Органорастворимые соли полигексаметиленгуанидина Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 547.495+674.048

*

О. К. Халлыева, В. А. Добыш , Н. В. Коктыш, Н. А. Белясова, В. А. Тарасевич

Институт химии новых материалов Национальной академии наук Беларуси, Минск, Республика Беларусь 220141, Минск, ул. Ф. Скорины, д. 36 * e-mail: [email protected]

ОРГАНОРАСТВОРИМЫЕ СОЛИ ПОЛИГЕКСАМЕТИЛЕНГУАНИДИНА

Представлены результаты по синтезу, исследованию структуры и свойств гидрофобных солей полигексаметиленгуанидина, полученных на основе полигексаметиленгуанидина и жирных кислот состава С12-С18. Приведена оценка антибактериальных свойств в отношении санитарно-показательные бактерий Staphylococcus aureus и Escherichia coli. Показаны возможные направления практического использования таких соединений.

Ключевые слова: полигексаметиленгуанидин, жирные кислоты, гидрофобные свойства, ИК-спектроскопия, термогравиметрический анализ, тест-бактерии, антибактериальная активность.

Полимеры, содержащие гуанидиновые группировки, благодаря удачному сочетанию биоцидных, токсикологических и физико-химических свойств находят широкое применение в качестве действующих веществ в составе многих дезинфицирующих средств и полифункциональных добавок в различные материалы [1].

На практике в качестве дезсредств обычно используют гидрофильные соли

полигексаметиленгуанидина (ПГМГ) с

минеральными кислотами. Недостатком таких производных ПГМГ является их нерастворимость в органических растворителях, и как следствие, несовместимость с органорастворимыми

nH2 а'

Jlv

композиционными материалами (лаки, краски, полимерные материалы, нефтепродукты и др.).

Целью настоящей работы являлся синтез и изучение свойств гидрофобных солей ПГМГ, полученных из основания ПГМГ и жирных кислот состава С12-С18.

В основе синтеза лежал двухстадийный процесс, заключающийся в получении основания ПГМГ щелочным дегидрохлорированием гидрохлорида ПГМГ и последующей нейтрализацией спиртового раствора кислоты водным раствором основания. В реакциях использовали лауриновую, миристиновую, олеиновую и стеариновую кислоты.

Общая схема синтеза органорастворимых солей

ПГМГ представлена на рис. 1.

©_т©

-(H2C)6-NH NH

+ n NaOH

NH2 OH

x

-(H2C)6-HN^^NH

+ n NaCl

NH®OH®

-(H2O6-HN

A

NH-|—

n

+ n R-COOH

-(H2Q6-HN

NH?R-COO

Дн

©

NH-|—

n

+ n H2O

где R - C17H33-, C17H35-, C13H27-, C11H23-.

Рис. 1. Общая схема синтеза органорастворимых солей ПГМГ

Для ИК-спектров органорастворимых солей ПГМГ характерно наличие полос поглощения в областях: 3320 - 3410 см-1, 2850 - 2925 см-1, 1640 см-1 относящихся к валентным колебаниям аминогрупп, колебаниям алкильного скелета и колебаниям связи С=К соответственно (таблица 1).

Образование солей ПГМГ с жирными кислотами подтверждается появлением двух полос вблизи 1550 см-1 и 1400 см-1 (рис. 2, таблица 1), которые возникают в результате симметричных и антисимметричных валентных колебаний группы COO- [2].

Таблица 1. Характеристические полосы поглощения в ИК спектрах солей ПГМГ, см-1

Вещество v(NH) v(CH) v(C-N) V,as (COO-)

Олеат ПГМГ 3396 2925,2853 1641 1549, 1401

Стеарат ПГМГ 3324 2918,2850 1640 1549,1403

Лаурат ПГМГ 3396 2924, 2852 1641 1558,1402

Миристат ПГМГ 3406 2923,2851 1641 1558, 1402

n

n

3500

3000

1000

2500 2000 1500

Частота, см"1

Рис. 2. ИК-спектры стеариновой кислоты, гидрохлорида и стеарата ПГМГ

Термический анализ органорастворимых солей ПГМГ (рис. 3, таблица 2) показал, что их термолиз протекает в три стадии. На дериватограммах веществ в области 200 - 300 °С имеется эндотермический эффект, который связан с термоокислительной деструкцией молекул кислот. Два энтодермических эффекта в области 310 - 390 °С и 400 - 500 °С относятся к разложению

полигуанидина, обусловленного последовательной деструкцией гуанинового фрагмента и углеродного скелета [3]. Синтезированные соединения имеют меньшую термическую стабильность,

чем гидрохлорид ПГМГ, что можно объяснить окислительными свойствами

карбоксильных групп жирных кислот.

100.00 90.00 30.00 70.00 во.оо 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00

I /

ДТА/(мк8/мг)

«ЩТА/(мк8/мг/мин)

0.150 О 100 0.050 0.000 -0.050 -0.100 -0 150 -0 200 -0 250

300.0 400.0 Температура ГС

Рис. 3. Термогравиметрический анализ стеарата ПГМГ

Соединение Интервал температур по ТГ, °С Точка начала пика по ДТА, °С Изменение массы, %

Гидрохлорид ПГМГ 340 - 420 430 - 520 345 (-)* 437 (-) 60 93

210 - 300 265 (-) 19

Стеарат ПГМГ 310 - 390 342 (-) 63

400 - 500 429 (-) 85

230 - 300 260 (-) 17

Олеат ПГМГ 310 - 390 342 (-) 55

400 - 500 423 (-) 99

200 - 300 260 (-) 23

Лаурат ПГМГ 310 - 390 350 (-) 74

400 - 500 436 (-) 94

200 - 300 255 (-) 18

Миристат ПГМГ 310 - 390 340 (-) 67

400 - 500 426 (-) 91

*- эндотермический эффект

Антибактериальную активность производных ПГМГ оценивали диффузионным методом, основанном на определении ширины зон задержки роста тест-культур в агаризованной среде, формирующихся под действием диффундирующих в

среду биоцидов. В качестве тест культур использовали санитарно-показательные бактерии

Staphylococcus aureus ATCC 6538, Escherichia coli ATCC 8739.

Образец Диамет р зон, мм

S. aureus ATCC 6538 E. coli ATCC 8739

Гидрохлорид ПГМГ 18 13

Олеат ПГМГ 14 9

Стеарат ПГМГ 16 10

Лаурат ПГМГ 14 11

Миристат ПГМГ 15 11

Контроль (этанол) - -

Из полученных данных (таблица 3) следует, что наибольшей антибактериальной активностью обладает гидрохлорид ПГМГ, среди гидрофобных солей ПГМГ наибольшая активность в отношении как грамположительных, так и грамотрицательных бактерий выявлена для стеарата и миристата ПГМГ.

Результаты исследования показывают, что конечные продукты устойчивы во внешней среде,

растворяются в органических растворителях (хлороформ, хлористый метилен, этиловый спирт) и проявляют присущие полигуанидинам биоцидные свойства. Представленные соединения могут быть использованы в качестве органорастворимых биоцидных добавок и как регуляторы биодеструкции полимеров.

Халлыева Огултувак Клычовна, старший научный сотрудник лаборатории технологии синтеза новых веществ Центра Технологий Академии наук Туркменистана, Ашхабад, Туркменистан

Добыш Владимир Алексеевич, к.х.н., старший научный сотрудник лаборатории полимерных биоактивных веществ ИХНМНАНБеларуси, Минск, Беларусь

Коктыш Наталья Викторовна, младший научный сотрудник лаборатории полимерных биоактивных веществ ИХНМ НАН Беларуси, Минск, Беларусь

Белясова Наталья Александровна, к.б.н., доцент кафедры Биотехнологии и биоэкологии БГТУ, Минск, Беларусь

Тарасевич Владимир Александрович, д.х.н., профессор, заведующий лаборатории полимерных биоактивных веществ ИХНМ НАН Беларуси, Минск, Беларусь

Литература

1. Воинцева И. И., Гембицкий П. А. Полигуанидины - дезинфекционные средства и полифункциональные добавки в композиционные материалы. - М.: ЛКМ-пресс, 2009. - C. 6-22.

2. Беллами Л. Инфракрасные спектры сложных молекул. - М.: Мир, 1963. - C. 231-256.

3. Добыш В. А., Коктыш Н. В., Тарасевич В. А. Синтез и свойства комплексов полигексаметиленгуанидина с ионами Cu

2+

Zn2+, Ni2+// Журнал общей химии. 2012. Т.82. № 11. С. 1772-1777.

Khallyeva Ogultuvak Klychevna, Dobysh Vladimir Alekseevich , Koktysh Natalia Viktorovna, Belyasova Natalia Aleksandrovna, Tarasevich Vladimir Aleksandrovich

Institute of Chemistry of New Materials of National Academy of Sciences of Belarus, Minsk, Belarus * e-mail: [email protected]

BORNE POLYHEXAMETHYLENEGUANIDINE SALTS Abstract

The results of the synthesis, the study of the structure and properties of hydrophobic salts of polyhexamethyleneguanidine derived from and polyhexamethyleneguanidine fatty acids Q2-Q8 are discussed. The estimation of antibacterial properties in regard of sanitary-indicant bacteria of Staphylococcus aureus and Escherichia coli is described. The direction of the practical use of such compounds are shown.

Key words: polyhexamethyleneguanidine, analysis, test-bacteria, antibacterial activity.

fatty acids, hydrophobic properties, IR-spectroscopy, thermogravimetric