利用席夫碱化学方法合理设计一种可持续且结构定制的丙烯酸共聚物：全面的物理化学分析、抗菌性能研究及计算结合亲和力评估

《Journal of the Indian Chemical Society》：Rational Design of a Sustainable, Structurally Tailored Acrylic Copolymer via Schiff Base Chemistry: Comprehensive Physicochemical Analysis, Antimicrobial Performance, and Computational Binding Affinity Assessment

　　扎尔娜·R·帕特尔（Zarna R. Patel）| 阿卡什·K·帕特尔（Akash K. Patel）| 里特什·R·乔汉（Ritesh R. Chauhan）| 希特什·V·帕特尔（Hitesh V. Patel）| 普里特什·M·塔科尔（Pritesh M. Thakor）| 凯尤尔·M·潘迪亚（Keyur M. Pandya）| 迪帕克·D·楚达萨马（Dipak D. Chudasama）| 宾杜·C·帕特尔（Bindu C. Patel）| 谢夫塔·乔希（Shevta Joshi）| 拉杰什·J·帕特尔（Rajesh J. Patel）

印度古吉拉特邦瓦拉巴赫维迪亚纳加尔（Vallabh Vidyanagar），388120，萨达尔帕特尔大学（Sardar Patel University）化学系

**摘要**
本研究概述了通过新设计的含氯 Schiff 基团（SB）单体 4-{{[4-氯苯基]亚氨基]甲基}苯基-2-丙烯酸酯（MSB）与甲基丙烯酸（MA）共聚而成的共聚物的合成和表征过程。研究重点在于这些共聚物的合成、结构评估与性能分析。MB 基团是通过 SB 与甲基丙烯酰氯（MAC）反应生成的。随后，在 2,2'-偶氮二异丁腈（AIBN）引发剂的作用下，通过自由基聚合反应制备了 MSB 和 MA 的均聚物及共聚物。所得聚合物通过沉淀法纯化，并对其结构和热性能进行了研究。聚合物的结构和组成通过核磁共振（1H-NMR）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和高性能液相色谱（HPLC）分析得到确认；其热降解行为和稳定性则通过热重分析（TGA）和差示热分析（DTA）进行了评估。单体反应性比率的测定采用 Fineman-Ross（F-R）和 Kelen-Tüd?s（K-T）线性化技术。此外，所有合成的聚合物均进行了抗菌活性测试。为了进一步研究其抗菌性能，还对共聚物进行了计算分子对接分析。结果表明，这些聚合物具有显著的抗菌效果。聚合物主干中含有的新型氯基 Schiff 基团可能对其抗菌性能起到了关键作用，因为氯和 SB 基团本身就具有出色的抗菌活性。

**引言**
现有文献已报道了多种合成含 SB 基团单体及其衍生物共聚物的方法。这类材料因其在多个工业领域的广泛应用而显得尤为重要。丙烯酸类聚合物是一类反应性很强的材料，其独特的官能团化学性质使其在薄膜技术、纤维基材、防护及装饰涂层系统、光刻工艺、表面处理、先进粘合剂、图形艺术及颜料分散介质、复合粘合基材等方面具有广泛用途。这种共聚化技术是优化聚合物性能的有效方法之一，通过系统调整单体组成，研究人员可以制备出具有特定特性的新型聚合物，以满足科学实验和工业应用的需求。例如，Nanjundan 等人研究了在 70°C 下使用过氧化苯甲酰（BPO）引发甲基乙基酮（MEK）中 4-苯甲酰苯基丙烯酸酯（BPM）与环氧基甲基丙烯酸酯（GMA）的自由基共聚；Patel 等人制备了 2,4-二氯苯基丙烯酸酯（DCPMA）与 8-喹啉基丙烯酸酯（QMA）的共聚物，表现出较强的抗菌效果；Erol 等人合成了含有间甲苯基取代环丁基酮基团的共聚物，并与丙烯腈及苯乙烯在二氧烷溶液中共聚；Brar 等人通过 AIBN 引发聚合制备了丙烯腈-MA 共聚物；Patel 等人利用 FT-IR 和 1H-NMR 验证了香草酸甲基丙烯酸酯（VMA）和羟基乙基丙烯酸酯（HEMA）的聚合；Habibi 等人使用 AIBN 引发剂在 70°C 下实现了异丁基丙烯酸酯（i-BMA）与月桂基丙烯酸酯（LMA）的自由基共聚。TGA 通过精确测量温度升高过程中的质量变化，提供了关于聚合物稳定性的关键数据。热分析技术能够定量跟踪物质在编程温度条件下的性质变化和反应结果，广泛应用于聚合物科学领域，包括热降解和稳定性研究、氧化降解、固态反应、塑料和复合材料的组成分析等。TGA 有两种测量方式：等温和非等温。标准的热分析采用 5-10°C/min 的线性升温速率。动态 TGA 方法在研究热降解动力学参数方面具有优势。多种分析方法可用于从热重数据中推导动力学参数，选择方法取决于实验条件和目标。Broido 和 Doyle 的方法为 TGA 数据解释提供了有力的框架；Doyle 的计算方法能够通过积分分析方法准确提取动力学参数。Wittels 发现峰面积与样品重量之间存在线性关系，该关系可用于计算反应热 ΔH。控制实验参数对于提高热分析（如 DTA 和差示扫描量热法）的灵敏度和准确性至关重要。

**材料与方法**
所用化学品和溶剂包括甲基丙烯酸（MA）、苯甲酰氯（TCI Pvt. Ltd.）、对羟基苯甲醛（HiMedia Lab Pvt. Ltd.）、对氯苯胺、N,N-二甲基甲酰胺（DMF, Sisco Chem Pvt. Ltd.）、2,2'-偶氮二异丁腈（A. B. Enterprises）和乙醇（Shree Chalthan Vibhag Khand Sahakari Mandli Ltd.），所有化学品和溶剂均为分析级，纯度不低于 98%。

**结构表征**
利用 FT-IR 分析了 MAC 和 MSB 的光谱特征：图 1(a)、(b) 和 (c) 分别显示了 MAC、MSB 和聚（MSB）的 FT-IR 图谱。MAC 的特征峰分别为：2968 cm-1 的 νC-H 拉伸峰、2864 cm-1 的 ν=C-H 拉伸峰、1634 cm-1 的 νC=C 拉伸峰、1194 cm-1 的 νC-O 拉伸峰以及 674 cm-1 的 νC-Cl 拉伸峰；3071 cm-1 的峰对应芳香 C-H 基团的伸缩振动，证实了结构中存在苯基；2987 cm-1 的峰为 ν-CH3 振动、1728 cm-1 的峰为 νC=O 振动、1627 cm-1 的峰为 νC=O 振动。

**结论**
本研究成功合成了含有 SB 基团的新型丙烯酸共聚物，并通过多种光谱和分析技术（如 FT-IR、1H-NMR 和 HPLC）验证了其结构完整性。TGA 和 DTA 结果表明该共聚物具有优异的热稳定性。SB 基团的引入显著增强了材料的生物活性。作者在论文中明确了各自的贡献：凯尤尔·M·潘迪亚负责实验调查和数据分析；迪帕克·D·楚达萨马负责软件处理；宾杜·C·帕特尔负责方法论设计和实验调查；谢夫塔·乔希负责数据整理；扎尔娜·R·帕特尔负责撰写、审稿和验证；拉杰什·J·帕特尔负责总体指导；阿卡什·K·帕特尔负责初稿撰写；里特什·R·乔汉负责软件支持；希特什·V·帕特尔负责数据验证；普里特什·M·塔科尔负责进一步数据分析。

**未引用参考文献**
（此处列出相关参考文献）

**资助**
作者未因本研究及其发表获得任何财务支持。

**利益冲突声明**
作者声明在本发明涉及的新型 Schiff 基团修饰丙烯酸共聚物的合成、表征和抗菌性能评估过程中不存在任何财务、商业或个人利益冲突。

**致谢**
作者感谢萨达尔帕特尔大学化学系提供的研究基础设施和设备支持；特别感谢瓦拉巴赫维迪亚纳加尔 CVM 大学在新型丙烯酸共聚物合成、表征及抗菌性能测试过程中的技术协助。同时，也感谢所有同事和工作人员的努力。