[发明专利]含天然萜烯结构Gemini型季铵盐表面活性剂及其合成方法与应用

说明书

本发明属于林产精细化学品合成技术领域，具体公开了一种含天然萜烯结构Gemini型季铵盐表面活性剂及其合成方法与应用。该类表面活性剂兼有天然萜烯结构和烯丙基季铵功能基，并且具有如式（Ⅰ）所示结构，，其中R¹为疏水基团，是含天然萜烯结构的烯丙基；R²是桥联基团，为亚乙基、1,3‑亚丙基或1,4‑亚丁基；X为氯或溴。本发明含天然萜烯结构Gemini型季铵盐表面活性剂的合成方法是以含天然萜烯结构的烯丙基卤化物和二元叔胺为原料，通过季铵化反应制备得到目标产物。该表面活性剂具有较强的表面活性，良好的亲水性和抑菌活性，能够抑制细菌、真菌以及藻类的生长，可用作杀菌剂和灭藻剂。

技术领域

本发明属于林产精细化学品合成技术领域，具体涉及一种含天然萜烯结构Gemini型季铵盐表面活性剂及其合成方法与应用。

背景技术

α-蒎烯、β-蒎烯、莰烯、长叶烯等天然萜烯存在于许多天然植物精油中，也是重要的松节油产品，具有一定的消炎、镇痛、抗菌或抗癌等生物活性，在医药、农药等领域有重要的应用及发展前景。然而，由于它们易挥发、弱亲水性的特征，导致难以直接应用于亲水性体系或环境，发挥其应有的药效。为此，人们利用其化学性质，进行分子结构改造或衍生化，引入并构建增强亲水性、生物活性的功能基，开发天然萜烯衍生物新产品，拓宽新的应用领域。

以莰烯和长叶烯为例，经Prins烯醛缩合反应可分别制备ω-乙酰氧甲基莰烯和ω-乙酰氧甲基长叶烯，然后经水解、卤代反应或者一步卤代反应，分别合成ω-羟甲基莰烯、ω-羟甲基长叶烯、ω-氯甲基莰烯和ω-氯甲基长叶烯（蓝虹云，等. 精细化工，2018，35(7)：1255-1260；霍尚朝, 等. 生物质化学工程，2020, 54(7): 31-36）)；这些莰烯、长叶烯的衍生物在分子结构中均含有天然莰烯或长叶烯的分子结构，其中，ω-氯甲基莰烯和ω-氯甲基长叶烯归属于烯丙基卤化物，具有活泼的化学性质，如ω-氯甲基长叶烯可与有机叔胺进行季铵化反应制备含长叶烯结构的单季铵盐化合物，ω-氯甲基莰烯、ω-氯甲基长叶烯和含长叶烯结构的单季铵盐化合物具有比长叶烯、ω-乙酰氧甲基长叶烯、ω-羟甲基长叶烯更高的抑菌活性。这对探讨天然萜烯结构与含天然萜烯结构衍生物的理化性质、生物活性的关系，具有理论及实际应用研究价值。然而，目前含天然萜烯结构衍生物在品种和数量上不多，尤其在生物活性和应用性能的研究深入不够，限制了其更进一步的推广应用。

发明内容

本发明的目的在于针对目前传统含天然萜烯结构衍生物研究开发中存在的问题，提供的一种含天然萜烯结构Gemini型季铵盐表面活性剂及其合成方法与应用，即基于药物合成设计的活性亚甲基拼接原理，以ω-氯甲基莰烯和ω-氯甲基长叶烯等含天然萜烯结构的烯丙基卤化物为原料，采用一步或两步季铵化反应工艺，构建兼具亲水性、抗菌活性、抑藻活性的季铵功能基，合成兼有天然萜烯结构和烯丙基季铵功能基的Gemini型季铵盐表面活性剂，并提供该类表面活性剂在作为表面活性剂、抑菌剂和杀菌剂的原料或产品方面的应用。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种含天然萜烯结构Gemini型季铵盐表面活性剂，该表面活性剂在分子结构中兼有天然萜烯结构和烯丙基季铵功能基，并且具有式(Ⅰ)所示结构，