wěn)定性得到大幅度提高。因此，目前高分子抗菌劑的研究和使用主要集中于高分子季銨鹽以及季磷鹽等的研究開發(fā)上。高分子抗菌劑的抗菌性能主要是通過帶抗菌活性官能團(tuán)的單體聚合或以接枝的方式在高分子鏈上引入抗菌官能團(tuán)而獲得的。其中，通過帶活性官能團(tuán)的單體聚合制備的抗菌劑較少，主要是因?yàn)檫^程較為復(fù)雜以及難以選擇合成原料。
Ron Nudel等報道了以聚苯乙烯或交聯(lián)聚苯乙烯的氯甲基與含有長鏈烷基的不同叔胺進(jìn)行季銨化反應(yīng)，制得水不溶性季銨鹽或聚雙季銨鹽抗菌劑
Sauvet等制得帶季銨鹽側(cè)基的硅氧烷，當(dāng)帶季銨鹽側(cè)基的硅氧烷接入硅樹脂網(wǎng)絡(luò)中時，能有效抑制大腸桿菌。
Kanazawa等考察了以季磷鹽為抗菌基團(tuán)的高分子抗菌劑，他們發(fā)現(xiàn)這種高分子抗菌劑的抗菌活性比同等結(jié)構(gòu)的小分子抗菌劑的抗菌活性要高。同時，他們還發(fā)現(xiàn)含有較長鏈的化合物有特別高的抗菌活性。
Adriana等將不同的季磷鹽接枝到不溶性的交聯(lián)的聚苯乙烯氯甲基化合物載體上，所得抗菌材料對革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌都有很好的抗菌效果，并且可以重復(fù)使用。
Westman-等通過對聚乙烯胺進(jìn)行烷基化改性制備得到兩親性高分子材料，利用其結(jié)構(gòu)中多個高反應(yīng)活性的氨基進(jìn)行接枝反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)烷基鏈為6個碳時，材料對大腸桿菌和枯草芽孢桿菌的抗菌效果較好。
總之，高分子抗菌劑具有性能穩(wěn)定，殺菌效果顯著，不揮發(fā)，易于加工、貯存，不會滲入人或動物表皮的優(yōu)點(diǎn)，在不久的將來將成為抗菌劑重要的研究領(lǐng)域之一。