一种新型多肽偶联药物化合物及其制备方法与应用

本发明属于有机合成与生物医药，具体涉及一种新型多肽偶联药物化合物及其制备方法与应用。

背景技术：

1、细菌感染对全球健康构成严重威胁，每年造成数百万人死亡。然而抗生素新药研发停滞不前，近年来几乎没有新的抗生素类药物上市。由于抗生素的误用和滥用，细菌耐药现象愈演愈烈，当越来越多的“超级细菌”不断出现时，人们将面临着无药可用的境地，因此发展新型不易引起耐药的抗菌药物是极为迫切的任务。

2、抗菌肽(amps)有着传统抗生素无可比拟的优势，其抗菌机制独特，杀菌作用迅速且不易引发细菌的耐药性，是一类极具潜力的抗菌药物。其最广泛的作用机制是增加渗透性或破坏细菌膜，导致细菌内容物外渗，导致细菌死亡。专利cn 112625106b报道了一种基于抗菌肽polybia-mpi的sar修饰的抗菌多肽化合物，具有高稳定性和高抗菌活性的优点；专利cn 117024607a报道了一种由细胞穿透肽与炎症抑制肽通过偶联获得的抗菌肽，可以用于普通感染和一些顽固性感染；专利cn 117050148a报道了一种抗菌肽map34-b，基于此抗菌肽制备的产品可以抑制多种微生物。然而这些抗菌肽均缺乏细菌检测与抗菌过程可视化的功能。

3、此外，光动力抗菌疗法作为一种有效的杀菌策略正在兴起。主要原理是利用光敏剂在光线照射后产生的ros破坏细菌细胞膜，或对细菌内部的蛋白质和核酸造成不可逆的损伤，从而达到抗菌的目的。同时光敏剂通常还具有荧光成像功能。大多数已报道的光动力抗菌剂对于革兰氏阳性菌有不错的杀菌效果，但对于具有内外两层膜结构保护革兰氏阴性菌及相关耐药菌杀菌效果并不理想。另外，大部分光敏剂都是疏水性的，这限制了其应用范围。

4、多肽偶联药物是一类将具有一定生物功能的多肽与功能性分子通过连接壁连接而得的偶联物。因此，开发一种具有高效广谱抗菌效果、同时具有可视化细菌检测和抗菌过程功能的新型多肽偶联药物化合物是具有重要意义的。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于提供一种具有高效光动力抗菌活性、高生物相容性和具有可视化细菌检测和抗菌过程功能的新型多肽偶联药物化合物。

2、本发明的目的之二在于提供所述多肽偶联药物化合物的制备方法。

3、本发明的目的之三在于提供所述多肽偶联药物化合物的应用。

4、为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

5、第一方面，本发明提供的这种多肽偶联药物化合物(tpi-cyshhc10)，其具有如下式所示结构通式：

6、

7、其中，r1和r2均任选自：氢、甲基、甲氧基、氯、溴、碘；n任选自0、2、4、6、8。

8、优选的，所述多肽偶联药物化合物的结构式为如以下化合物1～12中所示结构式的任意一种：

9、

10、

11、

12、第二方面，本发明还提供一种所述多肽偶联药物化合物的制备方法，包括以下步骤：

13、(1)化合物tpi的合成：将式ⅰ所示取代4-硼酸三苯胺、4,7-二溴-2,1,3-苯并噻二唑、碱、钯催化剂和溶剂的混合物于氮气保护下反应，反应结束后冷却至室温，然后将反应液倒入水中，然后分离纯化得到化合物tpi；合成路线如下：

14、

15、(2)化合物tpip的合成：将化合物tpi、吡啶-4-硼酸、碱、钯催化剂和溶剂的混合物于氮气保护下反应，反应结束后冷却至室温，然后将反应液倒入水中，分离纯化得到化合物tpip；其合成路线如下：

16、

17、(3)化合物tpi-pn的合成：将化合物tpip和溴代胺溶解于溶剂中，回流反应，反应结束后冷却至室温，然后蒸干溶剂，分离纯化得到化合物tpi-pn；其合成路线如下：

18、

19、其中n选自于0，2，4，6，8；

20、(4)化合物tpi-pa的合成：将化合物tpi-pn和缚酸剂加入溶剂中混合，然后将混合体系冷却至0-5℃，再加入丙烯酰氯搅拌均匀，于室温下反应，tlc监测反应完成后，蒸发溶剂，分离纯化得到化合物tpi-pa；其合成路线如下：

21、

22、(5)化合物tpi-cyshhc10的合成：将cyshhc10肽溶解于hepes缓冲液中，向反应体系中加入含化合物tpi-pa的hepes缓冲液，室温搅拌反应，反应完成后，真空冻干，分离纯化得到tpi-cyshhc10；其合成路线如下：

23、

24、优选的，步骤(1)中，所述溶剂可为四氢呋喃、甲醇和1,4-二氧六环等有机溶剂；碱可为碳酸钾、碳酸铯等；钯催化剂可为[1,1’-双(二苯基膦)二茂铁]二氯化钯(ii)、四(三苯基膦)钯(0)等；取代4-硼酸三苯胺与溶剂的摩尔体积比为1:(3～4)mmol/ml，取代4-硼酸三苯胺与4,7-二溴-2,1,3-苯并噻二唑的投料摩尔比为1:(1～2)，取代4-硼酸三苯胺与钯催化剂的投料摩尔比为1:(0.01～0.02)，取代4-硼酸三苯胺与碱的投料摩尔比为1:(1～1.5)，反应温度为80-120℃，反应时间为6～8h。

25、优选的，步骤(1)中，所述分离纯化包括：先用ch2cl2萃取得到有机层，然后将有机层用无水na2so4干燥并在旋转蒸发仪上旋干，再使用硅胶柱层析分离纯化；所述硅胶柱层析分离纯化时采用的洗脱剂为石油醚/二氯甲烷＝20/1，v/v。

26、优选的，步骤(2)中，所述溶剂可为四氢呋喃、甲醇和1,4-二氧六环等有机溶剂；碱可为碳酸钾、碳酸铯等；钯催化剂可为[1,1’-双(二苯基膦)二茂铁]二氯化钯(ii)、四(三苯基膦)钯(0)等；化合物tpi与溶剂的摩尔体积比为1:(2.5～4)mmol/ml，化合物tpi与吡啶-4-硼酸的投料摩尔比为1:(1～2)，化合物tpi与钯催化剂的投料摩尔比为1:(0.01～0.02)，化合物tpi与碱的投料摩尔比为1:(1～1.5)，反应温度为80-120℃，反应时间为15～20h。

27、优选的，步骤(2)中，所述分离纯化包括：先用ch2cl2萃取得到有机层，然后将有机层用无水na2so4干燥并在旋转蒸发仪上旋干，再使用硅胶柱层析进行分离纯化；所述硅胶柱层析分离纯化时采用的洗脱剂为二氯甲烷。

28、优选的，步骤(3)中，所述化合物tpip与溶剂的摩尔体积比为1:(3～4)mmol/ml，化合物tpip与溴代胺的投料摩尔比为1:(1～2)；回流反应温度为80-120℃，反应时间为4～6h；所述溶剂为ch3cn；所述分离纯化采用高效液相色谱法。

29、优选的，步骤(4)中，所述化合物tpi-pn与溶剂的摩尔体积比为1:(15～20)mmol/ml，化合物tpi-pn与丙烯酰氯的投料摩尔比为1:(2～3)，化合物tpi-pn与缚酸剂的投料摩尔比为1:(2～3)；反应时间为8～12h；所述溶剂为无水ch2cl2；所述分离纯化采用硅胶柱层析法。

30、进一步优选的，步骤(4)中，所述缚酸剂为三乙胺，用于降低反应体系的酸度。

31、优选的，步骤(5)中，所述化合物tpi-pa与cyshhc10肽的投料摩尔比为(1～1.5):1；所述cyshhc10肽的氨基酸序列如seq id no:1所示，具体为ckrwwkwirw-nh2；反应时间为8～12h；所述分离纯化采用高效液相色谱法。

32、第三方面，本发明还提供一种所述多肽偶联药物化合物在细菌免洗成像、细菌聚集诱导、细菌近红外荧光成像或在作为制备广谱抗菌药物中的应用。

33、所述多肽偶联药物化合物可用于细菌快速免洗成像，对细菌膜具有清晰成像效果。

34、所述多肽偶联药物化合物在一定条件下可诱导革兰氏阴性菌发生聚集现象，增强光动力抗菌效果。

35、本发明的有益效果是：

36、1、本发明通过生物正交反应将光敏剂与抗菌肽共价偶联，巧妙融合光敏基团的光动力抗菌效应与抗菌肽的抗菌机制，实现了对耐药菌的近红外荧光成像，同时达到了广谱高效抗菌效果。本发明的多肽偶联药物化合物具有抗菌活性高、生物相容性好等优点。

37、2、本发明提供的多肽偶联药物化合物，通过光敏基团的引入赋予了抗菌肽荧光性质，可作为细菌膜染色试剂，同时能够可视化观察抗菌机制。

38、3、本发明提供的多肽偶联药物化合物还具有聚集诱导发光效应，可有效避免自吸收与生物样本背景荧光的干扰，可用于细菌的近红外荧光成像。

39、4、本发明提供的多肽偶联药物化合物利用抗菌肽与光敏基团的光动力杀菌效应的正协同作用，使得其抗菌活性要高于光敏剂或抗菌肽单独使用时的活性。该多肽偶联药物化合物不仅对革兰氏阳性菌具有高效抗菌活性，且对革兰氏阴性菌的外膜屏障也具有有效的破坏性，能够抑制细菌生物膜生长并破坏清除成熟的细菌生物膜，具有广谱抗菌活性，光照条件下对革兰氏阴性菌的mic至少可达62.5nm。

40、5、本发明提供的多肽偶联药物化合物的制备方法简单，原料便宜易得、合成工艺简便、分离纯化容易，产率高，适合规模化生产以及推广运用。