一种抗菌保鲜的绿原酸衍生物及其制备方法
阅读说明：本技术 一种抗菌保鲜的绿原酸衍生物及其制备方法 (Antibacterial and fresh-keeping chlorogenic acid derivative and preparation method thereof ) 是由 谢天龙 于 2021-01-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种抗菌保鲜绿原酸衍生物及其制备方法,本发明属于有机合成技术领域；所述的制备方法如下：绿原酸在浓硫酸催化下,与无水乙醇发生酯化,再发生酯氨解、霍夫曼降解,最后与3-(溴甲基)-1-乙基哌啶反应,获得绿原酸衍生物粗产物,再经硅胶柱将粗产物洗脱纯化即可；经实验证明,该化合物对大肠杆菌的抑制活性最好,其最小抑菌浓度为8μg/mL；此外,实验还发现,本发明的化合物对杏具有一定的防腐败效果,使杏能够保持很好的新鲜度。(The invention discloses an antibacterial and fresh-keeping chlorogenic acid derivative and a preparation method thereof, belonging to the technical field of organic synthesis; the preparation method comprises the following steps: the method comprises the steps of esterifying chlorogenic acid with absolute ethyl alcohol under the catalysis of concentrated sulfuric acid, performing ester ammonolysis and Hofmann degradation, finally reacting with 3- (bromomethyl) -1-ethylpiperidine to obtain a crude product of a chlorogenic acid derivative, and eluting and purifying the crude product by a silica gel column; experiments prove that the compound has the best inhibitory activity on escherichia coli, and the minimum inhibitory concentration of the compound is 8 mug/mL; in addition, experiments also find that the compound has a certain antiseptic effect on the apricots, so that the apricots can keep good freshness.)
技术领域
本发明属于有机化合物制备技术领域，涉及一种抗菌保鲜绿原酸衍生物及其制备方法。
背景技术
绿原酸是植物体内在有氧呼吸过程中经莽草酸途径产生的一种苯丙素类化合物，自20世纪50年代首次从苹果中提取成功就一直受到学者们的高度关注。绿原酸作为保鲜剂、防腐剂在食品和化工产业中广泛应用。为了研制出性能更优的保鲜剂，学者们对绿原酸做了大量研究，例如，专利CN105325830B公开了一种对绿原酸与明胶的接枝物，在保鲜方面具有一定的功效。但是明胶自身会发生交联，在常温下就能变成胶状，形成水不溶性膜，并且随着度的升高和时间的延长，明胶的空间交联点会强烈，明胶存在的这些缺陷为后续的处理带来很多麻烦。此外，绿原酸及其衍生物也具有抗菌效果，专利CN11184537A公开了一种用于抗菌的绿原酸衍生物，但是此方法在合成过程中使用了醇羟基与酚羟基保护与脱除，使制备方法过于繁琐复杂，不适于工业化发展。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种抗菌保鲜绿原酸衍生物保鲜剂，其衍生物具有式(I)分子结构：
本发明的另一个目的在于提供抗菌保鲜绿原酸衍生物的制备方法，包括如下步骤：
(1)无水反应容器中，在惰性气体保护下，依次加入绿原酸、无水乙醇，升温至100～120℃，浓硫酸作催化剂，反应6～8h，TLC检测反应完全，加入饱和碳酸钠溶液，萃取反应液，将收集的酯层重结晶即可；
(2)在氮气保护下，溶解步骤(1)的产物于二氯甲烷中，再缓慢加入氨水，在室温下搅拌反应24～48h，TLC检测反应完全，反应液中依次加入5％盐酸溶液、饱和碳酸氢钠溶液、水洗涤，无水硫酸钠干燥，减压浓缩去除溶剂即可；
(3)冰浴条件下，在配制好的氢氧化钠溶液中，缓慢滴加液溴，10～20min后，加入步骤(2)的反应产物，待固体全部溶解后，反应1～3h，撤去冰浴，升温至50～80℃，反应3～5h，TLC检测反应完全，冷却至室温，以二氯甲烷为萃取剂，连续萃取4h，无水硫酸钠干燥，减压浓缩即可；
(4)反应容器除水，加入有机溶剂，将步骤(3)反应产物溶解于其中，加入3-(溴甲基)-1-乙基哌啶，加入碱，搅拌溶解30min，升温至80～100℃，反应6～10h，TLC检测反应完全，加入冰水淬灭反应，加入石油醚萃取，依次用碳酸氢钠溶液、饱和食盐水、水清洗，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤后去除有机溶剂，将所得粗产物经硅胶柱洗脱层析，即得到目标产物；
步骤(1)中，所述绿原酸与无水乙醇的摩尔比为1:5～10；
所述浓硫酸的加入量为绿原酸量的1～4倍；
步骤(2)中，所述氨水加入量为步骤(1)量的2～4倍；
所述二氯甲烷加入量为步骤(1)量的5～7倍；
步骤(4)中，所述有机溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、丙酮、四氢呋喃或乙腈；
所述碱为氨基钠、氨基钾、氢化钠、乙醇钠或乙醇钾；
所述硅胶柱洗脱液为乙酸乙酯和石油醚的混合物，其中石油醚和乙酸乙酯的体积比为10～30:1。
根据上述制备方法的一种优选，包括如下步骤：
(1)无水反应容器中，在惰性气体保护下，依次加入15.0g绿原酸、19.5g无水乙醇，升温至100℃，加入37.5g浓硫酸作催化剂，反应8h，TLC检测反应完全，加入饱和碳酸钠溶液，萃取反应液，将收集的酯层重结晶即可；
(2)在氮气保护下，溶解12g步骤(1)的产物于84g二氯甲烷中，再缓慢加入24g氨水，在室温下搅拌反应48h，TLC检测反应完全，反应液中依次加入5％盐酸溶液、饱和碳酸氢钠溶液、水洗涤，无水硫酸钠干燥，减压浓缩去除溶剂即可；
(3)冰浴条件下，在配制好的氢氧化钠溶液中，缓慢滴加液溴，10～20min后，加入步骤(2)的反应产物，待固体全部溶解后，反应1～3h，撤去冰浴，升温至50～80℃，反应3～5h，TLC检测反应完全，冷却至室温，以二氯甲烷为萃取剂，连续萃取4h，无水硫酸钠干燥，减压浓缩即可；
(4)反应容器除水，加入二氯甲烷，将步骤(3)反应产物溶解于其中，加入3-(溴甲基)-1-乙基哌啶，加入氨基钾，搅拌溶解30min，升温至90℃，反应8h，TLC检测反应完全，加入冰水淬灭反应，加入石油醚萃取，依次用碳酸氢钠溶液、饱和食盐水、水清洗，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤后去除有机溶剂，将所得粗产物用体积比为30:1石油醚和乙酸乙酯的混合液经硅胶柱洗脱层析，即得到目标产物。
现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过对绿原酸结构改性，获得一种结构新颖的绿原酸衍生物；经实验证明，该化合物对黄色葡萄球菌、大肠杆菌、万古霉素中介耐药金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌都具有抑制效果，尤其对大肠杆菌的抑制活性最好，其最小抑菌浓度为8μg/mL；此外，实验还发现，本发明的化合物对杏具有一定的防腐败效果，使杏能够保持很好的新鲜度。
附图说明
图1：实施例1的抗菌保鲜绿原酸衍生物核磁共振氢谱图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。
实施例1
(1)无水反应容器中，在惰性气体保护下，依次加入15.0g绿原酸、19.5g无水乙醇，升温至100℃，加入37.5g浓硫酸作催化剂，反应8h，TLC检测反应完全，加入饱和碳酸钠溶液，萃取反应液，将收集的酯层重结晶即可；
(2)在氮气保护下，溶解12g步骤(1)的产物于84g二氯甲烷中，再缓慢加入24g氨水，在室温下搅拌反应48h，TLC检测反应完全，反应液中依次加入5％盐酸溶液、饱和碳酸氢钠溶液、水洗涤，无水硫酸钠干燥，减压浓缩去除溶剂即可；
(3)冰浴条件下，在配制好的氢氧化钠溶液中，缓慢滴加液溴，10～20min后，加入步骤(2)的反应产物，待固体全部溶解后，反应1～3h，撤去冰浴，升温至50～80℃，反应3～5h，TLC检测反应完全，冷却至室温，以二氯甲烷为萃取剂，连续萃取4h，无水硫酸钠干燥，减压浓缩即可；
(4)反应容器除水，加入二氯甲烷，将步骤(3)反应产物溶解于其中，加入3-(溴甲基)-1-乙基哌啶，加入氨基钾，搅拌溶解30min，升温至90℃，反应8h，TLC检测反应完全，加入冰水淬灭反应，加入石油醚萃取，依次用碳酸氢钠溶液、饱和食盐水、水清洗，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤后去除有机溶剂，将所得粗产物用体积比为30:1石油醚和乙酸乙酯的混合液经硅胶柱洗脱层析，即得到目标产物。产率为82.03％。
核磁共振氢谱检测：
将样品放入样品管中，用注射器取0.5mLCDCL3(氘代氯仿)注入样品管，使样品充分溶解。要求样品与试剂充分混合，溶液澄清、透明、无悬浮物或其他杂质，经核磁共振鉴定，得到核磁共振氢谱图，结果见如图1。
实施例2本发明化合物体外最小抑菌浓度测定
1.供试菌种：金黄色葡萄球菌(a)、大肠杆菌(b)、万古霉素中介耐药金黄色葡萄球菌(c)、表皮葡萄球菌(d)。
2.药物抑菌活性实验：将本发明的绿原酸衍生物药物溶解在无水乙醇中，用胰蛋白胨大豆肉汤培养液稀释至1000μg/mL，继续用培养液稀释使药物的浓度从256～0.25μg/mL，获得实验溶液(实验组)；再配制浓度范围为256～0.25μg/mL的万古霉素作为阳性对照组(对照组1)；同样的方法配制绿原酸作为对照组2。在96孔板上每孔加入浓度范围为256～0.25μg/mL的药液和100μL的菌液，最终药物的浓度为5×104CFU，以胰蛋白胨大豆肉汤培养基加菌液作为阴性对照(TSB培养基、菌液各100μL)，以不加菌液的TSB肉汤培养基为空白对照(TSB培养基200μL)，将96孔板密封后置于37℃恒温培箱中，孵育20小时。测定各孔625nm处的吸光度光度值，与空白对照组OD625值一致的孔视为细菌无明显生长。细菌无明显生长的药物最低浓度为本发明化合物的最小抑菌浓度MIC。
表1本发明化合物的体外抗菌活性测试
实验结果表明，本发明化合物对黄色葡萄球菌(a)、大肠杆菌(b)、万古霉素中介耐药金黄色葡萄球菌(c)、表皮葡萄球菌(d)都具有抑制效果，对大肠杆菌的抑制活性最好，其最小抑菌浓度为8μg/mL，说明本发明的化合物具有发展为抗菌药物的潜力。
实施例3本发明化合物对水果保鲜能力测定
长期暴露于空气中的水果容易被微生物侵蚀，从而使水果表面产生腐烂斑，最终导致水果完全腐烂。将水果浸泡在防腐液中，然后晒干，可以在水果表面形成一层防腐保护膜，阻止致腐微生物的繁殖。因此，本发明通过该方法来测定本发明化合物防止水果腐败的能力。将本发明的绿原酸衍生物、绿原酸、对羟基苯甲酸甲酯钠分别配制成0、400、600、800、1000mg/L的浓度的水溶液各1L。将完好的杏清洗干净，擦干水分，室温下通风放置。将杏置于不同浓度的绿原酸、绿原酸衍生物和对羟基苯甲酸甲酯钠水溶液中，浸泡10min，捞出后置于室温下通风晒干。将杏放入聚乙烯袋中，不封口放置于室温中。每5天观察并计算一次好果率(好果率＝未产生腐烂斑点的水果数量/该组水果数量)，试验周期为30天，试验结果见表2。
表2本发明化合物对苹果好果率的影响
从表2数据表明，绿原酸衍生物在浓度为400μg/mL对杏已经表现出防腐败效果，所对应的好果率为32.31％，而在同浓度下其余两种药物的好果率都为0％；当药物浓度达到1000μg/mL时，三种药物都具有较好的防腐效果，其中绿原酸衍生物的防腐效果是最好，所对应的好果率为84.48％。由此说明绿原酸衍生物可以作为水果防腐保鲜剂。
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