CN105669973B - 一种具抑菌活性的化合物及其制备和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于海洋化工工程技术，具体涉及一种具抑菌活性的化合物及其制备和应用。化合物为全脱乙酰壳聚糖的赖氨酸衍生物，其通式如式I所示。本发明化合物结构新颖、抑菌活性好的壳聚糖赖氨酸衍生物及其制备方法。

Description

一种具抑菌活性的化合物及其制备和应用
技术领域
本发明属于海洋化工工程技术，具体涉及一种具抑菌活性的化合物及其制备和应用。
背景技术
目前应用的医用消毒产品主要包括含碘制剂、过氧化物类、醇类、酚类、季铵盐类等，它们虽具有很强的抑菌活性，但往往会对皮肤、粘膜造成一定刺激，长期使用生产一些耐药性，安全性方面也存在诸多问题。
壳聚糖是自然界中唯一带正电的碱性多糖，安全无毒具有良好的生物兼容性。研究表明，壳聚糖具有抗肿瘤、抗氧化、增强免疫力、促进植物生长及增强抗逆性等的作用，而壳聚糖及其衍生物对细菌、真菌也具有广谱的抑制杀灭效果。
赖氨酸作为蛋白质的组成单元，是生物代谢所需的重要营养元素之一，其本身无毒无害且不具备抑菌活性。赖氨酸属于碱性氨基酸，除主链带有的α-氨基外，侧链还带有ε-氨基，基于其多氨基特性，赖氨酸广泛存在于多种抗菌肽中。而ε-多聚赖氨酸更是因其安全无毒，广谱抑菌活性被广泛应用于食品的防腐保鲜及医用抗菌。
发明内容
本发明针对上述问题，本发明目的在于提供一种具抑菌活性的化合物及其制备和应用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种具抑菌活性的化合物，化合物为全脱乙酰壳聚糖的赖氨酸衍生物，其通式如式I所示，
所述化合物以壳聚糖为骨架，在壳聚糖2位氨基接枝α-多聚赖氨酸结构。
一种具抑菌活性的化合物的制备方法，将BOC-赖氨酸溶于过量的有机溶剂Ⅰ中，冰浴条件下加入脱水剂和催化剂，而后与壳聚糖在30-60℃反应8-12小时，而后过滤，滤饼洗涤、干燥，干燥产物溶于过量的有机溶剂Ⅱ中加酸脱去BOC，过滤、洗涤、干燥，得到壳聚糖α-多聚赖氨酸衍生物；其中，壳聚糖：BOC-赖氨酸：催化剂：脱水剂的摩尔比为1：2-5：3-6：0.1。
所述脱水剂为二环己基碳二亚胺；催化剂为4-二甲氨基吡啶。
所述有机溶剂Ⅰ为二氯甲烷、二甲亚砜或N,N-二甲基甲酰胺；有机溶剂Ⅱ为二氯甲烷；所述酸为三氟乙酸。
所述BOC-赖氨酸为ε-氨基引入叔丁氧羰基而α-氨基游离的赖氨酸。
具体为：所述BOC-赖氨酸是将(BOC)2O(二碳酸二叔丁酯)溶于过量的有机溶剂中，在冰浴条件下将其滴加到含有三乙胺的赖氨酸水溶液中，于20-50℃，反应5-10小时，反应后调节反应液pH＝2,而后萃取，萃取液真空旋转蒸发得BOC-赖氨酸；其中，赖氨酸、三乙胺、(BOC)2O的摩尔比为1：1：1.1；赖氨酸水溶液中的水与溶解(BOC)2O中的有机溶剂体积比1：1-3。
所述有机溶剂为二氧六环或四氢呋喃。
所述萃取反应液的萃取液为二氯甲烷或乙酸乙酯萃取。
原理：本发明以壳聚糖为骨架，在N位氨基与ε-氨基被保护的BOC-赖氨酸羧基反应，以酰胺键进行偶联，同时BOC-赖氨酸游离的α-氨基仍可与BOC-赖氨酸羧基发生反应，从而在壳聚糖2位氨基引入多聚赖氨酸结构，最后脱去BOC保护制备出壳聚糖α-多聚赖氨酸衍生物。
本发明所具有的优点：
1.本发明化合物是在壳聚糖结构中引入α-多聚赖氨酸结构，两者产生协同增效作用，显著提高了壳聚糖的抑菌活性。
2.本发明制备的壳聚糖α-多聚赖氨酸衍生物较好的水溶性，且未引入毒性基团，在医用消毒及食品防腐领域有着潜在的应用价值。
附图说明
图1为本发明实施例提供的全脱乙酰壳聚糖的红外光谱图，其红外特征吸收(cm-1)：3358.36，2867.59，1584.07，1407.13，1151.84，1072.44，1032.41。
图2为本发明实施例提供的壳聚糖α-多聚赖氨酸衍生物红外光谱图，其红外特征吸收(cm-1)：3349.73，2929.96，2893.35，1675.00，1634.97，1527.18，1411.87，1385.28，1201.65，1146.53，1092.46，1071.14。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步说明，并且本发明的保护范围不仅局限于以下实施例。
实施例1 ε-氨基被保护的BOC-赖氨酸的制备
将3.6g赖氨酸溶于30ml蒸馏水中,加3.4ml三乙胺，得含三乙胺得赖氨酸水溶液，待用；
6.0g(BOC)2O溶于30ml二氧六环中，得(BOC)2O有机溶液，待用；
冰浴条件下将上述(BOC)2O有机溶液缓慢滴加到含三乙胺得赖氨酸水溶液中，5-10min内滴加完毕，30℃反应10小时。反应完成后用柠檬酸溶液调节反应液pH＝2,而后采用二氯甲烷萃取反应液，真空旋转蒸发得淡黄色油状物质，再将淡黄色油状物质用石油醚搅洗，倾去石油醚，反复三次，再经真空旋转蒸发得ε-氨基被保护的BOC-赖氨酸。
实施例2壳聚糖α-多聚赖氨酸衍生物的制备
将2.0g壳聚糖与30ml二氯甲烷中搅拌2小时，冰浴条件下加入0，5g二环己基碳二亚胺和0.1g 4-二甲氨基吡啶，继续活化2h，待用；
将上述获得BOC-赖氨酸溶于30ml二氯甲烷，而后将其滴加到上述壳聚糖溶液中，30℃反应18小时。反应物过滤，滤饼依次经无水乙醇、无水甲醇多次洗涤。洗涤后滤饼置于40ml二氯甲烷中，加10ml三氟乙酸，室温搅拌反应4h。反应完成后过滤，95％乙醇洗涤至中性，60℃烘干，得壳聚糖α-多聚赖氨酸衍生物。
红外光谱表明：壳聚糖α-多聚赖氨酸衍生物的红外谱图(图2)与全脱乙酰壳聚糖(图1)相比1675.00cm-1，1527.18cm-1，1201，65cm-1出现的峰分别为O＝C-N的酰胺Ⅰ谱带、酰胺Ⅱ谱带与酰胺Ⅲ谱带的红外吸收，证明壳聚糖α-多聚赖氨酸衍生物合成成功。
抑菌活性测定
抑菌活性的测定采用96孔板法，以市售碘伏(有效碘含量为4.5g/L-5.5g/L)为阳性对照，以蒸馏水为阴性对照，碘伏(按有效碘含量计算)、原料壳聚糖、壳聚糖α-多聚赖氨酸衍生物配制成初始浓度为5000ppm的溶液。
细菌最小抑菌浓度(MIC)采用微量肉汤稀释法测定。具体步骤如下，将供试细菌以划线法接种于血平板中进行活化培养。培养12h用接种环挑取形态相似待检菌落3-5个，接种于液体培养基中，在不同菌种的相应适宜温度孵育2-6h(或直接取培养18-24h的菌落调配)成0.5麦氏比浊标准的菌悬液(1-2×108)。用MH肉汤将上述菌悬液进行1∶100稀释(1-2×106)。
上述稀释液取50μl加入到96孔板的药液孔中。在96孔板1-11孔中各加入50μl药液。取上述储备液各50μl放入96孔板第一孔中，混匀后吸取50μl加至第二孔，混匀后取50μl加至第三孔，以此类推加至第11孔，混匀后取50μl弃去。第12孔不加药液作为空白。
用塑料袋封装，相应温度下孵育16-20h，酶标仪测定在微量稀释孔中细菌生长完全被抑制时的最低抗菌药物浓度(MIC)(表1)。
从实施例可以看出，新化合物与目前常用的消毒剂碘伏在抑制金黄色葡萄球菌方面效果接近，但在抑制大肠杆菌方面则优于碘伏，说明该化合物可同时抑制金黄色葡萄球菌和大肠杆菌，因此将具有很大的应用潜力。
表1部分通式1壳聚糖衍生物对大肠杆菌及及金黄色葡萄球菌的MIC
化合物 对大肠杆菌MIC 对金黄色葡萄球菌MIC
碘伏 625ppm 9.8ppm
壳聚糖 625ppm 312.5ppm
壳聚糖α-多聚赖氨酸衍生物 312.5ppm 78.1ppm

Claims (6)

1.一种具抑菌活性的化合物的制备方法，其特征在于：将BOC-赖氨酸溶于过量的有机溶剂Ⅰ中，冰浴条件下加入脱水剂和催化剂，而后与壳聚糖在30-60℃反应8-12小时，而后过滤，滤饼洗涤、干燥，干燥产物溶于过量的有机溶剂Ⅱ中加酸脱去BOC，过滤、洗涤、干燥，得到壳聚糖α-多聚赖氨酸衍生物；其中，壳聚糖：BOC-赖氨酸：催化剂：脱水剂的摩尔比为1：2-5：3-6：0.1；
所述化合物为全脱乙酰壳聚糖的赖氨酸衍生物，其通式如式I所示，
2.按权利要求1所述的具抑菌活性的化合物的制备方法，其特征在于：所述脱水剂为二环己基碳二亚胺；催化剂为4-二甲氨基吡啶。
3.按权利要求1所述的具抑菌活性的化合物的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂Ⅰ为二氯甲烷、二甲亚砜或N,N-二甲基甲酰胺；有机溶剂Ⅱ为二氯甲烷；所述酸为三氟乙酸。
4.按权利要求1所述的具抑菌活性的化合物的制备方法，其特征在于：所述BOC-赖氨酸是将(BOC)2O(二碳酸二叔丁酯)溶于过量的有机溶剂中，在冰浴条件下将其滴加到含有三乙胺的赖氨酸水溶液中，于20-50℃，反应5-10小时，反应后调节反应液pH＝2,而后萃取，萃取液真空旋转蒸发得BOC-赖氨酸；其中，赖氨酸、三乙胺、(BOC)2O的摩尔比为1：1：1.1；赖氨酸水溶液中的水与溶解(BOC)2O的有机溶剂体积比为1：1-3。
5.按权利要求4所述的具抑菌活性的化合物的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为二氧六环或四氢呋喃。
6.按权利要求4所述的具抑菌活性的化合物的制备方法，其特征在于：所述萃取反应液的萃取液为二氯甲烷或乙酸乙酯。
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