專利名稱：一種抗菌稀土三元配合物及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發明屬抗菌材料技術領域，特別是涉及一種稀土三元配合物的抗菌材料及其制備方法和應用。
背景技術：
抗菌劑中的核心成分是抗菌材料。抗菌材料是一些細菌、霉菌等微生物高度敏感的化學成分。極少量的抗菌材料添加至普通材料中，可制成抗菌劑。抗菌劑可歸為有機類、無機類和天然類等幾大類。有機類抗菌劑抗菌力強，抗菌迅速但存在耐熱性差、易水解、細菌易產生耐藥性及使用壽命短等缺點。無機抗菌劑具有安全性、耐熱性、持久性等優點，是制造纖維、塑料、建材等產品比較適宜的抗菌劑。無機抗菌劑一般含有銀、鋅、銅等金屬離子成分和無機載體，如沸石、磷酸鹽、羥基磷灰石、可溶性玻璃等。通過緩釋作用以提高抗菌長效性。銀離子抗菌能力強，但其化學性質活潑，易轉變成棕色的氧化銀或還原成黑色的單質銀，即出現變色。另外，使用銀作為成分的抗菌劑會導致產品成本增加的缺點。天然類抗菌劑耐熱性較差，應用范圍較窄，受到一定程度的冷落。
國外抗菌劑的研究始于20世紀80年代，歐美開始主要集中研究有機抗菌劑，其中又以使用Ciba Special的Irgasan-300為主。除了Ciba公司外，美國的Microban、Morton、Acros、ARP、Huels、Ferro、Troy等公司都已經推出有機抗菌劑，而Ciba、Dupont等公司則已經推出了無機抗菌劑。開發的抗菌劑應用于日用品、玩具等終端產品上，因此總體的規模和影響都不是很大。抗菌劑研制和應用最為發達的是日本，在家電、日用品、汽車、廚衛設施、通訊產品等領域全方位應用抗菌劑。石冢硝子、品川燃料、東亞合成、鍾紡和松下等幾大制造商的抗菌劑市場占有率為整個日本市場的80％以上。
中國科學家早就注意到抗菌材料的巨大潛在需求和良好的發展前景。20世紀90年代初期，許多單位開始從事抗菌材料的研究和應用。但由于起點低和研究條件的限制，這些零星的研究沒有在我國形成自己的開發研究體系，進展緩慢，與國外先進水平相比，還存在較大的距離。另一方面，與發達國家相比，我國人民的生活水平還不高，對抗菌材料的需求也不多。90年代后期，抗菌材料在我國進入了一個飛速發展的時期，也取得了一定的成果。
稀土與席夫堿及雜環進行反應制備稀土席夫堿三元化合物前人有所報道，經國內外文獻檢索，類似的有范玉華等2003年在《合成化學》上發表了“Ln(III)與2-羥基-1-萘醛縮蛋氨酸鹽及鄰菲咯啉三元配合物的合成與表征”(Ln(III)是指稀土硝酸鹽)此篇文章研究的化合物為Ln稀土硝酸鹽與2-羥基-1-萘醛縮蛋氨酸鹽及鄰菲咯啉三元配合物，但并沒有研究配合物的生物活性。
發明內容
所要解決的技術問題本發明所要解決的技術問題是提供一種抗菌稀土三元配合物及其制備方法和應用，以克服現有抗菌材料種類局限范圍較窄、抗菌效果不強，現有Ln稀土硝酸鹽與2-羥基-1-萘醛縮蛋氨酸鹽及鄰菲咯啉三元配合物尚無抗菌活性應用的缺陷。
技術方案本發明的技術方案之一為提供一種抗菌稀土三元配合物，其化學式為RE(L)(A)(H2O)；其中，RE選自稀土離子La3+、Ce3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Eu3+、Y3+、Er3+或Gd3+中的一種或一種以上，L為席夫堿，A為鄰菲咯啉或吡啶，其中，所說的席夫堿為水楊醛縮苯丙氨酸或水楊醛縮天冬氨酸。
上述的稀土三元配合物的優選方案為，所說的配合物中Ce(L)(A)(H2O)為深紅色，其余化合物均為橙黃色。
本發明的技術方案之二為提供上述的稀土三元配合物的制備方法，包括如下步驟(1)席夫堿配體的制備取摩爾比為1∶1的氨基酸與堿溶于醇，攪拌1～2小時至完全溶解，抽濾，在濾液中滴加等摩爾的水楊醛醇溶液，攪拌1～3小時至反應完全，濃縮，冷卻，即有沉淀析出，抽濾，在40℃～50℃下真空干燥2～5小時，密閉保存；(2)在加熱回流的條件下，將席夫堿配體溶于無水乙醇，攪拌下緩慢滴加入與席夫堿配體摩爾比為1∶2的稀土離子，反應1～3小時，加入與席夫堿配體等摩爾數的雜環化合物的無水乙醇溶液，繼續反應2～4小時，冷卻后抽濾，將濾液濃縮，加入乙醚即有沉淀生成，抽濾，沉淀用乙醚洗滌3～4次，將所得配合物在40℃～50℃真空干燥3～5小時，密閉保存；其中，氨基酸為苯丙氨酸或天冬氨酸；稀土離子選自La3+、Ce3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Eu3+、Y3+、Er3+或Gd3+中的一種或一種以上；雜環化合物為鄰菲咯啉或吡啶。
上述的稀土三元配合物的制備方法的優選方案之一為，所說的席夫堿配體為水楊醛縮苯丙氨酸或水楊醛縮天冬氨酸。
上述的稀土三元配合物的制備方法的優選方案之二為，所說的稀土離子預先由稀土氧化物與酸反應制得。
上述的稀土三元配合物的制備方法的優選方案之三為，所說的加熱回流的溫度范圍為50℃～65℃。
上述的稀土三元配合物的制備方法的優選方案之四為，所說的攪拌速度范圍為200r/min～600r/min。
一種含有權利要求1所述稀土三元配合物的抗菌劑。
上述的抗菌劑的優選方案之一為，所說的抗菌劑的MIC＜800ppm。
上述的抗菌劑的優選方案之二為，所說的抗菌劑的敏感菌為大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、蠟桿菌、巨大芽胞桿菌、或白色念珠菌。
有益效果(1)本發明的稀土三元配合物(如稀土席夫堿水楊醛縮苯丙氨酸、或席夫堿水楊醛縮天冬氨酸雜環類化合物)是一種以配位鍵結合的稀土席夫堿水楊醛縮氨基酸雜環類配合物，具有良好的化學穩定性和熱穩定性，可經受320℃的高溫，可在常溫下使用、保存和運輸。
(2)本發明的化合物具有良好的脂溶性，按照相似相溶的原理，它更加容易進入細菌細胞膜而對細菌起到殺傷作用。
(3)本發明的稀土三元配合物抗菌劑制備方法簡單，條件溫和，制造環節中對環境的污染較小。
(4)抗菌效果顯著，單位劑量的抗菌能力因三種配體的協同作用而更加強勁。
(5)本發明的稀土席夫堿水楊醛縮苯丙氨酸或席夫堿水楊醛縮天冬氨酸雜環類化合物中所涉及的官能團只是幾個個例，比如稀土離子不止La3+、Ce3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Eu3+、Er3+、Y3+和Gd3+這9種，其間組合也多種多樣，席夫堿水楊醛縮苯丙氨酸或席夫堿水楊醛縮天冬氨酸可由其他水楊醛類席夫堿配體替代、雜環化合物除了鄰菲羅啉和吡啶還可以采用其他多種有抗菌性質的雜環化合物等等，這種發明構思在高效抗菌劑研究方面具有重要前景。
圖1為用KBr壓片法測得的La(L)(Phen)(H2O)三元配合物紅外譜圖。
圖2為在1mmol/L的DMF溶液中測得的La(L)(Phen)(H2O)三元配合物的紫外譜圖。
圖3為稀土席夫堿水楊醛縮苯丙氨酸或席夫堿水楊醛縮天冬氨酸雜環類化合物對大腸桿菌的抑菌圈照片。
1.La(L)(Phen)(H2O)2.Phen·H2O3.L4.LaCl3·nH2O5.空白對照圖4為稀土席夫堿水楊醛縮苯丙氨酸或席夫堿水楊醛縮天冬氨酸雜環類化合物對金黃色葡萄球菌的抑菌圈照片。
1.La(L)(Phen)(H2O)2.Phen·H2O3.L4.LaCl3·nH2O5.空白對照具體實施方式
下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。
下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，通常按照常規條件，如操作手冊，或按照制造廠商所建議的條件。所有無機化學試劑和有機溶劑購自上海化學試劑廠。
實施例1在水浴50℃加熱回流的條件下，加入一定量席夫堿配體并加入無水乙醇使其溶解，在不斷攪拌下緩慢滴加與席夫堿配體摩爾比為1∶2的RECl3·xH2O(預先由RE2O3與鹽酸反應制得)，在上述條件下反應條件下反應2小時，加入與席夫堿配體等摩爾數的鄰菲啰啉的無水乙醇溶液，繼續反應4小時，冷卻至室溫后抽濾，將濾液濃縮至12mL，加入乙醚即有大量黃色沉淀生成，抽濾，沉淀用乙醚洗滌3～4次，得到RE(L)(A)(H2O)，將所得配合物室溫在50℃真空干燥2h后密閉保存。
上述方法中，L為席夫堿水楊醛縮苯丙氨酸或席夫堿水楊醛縮天冬氨酸，A為鄰菲咯啉或吡啶，RE可以為La3+、Ce3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Eu3+、Er3+、Y3+和Gd3+中的一種，也可以是一種以上的組合，比如稀土La3+和Ce3+、Pr3+和Nd3+、Nd3+和Sm3+、Eu3+和Er3+，甚至9種稀土元素的全部，n種RECl3·xH2O為原料時，其反應條件和過程相同。
同理，利用上述的方法也可以制備吡啶等雜環類化合物與不同的稀土離子和席夫堿的配合物，具體做法只要將相同摩爾數的吡啶取代鄰菲啰啉參與反應即可，所獲產品符合通式RE(L)(A)(H2O)。
實施例2在水浴65℃加熱回流的條件下，加入一定量席夫堿配體并加入無水乙醇使其溶解，在不斷攪拌下緩慢滴加與席夫堿配體摩爾比為1∶2的RECl3·xH2O(預先由RE2O3與鹽酸反應制得)，在上述條件下反應條件下反應2.5小時，加入與席夫堿配體等摩爾數的雜環化合物的無水乙醇溶液，繼續反應3小時，冷卻至室溫后抽濾，將濾液濃縮至10mL，加入乙醚既有大量黃色沉淀生成，抽濾，沉淀用乙醚洗滌3～4次，得到RE(L)(A)(H2O)，將所得配合物室溫在45℃真空干燥3h后密閉保存。
注L為席夫堿水楊醛縮苯丙氨酸或席夫堿水楊醛縮天冬氨酸，A為鄰菲咯啉或吡啶，RE可以為La3+、Ce3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Eu3+、Er3+、Y3+和Gd3+中的一種，也可以是一種以上的組合，比如稀土La3+和Ce3+、Pr3+和Nd3+、Nd3+和Sm3+、Sm3+和Er3+，甚至9種稀土元素的全部，n種RECl3·xH2O為原料時，其反應條件和過程相同。
同理，利用上述的方法也可以制備吡啶等雜環類化合物與不同的稀土離子和席夫堿的配合物，具體做法只要將相同摩爾數的吡啶取代鄰菲啰啉參與反應即可，所獲產品符合通式RE(L)(A)(H2O)。
實施例3將實施例1和2所制備的各種配合物分別做最小抑菌濃度試驗，數據如下配合物對大腸桿菌的MIC結果數據在30ppm～65ppm范圍，對金黃色葡萄球菌的MIC結果數據在100ppm～300ppm范圍(MIC越小表明抗菌效果越好)。
結果表明所得配合物的MIC遠遠小于中華人民共和國化工行業標準規定的抗菌劑MIC＜800ppm的規定，抗菌效果明顯。
權利要求
1.一種抗菌稀土三元配合物，其化學式為RE(L)(A)(H2O)；其中，RE選自稀土離子La3+、Ce3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Eu3+、Y3+、Er3+或Gd3+中的一種或一種以上，L為席夫堿，A為鄰菲咯啉或吡啶，其中，所說的席夫堿為水楊醛縮苯丙氨酸或水楊醛縮天冬氨酸。
2.根據權利要求1所述的稀土三元配合物，其特征在于，所說的配合物中Ce(L)(A)(H2O)為深紅色，其余化合物均為橙黃色。
3.權利要求1所述的稀土三元配合物的制備方法，包括如下步驟(1)席夫堿配體的制備取摩爾比為1∶1的氨基酸與堿溶于醇，攪拌1～2小時至完全溶解，抽濾，在濾液中滴加等摩爾的水楊醛醇溶液，攪拌1～3小時至反應完全，濃縮，冷卻，即有沉淀析出，抽濾，在40℃～50℃下真空干燥2～5小時，密閉保存；(2)在加熱回流的條件下，將席夫堿配體溶于無水乙醇，攪拌下緩慢滴加入與席夫堿配體摩爾比為1∶2的稀土離子，反應1～3小時，加入與席夫堿配體等摩爾數的雜環化合物的無水乙醇溶液，繼續反應2～4小時，冷卻后抽濾，將濾液濃縮，加入乙醚即有沉淀生成，抽濾，沉淀用乙醚洗滌3～4次，將所得配合物在40℃～50℃真空干燥3～5小時，密閉保存；其中，氨基酸為苯丙氨酸或天冬氨酸；稀土離子選自La3+、Ce3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Eu3+、Y3+、Er3+或Gd3+中的一種或一種以上；雜環化合物為鄰菲咯啉或吡啶。
4.根據權利要求3所述的稀土三元配合物的制備方法，其特征在于，所說的席夫堿配體為水楊醛縮苯丙氨酸或水楊醛縮天冬氨酸。
5.根據權利要求3所述的稀土三元配合物的制備方法，其特征在于，所說的稀土離子預先由稀土氧化物與酸反應制得。
6.根據權利要求3所述的稀土三元配合物的制備方法，其特征在于，所說的加熱回流的溫度范圍為50℃～65℃。
7.根據權利要求3所述的稀土三元配合物的制備方法，其特征在于，所說的攪拌速度范圍為200r/min～600r/min。
8.一種含有權利要求1所述稀土三元配合物的抗菌劑。
9.根據權利要求8所述的抗菌劑，其特征在于，所說的抗菌劑的MIC＜800ppm。
10.根據權利要求8所述的抗菌劑，其特征在于，所說的抗菌劑的敏感菌為大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、蠟桿菌、巨大芽胞桿菌、或白色念珠菌。
全文摘要
本發明涉及一種抗菌稀土三元配合物及其制備方法和應用，該化合物的化學式為RE(L)(A)(H
文檔編號A01N55/00GK101041666SQ200610148310
公開日2007年9月26日 申請日期2006年12月29日 優先權日2006年12月29日
發明者何其莊, 馬樹芝, 李軼嘉, 鄭文捷 申請人:上海師范大學