本發(fā)明涉及光敏劑及其應(yīng)用。更具體地,涉及一種水溶性陰離子亞芐基環(huán)烷烴酮光敏劑、制備方法及其在光動(dòng)力抗微生物感染中的應(yīng)用。
背景技術(shù):
近年來,隨著環(huán)境污染的加劇,人們的健康受到越來越多的病原微生物的威脅。雖然抗生素對(duì)眾多病原微生物感染有顯著的治療效果,但由于大量抗生素的不合理使用,許多病原微生物在環(huán)境壓力下,對(duì)抗生素產(chǎn)生了耐藥性,變異成了多重耐藥菌(又稱“超級(jí)細(xì)菌”)。盡管人們正竭盡全力開發(fā)新的抗生素,但其研發(fā)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于病原微生物的變異速度。2015年,美國(guó)政府公布了一項(xiàng)為期5年的國(guó)家行動(dòng)計(jì)劃,計(jì)劃大幅削減抗生素不當(dāng)使用,加速研發(fā)其他療法,以應(yīng)對(duì)“緊迫而嚴(yán)重的”的細(xì)菌耐抗生素的威脅。
目前,光動(dòng)力療法抗微生物感染(antimicrobialphotodynamictherapy,apdt)在臨床上主要應(yīng)用于血液制品的消毒,特別是對(duì)病毒的滅活。此外,在口腔科、骨科和皮膚科等難治性的局部感染中,apdt也發(fā)揮著突出作用,被認(rèn)為是特別適合治療口腔內(nèi)細(xì)菌和真菌感染的新方法。(chemicalsocietyreviews,2002,31,128-136;photochemical&photobiologicalsciences,2004,3,412-418)。
光敏劑作為apdt過程的關(guān)鍵要素,一直是研究者們關(guān)注的焦點(diǎn)。目前臨床常見的多重耐藥菌以革蘭氏陰性菌為主,由于其表面致密并帶負(fù)電荷,通常只有陽(yáng)離子光敏劑能對(duì)其產(chǎn)生明顯的apdt效果,因而在生理ph值下呈正電性的陽(yáng)離子型光敏劑成為目前光敏劑設(shè)計(jì)、合成與研究的主流;與此相比,由于一般情況下,中性及陰離子型光敏劑滅活革蘭氏陰性菌的效果遠(yuǎn)不如其滅活革蘭氏陽(yáng)性菌的效果,因此,在近幾年的研究中,基于中性及陰離子型光敏劑的設(shè)計(jì)、合成及應(yīng)用的研究驟減。
但也有特殊的例子,有研究發(fā)現(xiàn)陰離子光敏劑如玫瑰紅(rosebengal)滅活革蘭氏陰性菌的效果可優(yōu)于陽(yáng)離子光敏劑如亞甲藍(lán)(methyleneblue)、孔雀石綠(malachitegreen)等;且在對(duì)抗多重耐藥菌mrsa時(shí),玫瑰紅的抗菌效果更是遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)有的多種光敏劑,如陽(yáng)離子光敏劑:結(jié)晶紫(crystalviolet)、新亞甲藍(lán)(newmethyleneblue)、甲苯胺藍(lán)(toluidineblue-o)、亞甲藍(lán)(methyleneblue);陰離子光敏劑:赤蘚紅(erythrosine)、二氫卟吩e6(npe6)。說明除了光動(dòng)力產(chǎn)生活性氧物質(zhì)滅活病原微生物外,通過正負(fù)電荷間的靜電相互作用擾亂和中斷病原微生物細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的抗菌機(jī)制并不是實(shí)現(xiàn)高效apdt的唯一手段。
yoshimura和nikaido在“diffusionofbeta-lactamantibioticsthroughtheporinchannelsofescherichiacolik-12”antimicrobialagentsandchemotherapy,1985,vol.27,pp84-92的文章中指出,在革蘭氏陰性菌的表面都有孔蛋白通道(porinchannels),分子量小于600~700道爾頓(da)的水溶性分子可通過此通道被革蘭氏陰性菌攝取(幾乎所有的β-內(nèi)酰胺類抗生素均存在此機(jī)制)。因此,借助此攝取機(jī)制,陰離子光敏劑有可能實(shí)現(xiàn)對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌和革蘭氏陰性菌均有效地滅活?;诖?,陰離子型的光敏劑也曾經(jīng)被廣泛關(guān)注,但到目前為止,除了玫瑰紅、血卟啉類光敏劑(如hpd、photofrin和verteporfin)等少數(shù)幾種陰離子型光敏劑,其它對(duì)革蘭氏陰性菌apdt效果顯著的陰離子型光敏劑的研究至今還鮮有報(bào)道。
亞芐基環(huán)烷烴酮結(jié)構(gòu)是很多藥品和生物制品合成的原料或功能基團(tuán),具有良好的藥物結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),同時(shí),其具有很好的光敏活性,通過引入水溶性陰離子基團(tuán)所制備的亞芐基環(huán)烷烴酮光敏劑可高效地引發(fā)水溶性單體的光聚合,還具有光動(dòng)力抗腫瘤的功能(journalofphotochemistryandphotobiologya:chemistry,2009,202,74-79;journalofphotochemistryandphotobiologya:chemistry,2011,222,228-235)。在本發(fā)明中,我們首次嘗試將水溶性陰離子型亞芐基環(huán)烷烴酮光敏劑應(yīng)用于光動(dòng)力抗微生物感染方面的研究,取得了顯著的療效。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提供一類水溶性陰離子亞芐基環(huán)烷烴酮光敏劑,該類光敏劑分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合成容易,在水中溶解度良好,具有合適的脂水分配比,且在350~600nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)有較強(qiáng)吸收,在光源照射下能夠快速產(chǎn)生活性氧物質(zhì)。
本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供一種水溶性陰離子亞芐基環(huán)烷烴酮光敏劑的制備方法,此制備方法簡(jiǎn)單,產(chǎn)品產(chǎn)率高、純度高。
本發(fā)明的第三個(gè)目的在于提供一種水溶性陰離子亞芐基環(huán)烷烴酮光敏劑在光動(dòng)力抗微生物感染中的應(yīng)用。
為達(dá)到上述第一個(gè)目的,本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
本發(fā)明提供一種水溶性陰離子亞芐基環(huán)烷烴酮光敏劑,具有如下結(jié)構(gòu)式c1、c2或c3:
其中:r1為甲基、乙基、丙基或異丙基,優(yōu)選地,r1為甲基或乙基;
r2為甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基或-ch2ch2-coo-x,優(yōu)選地,r2為甲基、乙基或-ch2ch2-coo-x;
r3為甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基或-ch2ch2-coo-x,優(yōu)選地,r3為甲基、乙基或-ch2ch2-coo-x;
r2和r3可以是相同或不同的取代基團(tuán),但r2和r3不能同時(shí)為-ch2ch2-coo-x;
x為陽(yáng)離子li+、na+或k+;
優(yōu)選地,本發(fā)明水溶性陰離子亞芐基環(huán)烷烴酮光敏劑在350~600nm波長(zhǎng)范圍具有較高的生物光動(dòng)力活性。
為達(dá)到上述第二個(gè)目的,本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
本發(fā)明提供一種具有前述結(jié)構(gòu)式c1的水溶性陰離子亞芐基環(huán)烷烴酮光敏劑的制備方法,包括如下步驟:
1)在蒸餾水中在堿性水解劑條件下,將商業(yè)可得的通式q1化合物
水解,收集得到的通式q2中間產(chǎn)物
反應(yīng)方程式如下:
具體步驟為:將商業(yè)可得的通式q1化合物和堿性水解劑按摩爾比為1:1~1:50的比例加入到反應(yīng)容器中;向體系中加入蒸餾水以溶解堿性水解劑,將體系攪拌均勻后開始升溫,反應(yīng)混合液于100℃回流4~20小時(shí);反應(yīng)結(jié)束后體系自然冷卻,抽濾除去不溶物,得濾液;攪拌條件下向?yàn)V液中逐滴加入酸性溶液直至無(wú)沉淀析出;將沉淀物抽濾并水洗三次,隨后用堿性溶液中和至沉淀恰好消失,減壓旋蒸溶液,并干燥得到通式q2中間產(chǎn)物;
其中,步驟1)及步驟1)的具體步驟中,堿性水解劑為氫氧化鋰、氫氧化鈉或氫氧化鉀中的一種或幾種;
酸性溶液為甲酸、乙酸、丙酸、鹽酸或硫酸中的一種或幾種;所述酸性溶液的濃度為0.01~3moll-1;
堿性溶液為氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氫鋰、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀或碳酸氫鉀中的一種或幾種;所述堿性溶液的濃度為0.01~3moll-1;
2)在乙醇-水溶液中在堿性催化劑條件下,將
反應(yīng),收集得到的通式q4中間產(chǎn)物
反應(yīng)方程式如下:
具體步驟為:將
其中,上述步驟2)及步驟2)的具體步驟中,
所述堿性催化劑為氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氫鋰、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀、碳酸氫鉀、吡啶或六氫吡啶中的一種或幾種;
3)在甲醇-水溶液中在堿性催化劑條件下,將步驟2)所得q4與步驟1)所得q2按摩爾比1:1~1:2的比例進(jìn)行反應(yīng),收集得到的結(jié)構(gòu)式c1化合物;
或,
在甲醇-水溶液中在堿性催化劑條件下,將
反應(yīng)方程式為:
具體步驟為:將步驟2)所得的q4和步驟1)制得的q2按照摩爾比1:1~1:2的比例加入反應(yīng)容器,向上述體系中加入10~500倍甲醇-水溶液(其中甲醇的體積百分含量為20%~90%),再加入催化量的堿性催化劑,在20~120℃條件下反應(yīng)2~36小時(shí),去除溶劑,然后采用硅膠柱分離得到結(jié)構(gòu)式c1化合物;
或,
將
其中:上述步驟3)及步驟3)的具體步驟中,
所述堿性催化劑為氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氫鋰、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀或碳酸氫鉀中的一種或幾種;
其中:上述步驟1)-3)中,r1為甲基、乙基、丙基或異丙基,優(yōu)選地,r1為甲基或乙基;
r2為甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基或-ch2ch2-coo-x,優(yōu)選地,r2為甲基、乙基或-ch2ch2-coo-x;
r3為甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基或-ch2ch2-coo-x,優(yōu)選地,r3為甲基、乙基或-ch2ch2-coo-x;
r2和r3可以是相同或不同的取代基團(tuán),但r2和r3不能同時(shí)為-ch2ch2-coo-x;
x為陽(yáng)離子li+、na+或k+;
本發(fā)明提供一種具有前述結(jié)構(gòu)式c2的水溶性陰離子亞芐基環(huán)烷烴酮光敏劑的制備方法,包括如下步驟:
①在乙醇-水溶液中在堿性催化劑條件下,將
反應(yīng),收集得到的通式q4中間產(chǎn)物
反應(yīng)方程式為:
具體步驟為:將
其中,上述步驟①及步驟①的具體步驟中,
所述堿性催化劑為氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氫鋰、碳酸鈉碳酸氫鈉、碳酸鉀、碳酸氫鉀、吡啶或六氫吡啶中的一種或幾種;
②在甲醇-水溶液在堿性催化劑條件下,將q4與商業(yè)可得的4-甲酰苯基-3-氨基丙酸s1
反應(yīng),收集得到的通式s2中間產(chǎn)物
反應(yīng)方程式為:
具體步驟為:將q4和商業(yè)可得的s1按摩爾比1:1~1:2的比例加入到反應(yīng)容器中,向上述體系中加入10~500倍的甲醇-水溶液(其中甲醇的體積百分含量為20%~90%),再加入催化量的堿性催化劑,在20~100℃條件下反應(yīng)2~36小時(shí),去除溶劑,然后采用硅膠柱分離得到通式s2中間產(chǎn)物;
其中,上述步驟②及步驟②的具體步驟中,
所述堿性催化劑為氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氫鋰、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀或碳酸氫鉀中的一種或幾種;
③在酸性溶液條件下,將步驟②所得s2與丙烯酸反應(yīng),收集得到的結(jié)構(gòu)式c2化合物;
反應(yīng)方程式為:
具體步驟為:將步驟②中制得的s2按照質(zhì)量比為1:1~1:1000的比例溶于酸性溶液中,攪拌一定時(shí)間后,向上述體系中加入體積是酸性溶液體積1~10倍的丙烯酸,將溶液溫度升至60~100℃,并在惰性氣體的保護(hù)下反應(yīng)4~36小時(shí),反應(yīng)液冷卻至室溫后抽濾,濾液中加入適量蒸餾水,冰浴下攪拌3~12小時(shí)后可見大量沉淀析出,沉淀物用堿性溶液中和至沉淀恰好消失,再將上述溶液加入到適量乙醇中,冰浴下析出固體,得到目標(biāo)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)式c2化合物;
其中,上述步驟③及步驟③的具體步驟中,所述酸性溶液為甲酸、乙酸、丙酸、鹽酸或硫酸中的一種或幾種,所述酸性溶液的濃度為0.01~3moll-1;
所述堿性溶液為氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氫鋰、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀或碳酸氫鉀中的一種或幾種,所述堿性溶液的濃度為0.01~3moll-1;
其中,上述步驟①-③中,r2為甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基或-ch2ch2-coo-x,優(yōu)選地,r2為甲基、乙基或-ch2ch2-coo-x;
r3為甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基或-ch2ch2-coo-x,優(yōu)選地,r3為甲基、乙基或-ch2ch2-coo-x;
r2和r3可以是相同或不同的取代基團(tuán),但r2和r3不能同時(shí)為-ch2ch2-coo-x;
x為陽(yáng)離子li+、na+或k+;
本發(fā)明提供一種具有前述結(jié)構(gòu)式c3的水溶性陰離子亞芐基環(huán)烷烴酮光敏劑的制備方法,包括如下步驟:
a)在蒸餾水中在堿性催化劑條件下,將
反應(yīng),收集得到的通式t1中間產(chǎn)物
反應(yīng)方程式如下:
具體步驟為:將
其中,上述步驟a)和步驟a)的具體步驟中,
所述堿性催化劑為氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氫鋰、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀或碳酸氫鉀中的一種或幾種;
b)在酸性溶液條件下,將步驟a)所得t1與丙烯酸反應(yīng),收集得到結(jié)構(gòu)式c3化合物;
反應(yīng)方程式為:
具體步驟為:將步驟a)中所得的t1按照質(zhì)量比為1:1~1:1000的比例溶于酸性溶液中,攪拌后,向上述體系中加入體積是酸性溶液體積1~30倍的丙烯酸,將溶液溫度升至60~100℃,并在惰性氣體的保護(hù)下反應(yīng)4~48小時(shí);反應(yīng)液冷卻至室溫后抽濾,濾液中加入適量蒸餾水,冰浴下攪拌3~12小時(shí)后可見大量沉淀析出,沉淀物用堿性溶液中和至沉淀恰好消失,再將上述溶液加入到適量乙醇中,冰浴下析出固體,得到目標(biāo)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)式c3化合物;
其中,上述步驟b)及步驟b)的具體步驟中,所述酸性溶液為甲酸、乙酸、丙酸、鹽酸或硫酸中的一種或幾種,所述酸性溶液的濃度為0.01~3moll-1;
所述堿性溶液為氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氫鋰、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀或碳酸氫鉀中的一種或幾種,所述堿性溶液的濃度為0.01~3moll-1;
其中,上述步驟a)-b)中,所述x為陽(yáng)離子li+、na+或k+;
本申請(qǐng)中水溶性陰離子亞芐基環(huán)烷烴酮光敏劑的制備方法中,上述通式q1化合物、通式q3化合物、s1等均可商業(yè)購(gòu)得,如無(wú)特殊說明,均是可商業(yè)購(gòu)買所得。
為達(dá)到上述第三個(gè)目的,本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
本發(fā)明的水溶性陰離子亞芐基環(huán)烷烴酮光敏劑在光動(dòng)力抗微生物感染中的應(yīng)用。
優(yōu)選地,所述微生物指細(xì)菌、真菌或病毒。
進(jìn)一步地,所述細(xì)菌為革蘭氏陽(yáng)性菌或革蘭氏陰性菌;所述革蘭氏陽(yáng)性菌選自金黃色葡萄球菌、耐甲氧西林金黃色葡萄球菌、鏈球菌、肺炎雙球菌、炭疽桿菌、白喉?xiàng)U菌或破傷風(fēng)桿菌;所述革蘭氏陰性菌選自大腸桿菌、痢疾桿菌、傷寒桿菌、變形桿菌或百日咳桿菌。
進(jìn)一步地,所述真菌選自霉菌、酵母菌、啤酒母菌、紅曲霉素、假絲酵母、白色念珠菌、黃曲霉、白地霉或抗生菌。
進(jìn)一步地,所述病毒選自噬菌體、煙草花葉病毒、禽流感病毒、天花病毒、hiv、甲型肝炎病毒、乙型肝炎病毒、風(fēng)疹病毒或mers病毒。
優(yōu)選地,所述光動(dòng)力的照射光為激光、led光或模擬太陽(yáng)光。
進(jìn)一步地,模擬太陽(yáng)光由oriel91192太陽(yáng)能模擬器獲得,可市售,如購(gòu)于美國(guó)理波公司,型號(hào)為oriel91192。
進(jìn)一步地,所述照射光的波長(zhǎng)為350~600nm;所述照射光的光照時(shí)間為30秒~1小時(shí),光照強(qiáng)度為5~1000mw/cm2。
優(yōu)選地,所述水溶性陰離子亞芐基環(huán)烷烴酮光敏劑的最低抑菌濃度為0.001~100μm。
優(yōu)選地,將水溶性陰離子亞芐基環(huán)烷烴酮光敏劑激活革蘭氏陰性菌的孔蛋白通道,滅活革蘭氏陰性菌。
本發(fā)明提供一種水溶性陰離子光敏劑通過激活革蘭氏陰性菌的孔蛋白通道,實(shí)現(xiàn)革蘭氏陰性菌有效滅活的新思路。
進(jìn)一步地,所述的水溶性陰離子光敏劑有效滅活革蘭氏陰性菌的新思路是指水溶性陰離子光敏劑有效激活孔蛋白通道,提高革蘭氏陰性菌對(duì)光敏劑的攝取量,從而最大程度的光動(dòng)力滅活革蘭氏陰性菌。
更進(jìn)一步地,所述孔蛋白通道是指一類存在于革蘭氏陰性菌外膜上的蛋白質(zhì)。這類蛋白質(zhì)充當(dāng)了親水性物質(zhì)的分子過濾器,在外膜上起著“分子篩”的作用。這些蛋白生成的裝滿水的通道可讓親水性物質(zhì)進(jìn)入周質(zhì)空間中。部分孔道蛋白生成的擴(kuò)散通路可允許大大小小排阻極限的溶質(zhì)通過,而另一些則在孔道內(nèi)有特異性的結(jié)合位點(diǎn),只能允許一種溶質(zhì)通過。孔蛋白通道是細(xì)菌外膜上的一種主要蛋白質(zhì),更優(yōu)選地,孔蛋白通道為外膜蛋白通道ompf,外膜蛋白通道ompc和外膜蛋白通道phoe。
本發(fā)明的有益效果如下:
1.本發(fā)明中的水溶性陰離子亞芐基環(huán)烷烴酮光敏劑結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、分子量小,具有確定的化學(xué)結(jié)構(gòu),易于制備、純化和進(jìn)一步修飾,滿足臨床用藥的基本要求。
2.本發(fā)明中的水溶性陰離子亞芐基環(huán)烷烴酮光敏劑具有脂水雙親的特點(diǎn),其脂水分配比能夠滿足臨床光動(dòng)力治療的使用要求。
3.本發(fā)明中的水溶性陰離子亞芐基環(huán)烷烴酮光敏劑的合成方法具有操作簡(jiǎn)單、產(chǎn)品產(chǎn)率高、純度高的特點(diǎn),可以放量合成。
4.本發(fā)明中的水溶性陰離子亞芐基環(huán)烷烴酮光敏劑在350~600nm波長(zhǎng)范圍具有較高的生物光動(dòng)力活性,作為光動(dòng)力藥物滅活病原微生物方面具有很好應(yīng)用前景。
5.本發(fā)明中的水溶性陰離子亞芐基環(huán)烷烴酮光敏劑能夠?qū)崿F(xiàn)細(xì)菌、真菌和病毒的有效光滅活。
6.本發(fā)明中的水溶性陰離子亞芐基環(huán)烷烴酮光敏劑能夠激活革蘭氏陰性菌的孔蛋白通道,實(shí)現(xiàn)對(duì)革蘭氏陰性菌的有效光滅活。
附圖說明
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
圖1示出光動(dòng)力滅活金黃色葡萄球桿菌、大腸桿菌的96孔板中光敏劑濃度示意圖。
圖2示出實(shí)施例1中制得的光敏劑應(yīng)用于光動(dòng)力滅活大腸桿菌的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
圖3示出實(shí)施例3中制得的光敏劑在三氯甲烷中的紫外-可見吸收光譜及熒光發(fā)射光譜。
圖4示出實(shí)施例4中制得的光敏劑應(yīng)用于光動(dòng)力滅活金黃色葡萄球菌的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
圖5示出實(shí)施例6中制得的光敏劑應(yīng)用于光動(dòng)力滅活白色念珠菌前后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
圖6示出實(shí)施例7中制得的光敏劑在三氯甲烷中的紫外-可見吸收光譜及熒光發(fā)射光譜。
圖7示出實(shí)施例11中制得的光敏劑應(yīng)用于觀察蛋白通道影響光敏劑攝取的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
具體實(shí)施方式
為了更清楚地說明本發(fā)明,下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行表示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,下面所具體描述的內(nèi)容是說明性的而非限制性的,不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
實(shí)施例1
水溶性亞芐基環(huán)烷烴酮光敏劑c1-1的制備:
(i)在500ml三口瓶中加入氫氧化鈉(0.14mol,5.60g)和商業(yè)可得的n-乙基-n-氰乙基-4-氨基苯甲醛(0.04mmol,8.08g),向上述體系中加入120ml蒸餾水。攪拌均勻后開始升溫反應(yīng)混合液,于100℃回流4小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后體系自然冷卻,抽濾除去不溶物。攪拌下向?yàn)V液中逐滴加入稀鹽酸(0.5moll-1)直至無(wú)沉淀析出。將沉淀物抽濾并水洗三次,隨后用0.1moll-1的氫氧化鈉溶液中和至沉淀恰好消失。減壓旋蒸溶液,干燥得到產(chǎn)物q2-1,產(chǎn)率為96%,
(ii)向一個(gè)100毫升三口燒瓶中加入8.85克(0.05mol)商業(yè)可得的n,n-二乙氨基苯甲醛,3.52克(0.05mol)環(huán)丁酮,加入50毫升乙醇-水溶液(其中乙醇的體積百分含量為80%),攪拌使其溶解均勻后一次性加入0.05克氫氧化鈉,冰浴反應(yīng)10小時(shí),反應(yīng)液經(jīng)旋蒸除去溶劑得到粗產(chǎn)品,用色譜柱分離提純得橙色固體q4-1,產(chǎn)率50%,
(iii)向一個(gè)100毫升三口燒瓶中加入2.29克(0.01mol)q4-1,2.43克(0.01mol)q2-1,加入30毫升甲醇-水溶液(其中甲醇的體積百分含量為70%),攪拌使其溶解均勻后一次性加入0.03克氫氧化鈉,室溫下攪拌12小時(shí),經(jīng)旋蒸除去溶劑得到粗產(chǎn)品,用色譜柱分離提純得到目標(biāo)產(chǎn)物c1-1,產(chǎn)率80%。hr-ms(esi):[m]+:calcdfor[c27h33n2o3+2h+]+435.2497;found435.2339,
水溶性亞芐基環(huán)烷烴酮光敏劑c1-1用于光動(dòng)力滅活大腸桿菌:
(iv)將市售的大腸桿菌在肉湯培養(yǎng)基中復(fù)蘇,通過測(cè)定600nm的吸光度值來確定細(xì)菌的濃度。然后,利用無(wú)菌的96孔板進(jìn)行最低抑菌濃度(minimuminhibitoryconcentration,mic)的測(cè)定,見附圖1。96孔板中每相鄰的四個(gè)孔,例如c1,c2,d1和d2所加光敏劑濃度是相同的。按照示意圖所示濃度,每孔加入100微升不同光敏劑濃度的肉湯溶液。其中,陰性對(duì)照組為b+b組(100微升肉湯中加入10微升的大腸桿菌),陽(yáng)性對(duì)照組為gm組(100微升肉湯加入1%的慶大霉素),空白對(duì)照組為broth組(100微升肉湯中加入10微升pbs)。上述96孔板中的細(xì)菌濃度約為5×105cfu每毫升。利用532nm的激光(50mw/cm2,10min)照射上述96孔板后,放入細(xì)菌培養(yǎng)箱繼續(xù)培養(yǎng)18小時(shí)。然后利用0.0675%的刃天青鈉鹽溶液進(jìn)行顯色。經(jīng)過4小時(shí)的顯色反應(yīng),96孔板中液體顏色沒有由藍(lán)色變?yōu)榉凵鶎?duì)應(yīng)的光敏劑濃度為最低抑菌濃度,最低抑菌濃度為1.0μm,見附圖2。
實(shí)施例2
水溶性亞芐基環(huán)烷烴酮光敏劑c1-2的制備:
同實(shí)施例1的制備方法,其不同在于,將步驟(ii)中環(huán)丁酮改為環(huán)戊酮,其余條件不變,制備得到目標(biāo)產(chǎn)物c1-2,產(chǎn)率85%,hr-ms(esi):[m]+:calcdfor[c28h35n2o3+2h+]+449.2653;found449.2660,
水溶性亞芐基環(huán)烷烴酮光敏劑c1-2用于光動(dòng)力滅活金黃色葡萄球菌:
同實(shí)施例1中的應(yīng)用方法(iv),區(qū)別在于,將大腸桿菌改為市售可得的金黃色葡萄球菌,其余條件不變,所得效果與實(shí)施例1相近。
實(shí)施例3
水溶性亞芐基環(huán)烷烴酮光敏劑c1-3的制備:
同實(shí)施例1的制備方法,其不同在于,將步驟(ii)中環(huán)丁酮改為環(huán)己酮,其余條件不變,制備得到目標(biāo)產(chǎn)物c1-3,產(chǎn)率63%,hr-ms(esi):[m]+:calcdfor[c29h37n2o3+2h+]+463.2810;found463.2885,c1-3在三氯甲烷中的紫外-可見吸收光譜及熒光發(fā)射光譜見附圖3,說明光敏劑c1-3在350~600nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)有較強(qiáng)吸收,在光源照射下有能夠快速產(chǎn)生活性氧物質(zhì)的能力;結(jié)合紫外-可見吸收光譜和熒光發(fā)射光譜來看,光敏劑c1-3在此條件下以單分子形式存在,沒有聚集性,因此預(yù)測(cè)產(chǎn)生的活性氧物質(zhì)不會(huì)因聚集體問題而淬滅。
水溶性亞芐基環(huán)烷烴酮光敏劑c1-3用于光動(dòng)力滅活耐甲氧西林金黃色葡萄球菌:
同實(shí)施例1中的應(yīng)用方法(iv),區(qū)別在于,將大腸桿菌改為市售可得的耐甲氧西林金黃色葡萄球菌,其余條件不變,所得效果與實(shí)施例1相近。
實(shí)施例4
水溶性亞芐基環(huán)烷烴酮光敏劑c1-4的制備:
同實(shí)施例1的制備方法,其不同在于,將步驟(i)中,氫氧化鈉換成氫氧化劑,氫氧化鈉溶液換成氫氧化鉀溶液,其余條件不變,制備得到目標(biāo)產(chǎn)物c1-4,產(chǎn)率78%。hr-ms(esi):[m]+:calcdfor[c27h33n2o3+2h+]+435.2340;found435.2369。
水溶性亞芐基環(huán)烷烴酮光敏劑c1-4用于光動(dòng)力滅活金黃色葡萄球菌:
同實(shí)施例1中的應(yīng)用方法(iv),區(qū)別在于,將大腸桿菌換成金黃色葡萄球菌,將激光改為515nm的led光(20mw/cm2,20min),且led光照射96孔板后,用0.0675%的刃天青鈉鹽溶液進(jìn)行顯色,其余條件不變,確定最低抑菌濃度為2.0μm,見附圖4。
實(shí)施例5
水溶性亞芐基環(huán)烷烴酮光敏劑c1-5的制備:
同實(shí)施例4的制備方法,其不同在于,將步驟(ii)中環(huán)丁酮改為環(huán)辛酮,其余條件不變,制備得到目標(biāo)產(chǎn)物c1-5,產(chǎn)率55%,hr-ms(esi):[m]+:calcdfor[c31h41n2o3+2h+]+491.3123;found491.3321。
水溶性亞芐基環(huán)烷烴酮光敏劑c1-5用于光動(dòng)力滅活耐甲氧西林金黃色葡萄球菌:
同實(shí)施例4,區(qū)別在于,將金黃色葡萄球菌改為耐甲氧西林金黃色葡萄球菌,其它條件不變,所得效果與實(shí)施例4相近。
實(shí)施例6
水溶性亞芐基環(huán)烷烴酮光敏劑c2-1的制備:
(i)向一個(gè)100毫升三口燒瓶中加入8.85克(0.05mol)商業(yè)可得的n,n-二乙氨基苯甲醛,3.52克(0.05mol)環(huán)丁酮,加入40毫升乙醇-水溶液(其中乙醇的體積百分含量為80%),攪拌使其溶解均勻后一次性加入0.05克氫氧化鈉,冰浴反應(yīng)10小時(shí),反應(yīng)液經(jīng)旋蒸除去溶劑得到粗產(chǎn)品,用色譜柱分離提純得橙色固體q4-1,產(chǎn)率50%。
(ii)參照實(shí)施例1中(iii)的操作,向一個(gè)100毫升三口燒瓶中加入2.29克(0.01mol)q4-1和商業(yè)可得的4-甲酰苯基-3-氨基丙酸s1質(zhì)量為1.93克(0.01mol),溶劑為甲醇-水溶液(其中甲醇的體積百分含量為60%),攪拌使其溶解均勻后一次性加入0.10克氫氧化鋰,在50℃條件下反應(yīng)12小時(shí),經(jīng)旋蒸除去溶劑得到粗產(chǎn)品,用色譜柱分離提純得到目標(biāo)產(chǎn)物得到s2-1,產(chǎn)率85%,
(iii)將s2-1(2.0mmol,0.82g)溶于7ml的稀硫酸溶液中(1moll-1),攪拌20分鐘后加入50ml丙烯酸。溶液升溫至85℃,在n2保護(hù)下反應(yīng)10小時(shí),反應(yīng)液冷卻至室溫后抽濾,濾液加入到300ml蒸餾水中,冰浴攪拌3小時(shí)后可見大量沉淀析出。沉淀物用0.1moll-1的氫氧化鋰溶液中和至沉淀恰好消失,所得水溶液加到400ml的乙醇中,冰浴攪拌3小時(shí)后析出固體,并洗滌干燥,得到目標(biāo)產(chǎn)物c2-1,產(chǎn)率39%。hr-ms(esi):[m]+:calcdfor[c28h30n2o5+3h+]+477.2166;found477.2188。
水溶性亞芐基環(huán)烷烴酮光敏劑c2-1用于光動(dòng)力滅活白色念珠菌:
取1微升白色念珠菌菌液接種到沙氏葡萄糖肉湯培養(yǎng)基中,培養(yǎng)48~72小時(shí)。取1×105cfu每毫升白色念珠菌溶液中加入不同濃度的光敏劑,使光敏劑的最終濃度為25微摩爾、50微摩爾和100微摩爾。攝取1小時(shí)后,利用532nm(40mw/cm2,10min)的激光。利用涂布平板法,觀察不同濃度下的菌落數(shù)目,測(cè)定光敏劑的抗真菌活性,見附圖5,從圖中可以看出加入光敏劑進(jìn)行光動(dòng)力抗菌后,白色念珠菌的菌落數(shù)明顯減少,說明光敏劑的抗菌活性良好。
實(shí)施例7
水溶性亞芐基環(huán)烷烴酮光敏劑c2-2的制備:
重復(fù)實(shí)施例6中的制備方法,區(qū)別在于,將步驟(i)中的環(huán)丁酮改為環(huán)庚酮,其余條件不變,制備得到目標(biāo)產(chǎn)物c2-2,產(chǎn)率29%,hr-ms(esi):[m]+:calcdfor[c31h36n2o5+3h+]+519.2635;found519.2677,所得c2-2在三氯甲烷中的紫外-可見吸收光譜及熒光發(fā)射光譜見附圖6,說明光敏劑c2-2在350~600nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)有較強(qiáng)吸收,在光源照射下有能夠快速產(chǎn)生活性氧物質(zhì)的能力;結(jié)合紫外-可見吸收光譜和熒光發(fā)射光譜來看,光敏劑c2-2在此條件下以單分子形式存在,沒有聚集性,因此預(yù)測(cè)產(chǎn)生的活性氧物質(zhì)不會(huì)因聚集體問題而淬滅。
水溶性亞芐基環(huán)烷烴酮光敏劑c2-2用于光動(dòng)力滅活白色念珠菌:
重復(fù)實(shí)施例6中應(yīng)用方法,區(qū)別在于,將532nm(40mw/cm2,10min)的激光換成515nmled光(20mw/cm2,20min),其余條件不變,所得光敏劑的抗真菌活性性能與實(shí)施例6中相近。
實(shí)施例8
重復(fù)實(shí)施例6,區(qū)別在于,將白色念珠菌換成霉菌,其余條件不變,所得光敏劑的抗霉菌活性性能與實(shí)施例6中相近。
實(shí)施例9
水溶性亞芐基環(huán)烷烴酮光敏劑c2-3的制備:
(1)重復(fù)實(shí)施例6步驟(i),區(qū)別在于,將0.05moln,n-二乙氨基苯甲醛和0.05mol環(huán)丁酮換成摩爾比1:20的按上述實(shí)施例1中方法制備得到q2-1和環(huán)己酮,其余條件不變,制備得到中間產(chǎn)物q4-2(產(chǎn)率:32%),
(2)參照實(shí)施例1中(iii)的方法,向一個(gè)100毫升三口燒瓶中加入3.23克(0.01mol)q4-1和商業(yè)可得的4-甲酰苯基-3-氨基丙酸s1質(zhì)量為1.93克(0.01mol),加入50毫升甲醇-水溶液(其中甲醇的體積百分含量為20%),攪拌使其溶解均勻后一次性加入0.05克氫氧化鉀,在35℃條件下反應(yīng)24小時(shí),經(jīng)旋蒸除去溶劑得到粗產(chǎn)品,用色譜柱分離提純得到目標(biāo)產(chǎn)物得到c2-3,產(chǎn)率66%。hr-ms(esi):[m]+:calcdfor[c31h33n2o7+4h+]+549.2304;found549.2311,
水溶性亞芐基環(huán)烷烴酮光敏劑c2-3用于光動(dòng)力滅活煙草花葉病毒:
向96孔板中的100μl不同濃度(0.125、0.25、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0、16.0、32.0和64.0μm)的光敏劑溶液中加入適量的煙草花葉病毒并保證病毒的終濃度為2x1011pfu/ml,在黑暗中震蕩培養(yǎng)30分鐘,用波長(zhǎng)為550nm左右的oriel91192太陽(yáng)能模擬器(5mw/cm2,50min)照射后,將96孔板中的混合溶液轉(zhuǎn)移到含有培養(yǎng)基的瓊脂盤上,用菌落計(jì)數(shù)法計(jì)算煙草花葉病毒的成活率。其中,不含光敏劑的同濃度的菌懸液用作對(duì)照組。結(jié)果顯示,在不同濃度(0.125、0.25、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0、16.0、32.0和64.0μm)下,相對(duì)于對(duì)照組,煙草花葉病毒的成活率分別為100%,96%,93%,89%,80%,70%,55%,34%,11%和0.1%。說明光敏劑c2-3能夠有效滅活煙草花葉病毒。
實(shí)施例10
水溶性亞芐基環(huán)烷烴酮光敏劑c2-4的制備:
重復(fù)實(shí)施例9的制備方法,區(qū)別在于,將步驟(1)的環(huán)丁酮改成環(huán)庚酮,其余條件不變,制備得到目標(biāo)產(chǎn)物c2-4,產(chǎn)率45%,hr-ms(esi):[m]+:calcdfor[c32h35n2o7+4h+]+563.2461;found563.2489。
水溶性亞芐基環(huán)烷烴酮光敏劑c2-4用于光動(dòng)力滅活噬菌體:
重復(fù)實(shí)施例9的應(yīng)用,區(qū)別在于,將煙草花葉病毒改成噬菌體,將每孔的濃度從2x1011pfu/ml改為2x105cfuml-1。結(jié)果顯示,在不同濃度(0.125、0.25、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0、16.0、32.0和64.0μm)下,相對(duì)于對(duì)照組,噬菌體的成活率分別為100%,96%,90%,89%,86%,77%,60%,45%,23%和11%。說明光敏劑c2-4能夠有效滅活噬菌體。
實(shí)施例11
水溶性亞芐基環(huán)烷烴酮光敏劑c3-1的制備:
(1)參照實(shí)施例1中(iii)的操作,將環(huán)戊酮(0.42克,5mmol)和商業(yè)可得的4-甲酰苯基-3-氨基丙酸s1(3.86克,20mmol)按照摩爾比1:4的比例加入反應(yīng)容器,加入45毫升甲醇-水溶液(其中甲醇的體積百分含量為30%),攪拌使其混合均勻加入堿性催化劑為0.03克氫氧化鉀,在70℃條件下反應(yīng)2小時(shí),去除溶劑,采用硅膠柱分離得到中間產(chǎn)物t1-1,產(chǎn)率42%。
(2)參照實(shí)施例6中(iii)的操作,將t1-1(2.0mmol,1.02g)溶于10ml的稀硫酸溶液中(2moll-1),攪拌40分鐘后加入60ml丙烯酸。溶液升溫至95℃,在n2保護(hù)下反應(yīng)24小時(shí),反應(yīng)液冷卻至室溫后抽濾,濾液加入到200ml蒸餾水中,冰浴攪拌6小時(shí)后可見大量沉淀析出。沉淀物用0.5moll-1的氫氧化鈉溶液中和至沉淀恰好消失,所得水溶液加到300ml的乙醇中,冰浴攪拌6小時(shí)后析出固體,并洗滌干燥,得到目標(biāo)產(chǎn)物c3-1,產(chǎn)率80%。hr-ms(esi):[m]+:calcdfor[c31h30n2o9+5h+]+579.1973;found579.1973,
水溶性亞芐基環(huán)烷烴酮光敏劑c2-4用于觀察孔蛋白通道的激活:
取濃度為108cfuml-1的大腸桿菌溶液5ml,并向其中加入適量上述光敏劑且調(diào)節(jié)其濃度為10μm,在黑暗中震蕩攝取1小時(shí);對(duì)照組的同濃度的菌液先用質(zhì)量濃度為0.1%的胰蛋白酶在黑暗中處理30分鐘后(破壞大腸桿菌的膜蛋白,從而擾亂蛋白通道的功能),向其中加入適量上述光敏劑并調(diào)節(jié)其濃度為10μm,在黑暗中震蕩攝取1小時(shí)。將菌液離心獲取菌體并用pbs沖洗后,利用10%的十二烷基硫酸鈉(sds)裂解細(xì)菌,通過熒光強(qiáng)度觀察其攝取量的不同,確定蛋白通道是否被激活,見附圖7,從圖中可看出,當(dāng)對(duì)照組的蛋白通道被破壞后,細(xì)菌對(duì)光敏劑的攝取量明顯降低,說明光敏劑c2-4可通過激活孔蛋白通道進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞。
實(shí)施例12
重復(fù)實(shí)施例11,區(qū)別在于,將環(huán)戊酮改成環(huán)丁酮,其余條件不變,制備得到目標(biāo)產(chǎn)物c3-2,產(chǎn)率77%,hr-ms(esi):[m]+:calcdfor[c30h28n2o9+5h+]+565.1817;found565.1834。
實(shí)施例13
將實(shí)施例1~12中制得的光敏劑用于溶解度的測(cè)定實(shí)驗(yàn):
為測(cè)定光敏劑的最大溶解度,先配置10、50、100、500、1000和3000μg/ml的光敏劑并測(cè)定其紫外-可見吸收光譜,得到濃度對(duì)最大吸收峰位置吸光度作圖的標(biāo)準(zhǔn)曲線。測(cè)定光敏劑的pbs的飽和溶液的吸光度,并在濃度-吸光度的標(biāo)準(zhǔn)曲線上找到其對(duì)應(yīng)的濃度即為最大溶解度。當(dāng)吸光度超過量程時(shí),可用pbs稀釋合適的倍數(shù),測(cè)定其吸光度并推算出最大吸光度,見表1。
實(shí)施例14:
將實(shí)施例1~12中制得的光敏劑用于脂水分配比的測(cè)定實(shí)驗(yàn):
將10微摩爾的光敏劑溶于2mlpbs中,然后加入2ml正辛醇,將混合溶液震搖3min,再置于超聲波中振蕩5min,然后在每分鐘5000轉(zhuǎn)的速度下離心5分鐘,使兩相分離。測(cè)定兩相中的光敏劑的吸收光譜圖,通過lambert-beer定律計(jì)算得到光敏劑在兩相中的濃度,脂水分配比(logpc)即為光敏劑在兩相中的濃度比值,見表1。
實(shí)施例15:
將實(shí)施例1~12中制得的光敏劑用于單線態(tài)氧量子產(chǎn)率的測(cè)定實(shí)驗(yàn)
單線態(tài)氧量子產(chǎn)率采用磷光檢測(cè)法測(cè)試,參比為四苯基卟啉的三氯甲烷溶液(單線態(tài)氧量子產(chǎn)率為0.5)。在室溫下,單線態(tài)氧磷光發(fā)射在1270nm附近,在此光譜范圍內(nèi),不會(huì)受到激發(fā)光的影響。采用473nm二極管激光器為光源,近紅外光譜儀(nir-512l-1.7t1,測(cè)量范圍900-1684nm)為檢測(cè)系統(tǒng),采用相對(duì)測(cè)量方法,將待測(cè)樣品或參比溶于三氯甲烷,使其在473nm吸光度一致。將待測(cè)液置于比色皿中,在激光照射下檢測(cè)產(chǎn)生的單線態(tài)氧在1270nm處的磷光發(fā)射強(qiáng)度,測(cè)試過程中溶液保持劇烈攪拌與空氣充分接觸。單線態(tài)氧量子產(chǎn)率的數(shù)據(jù)見表1。
實(shí)施例16:
(i)重復(fù)實(shí)施例1中步驟(i)的操作,區(qū)別在于將n-乙基-n-氰乙基-4-氨基苯甲醛換成商業(yè)可得的n-甲基-n-氰乙基-4-氨基苯甲醛,其他條件不變,得到產(chǎn)物q2-2,產(chǎn)率為80%,
將實(shí)施例9中步驟(i)制得的q4-2(3.23克,0.01mol)和步驟(i)制得的q2-2(2.29克,0.01mol)按照摩爾比1:1的比例加入反應(yīng)容器,向上述體系中加入40克的甲醇-水溶液(甲醇體積百分比為35%),再加入0.06克氫氧化鋰,在50℃條件下反應(yīng)4小時(shí),去除溶劑,然后采用硅膠柱分離得到目標(biāo)產(chǎn)物c1-6,產(chǎn)率89%。
實(shí)施例17:
將環(huán)丁酮(0.35克,0.005mol)和實(shí)施例1的步驟(i)制得的q2-1(2.43克,0.01mol)按照摩爾比1:2的比例加入反應(yīng)容器,向上述體系中加入30克甲醇-水溶液(甲醇體積百分比為20%),再加入0.03克氫氧化鈉,在室溫條件下反應(yīng)12小時(shí),去除溶劑,采用硅膠柱分離得到目標(biāo)產(chǎn)物c1-7,產(chǎn)率98%。
表1不同光敏劑的最大溶解度、脂水分配比以及單線態(tài)氧量子產(chǎn)率
顯然,本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例,而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定,對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng),這里無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉,凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。