Novel Antibacterial Copolymers Based on Quaternary Ammonium Urethane-Dimethacrylate Analogues and Triethylene Glycol Dimethacrylate

The growing scale of secondary caries and occurrence of antibiotic-resistant bacterial strains require the development of antibacterial dental composites. It can be achieved by the chemical introduction of quaternary ammonium dimethacrylates into dental composites. In this study, physicochemical and antibacterial properties of six novel copolymers consisting of 60 wt. % quaternary ammonium urethane-dimethacrylate analogues (QAUDMA) and 40 wt. % triethylene glycol dimethacrylate (TEGDMA) were investigated. Uncured compositions had suitable refractive index (RI), density (d_m), and glass transition temperature (Tg_m). Copolymers had low polymerization shrinkage (S), high degree of conversion (DC) and high glass transition temperature (Tg_p). They also showed high antibacterial effectiveness against S. aureus and E. coli bacterial strains. It was manifested by the reduction in cell proliferation, decrease in the number of bacteria adhered on their surfaces, and presence of growth inhibition zones. It can be concluded that the copolymerization of bioactive QAUDMAs with TEGDMA provided copolymers with high antibacterial activity and rewarding physicochemical properties.     

糖基季铵盐表面活性剂的合成与表征

用葡萄糖、乳糖与十二胺的反应及随后的烷基化反应,合成了两种含季铵阳离子基团的糖基表面活性剂,通过电喷雾质谱(ESI-MS)对所得产品及关键中间体进行了结构表征。糖胺化反应的最佳溶剂为甲醇、乙醇(对葡萄糖)和水-异丙醇(对乳糖),反应温度不高于55℃,n(糖)∶n(胺)=1∶(1.2~1.6)。葡萄糖的胺化和烷基化反应提纯后的收率分别为79.1%和63.7%。乳糖的胺化和烷基化反应提纯后的收率分别为83.2%和60.1%。两种季铵盐表面活性剂的CMC分别为10.0 mmol/L和5.9 mmol/L,γCMC分别为33.2 mN/m和29.8mN/m。两种季铵盐质量浓度为5 g/L水溶液的初始起泡高度分别为8.5 cm和9.5 cm,30 min后为3.9 cm和4.4 cm。10 g/L的乳糖季铵盐水溶液的帆布沉降时间为1.2 s。两种季铵盐用于涤纶织物的抗静电整理,葡糖季铵盐在质量浓度为10 g/L、乳糖季铵盐在质量浓度为5 g/L时,就可以使摩擦静电压的半衰期下降到4 s。     

聚醚季铵盐(PECH-NNDMA)的合成与表征

以聚环氧氯丙烷为原料,用N,N-二甲基苯胺作季铵化试剂,合成了一种新型聚醚季铵盐(PECH-NNDMA)。考察了反应时间、反应温度和反应物配比对聚环氧氯丙烷接枝率的影响;用红外光谱和元素分析仪对聚醚季铵盐结构进行了表征。较佳工艺条件为:反应时间7h,反应温度70℃,n(PECH):n(NNDMA)为1:5。     

新型烷基酰胺丙基三甲基季铵盐表面活性剂的合成

以叔胺和碳酸二甲酯为原料,合成了新型季铵盐表面活性剂———C16/C18烷基酰胺丙基三甲基碳酸甲酯铵,通过质谱和红外光谱对其进行结构表征。利用得到的碳酸甲酯铵与有机酸反应,得到系列具有新型反离子X-〔X=HCOO,CH3COO,CH3CH(OH)COO〕的季铵盐。研究表明,该系列化合物随反离子亲水性的增强,最低表面张力变大,临界胶束浓度增大。     

新型季铵盐阳离子表面活性剂的合成及结构表征

以聚氧乙烯脂肪醇和环氧氯丙烷在相转移催化条件下反应,高收率得到聚氧乙烯脂肪醇缩水甘油醚,以此为原料和三甲胺盐酸盐反应定量得到Ｎ－［３－单（双）氧乙烯长链烷氧－２－羟］丙基－Ｎ,Ｎ,Ｎ－三甲基氯化铵,通过元素分析,红外光谱和核磁共振氢谱对其结构进行了鉴定。     

烷基糖苷季铵盐的合成与表征

以十二烷基二甲基叔胺盐酸盐和环氧氯丙烷为原料,合成中间体N-(3-氯-2-羟丙基)-N,N-二甲基-N-十二烷基氯化铵(CHPDDAC);对非离子烷基糖苷(APG)进行季铵化改性生成烷基糖苷季铵盐(APGQAS);通过正交实验确定了最佳合成工艺为:以异丙醇为溶剂,n(APG)∶n(CHPDDAC)=1.1∶1,反应温度为80℃,反应时间为7 h.通过红外光谱、元素分析及核磁共振波谱确定其化学结构,测定产物的临界胶束浓度CMC为3.16×10-4mol/L,γCMC为21.51 mN/m,Krafft点为-3.57℃.     

新型蓖麻油基季铵盐的合成及其抑菌性能研究

以蓖麻油酸甲酯为起始原料,与N,N-二甲基-1,3-丙二胺和溴化苄、溴乙烷通过酰胺化反应和季铵化反应生成了新型蓖麻油基季铵盐,其结构经FTIR、1HNMR、13CNMR及ESI-MS进行了确证。采用抑菌圈直径法对目标产物的抑菌性能进行了测试,结果表明,两种季铵盐均有一定的抑菌活性,N,N-二甲基-N-乙基-蓖麻油酸酰胺丙基溴化铵的抑菌活性略强于N,N-二甲基-N-苄基-蓖麻油酸酰胺丙基溴化铵。     

新型烷基酰胺丙基三甲基季铵盐表面活性剂的绿色合成

在高压条件下,以叔胺和碳酸二甲酯为原料,合成了新型季铵盐表面活性剂-C16/C18烷基酰胺丙基三甲基碳酸甲酯铵,通过质谱和红外光谱对其进行表征。利用得到的碳酸甲酯铵分别与相应的酸进行反离子转化反应,得到系列具有新型反离子X- (X=HCOO, CH3COO, CH3CH(OH)COO)的季铵盐。初步研究了此系列化合物的表面张力,结果表明反离子对季铵盐的表面性能有影响。     

甲基二乙氧基硅烷季铵盐的合成

为制备线性聚硅氧烷季铵盐高分子,以3-氯丙基甲基二乙氧基硅烷和叔胺为原料,合成了甲基二乙氧基硅烷季铵盐(QAD IES)单体,考察了溶剂、反应时间对产品中QAD IES质量分数的影响,并用红外光谱、电喷雾离子化质谱(ESI-MS)、1HNRM和13CNMR对其结构进行了分析。以异丙醇为溶剂,3-氯丙基甲基二乙氧基硅烷和癸基二甲基叔胺为反应原料时,产物的正模式ESI-MS谱图中,m/Z:374.5、388.5、755.5、769.5、783.5和797.5处出现准分子离子峰,表明异丙醇在反应过程中与乙氧基硅烷发生了酯交换反应。通过实验得出该反应较优的反应条件为:在N2氛围中,以乙醇为溶剂回流反应40 h左右。产品色泽较好,季铵盐质量分数可达80%以上。     

一种胺基型阳离子表面活性剂的合成及其溶液性能

该文以2-氯乙胺盐酸盐和十八烷基叔胺为原料,合成了一种胺基型阳离子表面活性剂——N-十八烷基-N,N'-二甲基-乙基-1,2-胺。通过IR和1HNMR对其结构进行了确证;并得到优化的合成条件为:物料比nb/na为1.20,反应温度为70℃,反应时间为7 h,p H=7。采用电导法测定不同p H下该表面活性剂的临界胶束浓度(CMC),发现CMC随着p H的降低而减小。该表面活性剂在Na Sal溶液质量分数为1%时,能形成蠕虫状胶束。流变性能测试表明,体系具有蠕虫状胶束的剪切稀释性特征和凝胶特性,同时具有p H响应,能在酸性条件下增黏,是一种智能型蠕虫状胶束体系。     

酯交换法合成壳聚糖季铵盐的研究

以三乙胺、氯乙酸乙酯和壳聚糖等为原料,采用酯交换法合成了壳聚糖季铵盐。用红外光谱分析确定了合成壳聚糖季铵盐的结构。并探讨了最佳合成条件:壳聚糖与季铵化的氯乙酸乙酯物质的量之比为1∶3,反应温度为90℃,反应时间5·0h,季铵化产率可达99%。     

用季铵盐催化剂合成羧甲基淀粉钠的研究

采用季铵盐作催化剂，使氯乙酸的醇溶液与淀粉钠进行羧甲基化反应，合成了取代度高于相应常规法的羧甲基淀粉钠产品。     

月桂酸酯季铵盐阳离子表面活性剂的合成与表征

以十二烷基二甲基叔胺、环氧氯丙烷为原料,合成了中间体DMAC〔(2,3-环氧丙基)十二烷基二甲基氯化铵〕,再与月桂酸反应,生成月桂酸酯季铵盐阳离子表面活性剂HDAC〔(2-羟基-3-月桂酰氧基丙基)十二烷基二甲基氯化铵〕。通过正交实验确定了最佳合成条件:以异丙醇为溶剂,n(DMAC)∶n(LAC)=1∶1.2,反应时间6 h,反应温度50℃,产率大于90%,Krafft点-4.52℃。通过元素分析、傅立叶变换红外光谱、飞行时间质谱(TOF-MS)、1HNMR,确证了目的产物的结构。测定产物的临界胶束浓度CMC为8.91×10-4mol/L,γCMC为34.12 mN/m。表明所合成的月桂酸酯季铵盐阳离子表面活性剂具有较高的表面活性。     

咪唑啉基季铵盐型双子表面活性剂的合成与性能

以环氧氯丙烷为连接剂,油酸、二乙烯三胺分别为疏水和亲水基团的初始原料合成了一种咪唑啉基季铵盐型双子表面活性剂,通过IR1、HNMR确证了目标产物结构。研究了其在水溶液中对苯的乳化力、稳泡能力、亲水亲油平衡值、表面张力的影响。动态激光散射法测试了双子咪唑啉基季铵盐乳化制备O/W型乳状液的乳胶粒径尺寸,利用双子表面活性剂作为乳化剂,油酸为分散相。静态失重法评价了双子表面活性剂作为缓蚀剂对Q235钢在质量分数8%溶液中的缓蚀性能。结果表明,所合成的双子咪唑啉基季铵盐具有较好的表面活性,临界胶束浓度CMC约为2×10-4mol/L,γCMC为31.40 mN/m,HLB值为14.2,对苯的乳化能力及稳泡性能良好。该乳液稳定,在25~50℃时,O/W乳液的胶粒尺寸在216~236 nm,是一种性能良好的O/W型乳化剂。失重法测定结果表明,该双子咪唑啉基季铵盐型表面活性剂缓蚀性能优于相应单链咪唑啉季铵盐表面活性剂。     

Analysis of the Destabilization of Bacterial Membranes by Quaternary Ammonium Compounds: A Combined Experimental and Computational Study

The mechanism of action of quaternary ammonium compound (QAC) antiseptics has long been assumed to be straightforward membrane disruption, although the process of approaching and entering the membrane has little modeling precedent. Furthermore, questions have more recently arisen regarding bacterial resistance mechanisms, and why select classes of QACs (specifically, multicationic QACs) are less prone to resistance. In order to better understand such subtleties, a series of molecular dynamics simulations were utilized to help identify these molecular determinants, directly comparing mono-, bis-, and triscationic QACs in simulated membrane intercalation models. Three distinct membranes were simulated, mimicking the surfaces of Escherichia coli and Staphylococcus aureus, as well as a neutral phospholipid control. By analyzing the resulting trajectories in the form of a timeseries analysis, insight was gleaned regarding the significant steps and interactions involved in the destabilization of phospholipid bilayers within the bacterial membranes. Finally, to more specifically probe the effect of the hydrophobic section of the amphiphile that presumably penetrates the membrane, a series of alkyl- and ester-based biscationic quaternary ammonium compounds were prepared, tested for antimicrobial activity against both Gram-positive and Gram-negative bacteria, and modeled.     

新型双季铵盐杀菌剂的合成及杀菌性能研究

季铵盐类杀菌剂是目前最常用的杀菌剂之一,常用于工业循环冷却水及油田水处理。以十二烷基二甲基叔胺、1,3-二氯丙烷为原料,合成了一种新型双季铵盐杀菌剂TA-08,并探讨了其杀菌性能。结果表明,在投加浓度为50mg/L时,TA-08的杀菌率达99.99%,明显优于1227及异噻唑啉酮等常规杀菌剂。     

有机硅季铵盐的合成方法及应用

有机硅季铵盐是一类新型阳离子表面活性剂,它除有机硅所具有的质地柔软、生理惰性、表面张力低、耐高温及防水透气等特点外,还具有季铵盐的杀菌、抑菌功能。本文详细综述了有机硅季铵盐的应用及合成方法,同时对各种合成方法进行了评价,并展望了有机硅季铵盐的发展趋向。     

水溶性壳聚糖季铵盐的制备工艺及絮凝性能研究

采用壳聚糖（CTS）为原料,NaOH为催化剂,与3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵（CTA）进行季铵化反应,得到了取代度较高的壳聚糖接枝物,确定最佳反应工艺条件为：n（NaOH）／n（CTA）=1．1：1,n（CTA）／n（CTS）=5：1,反应时间为8h,反应温度为78℃。合成的产物能完全溶于水,并将产物对马铃薯淀粉厂废水进行了絮凝性能测试,结果表明水溶性壳聚糖季铵盐对污水的絮凝效果良好。     

双子咪唑啉季铵盐的合成及其乳化性能研究

本文首先以二丁胺和环氧氯丙烷为原料合成N-丁基-N,N-二（3-氯-2-羟丙基）丁烷-1-铵盐;然后利用其与长链烷基咪唑啉进行季铵化反应合成双子咪唑啉季铵盐,并通过FTIR和HNMR验证了目标产物的结构;最后利用合成的双子咪唑啉季铵盐和秦皇岛AH-70重交道路沥青制备乳化沥青,进行了双子咪唑啉季铵盐的乳化性能考察。结果表明,在皂液pH值为5、沥青温度为135℃、皂液温度为55℃、乳化剂加量为1.5％的条件下制备的乳化沥青达到交通部JTG F40-2004的质量要求。     

新型季铵型阳离子棉籽油表面活性剂的合成及性能研究

以棉籽油为基本原料合成了一种季铵型阳离子表面活性剂,并对其表面张力和临界胶束浓度进行了测定。结果表明;该种阳离子表面活性剂具有较好的表面活性。