一种基于锍盐的阳离子化合物及抗菌用途

技术领域

本发明涉及化学合成及应用技术领域，具体涉及一种有机合成的锍盐化合物及抗菌用途。

背景技术

致病性细菌、霉菌、真菌等每年都会引起的农作物、畜禽的病害，造成严重损失，各种耐药性致病菌的出现，使得在病害防治过程中难度加大。当前应用的各类抗菌剂能在一定程度上防治菌害，拥有低毒、高效、杀菌广谱等优点，但是仍然面临诸多问题，例如耐药性、选择性、杀菌药效时间、药物残留、生物降解等。细菌耐药性的出现，迫使对抗菌剂的研究不断深入。阳离子抗菌剂被广泛研究，例如季铵盐类、季鏻盐类、吡啶盐类、咪唑盐类以及烷基胍盐类等。它们具有快速杀菌、稳定长效等优点，多数的研究者认为阳离子抗菌剂的抗菌机制是带正电荷的抗菌剂能够与带着负电荷的细胞膜互相吸引，进而与细胞膜发生结合，而后能够打乱细菌的细胞膜的组成，细菌内的物质发生泄漏，导致菌体死亡。通常能有效地抑制并杀死病原微生物。但是近年来随着环境变化、长期施药等原因，使得阳离子抗菌剂也面临一些问题，比如出现耐药性、杀菌的持久性降低等。针对这些问题，阳离子抗菌剂的开发呈现出一些新的趋势，如通过复配得到效果更好的抗菌剂，开发新型具有高效持久的阳离子抗菌剂。在阳离子抗菌剂的研究中，近些年锍盐类阳离子抗菌剂在分子设计中越来越引起关注，孙静等报道了一组具有选择性抗菌能力的聚氨酸锍盐聚合物(Adv Mater，2021，33，e2104402)；饶静一等构建了聚锍化合物并探索化合物多细菌膜结构及生物被膜的破坏作用(ACS Macro Lett，2021，10，1643)，含有锍盐阳离子结构的化合物展现出多种多样的生物活性。锍类化合物作为抗菌剂的研究逐渐扩展开来，更多功能性化合物将被逐步开发出来。

发明内容

本发明以锍盐阳离子为结构主体的抗菌剂，锍上的三个取代基包含甲基、苄基和合适长度的疏水烷烃链；以革兰氏阴性菌大肠杆菌和革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌为测试菌株，以氯化十二烷基苄基铵(BAC)作为对照，检测锍盐化合物对菌株的最小抑菌浓度(MIC)强于对照物BAC，最小杀菌浓度(MBC)与BAC相近，菌株在锍盐阳离子抗菌剂作用后菌体形态的变化，化合物对细菌膜结构产生破坏。

本发明的化合物通式A如下：

在A中，R＝C

上述通式的化合物可以是：

S-甲基-苄基-十二烷基锍鎓氯盐(A1)，

S-甲基-苄基-十四烷基锍鎓氯盐(A2)，

S-甲基-苄基-十六烷基锍鎓氯盐(A3)，

化合物A1-A3制备方法见Scheme 1。

Scheme 1

含有通式A的化合物的合成方法：溴化苄与硫醇在碱性下反应，生成硫醚中间产物，然后与碘甲烷在四氟硼酸银的条件下制得锍盐阳离子，经氯离子交换树脂交换后，得到锍盐阳离子抗菌剂A。

锍盐阳离子抗菌剂抗菌活性结果表明，A1、A2、A3对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有抗菌活性，MIC和MBC的结果见表1。

表1锍盐化合物的MIC与MBC结果

采用透射电子显微镜(TEM)对菌体形态的观察，发现锍盐化合物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的细胞膜有破坏作用。结果如图1显示，未处理的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的细胞壁光滑，细胞膜完整，轮廓清晰；经过MBC浓度的A1处理4h后，细菌细胞壁发生皱缩甚至破裂，细胞膜也受到破坏，内容物质流出；经A2、A3处理的细胞具有相同的结果。

附图说明

图1.透射电子显微镜下菌体形态图。A：大肠杆菌；B：锍盐A1处理的大肠杆菌；C：金黄色葡萄球菌；D：锍盐A1处理的金黄色葡萄球菌。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明锍盐阳离子抗菌剂的合成、结构表征以及抗菌实验作说明。

实施例1

S-甲基-苄基-十二烷基锍鎓氯盐(A1)，

在氩气保护条件下，将溴化苄(0.6mL，5mmol)与十二烷基硫醇(1.4mL，6mmol)溶解于DMF(30mL)中，加入氢化钠(0.3g，7.2mmol)室温搅拌反应12h，加蒸馏水淬灭反应之后用二氯甲烷萃取(20mL×3)，合并二氯甲烷，干燥、浓缩，通过硅胶柱层析纯化，得到苄基十二烷基硫醚(0.95g，3.2mmol，产率65％)，R

实施例2

S-甲基-苄基-十四烷基锍鎓氯盐(A2)，

在氩气保护条件下，将溴化苄(0.6mL，5mmol)与十四烷基硫醇(1.4mL，6mmol)溶解于DMF(30mL)中，加入氢化钠(0.3g，7.2mmol)室温搅拌，反应12h，加蒸馏水淬灭反应之后用二氯甲烷萃取(20mL×3)，合并二氯甲烷，干燥、浓缩，通过硅胶柱层析纯化，得到苄基十四烷基硫醚(0.9g，2.8mmol，产率56％)，为透明晶状物，R

实施例3

S-甲基-苄基-十六烷基锍鎓氯盐(A3)，

在氩气保护条件下，将溴化苄(0.6mL，5mmol)与十六烷基硫醇(1.4mL，6mmol)溶解于DMF(30mL)中，加入氢化钠(0.3g，7.2mmol)室温搅拌反应12h，加蒸馏水淬灭反应之后用二氯甲烷萃取(20mL×3)，合并二氯甲烷相，干燥、浓缩，通过硅胶柱层析纯化，得到苄基十六烷基硫醚(0.91g，2.6mmol，产率52％)，为透明晶状物，R

实施例4

最小抑菌活性MIC测试

将化合物A1、A2、A3以及BAC用DMSO溶解，配制成化合物溶液。将细菌培养到对数生长期，测定OD

实施例5

最小杀菌活性MBC测试

将细菌培养到对数生长期，测定OD

实施例6

透射电子显微镜(TEM)观察菌体形态

培养菌体至对数生长期，将菌液稀释至OD