一种异喹啉类离子液体、合成和应用.pdf

本发明公开了一种异喹啉类离子液体、合成和应用。包括如下步骤：在无水无氧、氮气保护条件下，向反应容器中迅速加入异喹啉和溴代正烷烃，搅拌并加热到回流反应，反应结束后获得粗产物；冷却至室温后将粗产物溶解，经过层析柱脱色除杂后旋转蒸发得到黏稠液体；黏稠液体再经多次洗涤、多次重结晶后去除残留溶剂，即得所述的异喹啉类离子液体，其中，溴代正烷烃为溴代正丁烷、溴代正辛烷和溴代正十二烷中任意一种。本发明的异喹啉类离子液体可作为抑菌剂，可用于杀除大肠杆菌及植物致病菌。

1.  一种异喹啉类离子液体，其特征在于，其结构通式为：

其中，n为4、8或12。

2.  一种如权利要求1所述的异喹啉类离子液体的合成方法，其特征在于，包括如下步骤:
在无水无氧、氮气保护条件下，向反应容器中迅速加入异喹啉和溴代正烷烃，搅拌并加热到回流反应，反应结束后获得粗产物；冷却至室温后将粗产物溶解，经过层析柱脱色除杂后旋转蒸发得到黏稠液体；黏稠液体再经多次洗涤、多次重结晶后去除残留溶剂，即得所述的异喹啉类离子液体，其中，溴代正烷烃为溴代正丁烷、溴代正辛烷和溴代正十二烷中任意一种。

3.  如权利要求2所述的异喹啉类离子液体的合成方法，其特征在于，按质量比计，异喹啉∶溴代正丁烷＝1∶0.9，异喹啉∶溴代正辛烷＝1∶1.5，异喹啉∶溴代正十二烷＝1∶2.2。

4.  如权利要求2所述的异喹啉类离子液体的制备方法，其特征在于，回流反应温度为606120℃之间，回流反应时间为12616h。

5.  如权利要求2所述的异喹啉类离子液体的合成方法，其特征在于，当溴代正烷烃为溴代正丁烷或溴代正辛烷时，粗产物采用氯仿溶解，当溴代正烷烃为溴代正十二烷时，粗产物采用二氯甲烷溶解。

6.  如权利要求2所述的异喹啉类离子液体的合成方法，其特征在于，当溴代正烷烃为溴代正辛烷时，黏稠液体采用无水乙醚多次洗涤，当溴代正烷烃为溴代正十二烷时，黏稠液体采用石油醚多次洗涤。

7.  如权利要求1所述的异喹啉类离子液体作为杀菌剂及抑剂菌的应用。

8.  如权利要求7所述的应用，其特征在于，所述的菌包括大肠杆菌和植物病原菌。

一种异喹啉类离子液体、合成和应用
技术领域
本发明涉及一种异喹啉类离子液体、合成制备方法及其应用，属于有机化学制备领域。
背景技术
离子液体作为一种绿色溶剂被广泛用于化学工业以及生命科学等诸多领域；由于其对微生物存在一定毒性，在抑菌剂、杀菌剂领域有着良好的应用。现有关于离子液体抑菌性研究主要集中在咪唑类及吡啶类，但该类离子液体抑菌性较差；异喹啉化合物是苯并吡啶结构，亦是喹啉类化合物的同分异构体，现已发现的异喹啉、喹啉化合物具有多方面的生物活性，包括抗细菌及真菌、抗疟疾、阵痛调节免疫功能，因此选择异喹啉或喹啉作为母体结构可有效地提高离子液体的抑菌性。
于2010年英国科学家Alessandro Busetti等人合成了喹啉类离子液体，结果表明喹啉离子液体对于多数临床感染致病菌都具有很强的抑菌性，然而喹啉离子液体的合成反应所需时间较长，并且须在四氧化二氮这种剧毒气体保护氛围下进行反应。
发明内容
本发明的目的是提供了一种异喹啉类离子液体、制备方法及其应用，该离子液体杀菌性能强。
实现本发明目的的技术解决方案是：一种异喹啉类离子液体，其结构通式为：

其中，n为4、8或12。
一种异喹啉类离子液体的制备方法，步骤如下:
在无水无氧、氮气保护条件下，向反应容器中快速加入异喹啉和溴代正烷烃，搅拌并加热到回流反应数小时，反应结束时则可以获得粗产物；冷却至室温后用溶剂I将其溶解，经过层析柱脱色除杂后旋转蒸发得到黏稠液体；再经溶剂II洗涤多次，经过多次重结晶后再在超低压的状态下抽除低沸点的残留溶剂，即得所述的异喹啉类离子 液体(简称[C_niQuin]Br)。
本发明进一步的优选方案为：
所述的溴代正烷烃为溴代正丁烷、溴代正辛烷或溴代正十二烷。
按质量比计，异喹啉∶溴代正丁烷＝1∶0.9，异喹啉∶溴代正辛烷＝1∶1.5，异喹啉∶溴代正十二烷＝1∶2.2。
反应温度为60～120℃之间，反应时间为12～16h。
当溴代正烷烃为溴代正丁烷或溴代正辛烷时，溶剂I采用氯仿，当溴代正烷烃为溴代正十二烷时，溶剂I采用二氯甲烷。
当溴代正烷烃为溴代正辛烷时，溶剂II采用无水乙醚，当溴代正烷烃为溴代正十二烷时，溶剂II采用用石油醚。
本发明所述的异喹啉类离子液体通过如下反应路线实现：

与现有技术相比，本发明的优点是：
(1)本发明所述的异喹啉类离子液体对革兰氏阴性菌大肠杆菌具有较强的杀菌性，[C₄iQuin]Br的最小抑菌浓度(MIC)在256μg/mL左右，[C₁₂iQuin]Br的最小抑菌浓度(MIC)32μg/mL以下，[C₈iQuin]Br的最小抑菌浓度(MIC)128μg/mL以下。对各类植物病原菌(灰霉菌、水稻纹枯病菌、小麦纹枯病菌)，[C₄iQuin]Br得EC50大于500mg/L，[C₈iQuin]Br的EC50为45mg/L左右，[C₁₂iQuin]Br的EC50为9mg/L左右，与洁尔灭相比，[C₁₂iQuin]Br抑菌活性更强。
(2)由于该离子液体对大肠杆菌和植物病原菌都具有较强的杀菌性，可以制备杀菌及抑菌产品。
(3)与现有的杀菌剂比较，该离子液体的合成路线短、工艺简单，对合成设备要求不高，副产物少，所得产品易于分离提纯。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步说明。
实施例1
异喹啉类离子液体的合成
1)[C₄iQuin]Br的合成
在无水无氧、氮气保护的条件下向50mL的圆底烧瓶中快速加入11g异喹啉和10g溴代正丁烷，搅拌并加热回流数小时，反应结束时则可以获得产物。冷却至室温后用溶剂I将其溶解，经过层析柱脱色除杂后旋转蒸发得到酒红色黏稠液体。经过多次重结晶后再用真空泵在超低压的状态下抽除低沸点的残留溶剂，即得到较纯净的溴化N—正烷基基异喹啉离子液体(简称[C₄iQuin]Br)。
2)[C₈iQuin]Br的合成
在无水无氧、氮气保护的条件下向100mL的圆底烧瓶中快速加入11g异喹啉和17g溴代正辛烷，搅拌并加热到100℃以上，回流数小时，反应结束时即得产物。冷却至室温后用氯仿将其溶解，经过层析柱脱色除杂后旋转蒸发得黄色黏稠液体。无水乙醚多次洗涤后得到淡黄色固体，将此淡黄色固体经过多次重结晶后即得到较纯净的溴化N—正辛基异喹啉离子液体(简称[C₈iQuin]Br)。
3)[C₁₂iQuin]Br的合成
在无水无氧、氮气保护的条件下向50mL的圆底烧瓶中快速加入5g异喹啉和12g溴代正十二烷，搅拌并加热到100℃以上回流数小时，反应结束后既得产物，经冷却至室温后用二氯甲烷将其溶解，经过层析柱脱色除杂后旋转蒸发得红色黏稠液体。石油醚多次洗涤后得到乳白色固体，将此乳白色固体经过多次重结晶后即得到较纯净的溴化N—正十二烷基异喹啉离子液体(简称[C₁₂iQuin]Br)。
化合物表征：
[C₄iQuin]Br：¹H NMR(600MHz，CDCl₃，20℃)0.97(t，-CH3，1×3H)，1.4(m，1×2H)，2.1(m，-CH2-，1×2H)，5.1(t，1×2H)，14Hδ＝11.207(s，1×H)，13H 8.799～8.77(d，2×2H)，8.146(t，2×2H)，8.36(d，1×H)，7.96(t，1×H)。
[C₈iQuin]Br：¹H NMR(600MHz，CDCl₃，20℃)0.85(t，-CH3，1×3H)，1.2(m，CH2-，3×6H)，1.3(m，-CH2-，1×2H)，1.4(m，1×2H)，2.1(m，-CH2-，1×2H)，5.1(t，1×2H)，14Hδ＝11.141(s，1×H)，13H 8.70(d，1×H)，8.12～8.15(t，2×2H)，8.36(d，1×H)，7.96(d，1×H)。
[C₁₂iQuin]Br：¹H NMR(600MHz，CDCl₃，20℃)0.869(t，-CH3，1×3H)，1.426～1.214(m,-CH2-，9×2H),2.1(m，-CH2-，1×2H)，5.08(t，1×2H)，14Hδ＝11.127(s，1×H)，13H 8.79(d， 1×H)，8.625(s,1×H),8.325(d，1×H)，8.13(d，1×H)，7.97(m，1×H)。
[C_nisoq]Br的红外表征：3030cm^-1，2920cm^-1，2960cm^-1，1600-1500cm^-1，725cm^-1。
实施例2
1采用宏量二倍稀释法对离子液体抑菌剂进行抑菌活性检测。
用无菌接种环将斜面上的细菌刮下，制成菌体浓度为5×10⁶CFU/mL的菌悬液，37℃培养活化12h。使用时，与适量液体培养基混匀(细菌终浓度为10⁵CFU/mL)。将待测样品用二倍稀释法稀释成所需浓度。只含细菌的为阴性对照；只含培养基的为空白对照。在摇床中将各个样品37℃培养24h，而后铺板培养24h。肉眼观察，记录菌落数，计算抑菌率，抑菌率在80％以上的最小浓度即为MIC。
2采用平板法测定离子液体对植物病原菌的抑菌活性
在无菌操作台上挑取保存的菌株，接种于斜面PDA固体培养基试管中，放置于恒温培养箱中，26℃进行活化，培养4天。再用接种环将培养4天的菌种接种到直径90mm的培养皿中，放置于恒温培养箱中，26℃进行活化，培养4天。采用菌丝生长速率法测定每种杀菌剂对植物病原菌的抑菌作用。从PDA培养基上培养4天的菌落打出直径为5mm的菌丝块，移到含有[C₄iQuin]Br，[C₈iQuin]Br，[C₁₂iQuin]Br固定浓度的PDA固体培养基中央，26℃置于恒温培养箱中培养4天，不加杀菌剂的平板为对照。每个处理做三次重复，采用十字交叉法测量菌落直径大小，并且由此得到菌落生长直径，计算菌丝的生长抑制率。
生长抑制率公式如下：
生长抑制率(％)＝(1-处理菌落生长直径/对照菌落生长直径)×100。
结果表明离子液体具有很强的抑菌活性。
表1异喹啉离子液体对于对大肠杆菌的最小抑菌浓度MIC、MBC(μg/ml)

表2异喹啉离子液体对三种植物致病菌的EC₅₀(mg/L)