化合物及其制备方法和应用与流程

本发明涉及医药技术领域，尤其涉及一种化合物及其制备方法和应用。

背景技术：

细菌感染可导致全球约三分之一的致死率，对全世界的公共卫生构成严重威胁。近年来，由于抗生素不合理使用和滥用所引起的细菌耐药性等问题，进一步加剧了全球细菌感染的形势。早期的快速细菌感染诊断，便于及时的获取细菌感染情况并利于及时地采取有效的治疗措施，可大幅降低感染性疾病的治疗难度，缩短治疗时间，提高治疗效果。到目前为止，尽管已经有多种成熟技术(如标准平板计数和聚合酶链反应)用于精准细菌检测，但这些方法通常比较耗时、操作繁琐并且高度依赖于精密装置和专业技术人员，在很大程度上限制了它们在快速检测中的应用。相比之下，荧光技术凭借实时检测、高灵敏度、无创性和经济实惠的优点，为快速可靠的细菌检测提供了一种极具吸引力的选择。

目前，细菌诊断和治疗过程在临床应用中是独立的，从诊断到治疗过程间隔时间较长，这不可避免地延误了最佳的治疗时间，降低了治疗效果并增加了患者的经济和心理负担。因此，有效结合诊断和治疗的“个性化”治疗策略已成为近年来的研究热点。但目前已发展的一些诊疗抗菌体系大都是多种材料的功能集成，制备过程繁琐，工艺难度大，且有些体系属于非广谱杀菌或易产生细菌耐药性。因此，如何实现简单、有效的实现细菌，尤其是耐药性细菌的诊断和灭活一体化是当前抗细菌感染研究中的研究热点与难点。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种化合物及其制备方法和应用，本发明提供的化合物能够在实现对广谱细菌快速、非侵入细菌检测的同时，实现对广谱细菌的高效失活。

本发明提供了一种化合物，具有式(i)所示结构：

其中，x选自＝o或＝s，y选自-o-或-nh-；

r1选自其中，r4选自c1-c18的烷基或c6～c50的芳基，r5、r6独立地选自-h和c1-c18的烷基；

r2选自-h、c1～c20的烷基、c6～c50的芳基、-oh、c1～c20的烷氧基、-cooh、-nh2、-n(ch3)2、-n(ch2ch3)2、-f、-cl或-br；

r3选自-h、c1～c20的烷基、c6～c50的芳基、-oh、c1～c20的烷氧基、-cooh、-nh2、-n(ch3)2、-n(ch2ch3)2、-f、-cl或-br。

优选的，所述r2选自-h、c3～c12的烷基、c6～c30的芳基、-oh、c3～c12的烷氧基、-cooh、-nh2、-n(ch3)2、-n(ch2ch3)2、-f、-cl或-br。

优选的，所述r3选自-h、c3～c12的烷基、c6～c30的芳基、-oh、c3～c12的烷氧基、-cooh、-nh2、-n(ch3)2、-n(ch2ch3)2、-f、-cl或-br。

优选的，所述r4选自-h、c3～c12的烷基或c6～c30的芳基。

优选的，所述r5、r6独立的选自-h或c3～c12的烷基。

本发明提供了了一种本发明所述的化合物的制备方法，包括：

1)将式(ii)结构的化合物和式(iii)结构的化合物混合反应，得到式(iv)结构的化合物，

其中，x选自＝o或＝s，y选自-o-或-nh-；

r2选自-h、c1～c20的烷基、c6～c50的芳基、-oh、c1～c15的烷氧基、-cooh、-nh2、-n(ch3)2、-n(ch2ch3)2、-f、-cl或-br；

r3选自-h、c1～c20的烷基、c6～c50的芳基、-oh、c1～c15的烷氧基、-cooh、-nh2、-n(ch3)2、-n(ch2ch3)2、-f、-cl或-br；

2)将式(iv)结构的化合物转化为式(i)结构的化合物；

其中，r1选自其中，r4选自c1-c18的烷基或c6～c50的芳基，r5、r6独立地选自-h和c1-c18的烷基。

本发明提供了一种本发明所述的式(i)结构的化合物在制备集细菌诊断和治疗于一体的药物或器械中的应用。

本发明还提供了一种集细菌诊断和治疗于一体的药物，包括：本发明所述的式(i)结构的化合物和药学上可接受的辅料；

其中，所述辅料为溶剂、助剂和载体中的一种或几种。

本发明还提供了一种光敏抗菌药物，具有式(iv)所示结构，

其中，x选自＝o或＝s，y选自-o-或-nh-；

r2选自-h、c1～c20的烷基、c6～c50的芳基、-oh、c1～c15的烷氧基、-cooh、-nh2、-n(ch3)2、-n(ch2ch3)2、-f、-cl或-br；

r3选自-h、c1～c20的烷基、c6～c50的芳基、-oh、c1～c15的烷氧基、-cooh、-nh2、-n(ch3)2、-n(ch2ch3)2、-f、-c1或-br。

优选的，所述光敏抗菌药物的光敏波长为300-1100nm。

与现有技术相比，本发明提供了一种化合物及其制备方法和应用，本发明提供的具有式(i)结构的化合物通过选择特定的结构，通过实验发现，本发明提供的化合物能够通过荧光技术对细菌进行实时检测，且具有检测灵敏度高，检测快速、生物相容性好等优点；并且在快速诊断细菌感染的同时，可以实现可控、广谱、高效的杀菌功能，是集诊疗功能于一体的抗菌化合物，该化合物在抗感染医用领域中具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为corm和corm-ac结构与合成示意图；

图2为corm的¹hnmr谱图；

图3为corm的esi-ms谱图；

图4为corm-ac的¹hnmr谱图；

图5为corm-ac的esi-ms谱图；

图6为corm的co释放情况；

图7为革兰氏阳性菌(金黄色葡萄球菌)、阴性菌(大肠杆菌)、和耐药菌(耐甲氧西林金黄色葡萄球菌)入侵前后，分子溶液荧光颜色变化图；

图8为暗处不加抗菌黄酮类分子，革兰氏阳性菌、阴性菌、和耐药菌溶液涂布平板图；

图9为暗处加抗菌黄酮类分子，革兰氏阳性菌、阴性菌、和耐药菌溶液涂布平板图；

图10为光照不加抗菌黄酮类分子，革兰氏阳性菌、阴性菌、和耐药菌溶液涂布平板图；

图11为光照加抗菌黄酮类分子，革兰氏阳性菌、阴性菌、和耐药菌溶液涂布平板图。

具体实施方式

本发明提供了一种化合物，具有式(i)所示结构：

其中，x选自＝o或＝s，y选自-o-或-nh-；

r1选自其中，r4选自c1-c18的烷基或c6～c50的芳基，r5、r6独立地选自-h和c1-c18的烷基；

r2选自-h、c1～c20的烷基、c6～c50的芳基、-oh、c1～c15的烷氧基、-cooh、-nh2、-n(ch3)2、-n(ch2ch3)2、-f、-cl或-br；

r3选自-h、c1～c20的烷基、c6～c50的芳基、-oh、c1～c15的烷氧基、-cooh、-nh2、-n(ch3)2、-n(ch2ch3)2、-f、-cl或-br。

按照本发明，所述r2优选为-h、c3～c12的烷基、c6～c30的芳基、-oh、c3～c12的烷氧基、-cooh、-nh2、-n(ch3)2、-n(ch2ch3)2、-f、-cl或-br，更优选为-h、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、正己基、正庚基、正辛基、正癸基、苯基、萘基、蒽基、菲基、-oh、甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基、正戊氧基、异戊氧基、正己氧基、正庚氧基、正辛氧基、正癸氧基、-cooh、-nh2、-n(ch3)2、-n(ch2ch3)2、-f、-cl或-br。

按照本发明，所述r3优选为-h、c3～c12的烷基、c6～c30的芳基、-oh、c3～c12的烷氧基、-cooh、-nh2、-n(ch3)2、-n(ch2ch3)2、-f、-cl或-br，更优选为-h、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、正己基、正庚基、正辛基、正癸基、苯基、萘基、蒽基、菲基、-oh、甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基、正戊氧基、异戊氧基、正己氧基、正庚氧基、正辛氧基、正癸氧基、-cooh、-nh2、-n(ch3)2、-n(ch2ch3)2、-f、-cl或-br。

按照本发明，所述r4优选为-h、c3～c12的烷基或c6～c30的芳基，更优选为-h、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、正己基、正庚基、正辛基、正癸基、苯基、萘基、蒽基或菲基。

按照本发明，所述r5优选为-h或c3～c12的烷基，更优选为-h、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、正己基、正庚基、正辛基或正癸基。

按照本发明，所述r6优选为-h或c3～c12的烷基，更优选为-h、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、正己基、正庚基、正辛基或正癸基。

更具体的，所述化合物具体如下：

本发明还提供了一种本发明所述的化合物的制备方法，包括：

将式(ii)结构的化合物和式(iii)结构的化合物混合反应，得到式(iv)结构的化合物，

其中，x选自＝o或＝s，y选自-o-或-nh-；

r2选自-h、c1～c20的烷基、c6～c50的芳基、-oh、c1～c15的烷氧基、-cooh、-nh2、-n(ch3)2、-n(ch2ch3)2、-f、-cl或-br；

r3选自-h、c1～c20的烷基、c6～c50的芳基、-oh、c1～c15的烷氧基、-cooh、-nh2、-n(ch3)2、-n(ch2ch3)2、-f、-cl或-br；

将式(iv)结构的化合物转化为式(i)结构的化合物；

其中，r1选自其中，r4选自c1-c18的烷基或c6～c50的芳基，r5、r6独立地选自-h和c1-c18的烷基。

按照本发明，本发明将式(ii)结构的化合物和式(iii)结构的化合物混合反应，得到式(iv)结构的化合物，其中，本发明对反应的条件以及各原料的用量没有特殊要求，本领域技术人员可以根据现有类似化合物的制备方法选择合适的制备工艺。

按照本发明，本发明将式(iv)结构的化合物转化为式(i)结构的化合物；其中，本发明对反应的条件以及各原料的用量也没有特殊要求，本领域技术人员可以根据现有类似化合物的制备方法选择合适的制备工艺。

本发明还提供了一种本发明所述的式(i)结构的化合物在制备集细菌诊断和治疗于一体的药物或器械中的应用。

本发明还提供了一种集细菌诊断和治疗于一体的药物，包括：本发明所述的式(i)结构的化合物和药学上可接受的辅料；

其中，所述辅料为溶剂、助剂和载体中的一种或几种，更具体的，所述溶剂优选为水、甲醇、乙醇、乙腈、乙酸、丙酮、氯仿、dmso、dmf和thf中的一种或几种；所述载体为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚碳酸酯和聚氨酯中的一种或几种；所述载体的形态为平板膜、无纺布、水凝胶、橡胶或弹性体；其中，当所述药物为式(i)结构的化合物和溶剂时，所述药物中，式(i)结构的化合物的药物浓度为1～1000μg/ml；当所述药物为载体药物是，所述式(i)结构的化合物通过浸涂、喷涂、共混、吸附和接枝等方法负载在载体上。

本发明还提供了一种光敏抗菌药物，具有式(iv)所示结构，

其中，x选自＝o或＝s，y选自-o-或-nh-；

r2选自-h、c1～c20的烷基、c6～c50的芳基、-oh、c1～c15的烷氧基、-cooh、-nh2、-n(ch3)2、-n(ch2ch3)2、-f、-cl或-br；

r3选自-h、c1～c20的烷基、c6～c50的芳基、-oh、c1～c15的烷氧基、-cooh、-nh2、-n(ch3)2、-n(ch2ch3)2、-f、-cl或-br。

其中，所述光敏抗菌药物的光敏波长为300-1100nm，更优选为300～900nm；光照功率为0.01w-100w，照射时间为0～24h。

本发明提供的式(i)结构的化合物，通过实验发现，该式(i)结构的化合物在细菌存在下可以发生荧光颜色快速变化，进而可以用于指示细菌感染，并且根据荧光强度变化可确定感染细菌的浓度；再通过光照射给药体系，发现其可以产生具有广谱杀菌性的一氧化碳(co)气体，能够杀死革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌和耐药性细菌；进而实现对细菌的诊断和治疗于一体。

下面将结合本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

诊疗一体抗菌分子式(i-1)(corm-ac)的制备方法，反应流程如图1所示，图1为corm和corm-ac结构与合成示意图；具体合成工艺如下：

合成3-hydroxy-2-phenyl-4h-benzo[h]chromen-4-one3-羟基-2-苯基-4h-苯并[h]苯并吡喃-4-酮(corm，图1a)：苯甲醛(5mmol)、1’-羟基-2′-乙酰丙酮(5mmol)和氢氧化钾(25％，15ml)加入乙醇(40ml)中，室温搅拌15h。然后加入过氧化氢(5ml，30％)，在室温下将混合物再搅拌12h。反应结束后，将混合物倒入冰水中，用稀盐酸酸化。过滤产生的黄棕色沉淀物并用水清洗，粗产物经乙醇重结晶，收率约52％。

对得到的产物的结构进行鉴定，结果见图2～图3，图2为corm的¹hnmr谱图；图3为corm的esi-ms谱图；从图中可以看出：¹hnmr(dmso-d6，300mhz,)δ9.88(s，1h)、8.68(dd，j＝6.1，3.3hz，1h)、8.35(d，j＝7.5hz，2h)、8.14(dd，j＝6.1，3.1hz，1h)、8.07(d，j＝8.7hz，1h)、7.93(d，j＝8.8hz，1h)、7.84(dd，j＝6.2，3.2hz，2h)、8.68(dd，j＝6.1，3.1，3hz，j＝6.1，3.3hz，1h)、8.68(d，j＝6.1，3.1，j＝6.1，3.1hz，31h)。产物esi-ms：c19h13o3[mh]+：289.3。

合成4-oxo-2-phenyl-4h-benzo[h]chromen-3-y1acetate4-氧代-2-苯基-4h-苯并[h]苯并吡喃-3-基乙酸酯(corm-ac)：

将corm(5毫摩尔)和乙酸酐(25毫摩尔)溶解于thf(40毫升)中，然后添加4-二甲氨基吡啶(dmap，0.08毫摩尔)作为催化剂。在室温下搅拌18小时后，将所得混合物倒入水中，通过过滤(约60％)获得白色沉淀，为具有式(i-1)结构的化合物。

对得到的化合物进行结构鉴定，结果见图4～图5，图4为corm-ac的¹hnmr谱图；图5为corm-ac的esi-ms谱图；从图中可以看出，¹hnmr(dmso-d6，300mhz,):δ8.63(d，j＝8.7hz，1h)，8.18(d，＝7.5hz，1h)，8.08-8.02(m，4h)，7.89-7.82(m，2h)，7.68(m，3h)，2.38(s，3h)。产物esi-ms：c21h15o4[mh]+：331.4。

对得到的化合物corm的co释放情况进行检测：使用商业co检测器测量。具体步骤为：将corm溶于乙腈中，配制成1mg/ml溶液。取1ml该溶液置于体积为20ml安捷伦小瓶中并充氧密封。随后使用模拟日光灯(37500lx)持续照射小瓶12h后，使用商用co检测器检测co，检测结果如图6所示，图6为corm的co释放情况，其中，(a)corm光照12h，(b)corm未光照，(c)乙腈溶液光照12h。

实施例2

选取金黄色葡萄球菌为代表性革兰氏阳性菌，取30μg/ml的式(i-1)化合物溶液(corm-ac/dmso溶液)加入10⁶cells/ml金黄色葡萄球菌悬浮液中，振荡孵育30min后，在便携式紫外灯(365nm)的照射下，通过数码相机拍摄悬浮液的荧光图像，结果如图7所示。

实施例3

选取大肠杆菌为代表性革兰氏阴性菌，取30μg/ml的式(i-1)化合物溶液(corm-ac溶液/dmso)加入10⁶cells/ml大肠杆菌悬浮液中，振荡孵育30min后，在便携式紫外灯(365nm)的照射下，通过数码相机拍摄悬浮液的荧光图像，结果如图7所示。

实施例4

选取耐甲氧西林金黄色葡萄球菌为代表性耐药菌，取30μg/ml的式(i-1)化合物溶液(corm-ac/dmso溶液)加入10⁶cells/ml耐甲氧西林金黄色葡萄球菌悬浮液中，振荡孵育30min后，在便携式紫外灯(365nm)的照射下，通过数码相机拍摄悬浮液的荧光图像，结果如图7所示。

比较例1

等量的不含式(i-1)化合物(corm-ac)的dmso溶剂加入10⁶cells/ml金黄色葡萄球菌悬浮液中，振荡孵育30min后，暗处存放30min，将一定量细菌悬浮液涂布在lb琼脂平板上，并在37℃下孵育，通过计算活细菌菌落的数量评估细菌活性，结果如图8所示。

比较例2

等量的不含式(i-1)化合物(corm-ac)的dmso溶剂加入10⁶cells/ml大肠杆菌悬浮液中，振荡孵育30min后，暗处存放30min，将一定量细菌悬浮液涂布在lb琼脂平板上，并在37℃下孵育，通过计算活细菌菌落的数量评估细菌活性，结果如图8所示。

比较例3

等量的不含式(i-1)化合物(corm-ac)的dmso溶剂加入10⁶cells/ml耐甲氧西林金黄色葡萄球菌悬浮液中，振荡孵育30min后，暗处存放30min，将一定量细菌悬浮液涂布在lb琼脂平板上，并在37℃下孵育，通过计算活细菌菌落的数量评估细菌活性，结果如图8所示。

比较例4

式(i-1)化合物(corm-ac)在10⁶cells/ml金黄色葡萄球菌悬浮液中，振荡孵育30min荧光转变后，暗处存放30min，将一定量细菌悬浮液涂布在lb琼脂平板上，并在37℃下孵育，通过计算活细菌菌落的数量评估细菌活性，结果如图9所示。

比较例5

式(i-1)化合物(corm-ac)在10⁶cells/ml大肠杆菌悬浮液中，振荡孵育30min荧光转变后，暗处存放30min，将一定量细菌悬浮液涂布在lb琼脂平板上，并在37℃下孵育，通过计算活细菌菌落的数量评估细菌活性，结果如图9所示。

比较例6

式(i-1)化合物(corm-ac)在10⁶cells/ml耐甲氧西林金黄色葡萄球菌悬浮液中，振荡孵育30min荧光转变后，暗处存放30min，将一定量细菌悬浮液涂布在lb琼脂平板上，并在37℃下孵育，通过计算活细菌菌落的数量评估细菌活性，结果如图9所示。

比较例7

等量的不含式(i-1)化合物(corm-ac)的dmso溶剂加入10⁶cells/ml金黄色葡萄球菌悬浮液中，振荡孵育30min后，使用模拟太阳灯照射悬浮液30min，将一定量细菌悬浮液涂布在lb琼脂平板上，并在37℃下孵育，通过计算活细菌菌落的数量评估细菌活性，结果如图10所示。

比较例8

等量的不含式(i-1)化合物(corm-ac)的dmso溶剂加入10⁶cells/ml大肠杆菌悬浮液中，振荡孵育30min后，使用模拟太阳灯照射悬浮液30min，将一定量细菌悬浮液涂布在lb琼脂平板上，并在37℃下孵育，通过计算活细菌菌落的数量评估细菌活性，结果如图10所示。

比较例9

等量的不含式(i-1)化合物(corm-ac)的dmso溶剂加入10⁶cells/ml耐甲氧西林金黄色葡萄球菌悬浮液中，振荡孵育30min后，使用模拟太阳灯照射悬浮液30min，将一定量细菌悬浮液涂布在lb琼脂平板上，并在37℃下孵育，通过计算活细菌菌落的数量评估细菌活性，结果如图10所示。

实施例5

式(i-1)化合物溶液(corm-ac/dmso溶液)在10⁶cells/ml金黄色葡萄球菌悬浮液中，振荡孵育30min荧光转变后，使用模拟太阳灯照射悬浮液30min，将一定量细菌悬浮液涂布在lb琼脂平板上，并在37℃下孵育，通过计算活细菌菌落的数量评估杀菌活性，结果如图11所示。

实施例6

式(i-1)化合物溶液(corm-ac/dmso溶液)在10⁶cells/ml大肠杆菌悬浮液中，振荡孵育30min荧光转变后，使用模拟太阳灯照射悬浮液30min，将一定量细菌悬浮液涂布在lb琼脂平板上，并在37℃下孵育，通过计算活细菌菌落的数量评估杀菌活性，结果如图11所示。

实施例7

式(i-1)化合物溶液(corm-ac/dmso溶液)在10⁶cells/ml耐甲氧西林金黄色葡萄球菌悬浮液中，振荡孵育30min荧光转变后，使用模拟太阳灯照射悬浮液30min，将一定量细菌悬浮液涂布在lb琼脂平板上，并在37℃下孵育，通过计算活细菌菌落的数量评估杀菌活性，结果如图11所示。

总结：从实施例以及对比例的记载可以得出，式(i)结构化合物在细菌感染时可以快速发生颜色变化，从而可以实现对细菌感染的检测；然后对检测体系进行光照，结果发现，该体系展现出很好的抗菌效果，即本发明提供的化合物可以同时实现广谱细菌的诊断与治疗。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。