阅读说明：本技术 一种胍基修饰寡聚苯乙炔及其制备方法和抗菌应用 (Guanidyl modified oligophenylacetylene, and preparation method and antibacterial application thereof ) 是由 廖伟 王静 卓连刚 赵鹏 杨夏 王关全 魏洪源 杨宇川 于 2020-08-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种胍基修饰寡聚苯乙炔及其制备方法和抗菌应用,所述的胍基修饰寡聚苯乙炔中间是具有不同取代基的苯环、三键共轭体系,两端连接具有不同链长的胍基结构,本发明的制备方法将胍基引入寡聚苯乙炔结构制备出胍基修饰寡聚苯乙炔,不仅可以提高化合物的水溶性,还可以通过胍基和寡聚苯乙炔结构的双重抗菌效果,得到具有更强抗菌效果的化合物。本发明的胍基修饰寡聚苯乙炔可应用于制备抗金黄色葡萄球菌、大肠杆菌消毒剂中。(The invention discloses a guanidino-modified oligophenylacetylene, a preparation method and an antibacterial application thereof, wherein the middle of the guanidino-modified oligophenylacetylene is a benzene ring and triple bond conjugated system with different substituents, and two ends of the guanidino-modified oligophenylacetylene are connected with guanidino structures with different chain lengths. The guanidino modified oligomeric phenylacetylene can be applied to preparation of disinfectant for resisting staphylococcus aureus and escherichia coli.)

一种胍基修饰寡聚苯乙炔及其制备方法和抗菌应用

技术领域

本发明属于寡聚苯乙炔类化合物制备技术领域，具体涉及一种胍基修饰寡聚苯乙炔及其制备方法和抗菌应用。

背景技术

细菌感染是人类面临的巨大健康威胁，抗生素的使用挽救了大量病人的生命，但是随着抗生素的滥用，各种耐药细菌随之出现。发展新的抗菌药物，最好是具有不同抗菌机理的抗菌药物，变得意义重大。其中，光动力杀菌是一类具有重要前景的杀菌技术，不易产生耐药性，杀菌效果具有广谱性。

寡聚苯乙炔(OPE)通过苯环和乙炔三键交替形成大的共轭体系，在光照下具有可以产生活性氧物种(ROS)，活性氧物种具有很强的氧化性，可以破会细胞的细胞膜、细胞质、DNA结构，从而杀死细胞。Whitten和Schanze等人对寡聚苯乙炔的细胞毒性进行了系统研究，发现季铵盐类寡聚苯乙炔在光照下对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌都具有很好的毒性，但是他们所使用的激发光为近紫外光，不利用技术的推广利用(J.Phys.Chem.Lett.2010，1，3207-3212；)。最近，王静等人研究发现，中性寡聚苯乙炔具有更好的抗菌活性，可以使用可见光激发得到很好的抗菌活性。但是，所使用的可见激发光强度为90mW/cm²，强于一般自然光照射条件，难以在自然环境下使用，并且暗处并没有细菌毒性(ACS Appl.Mater.Interfaces 2017，9，7964-7971)。此外，中性寡聚苯乙炔在水溶液中溶解度低，限制了中性寡聚苯乙炔的应用。

胍基广泛存在于具有抗菌活性的天然多肽中，研究表明胍基具有跨膜作用，可以辅助化合物跨膜作用，并且对细菌细胞膜具有一定破坏作用，被认为是天然抗菌多肽的抗菌有效位点(Biomacromolecules 2014，15，812-820)。此外，胍基在水溶液中以质子化的形式存在，有助于提高化合物的水溶性。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是提供一种胍基修饰寡聚苯乙炔，本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种胍基修饰寡聚苯乙炔的制备方法，本发明要解决的再一个技术问题是提供一种胍基修饰寡聚苯乙炔的抗菌应用。

本发明具体采用如下技术方案：

一种胍基修饰寡聚苯乙炔，其特点是，所述的胍基修饰寡聚苯乙炔中间是具有不同取代基的苯环、三键共轭体系，两端连接具有不同链长的胍基结构，化学结构式如下；

R＝H，O(CH₂)_mCH₃，OCH₂(CH₂)_mN(CH₃)₂(m＝0～9)

n＝0～9。

本发明还提供了一种胍基修饰寡聚苯乙炔的制备方法，其特点是，所述的制备方法中的反应式为：

所述的制备方法还包括以下反应步骤：

a.化合物S4的合成：将化合物S3溶于二氯甲烷，加入有机碱，往其中滴加化合物S2的溶液，反应结束后依次用水和饱和食盐水洗涤有机相，并使用干燥剂干燥，过滤，使用柱色谱分离，得到化合物S4。

b.化合物S6的合成：惰性气体保护下，将化合物S4、S5和催化剂溶于溶剂，进行加热，加热反应结束后真空旋蒸除去溶剂，然后使用柱色谱分离，得到化合物S6。

c.化合物S1的合成：将化合物S6与酸混合，搅拌反应，然后真空旋蒸除去溶剂，得到化合物S1，即胍基修饰寡聚苯乙炔。

进一步，所述步骤a中的有机碱为三乙胺、二乙胺、二异丙基胺、三甲胺或吡啶中的一种。

进一步，所述步骤b中的催化剂为Pd(PPh₃)₂Cl₂、CuI及PPh₃的混合物，Pd(PPh₃)₄及CuI的混合物、Pd₂(dba)₃、CuI及dppf的混合物或Pd₂(dba)₃、CuI及PPh₃的混合物中的一种。

进一步，所述步骤b中加热温度为20～100℃。

进一步，所述步骤b中的溶剂为四氢呋喃、二氯甲烷或甲苯中任意一种，与三乙胺、二异丙胺、三甲胺或吡啶中任一种按不同比例混合的混合溶剂。

进一步，所述步骤c中的酸为甲酸、三氟乙酸、盐酸或乙酸中的一种。

本发明还提供了一种基于前述的胍基修饰寡聚苯乙炔或前述的胍基修饰寡聚苯乙炔的制备方法所制备的胍基修饰寡聚苯乙炔在制备抗金黄色葡萄球菌、大肠杆菌消毒剂中的应用。

本发明将胍基引入寡聚苯乙炔结构，不仅可以提高化合物的水溶性，还可以通过胍基和寡聚苯乙炔结构的双重抗菌效果，得到具有更强抗菌效果的化合物。

具体实施方式

下面通过结合实施例详细说明本发明。

值得指出的是实施例仅为对本发明进一步进行说明，不能简单地理解为对本发明的保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可根据本发明内容作出非本质改进和调整。

实施例1

本实施例1胍基修饰寡聚苯乙炔的制备方法如下：

步骤a.化合物S4的合成(n＝1)

将化合物S3(5.1g，13mmol)溶于200mL二氯甲烷，加入三乙胺(2.0mL，14.33mmol)，往其中滴加化合物S2(3.77g，14.33mmol)的二氯甲烷溶液10ml，反应结束后依次用水和饱和食盐水洗涤有机相，并使用无水硫酸钠干燥，过滤，使用柱色谱分离，得到化合物S4。

步骤b.化合物S6的合成(n＝1，R＝H)

氮气保护下，将化合物S4(120mg，0.951mmol)、S5(1.15g，2.28mmol)和Pd₂(dba)₃(44mg，0.048mmol)，dppf(53mg，0.095mmol)和CuI(18mg，0.095mmol)溶于四氢呋喃和三乙胺的混合溶剂，加热反应，反应结束后真空旋蒸除去溶剂，然后使用柱色谱分离，得到化合物S6。

步骤c.化合物S1的合成(n＝1，R＝H)

将化合物S6(650mg，0.774mmol)与10ml甲酸混合，搅拌反应，然后真空旋蒸除去溶剂，得到化合物S1，即胍基修饰寡聚苯乙炔。

实施例2

本实施例胍基修饰寡聚苯乙炔的制备方法中，步骤a合成化合物S4的方法同实施例1，不同之处在于：

步骤b.化合物S6的合成(n＝1，R＝OCH₃)

氮气保护下，将化合物S4(100mg，0.537mmol)、S5(765mg，1.29mmol)和Pd(PPh₃)₂Cl₂(38mg，0.054mmol)，PPh₃(28mg，0.11mmol)和CuI(21mg，0.11mmol)溶于二异丙基胺，加热反应，反应结束后真空旋蒸除去溶剂，然后使用柱色谱分离，得到化合物S6。

步骤c.化合物S1的合成(n＝1，R＝OCH₃)

将化合物S6(570mg，0.606mmol)与10ml甲酸混合，搅拌反应，然后真空旋蒸除去溶剂，得到化合物S1，即胍基修饰寡聚苯乙炔。

实施例3

本实施例针对实施例1所制备的化合物S1的抗菌效果进行测试，即，对大肠杆菌的光照毒性和暗处毒性(n＝1，R＝H)进行试验。

大肠杆菌在LB培养液中37℃培养12小时，离心，倾倒掉上层清液，加入灭菌的生理盐水，吹打使细菌分散，再次离心，并倾倒掉上层清液，重复三次。将细菌分在在生理盐水中，调节至OD₆₀₀＝1，然后将菌液稀释100倍备用。将化合物S1配置为1mg/mL的DMSO溶液。在2mL离心管中分别加入800μL细菌液，然后加入S1的DMSO溶液，使化合物S1的最终浓度分别为9μg/mL，3μg/mL，1μg/mL和0μg/mL(对照组)。每个浓度准备两组，分别在可见光(5mW/cm²)照射和暗处放置1小时，然后使用SYTO9和PI的混合染料染色15分钟，使用流式计数仪检测细菌死亡率。

实验结果；暗处条件下，9μg/mL，3μg/mL，1μg/mL和0μg/mL(对照组)的细菌死亡率分别为96.7％，73.2％，15.6％和2.5％；光照条件下，9μg/mL，3μg/mL，1μg/mL和0μg/mL(对照组)的细菌死亡率分别为99.4％，82.55，21.6％和1.6％。

由此可见，本发明方法制备的胍基修饰寡聚苯乙炔在光照和暗处都对大肠杆菌有明显的杀菌作用。

实施例4

本实施例针对实施例1所制备的化合物S1的抗菌效果进行测试，即，对金黄色葡萄球菌的光照毒性和暗毒性(n＝1，R＝H)。

金黄色葡萄球菌在LB培养液中37℃培养12小时，离心，倾倒掉上层清液，加入灭菌的生理盐水，吹打使细菌分散，再次离心，并倾倒掉上层清液，重复三次。将细菌分在在生理盐水中，调节至OD₆₀₀＝1，然后将菌液稀释100倍备用。将化合物S1配置为1mg/mL的DMSO溶液。在2mL离心管中分别加入800μL细菌液，然后加入S1的DMSO溶液，使化合物S1的最终浓度分别为9μg/mL，3μg/mL，1μg/mL和0μg/mL(对照组)。每个浓度准备两组，分别在可见光(5mW/cm²)照射和暗处放置1小时，然后使用SYTO24和PI的混合染料染色15分钟，使用流式计数仪检测细菌死亡率。

实验结果；暗处条件下，9μg/mL，3μg/mL，1μg/mL和0μg/mL(对照组)的细菌死亡率分别为99.3％，99.1％，19.1％和2.6％；光照条件下，9μg/mL，3μg/mL，1μg/mL和0μg/mL(对照组)的细菌死亡率分别为99.9％，99.8％，98.8％和1.9％。

由此可见，本发明方法制备的胍基修饰寡聚苯乙炔在光照和暗处都对金黄色葡萄球菌有明显的杀菌作用。