一种小檗碱衍生物和用途的制作方法

本发明属于有机合成和药物领域，具体涉及一种用于治疗细菌感染的小檗碱衍生物和用途，特别是涉及在12位引入烷基或芳基取代的乙烯基官能团的小檗碱衍生物在制备抗菌药物中的应用。

背景技术：

小檗碱(化学结构如下所示)，又名黄连素，是一种季胺类异喹啉生物碱，可以从黄连、黄柏等植物的根茎提取得到^[1]，主要存在于主要存在于小檗科、罂粟科、毛莨科、芸香科和防己科等植物中^[2]。

体外实验表明，小檗碱对金黄色葡萄球菌、链球菌、痢疾杆菌、霍乱孤菌等均具有明显的抑菌效果，其中以对痢疾杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌作用最强^[3]；临床上主要用于治疗大肠埃希菌、金黄色葡萄球菌、志贺杆菌等引起的消化道感染和眼结膜炎等疾病^[4]。

尽管小檗碱及其衍生物应用比较广泛，但是由于小檗碱的化学结构呈现出高度的平面特性，导致其水溶性和脂溶性均比较差，不易吸收，也难以透过细菌的细胞膜从而有效地输送至细胞内和病患部位。此外，溶解性差还会导致生物利用度低，患者用药次数多，耐受性差等缺点，均给其临床应用带来一定的困难，而且目前市场上的各种片剂胶囊等制剂均不能有效的克服小檗碱的上述缺陷。相关研究表明，在小檗碱结构上引入各种不同官能团得到的小檗碱衍生物，其抗菌活性明显优于小檗碱本身，因此，对小檗碱及其衍生物进行进一步的结构修饰和改造可以增强抑菌性能，拓展其应用^[2]。

目前对小檗碱的结构修饰主要集中在7、8、9、13位^[5-6]，而对12位的结构修饰较少。本发明以烷基或芳基取代的双键为连接基团，在小檗碱的12位进行结构修饰，合成出一系列化合物，并进行了抗菌活性评价。实验证明，与小檗碱相比，此类化合物具有更为优越的脂水分布系数和抗菌活性：①改善脂水分布系数。由于小檗碱为刚性多芳香环的平面结构，虽然分子中含有一个季铵盐基团，但是整体与传统小分子结构差异较大，脂溶性和水溶性均不好，影响了其生物利用度，通过在12位引入烷基或芳基取代的乙烯基官能团，可以改善整个分子的亲脂性，另外将9位的羟基脱保护后，其可与水分子形成氢键，从而使水溶性得到一定的改善；②小檗碱具有多环平面季铵盐结构，它能作用于细菌的dna、蛋白质和酶，从而产生一定的抗菌活性。但是小檗碱的亲脂性较差，很难通过细菌的脂质膜；而12位引入烷基或芳基取代的乙烯基官能团，改善了其亲脂性，从而使抗菌活性得到明显的提高。

总而言之，我们通过9位的羟基化以及12位含有双键的长链取代基的引入，不仅改善了小檗碱整体的溶解性，而且提升了其生物利用度，最终实现了其抗菌活性的提高。

参考文献

[1]王丽萍，宋金春.小檗碱的药理学研究进展[j].中国药房，2013,24(43)：4111-4114.

[2]钟慈平，骞宇，舒畅，等.小檗碱及其衍生物抑菌作用研究进展[j].食品科学，2013,34(7)：321-325.

[3]季宇彬.中药有效成分药理与应用[m].北京：人民卫生出版社，2011：69-80.

[4]林云，张灿，华维一.原小檗碱类化合物的构效关系研究进展[j].药学进展，2002,44(2)：76-80.

[5]iwasak,kamigauchim,uekim,etal.antibacterialactivityandstructure-activityrelationshipsofberberineanalogs[j].eurjmedchem,1996,31(6):469-478.

[6]hongsw,kimsh,jeunja,etal.antimicrobialactivityof9-o-acyl-and9-o-benzoyl-substitutedberberrubines[j].plantamed,2000,66(4):361-363.

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种溶解性好、靶向性强、抗菌活性高的小檗碱衍生物。

本发明的第二个目的是提供一种小檗碱衍生物作为抗菌药物的用途。

本发明的目的主要通过以下技术方案实现：

一种小檗碱衍生物具有下述结构：

其中，r＝(ch2)nch3，n＝1-9或

一种小檗碱衍生物在制备抗菌药物中的应用。

本发明所涉及的小檗碱衍生物在生理条件下带有阳离子电荷，具有抗菌谱广，生物相容性好，水溶性好、靶向性强、毒性低的特点，且制备方法简单易行，产率高，在抗菌方面有显著地疗效。

附图说明

图1为本发明实施例1中小檗红碱的合成路线。

图2为本发明实施例2中小檗碱衍生物的合成路线。

图3为本发明实施例2中小檗碱衍生物的高分辨质谱图。

图4为本发明实施例3中小檗碱衍生物的合成路线。

图5为本发明实施例3中小檗碱衍生物的高分辨质谱图。

图6为本发明实施例4中小檗碱衍生物的合成路线。

图7为本发明实施例4中小檗碱衍生物的高分辨质谱图。

图8为本发明实施例5中小檗碱衍生物的合成路线。

图9为本发明实施例5中小檗碱衍生物的高分辨质谱图。

图10为本发明实施例6中小檗碱衍生物的合成路线。

图11为本发明实施例6中小檗碱衍生物的高分辨质谱图。

图12为本发明实施例7中小檗碱衍生物的合成路线。

图13为本发明实施例7中小檗碱衍生物的高分辨质谱图。

图14为本发明实施例8中小檗碱衍生物的合成路线。

图15为本发明实施例8中小檗碱衍生物的高分辨质谱图。

图16为本发明实施例9中小檗碱衍生物的合成路线。

图17为本发明实施例9中小檗碱衍生物的高分辨质谱图。

图18为本发明实施例10中小檗碱衍生物的合成路线。

图19为本发明实施例10中小檗碱衍生物的高分辨质谱图。

图20为本发明实施例11中膦盐的合成路线。

图21为本发明实施例12中3,5-二氟苯乙烯醚的合成路线。

图22为本发明实施例13中3,5-二氟苯乙醛的合成路线。

图23为本发明实施例14中小檗碱衍生物的合成路线。

图24为本发明实施例14中小檗碱衍生物的高分辨质谱图。

图25为本发明实施例15中对硝基苯乙烯醚的合成路线。

图26为本发明实施例16中对硝基苯乙醛的合成路线。

图27为本发明实施例17中小檗碱衍生物的合成路线。

图28为本发明实施例17中小檗碱衍生物的高分辨质谱图。

图29为本发明实施例18中对甲基苯乙烯醚的合成路线。

图30为本发明实施例19中对甲基苯乙醛的合成路线。

图31为本发明实施例20中小檗碱衍生物的合成路线。

图32为本发明实施例20中小檗碱衍生物的高分辨质谱图。

图33为本发明实施例21中小檗碱衍生物的合成路线。

图34为本发明实施例21中小檗碱衍生物的高分辨质谱图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步说明，其目的仅在于更好的理解本发明的内容而非限制本发明的保护范围：

实施例1小檗红碱的合成

取15g小檗碱，置于圆底烧瓶中，在真空条件下升温至190℃，反应3小时，冷却至室温，当小檗碱从黄色变为深红色后，停止加热，冷却至室温，得到小檗红碱13.5g，产率93.9％(合成路线见图1)。

实施例2

取500mg实施例1制备的小檗红碱，置于圆底烧瓶中，加入25ml冰醋酸，搅拌溶解，升温至115℃，再加入正丁醛1.12ml，反应8小时。反应完全后，硅胶柱层析分离得小檗碱衍生物(醋酸盐)321mg，产率55.0％(合成路线见图2，表征图谱见图3)。

将所得小檗碱衍生物(醋酸盐)溶于2ml二氯甲烷，加入122μl浓盐酸，搅拌2个小时，旋出1ml溶剂，加入10ml乙醚，析出深红色固体，过滤，即得小檗碱衍生物(盐酸盐)246mg，产率81.1％(合成路线见图2)。

实施例3

取500mg实施例1制备的小檗红碱，置于圆底烧瓶中，加入25ml冰醋酸，搅拌溶解，升温至115℃，再加入正戊醛1.34ml，反应8小时。反应完全后，硅胶柱层析分离得到小檗碱衍生物(醋酸盐)275mg，产率45.4％(合成路线见图4，表征图谱见图5)。

将所得小檗碱衍生物(醋酸盐)溶于2ml二氯甲烷，加入102μl浓盐酸，搅拌2个小时，旋出1ml溶剂，加入10ml乙醚，析出深红色固体，过滤，即得小檗碱衍生物(盐酸盐)201mg，产率77.0％(合成路线见图4)。

实施例4

取500mg实施例1制备的小檗红碱，置于圆底烧瓶中，加入25ml冰醋酸，搅拌溶解，升温至115℃，再加入正己醛1.50ml，反应8小时。反应完全后，硅胶柱层析分离得到小檗碱衍生物(醋酸盐)335mg，产率53.4％(合成路线见图6，表征图谱见图7)。

将所得小檗碱衍生物(醋酸盐)溶于2ml二氯甲烷，加入120μl浓盐酸，搅拌2个小时，旋出1ml溶剂，加入10ml乙醚，析出深红色固体，过滤，即得小檗碱衍生物(盐酸盐)273mg，产率85.9％(合成路线见图6)。

实施例5

取500mg实施例1制备的小檗红碱，置于圆底烧瓶中，加入25ml冰醋酸，搅拌溶解，升温至115℃，再加入正庚醛1.74ml，反应8小时。反应完全后，硅胶柱层析分离得到小檗碱衍生物(醋酸盐)325mg，产率50.1％(合成路线见图8，表征图谱见图9)。

将所得小檗碱衍生物(醋酸盐)溶于2ml二氯甲烷，加入113μl浓盐酸，搅拌2个小时，旋出1ml溶剂，加入10ml乙醚，析出深红色固体，过滤，即得小檗碱衍生物(盐酸盐)286mg，产率92.6％(合成路线见图8)。

实施例6

取500mg实施例1制备的小檗红碱，置于圆底烧瓶中，加入25ml冰醋酸，搅拌溶解，升温至115℃，再加入正辛醛1.94ml，反应8小时。反应完全后，硅胶柱层析分离得到小檗碱衍生物(醋酸盐)406mg，产率60.5％(合成路线见图10，表征图谱见图11)。

将所得小檗碱衍生物(醋酸盐)溶于2ml二氯甲烷，加入137μl浓盐酸，搅拌2个小时，旋出1ml溶剂，加入10ml乙醚，析出深红色固体，过滤，即得小檗碱衍生物(盐酸盐)341mg，产率88.2％(合成路线见图10)。

实施例7

取500mg实施例1制备的小檗红碱，置于圆底烧瓶中，加入25ml冰醋酸，搅拌溶解，升温至115℃，再加入正壬醛2.13ml，反应8小时。反应完全后，硅胶柱层析分离得到小檗碱衍生物(醋酸盐)442mg，产率63.8％(合成路线见图12，表征图谱见图13)。

将所得小檗碱衍生物(醋酸盐)溶于2ml二氯甲烷，加入144μl浓盐酸，搅拌2个小时，旋出1ml溶剂，加入10ml乙醚，析出深红色固体，过滤，即得小檗碱衍生物(盐酸盐)387mg，产率91.8％(合成路线见图12)。

实施例8

取500mg实施例1制备的小檗红碱，置于圆底烧瓶中，加入25ml冰醋酸，搅拌溶解，升温至115℃，再加入正癸醛2.34ml，反应8小时。反应完全后，硅胶柱层析分离得到小檗碱衍生物(醋酸盐)400mg，产率56.0％(合成路线见图14，表征图谱见图15)。

将所得小檗碱衍生物(醋酸盐)溶于2ml二氯甲烷，加入127μl浓盐酸，搅拌2个小时，旋出1ml溶剂，加入10ml乙醚，析出深红色固体，过滤，即得小檗碱衍生物(盐酸盐)326mg，产率85.6％(合成路线见图14)。

实施例9

取500mg实施例1制备的小檗红碱，置于圆底烧瓶中，加入25ml冰醋酸，搅拌溶解，升温至115℃，再加入正十一醛2.56ml，反应8小时。反应完全后，硅胶柱层析分离得到小檗碱衍生物(醋酸盐)364mg，产率49.4％(合成路线见图16，表征图谱见图17)。

将所得小檗碱衍生物(醋酸盐)溶于2ml二氯甲烷，加入113μl浓盐酸，搅拌2个小时，旋出1ml溶剂，加入10ml乙醚，析出深红色固体，过滤，即得小檗碱衍生物(盐酸盐)313mg，产率90.0％(合成路线见图16)。

实施例10

取500mg实施例1制备的小檗红碱，置于圆底烧瓶中，加入25ml冰醋酸，搅拌溶解，升温至115℃，再加入正十二醛2.75ml，反应8小时。反应完全后，硅胶柱层析分离得到小檗碱衍生物(醋酸盐)379mg，产率50.0％(合成路线见图18，表征图谱见图19)。

将所得小檗碱衍生物(醋酸盐)溶于2ml二氯甲烷，加入114μl浓盐酸，搅拌2个小时，旋出1ml溶剂，加入10ml乙醚，析出深红色固体，过滤，即得小檗碱衍生物(盐酸盐)315mg，产率86.9％(合成路线见图18)。

实施例11膦盐的合成

取20g三苯基膦，置于圆底烧瓶中，甲苯溶解，升温至95℃，加入氯甲基甲醚6.37ml，反应16小时。反应完全后，冷却至室温，过滤，滤饼用甲苯洗涤三次，干燥，得到白色膦盐25.4g，产率97.3％(合成路线见图20)。

实施例123,5-二氟苯乙烯醚的合成

取1g实施例11制备的膦盐，置于圆底烧瓶中，30ml二氯甲烷溶解，加入930mg无水碳酸钾和914μldbu，室温搅拌30分钟，再加入3,5-二氟苯甲醚319mg，搅拌反应48小时。反应完全后，稀盐酸洗涤至酸性，无水硫酸镁干燥，浓缩，得到黄色油状物，硅胶柱层析分离得到3,5-二氟苯乙烯醚143mg，产率37.4％(合成路线见图21)。

实施例133,5-二氟苯乙醛的合成

取143mg实施例12制备的3,5-二氟苯乙烯醚，置于圆底烧瓶中，3ml甲苯溶解，加入2ml浓盐酸，搅拌反应6小时。反应完全后，加水萃取，浓缩有机相，得到3,5-二氟苯乙醛的粗品112mg，产率85.4％(合成路线见图22)。

实施例14

取30mg实施例1制备的小檗红碱，置于圆底烧瓶中，加入3ml冰醋酸，搅拌溶解，升温至115℃，再加入实施例13制备的3,5-二氟苯乙醛，反应8小时。反应完全后，硅胶柱层析分离得到小檗碱衍生物(醋酸盐)42mg，产率98.0％(合成路线见图23，表征图谱见图24)。

将所得小檗碱衍生物(醋酸盐)溶于2ml二氯甲烷，加入127μl浓盐酸，搅拌2个小时，旋出1ml溶剂，加入10ml乙醚，析出深红色固体，过滤，即得小檗碱衍生物(盐酸盐)329mg，产率86.2％(合成路线见图23)。

实施例15对硝基苯乙烯醚的合成

取1g实施例11制备的膦盐，置于圆底烧瓶中，30ml二氯甲烷溶解，加入930mg无水碳酸钾和914μldbu，室温搅拌30分钟，再加入对硝基苯甲醛340mg，搅拌反应48小时。反应完全后，稀盐酸洗涤至酸性，无水硫酸镁干燥，浓缩，得到黄色油状物，硅胶柱层析分离得到对硝基苯乙烯醚178mg，产率44.2％(合成路线见图25)。

实施例16对硝基苯乙醛的合成

取178mg实施例15制备的对硝基苯乙烯醚，置于圆底烧瓶中，2.5ml甲苯溶解，加入1.7ml浓盐酸，搅拌反应6小时。反应完全后，加水萃取，浓缩有机相，得到对硝基苯乙醛的粗品122mg，产率74.4％(合成路线见图26)。

实施例17

取30mg实施例1制备的小檗红碱，置于圆底烧瓶中，加入3ml冰醋酸，搅拌溶解，升温至115℃，再加入实施例16制备的对硝基苯乙醛，反应8小时。反应完全后，硅胶柱层析分离得到小檗碱衍生物(醋酸盐)33mg，产率75.5％(合成路线见图27，表征图谱见图28)。

将所得小檗碱衍生物(醋酸盐)溶于2ml二氯甲烷，加入111μl浓盐酸，搅拌2个小时，旋出1ml溶剂，加入10ml乙醚，析出深红色固体，过滤，即得小檗碱衍生物(盐酸盐)21mg，产率66.6％(合成路线见图27)。

实施例18对甲基苯乙烯醚的合成

取1g实施例11制备的膦盐，置于圆底烧瓶中，30ml二氯甲烷溶解，加入930mg无水碳酸钾和914μldbu，室温搅拌30分钟，再加入对甲基苯甲醛265μl，搅拌反应48小时。反应完全后，稀盐酸洗涤至酸性，无水硫酸镁干燥，浓缩，得到黄色油状物，硅胶柱层析分离得到对甲基苯乙烯醚139mg，产率41.9％(合成路线见图29)。

实施例19对甲基苯乙醛的合成

取139mg实施例18制备的对甲基苯乙烯醚，置于圆底烧瓶中，2ml甲苯溶解，加入1.4ml浓盐酸，搅拌反应6小时。反应完全后，加水萃取，浓缩有机相，得到对甲基苯乙醛的粗品104mg，产率82.6％(合成路线见图30)。

实施例20

取55mg实施例1制备的小檗红碱，置于圆底烧瓶中，加入25ml冰醋酸，搅拌溶解，升温至115℃，再加入实施例19制备的对甲基苯乙醛，反应8小时。反应完全后，硅胶柱层析分离得到小檗碱衍生物(醋酸盐)28mg，产率37.4％(合成路线见图31，表征图谱见图32)。

将所得小檗碱衍生物(醋酸盐)溶于2ml二氯甲烷，加入157μl浓盐酸，搅拌2个小时，旋出1ml溶剂，加入10ml乙醚，析出深红色固体，过滤，即得小檗碱衍生物(盐酸盐)20mg，产率75.0％(合成路线见图31)。

实施例21

取500mg实施例1制备的小檗红碱，置于圆底烧瓶中，加入25ml冰醋酸，搅拌溶解，升温至115℃，再加入苯乙醛1.46ml，反应8小时。反应完全后，硅胶柱层析分离得到小檗碱衍生物(醋酸盐)509mg，产率77.3％(合成路线见图33，表征图谱见图34)。

将所得小檗碱衍生物(醋酸盐)溶于2ml二氯甲烷，加入157μl浓盐酸，搅拌2个小时，旋出1ml溶剂，加入10ml乙醚，析出深红色固体，过滤，即得小檗碱衍生物(盐酸盐)454mg，产率93.8％(合成路线见图33)。

实施例27小檗碱衍生物抗菌活性的研究

按照本发明实施例1-21的方法制备的小檗碱衍生物的体外抗菌药效学评价，包括如下步骤：

(1)实验菌株

本实验选用耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(mrsa)、铜绿假单胞菌(p.aeru)atcc27853和大肠埃希菌(e.coli)atcc25922作为筛选对象，均由北京304医院提供。

(2)实验方法

菌悬液配制：以无菌操作法，取3种冻干标准菌种恢复常温后，用平板划线法，分别在3个lb固体培养基平板上划直线，37℃培养18小时，再按照液体培养基接种法，以接种环分别蘸取菌，移种于3支含5mllb液体培养基的摇菌管中，180rpm摇床35℃培养16小时，将菌液稀释成1×10⁶cfu/ml备用。

药液配制：取本发明实施例2-10、14、17、20-26制备的小檗碱衍生物溶于二甲亚砜，配成10mm的药物储备液，-20℃保存，实验前用lb液体培养基按二倍稀释法将药物配制成500,250,125,62.50,31.25,15.62,7.81,3.91,1.95,0.98,0.49μm。

接种：吸取500μl药液分别放在一系列试管中，每个试管中放入稀释好的菌液(10⁶cfu/ml)500μl(空白组为1000μllb液体培养基，生长对照组为500μllb液体培养基加500μl菌悬液)，混匀后在暗箱中培养24小时，24小时后取出，观察菌液的浑浊程度，第一个出现浑浊降低的药物浓度为最小抑菌浓度(mic)。

(3)实验结果

体外抑菌实验结果见表1

表1小檗碱衍生物的最小抑菌浓度(mic，μm)

注：小檗碱衍生物(醋酸盐)和小檗碱衍生物(盐酸盐)的最小抑菌浓度(mic)一致，表中不在分别列出。

实验结果表明，本发明的小檗碱衍生物具有较好的抗菌活性，实施例4、5、6、8、10对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌和绿脓杆菌均表现出较好的抑菌效果，其中实施例6的抑菌效果最好，最小抑菌浓度分别为1.56μm和3.12μm，具备很好的抗菌药物开发前景。