有害細菌對人和動、植物有極大危害，嚴重影響人們的健康，甚至危及生命。隨著人們對生 活環境逐漸重視，對于有害細菌的抑制及殺滅要求不斷提高。近幾年來，涌現出大量新型的季銨鹽類 殺菌劑，同時也出現了大量的相關市售產品，如十二烷基二甲基芐基氯化銨( 潔爾滅) 、十二烷基二甲基芐基溴化銨( 新潔爾滅) 等。長鏈烷基季銨鹽類殺菌劑具有獨特的四價氮結構，其親水的陽離子和 疏水的長鏈與細菌表面結合后，通過改變細菌菌膜的電勢致使細菌菌膜破裂，進而達到殺死細菌的 目的。該類消毒劑大部分為單季銨鹽，如新潔爾滅是單季銨鹽為主要組分的代表類市售產品。然 而，近期研究發現，細菌對于單季銨鹽的耐受性增高，敏感性下降，使得單季銨鹽類產品的使用受到 限制。因此，開發雙季銨鹽殺菌劑具有重要的研究價值。

1 實驗部分

1. 1 試劑與儀器

無水甲醇、乙醚、N，N-二甲基甲酰胺( DMF) 、二甲基亞砜( DMSO) 、N-甲基二乙醇胺、1，3-二 溴丙烷、N，N-二甲基乙醇胺、醋酸氯己定( CA 苯扎氯銨( BZK) ) 均為分析純，購自國藥集團化學試劑 有限公司; DF － 101S 集熱式恒溫加熱磁力攪拌器( 鄭州長城科工貿有限公司) ; 傅立葉變換紅外光譜 儀( Perkin － Elmer 公司) ; Bruker Avance 400 核磁共振儀( 德國 Bruker 公司) ; KYC 1102C 型雙層空氣搖 床( 上海福瑪實驗設備有限公司) ; 博迅SPX-250B-G 型培養箱( 上海博訊實業有限公司醫療設備廠) 、 Vario EL cube 元素分析儀( Elementar 公司) 。

1. 2 QAS －1 的合成

取 1，3-二溴丙烷( 2. 0 g，10. 0 mmol) 和 N，N-二甲基乙醇胺( 1. 78 g，20. 0 mmol) 置于裝有 3 mL DMF 的 25 mL 圓底燒瓶中，薄層分析法( TLC) 跟蹤檢測，60 ℃ 下攪拌回流反應 5 h，無水乙醚沉淀得 到粗產物，重結晶得白色固體 QAS － 1( 3. 25 g，85% ) 。熔點: 125 ～ 128 ℃。IＲ( cm － 1 ) : 3 313( br) ， 2 967( m) ，1 480 ( m) ，1 370 ( m) ，1 080 ( s) ，1 045 ( s) ，997 ( s) ，938 ( s) ，922 ( s) ，849 ( m) 。1 H NMＲ( 400 MHz，DMSO － D6 ) δ: 5. 31( t，J = 4. 9 Hz，2H，—OH) ，3. 84( t，J = 6. 2 Hz，4H，—CH2 ) ， 3. 50( t，J = 6. 2 Hz，4H，—CH2 ) ，3. 40( t，J = 8. 3 Hz，4H，—CH2 ) ，3. 16( s，12H，—CH3 ) ，2. 27 ( m，J = 4. 6 Hz，2H，—CH2 ) 。13 C NMＲ( 100 MHz，DMSO － D6 ) δ: 65. 42，60. 87，55. 29，51. 64， 17. 32。Elemental analysis( % ) calcd for C11H28Br2N2O2 ( 378. 05) : C 34. 75，H 7. 42，N 7. 37; Found: C 34. 72，H 7. 38，N 7. 32。

1. 3 QAS －2 的合成

取 1，3-二溴丙烷( 2. 0 g，10. 0 mmol) 和 N-甲基二乙醇胺( 2. 14 g，20. 0 mmol) 置于裝有 3 mL DMF 的 25 mL 圓底燒瓶中，TLC 跟蹤檢測，60 ℃ 下攪拌回流反應 5 h，無水乙醚沉淀得到粗產物，重結晶 得白色固體 QAS － 2 ( 3. 10 g，83% ) 。熔點: 92 ～ 95 ℃。IＲ( cm － 1 ) : 3 267 ( br) ，2 956 ( m) ，1 476 ( m) ，1 076( s) ，1 047( s) ，950( s) ，897( m) 。1 H NMＲ( 400 MHz，DMSO － D6 ) δ: 5. 30( t，J = 4. 8 Hz， 4H，—OH) ，3. 85( t，J = 6. 4 Hz，8H，—CH2 ) ，3. 55( t，J = 6. 4 Hz，8H，—CH2 ) ，3. 41( t，J = 8. 2 Hz，4H，—CH2 ) ，3. 17( s，6H，—CH3 ) ，2. 26( m，2H，—CH2 ) 。13 C NMＲ( 100 MHz，DMSO － D6 ) δ: 63. 63，58. 70，54. 70，49. 31，16. 48。Elemental analysis( % ) calcd for C13 H32 Br2N2O4 ( 438. 07 ) : C 35. 47，H 7. 33，N 6. 36; Found: C 35. 40，H 7. 37，N 6. 34。

1. 4 抗菌活性測試

供試菌株: 細菌有金黃色葡萄球菌( S. Aureus( ATCC6538) ) 、大腸桿菌( E. Coli( ATCC25922) ) 、綠 膿桿菌( P. Aeruginosa( ATCC9027) ) 、變形桿菌( Proteus vulgaris( CMCC( B) 49027) ) ; 真菌有白色念珠菌 ( Canidia Albicans( ATCC10231) 。醋酸氯己定( CA) 和苯扎氯銨( BZK) 為陽性對照品。 菌液的配制: 取復蘇后的菌液于 EP 管中，1 000 r/min 下離心 5 min，棄去培養液，用磷酸鹽緩沖 液配成 1. 0 × 108 、1. 0 × 106 CFU/mL 的菌液，備用。 樣品及對照品溶液的配制: 分別取 CA、BZK、QAS － 1 和 QAS － 2 樣品 25 mg，配制成濃度為 2 500、1 600、1 000、500、100 mg·L － 1 的待測藥液。 抑菌圈的測定: 取 0. 1 mL 濃度為 1. 0 × 108 CFU/mL 的菌液涂布于培養基中，將高壓滅菌后的圓形 濾紙片( 直徑 6. 0 mm) 分別貼在培養基中。設置 2 500、1 000、500、100 mg·L － 1 藥液組，每組滴加待 測液 7 μL，另設置空白對照組，于 37 ℃恒溫培養箱培養 10 h，測定抑菌圈的直徑。實驗重復 3 次，結 果取平均值。 最低抑菌濃度( MIC) 的測定: 設置濃度組別為 800、400、200、100、50、25、12. 5、6. 25、3. 125 mg·L － 1 ，另設空白對照組，各組試管分別加入 0. 1 mL 濃度為 1. 0 × 106 CFU/mL 菌懸液。各組試管均 置于 37 ℃培養箱中培養 24 h，記錄 MIC 值。 最低殺菌濃度( MBC) 的測定: 將藥品有效抑菌濃度藥液 0. 1 mL 移種至培養皿，并置于 37 ℃ 培養 箱中培養 24 h。記錄菌落數，以培養皿中計數少于 5 個菌落作為最低殺菌濃度( MBC) 。

1. 5 細胞毒性測試

以 QAS － 1 為代表，采用 MTT 法測定 QAS － 1 對人正常肝細胞( LO2) 和人永生化表皮細胞 ( HaCat) 的細胞毒性。培養細胞至對數生長期，制備細胞懸液，接種于 96 孔培養板中，每孔 200 μL， 于 37 ℃二氧化碳培養箱中培養 12 h，棄培養液，加入 100 μL 制備好的 QAS － 1、BZK、CA 溶液，繼 續培養 12 h，棄上清液，加入 200 μL MTT 溶液( 10% ) ，于 37 ℃ 孵育 4 h 后，棄去上清液，加入 150 μL DMSO，于 570 nm 處測定吸光度值，評價 QAS －1 的細胞毒性。

2 結果與討論

通過一步法分別合成了 2 種具有雙季銨基團的季銨鹽( QAS －1 和 QAS －2) ，并通過 FTIＲ、 NMＲ 和元素分析確證了其結構 。QAS － 1 的1 H NMＲ 中，5. 31 ppm 處的三重峰對應 對稱羥基上的 2 個質子，3. 84 ppm 和 3. 40 ppm 處的峰對應與 N 相連的亞甲基上的質子，3. 50 ppm 處 對應與—OH 連接的亞甲基上的質子，3. 16 ppm 處的 12 個氫對應季銨鹽中 4 個甲基的質子，2. 27 ppm 處的氫對應丙烷中間亞甲基上的質子; 在 QAS － 2 的1 H NMＲ 中，相同的羥基質子氫在 5. 30 ppm 處， 中間橋聯丙基的氫分別在 3. 42 ppm 和 2. 26 ppm，16 個亞甲基氫的化學位移在 3. 85 ppm 和 3. 55 ppm 處，6 個甲基氫的化學位移在 3. 17 ppm 處。13 C NMＲ 顯示，51. 64 ppm 對應與羥基相連的 2 個亞 甲基碳，55. 29 ppm 則對應 4 個甲基上的碳原子，65. 42 ppm 和 60. 87 ppm 對應與氮原子直接相連的亞 甲基的 2 個碳原子，而 17. 32 ppm 對應丙基中間的碳原子; QAS － 2 的羥乙基中碳的化學位移在 63. 63、54. 70 ppm，橋聯丙基碳的化學位移在 58. 70 ppm 和 16. 48 ppm，甲基碳在 49. 31 ppm 處。另 外，紅外光譜數據顯示，3 313 cm － 1 和 3 267 cm － 1 處的吸收峰對應官能團—OH 的吸收峰。以上結構分 析均證實了雙季銨鹽 QAS －1 和 QAS －2 結構的正確性。 該方法操作簡便，制備得到的雙季銨鹽 QAS － 1 和 QAS － 2，產率均在 80% 以上。目標產物均為 白色固體，極性較大，在石油醚、乙醚、丙酮等非極性或弱極性有機溶劑中不易溶解，易溶于水、甲 醇、乙醇、DMF、DMSO。

3 結 論

本文以二溴丙烷、N，N-二甲基乙醇胺、N-甲基二乙醇胺為原料合成雙季銨鹽 QAS － 1 和 QAS － 2，并通過 FTIＲ、NMＲ 和元素分析對其結構進行了表征，測試了 2 種季銨鹽對 S. aureus、E. coli、 P. Aeruginosa、Proteus vulgaris 和 Canidia Albicans 5 種菌株的抗菌性能，并通過 SEM 及 TEM 研究了該類 季銨鹽的殺菌作用機理。結果顯示，2 種雙季銨鹽對所選菌株均具有一定的抑菌活性，且對真菌的殺 菌效果顯著優于細菌; 作用機理研究顯示，該類季銨鹽通過作用于細菌細胞壁，破壞細菌細胞壁的完 整性，從而達到殺滅細菌的作用。毒性實驗顯示 QAS － 1 對細胞的殺傷能力明顯低于陽性對照組 CA 和 BZK。總體來看，該類季銨鹽的合成工藝簡單，水溶性和抗菌活性良好，細胞毒性小，在抗菌領域 中具有潛在的應用價值，為開發具有高效、低毒的新型抗菌藥物提供了實驗基礎。



 

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