异黄腐醇胺类共聚物及其制备方法和抗菌应用

本发明属于异黄腐醇类衍生物，具体涉及异黄腐醇胺类共聚物及其制备方法和抗菌应用。

背景技术：

1、啤酒花(humulus lupulus l.)，又被称作蛇麻花、忽布，为桑科葎草属多年生攀援草本植物，具有苦味和芳香特性，主要用于酿酒业(c.beer constituents aspotential cancer chemopreventive agents[j].european journal of cancer,2005,41(13):1941-1954)。据报道，啤酒花提取物，如多酚和酰基葡萄糖，也具有抗氧化、雌激素、镇静和潜在的癌症化学预防活性(gerhauser c,alt a,heiss e,et al.cancerchemopreventive activity of xanthohumol,a natural product derived from hop[j].molecular cancer therapeutics,2002,1(11):959-969)。啤酒花中含有丰富的黄酮类物质，其中黄腐醇(xanthohumol，简称xn)和异黄腐醇(isoxanthohumol，简称ixn)因具有良好的生物活性而受到关注(biendl m,methner f j,stettner g,et al.brewing trialswith axanthohumol-enriched hop product[j].brauwelt international,2004(3):182-185)。

2、黄腐醇是一种来自于啤酒花中的含有异戊二烯基的黄酮类物质，属于查尔酮类，其含量仅占啤酒花干重的0.1％～1％，分子式为c21h22o5，分子量为354.4。1931年，power等首次在啤酒花中发现了黄腐醇，并将其成功分离出来对其命名(power f b,tutin f,rogerson h.the constituents of hops[j].chemical society.1913,103:1267-1292)。黄腐醇具有多种生物活性，如有效预防癌症、抗氧化、抗病毒、预防和治疗糖尿病和抗动脉粥样硬化等作用。在啤酒的酿造过程中，黄腐醇也会转化为其异构体异黄腐醇，其生物活性降低，因此世界各地的商业啤酒中黄腐醇的含量非常低(传统淡色啤酒中最高为0.15mg/l)，而异黄腐醇的含量很高(0.04-3.44mg/l)，研究指出异黄腐醇也具有抗肿瘤、抗炎和调控脂质代谢等多种生物活性(wunderlich s,zürcher a,back w.enrichment ofxanthohumol in the brewing process[j].molecular nutrition&food research,2005,49(9):874-881)。

3、yang等人研究了黄腐醇和异黄腐醇对3t3l1细胞凋亡和脂肪生成的影响，在这项研究中，用几种浓度的黄腐醇和异黄腐醇处理脂肪细胞，黄腐醇和异黄腐醇都降低了脂肪细胞的存活率，增加了细胞凋亡和活性氧的产生，在分化期，黄腐醇和异黄腐醇都减少了脂肪的形成(yang j y,della-fera m a,rayalam s,et al.effect of xanthohumol andisoxanthohumol on 3t3-l1 cell apoptosis and adipogenesis[j].apoptosis,2007,12(11):1953-1963.)。活性物种(如：羟基、过氧化氢、过氧化氢)可引起低密度脂蛋白(ldl)的氧化修饰，这通常与动脉粥样硬化的产生有关，stevens等人的类似研究表明，黄腐醇和异黄腐醇在低微摩尔浓度下也可以抑制过氧化氢介导的ldl氧化(stevens j f,miranda cl,frei b,et al.inhibition of peroxynitrite-mediated ldl oxidation byprenylated flavonoids:theα,β-unsaturated keto functionality of 2‘-hydroxychalcones as a novel antioxidant pharmacophore[j].chemical research intoxicology,2003,16(10):1277-1286.)。黄腐醇在多种癌症细胞系中具有广泛抑制活性，如乳腺、结肠、卵巢和前列腺癌细胞系[90-92]，黄腐醇在致癌的起始阶段(反应性分子、dna损伤)、促进阶段(突变、细胞结构改变)和进展阶段(细胞生长失控、肿瘤、转移)均显示出广泛的抑制作用(colgate e c,miranda c l,stevens j f,et al.xanthohumol,aprenylflavonoid derived from hops induces apoptosis and inhibits nf-kappabactivation in prostate epithelial cells[j].cancer letters,2007,246(1-2):201-209)。目前关于异黄腐醇结构修饰以及抗菌活性相关研究较少，其水溶性也较差。

技术实现思路

1、发明目的：针对上述技术问题，本发明提供了一种异黄腐醇胺类共聚物的制备方法和应用，所述异黄腐醇胺类共聚物对金黄色葡萄球菌(s.aureus)atcc 29213和各种临床分离mrsa等革兰氏阳性菌具有较好的抑菌效果，并且解决了水溶性差等问题。

2、技术方案：为了达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案如下：

3、一种异黄腐醇胺类共聚物或其季铵盐，所述异黄腐醇胺类共聚物的结构如下所示：

4、

5、其中，n＝3，4或5，r1、r2独立地选自其中，r3和r4独立地选自c1-c6烷基，r5、r6独立地选自h或c1-c3烷基，a选自原子c、n、s或o。

6、作为优选方案，所述n＝3，4或5，所述r3、r4独立地选自c1-c4烷基，r5、r6独立地选自h或甲基，a选自原子c、n、s或o。

7、作为优选方案，r1＝r2，且均选自时，n,r3和r4分别是：

8、(1) n ＝ 3, r3＝ r4＝ -(ch2)2ch3(2) n ＝ 3, r3＝ r4＝ -(ch2)3ch3

9、(3) n ＝ 3, r3＝ r4＝ -ch2ch(ch3)2(4) n ＝ 4, r3＝ r4＝ -(ch2)2ch3

10、(5) n ＝ 4, r3＝ r4＝ -(ch2)3ch3         (6) n ＝ 4, r3＝ r4＝ -ch2ch(ch3)2

11、(7) n ＝ 5, r3＝ r4＝ -(ch2)2ch3(8) n ＝ 5, r3＝ r4＝ -(ch2)3ch3

12、(9) n ＝ 5, r3＝ r4＝ -ch2ch(ch3)2；

13、r1＝r2，且均选自时，n，r1和r2分别是：

14、(10) n ＝ 3,

15、(12) n ＝ 3,

16、(14) n ＝ 3,

17、(16) n ＝ 3,

18、(18) n ＝ 4,

19、(20) n ＝ 4,

20、(22) n ＝ 4,

21、(24) n ＝ 5,

22、(26) n ＝ 5,

23、(28) n ＝ 5,

24、(30) n ＝ 5,

25、以上选择代表后面实施例中的化合物1-30。

26、作为具体实施方案，所述季铵盐为异黄腐醇胺类共聚物与卤代烃反应，将其氮原子甲基化所生成。

27、优选的，所述季铵盐选自如下化合物：

28、

29、其中，n＝4(化合物31)或5(化合物32)。

30、上述季铵盐是将异黄腐醇胺类共聚物5和8与碘甲烷反应，将其氮原子甲基化生成异黄腐醇胺类共聚物31-32：

31、

32、优选的，所述异黄腐醇胺类共聚物5和8与碘甲烷碱的反应摩尔比为1:9-1:10，反应温度为45-60℃，反应溶剂是乙腈。

33、本发明还提供了所述的异黄腐醇胺类共聚物的制备方法，包括以下步骤：

34、以黄腐醇为底物，将其在碱性条件下转换为其异构体形式异黄腐醇，再将异黄腐醇两端的酚羟基部位引入溴代烷烃合成中间体a1-3，之后将中间体a1-3在碱性条件下与不同的脂肪胺以及氮杂环胺进行反应生成一系列异黄腐醇胺类共聚物：

35、

36、其中，r1、r2、r3、r4、r5、r6和n、a同上所述。

37、作为具体实施方案，所述异黄腐醇的制备方法如下：以黄腐醇为底物，将其在低温碱性条件下进行发应，生成其异构体异黄腐醇：

38、

39、优选的，所述所述碱性条件中的碱选自naoh，反应温度为0±2℃，反应溶剂是naoh溶液。

40、作为具体实施方案，所述中间体a1-3的制备方法如下：将异黄腐醇与二溴代烷烃在碱性条件下反应，生成中间体a1-3：

41、

42、优选的，所述碱性条件中的碱是k2co3，异黄腐醇与碱的反应摩尔比为1:4-1:5，与二溴代烷烃的摩尔比1:4-1:5，反应温度为45-60℃，反应溶剂是丙酮。

43、作为具体实施方案，所述中间体a1-3在碱性条件下与不同的脂肪胺以及氮杂环胺进行反应，其中，所述碱性条件中的碱是k2co3，中间体a1-3与碱的反应摩尔比为1:4-1:5，中间体a1-3与不同的脂肪胺以及氮杂环胺的反应摩尔比为1:4-1:5，反应温度为45-60℃，反应溶剂是乙腈。

44、本发明最后提供了所述的异黄腐醇胺类共聚物或其季铵盐在制备抗菌药物中的应用。优选，在制备针对金黄色葡萄球菌(staphylococcusaureus)atcc 29213和各种耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(mrsa)中的应用。

45、本发明是模仿抗菌肽的结构和功能进行设计的异黄腐醇胺类共聚物，其抗菌靶点为细菌的细胞膜，将所有的目标化合物进行抑菌活性评价发现，绝大部分异黄腐醇胺类共聚物目对金黄色葡萄球菌(s.aureus)atcc 29213和临床分离的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(mrsa)均表现出较强的抗菌活性。值得注意的是，将氮原子甲基化之后的异黄腐醇胺类共聚物对mrsa具有更强的抗菌效果，对多株mrsa的mic值达到了0.25μg/ml，抗菌效果优于阳性对照药万古霉素。所有合成的异黄腐醇胺类共聚物对绵羊红细胞具有较低的溶血率，并且拥有较好的水溶性和稳定性，因此，此类化合物具有广阔的临床应用前景。

46、技术效果：本发明制得的异黄腐醇胺类共聚物对金黄色葡萄球菌atcc 29213和各种耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(mrsa)具有较好的抑菌效果，并且具有水溶性好、生物毒性低、产率较高等优点，有望进一步发展为临床上的半合成抗菌药物。