一種海洋生物多糖銅復(fù)合物及制備和作為農(nóng)用殺菌劑的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于海洋化工工程技術(shù)，具體涉及一種海洋生物多糖銅復(fù)合物及制備和作 為農(nóng)用殺菌劑的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 銅制劑由于其價格低廉、使用方法簡單、不易產(chǎn)生抗藥性等諸多優(yōu)點(diǎn)而得到長期 廣泛應(yīng)用。其主要分為無機(jī)和有機(jī)兩種類型。依靠釋放出銅離子與病菌體內(nèi)蛋白質(zhì)中 的-SH、-NH2、-C00H、-0H等基團(tuán)起作用，導(dǎo)致病菌死亡。但傳統(tǒng)銅制劑使用不當(dāng)極易產(chǎn)生藥 害并誘發(fā)螨類的爆發(fā)。因此，銅離子的含量和釋放能力是決定銅制劑殺菌防病效果的主要 因素，同時也是決定其對作物安全性高低的重要因素。
[0003] 殼聚糖是一種可再生、無毒、生物相容性和降解性良好的海洋氨基多糖。殼聚糖對 多種植物病原真菌均有抑制作用，在農(nóng)業(yè)中可以作為土壤改良劑防治土傳病害，用作種衣 劑防治種傳病害、果蔬保鮮控制采后病害等，將其開發(fā)為新型海洋生物源農(nóng)藥，無疑具有廣 闊的應(yīng)用前景。然而殼聚糖作為單一活性組分直接使用存在藥效較差、用量大、成本高等問 題，因而推廣困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明就是針對上述問題，提供了一種結(jié)構(gòu)新穎、抑菌活性好的海洋生物多糖銅 復(fù)合物及制備和作為農(nóng)用殺菌劑的應(yīng)用。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] -種海洋生物多糖銅復(fù)合物，海洋生物多糖銅復(fù)合物為0-羧甲基殼聚糖乙酰丙 酮氨基苯甲酸席夫堿銅復(fù)合物衍生物，其通式如式I所示，
[0007]
[0008] 式I中，X為羧基、甲基同時取代的苯基，羧基、鹵素同時取代的苯基或羧基苯基；n =1000-8000〇
[0009] 所述式I中，X為羧基與甲基或鹵素同時取代的苯基。
[0010] -種海洋生物多糖銅復(fù)合物的制備方法：
[0011] (1)將氨基苯甲酸溶于溶劑中，與乙酰丙酮在加熱回流下進(jìn)行反應(yīng)生成單季胺配 體；其中，溶劑的體積與氨基苯甲酸質(zhì)量比為30-300:1;氨基苯甲酸與乙酰丙酮的摩爾比 為 1:1-3;
[0012] (2)全脫乙酰殼聚糖溶于溶劑中，與單季胺配體在酸催化下進(jìn)行反應(yīng)生成殼聚 糖乙酰丙酮氨基苯甲酸席夫堿衍生物，反應(yīng)后再與氯乙酸反應(yīng)生成〇-羧甲基殼聚糖乙酰 丙酮氨基苯甲酸席夫堿衍生物；其中，溶劑的體積與全脫乙酰殼聚糖質(zhì)量比為50-300:1 ; 全脫乙酰殼聚糖與單季胺配體的質(zhì)量比為1:4-10 ;全脫乙酰殼聚糖與氯乙酸的質(zhì)量比為 1:5-10 ；
[0013] (3)0-羧甲基殼聚糖乙酰丙酮氨基苯甲酸席夫堿衍生物溶于溶劑中，與乙酸銅 在加熱攪拌下反應(yīng)生成式I所示〇-羧甲基殼聚糖乙酰丙酮氨基苯甲酸席夫堿銅復(fù)合物 衍生物；其中，溶劑的體積與〇-羧甲基殼聚糖乙酰丙酮氨基苯甲酸席夫堿衍生物質(zhì)量比 為100-300:1 ;0_羧甲基殼聚糖乙酰丙酮氨基苯甲酸席夫堿衍生物與乙酸銅的質(zhì)量比為 1:3-5 ;反應(yīng)溫度為60-80°C，反應(yīng)時間為6-12小時；濾餅用溶劑洗滌，在50-60°C下進(jìn)行干 燥，干燥后得到殼聚糖席夫堿銅復(fù)合物衍生物。
[0014] 所述步驟（1)將氨基苯甲酸溶于溶劑中，與乙酰丙酮在60-80°C回流下反應(yīng)6-12 小時生成單季胺配體；其中，溶劑為甲醇和/乙醇。
[0015] 所述氨基苯甲酸為4-氨基-3-甲基苯甲酸、4-氨基-2-甲基苯甲酸、3-氨 基-2-甲基苯甲酸、3-氨基-4-甲基苯甲酸、3-氨基-4-氯苯甲酸或4-氨基-2-氯苯甲酸； 溶劑為甲醇和/乙醇。
[0016] 所述步驟（2)步驟是全脫乙酰殼聚糖溶于溶劑中，與單季胺配體在60-80°C下反 應(yīng)6-12小時生成殼聚糖乙酰丙酮氨基苯甲酸席夫堿衍生物，反應(yīng)后再與氯乙酸在60-80°C 反應(yīng)6-12小時反應(yīng)，而后過濾濾餅用有機(jī)溶劑洗滌，在50-60°C下進(jìn)行干燥，干燥后得到 〇-羧甲基殼聚糖乙酰丙酮氨基苯甲酸席夫堿衍生物；其中，溶劑為醇和水，醇為甲醇和/乙 醇；有機(jī)溶劑為乙醇或丙酮。
[0017] 所述步驟（3)0-羧甲基殼聚糖乙酰丙酮氨基苯甲酸席夫堿衍生物溶于溶劑中，與 乙酸銅在60-80°C攪拌下反應(yīng)6-12小時，反應(yīng)后過濾濾餅依次用乙醇、水洗滌，在50-60°C 下進(jìn)行干燥，干燥后得到式I所示〇-羧甲基殼聚糖乙酰丙酮氨基苯甲酸席夫堿銅復(fù)合物衍 生物；其中，溶劑為醇和水，醇為甲醇和/乙醇。
[0018] -種海洋生物多糖銅復(fù)合物的應(yīng)用，所述式I所示多糖銅復(fù)合物在農(nóng)業(yè)、林業(yè)及 衛(wèi)生領(lǐng)域中用作殺菌劑的應(yīng)用。
[0019] 原理：殼聚糖結(jié)構(gòu)中含有_NH2，可與單季胺配體發(fā)生席夫堿反應(yīng)在殼聚糖結(jié)構(gòu)中 引入氨基苯甲酸，再用殼聚糖與氨基苯甲酸中的兩個N配位銅離子，即增加了氨基數(shù)目，增 強(qiáng)了生物活性的強(qiáng)，進(jìn)而與殼聚糖產(chǎn)生協(xié)同作用，顯著提高衍生物的生物活性。
[0020] 具體是，本發(fā)明中氨基苯甲酸與乙酰丙酮發(fā)生反應(yīng)生成單季胺配體，單季胺配體 與全脫乙酰殼聚糖C2位上的_NH2發(fā)生反應(yīng)生成殼聚糖席夫堿，之后與氯乙酸發(fā)生反應(yīng)生成 o-羧甲基殼聚糖衍生物，該殼聚糖衍生物上c2位上的-N=、苯環(huán)所連-NH-與乙酸銅的銅離 子配位生成0-羧甲基殼聚糖銅復(fù)合物衍生物，所得的衍生物經(jīng)紅外光譜分析確定其結(jié)構(gòu)， 殼聚糖與接入的基團(tuán)有效地結(jié)合生成〇-羧甲基殼聚糖乙酰丙酮氨基苯甲酸席夫堿銅復(fù)合 物衍生物。
[0021] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：
[0022] 1.本發(fā)明殼聚糖結(jié)構(gòu)中引入氨基苯甲酸基團(tuán)與銅離子，三者產(chǎn)生協(xié)同增效作用， 顯著提高了殼聚糖的抑菌活性。
[0023] 2.本發(fā)明制備的0-羧甲基殼聚糖乙酰丙酮氨基苯甲酸席夫堿銅復(fù)合物衍生物具 有良好的溶解性，可溶于多種溶劑，在提高抑菌效果的同時還避免了重金屬離子在土壤中 殘留，擴(kuò)大了其應(yīng)用領(lǐng)域，在農(nóng)藥領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用價值。
【附圖說明】
[0024] 圖1為全脫乙酰殼聚糖的紅外光譜圖，其紅外特征吸收（cm4 :1556, 1069。
[0025]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的殼聚糖衍生物1的紅外光譜圖，其紅外特征吸收 (cm3 :3426, 3345, 2922, 1682, 1596, 1541，1434, 1320, 1280, 1247。
[0026]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的殼聚糖衍生物2的紅外光譜圖，其紅外特征吸收 (cm-1) :3426, 3337, 2923, 1682, 1596, 1541，1434, 1320, 1280, 1246。
[0027]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的殼聚糖衍生物3的紅外光譜圖，其紅外特征吸收 (cm-1) :3422, 3335, 1672, 1595, 1542, 1418, 1320, 1279, 1246。
[0028]圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的殼聚糖衍生物4的紅外光譜圖，其紅外特征吸收 (cm-1) :3311，2877, 1556, 1397, 1314。
[0029]圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的殼聚糖衍生物5的紅外光譜圖，其紅外特征吸收 (cm-1) :3422, 3336, 1683, 1596, 1542, 1418, 1317。
[0030]圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的殼聚糖衍生物6的紅外光譜圖，其紅外特征吸收 (cm-1) :3422, 3336, 2926, 1683, 1595, 1542, 1419, 1318, 1279, 1246。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，并且本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅局限于 以下實(shí)施例。
[0032] 本發(fā)明采用活性亞結(jié)構(gòu)拼接原理，將氨基苯甲酸席夫堿衍生物的生物活性基團(tuán)引 入到天然產(chǎn)物殼聚糖骨架中，利用分子中的氨基絡(luò)合銅離子，制備出抑菌和誘導(dǎo)抗病活性 均提高的新型殼聚糖衍生物，為開發(fā)新型生物農(nóng)藥的開辟了新途徑。
[0033] 實(shí)施例1衍生物1的制備
[0034] 將2. 5克4-氨基-3-甲基苯甲酸、1. 66克乙酰丙酮加入到70mL無水乙醇中，60°C 反應(yīng)12小時，反應(yīng)物旋蒸，冷乙醇洗，60°C下干燥，即得單季胺配體。
[0035] 將0. 5克分子量為130萬的全脫乙酰殼聚糖加入到20mL無水乙醇和25mL水中，攪 拌下向其滴加〇. 5mL乙酸；2. 0克單季胺配體加入到50mL無水乙醇中，滴加到反應(yīng)體系中， 60°C反應(yīng)12小時；將2. 5克氯乙酸加入到10mL無水乙醇中，滴加到反應(yīng)體系中，60°C反應(yīng) 6小時，冷卻至室溫，加入無水乙醇沉淀，沉淀抽濾，無水乙醇洗滌，60°C下干燥，得淡黃色粉 末，即為〇-羧甲基殼聚糖乙酰丙酮氨基苯甲酸席夫堿衍生物。
[0036]將0. 3克0-羧甲基殼聚糖乙酰丙酮氨基苯甲酸席夫堿衍生物溶于30mL水中，0. 5 克Cu(OAc) 2 ? 2H20溶于50mL水中，70°C攪拌下將乙酸銅水溶液滴加到席夫堿水溶液中，反 應(yīng)6小時，冷卻至室溫，離心，水洗，60°C干燥，得深綠色粉末，即為式I所示0-羧甲基殼聚 糖銅復(fù)合物衍生物1，其中X為2-甲基-4-羧基苯基，n= 1000-8000。
[0037] 紅外光譜表明：0_羧甲基殼聚糖銅復(fù)合物衍生物1的紅外譜圖（圖2)與全脫乙 酰殼聚糖的紅外譜圖（圖1)相比，位于1556cm1的NH的特征吸收峰減弱，表明NH2已經(jīng)發(fā) 生反應(yīng)；1596,1434cm1為C=N和C-N的特征吸收峰；1541cm1為苯環(huán)的特征吸收；證明目 衍生物1合成成功。
[0038] 實(shí)施例2衍生物2的制備
[0039] 將2. 5克4-氨基-2-甲基苯甲酸、1. 66克乙酰丙酮加入到70mL無水乙醇中，60°C 反應(yīng)12小時，反應(yīng)物旋蒸，冷乙醇洗，60°C下干燥，即得單季胺配體。
[0040] 將0. 5克分子量為130萬的全脫乙酰殼聚糖加入到20mL無水乙醇和25mL水中，攪 拌下向其滴加〇. 5mL乙酸；2. 0克單季胺配體加入到50mL無水乙醇中，滴加到反應(yīng)體系中， 60°C反應(yīng)12小時；將2. 5克氯乙酸加入到10mL無水乙醇中，滴加到反應(yīng)體系中，60°C反應(yīng) 6小時，冷卻至室溫，加入無水乙醇沉淀，沉淀抽濾，無水乙醇洗滌，60°C下干燥，得淡黃色色 粉末，即為0-羧甲基殼聚糖乙酰丙酮氨基苯甲酸席夫堿衍生物。
[0041] 將0. 3克0-羧甲基殼聚糖乙酰丙酮氨基苯甲酸席夫堿衍生物溶于30mL水中，0. 5 克Cu(OAc) 2 ? 2H20溶于50mL水中，70°C攪拌下將乙酸銅水溶液滴加到席夫堿水溶液中，反 應(yīng)6小時，冷卻至室溫，離心，水洗，60°C干燥，得深綠色粉末，即為式I所示0-羧甲基殼聚 糖銅復(fù)合物衍生物1，其中X為3-甲基-4-羧基苯基，n= 1000-8000。
[0042] 紅外光譜表明：0_羧甲基殼聚糖衍生物2的紅外譜圖（圖3)與全脫乙酰殼聚糖 的紅外譜圖（圖1)相比，位于1556cm1的NH的特征吸收峰減弱，表明順2已經(jīng)發(fā)生反應(yīng)； 1596,1434cm1為C=N和C-N的特征吸收峰；1541cm1為苯環(huán)的特征吸收；證明目衍生物 2合成成功。
[0043] 實(shí)施例3衍生物3的制備
[0044] 將2. 5克3-氨基-2-甲基苯甲酸、1. 66克乙酰丙酮加入到70mL無水乙醇中，60°C 反應(yīng)12小時，反應(yīng)物旋蒸，冷乙醇洗，60°C下干燥，即得單季胺配體。
[0045] 將0. 5克分子量為130萬的全脫乙酰殼聚糖加入到20mL無水乙醇和25mL水中，攪 拌下向其滴加〇. 5mL