一种寡聚苯乙炔化合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术是涉及一种式（I）和式（II）的寡聚苯乙炔化合物及其制备方法以及它们在光诱导抗菌过程中作为光敏剂的应用。采用本发明专利技术的制备方法合成了一种长度约为2.8nm的寡聚苯乙炔分子并通过末端引入氨基方法，增加寡聚苯乙炔化合物的水溶性。该寡聚苯乙炔化合物合成路线简单，条件温和，试剂通用，产率高，适合放大生产并具有良好的光诱导抗菌效果。抗菌实验表明：式（I）和式（II）寡聚苯乙炔化合物具有良好的光活性抗菌效果，使用紫外光及白光作为光源光照时均能够发挥抗菌活性，而不光照时的抗菌效果很弱。

【技术实现步骤摘要】
一种寡聚苯乙炔化合物及其制备方法和应用
本专利技术属于寡聚苯乙炔类化合物制备
，具体涉及一种寡聚苯乙炔化合物及其其制备方法以及它们在光诱导抗菌过程中作为光敏剂的应用。
技术介绍
寡聚苯乙炔（OPE）是一类苯基和乙炔基交替构成的，具有大π共轭电子结构化合物。该类化合物具有很独特的光化学、光物理、生物物理及生物化学性质，合成方法简便。Whitten研究组2009年合成了2个非对称的OPE和2个对称结构的OPE（Tang,Zhou,etal.,J.Photochem.Photobiol.A:Chemistry,2009,207,4-6.），并详细研究了其超分子自组装性质。他们发现，带正电的OPE分子在羧甲基纤维素钠（CMC）和羧甲基淀粉钠（CMA）的作用下较容易发生超分子自组装，并使得气吸收光谱和发射光谱产生明显的红移，同时，放射光谱的强度大大增强；圆二色谱研究发现，OPE分子能诱导CMA产生双螺旋结构；然而，带负电的OPE却不能与CMA或CMC产生超分子自组装，相应的也没有明显的光谱变化。进一步的研究发现，带正电的OPE分子与其他的负电高分子材料也能产生相似的作用（Tang,Zhou,etal.,Langmuir,2009,25(1),21-25;Tang,Zhou,etal.,Langmuir,2011,27,4945-4955.），比如，在OPE的水溶液中加入不同长度的DNA，也能发现明显的光谱变化（Tang,Achyuthan,etal.,Langmuir,2010,26(9),6832-6837）。利用带正电的OPE分子可以与DNA可以相互作用从而产生明显光谱变化，Whitten课题组尝试了OPE作为生物传感器的应用潜力（Tang,Achyuthan,etal.,Langmuir,2010,26(9),6832-6837）。通过合成完全匹配和DNA和部分错配的DNA，他们发现，OPE与上述DNA相互作用后产生明显不同的光谱特征。光谱的变化还与DNA的错配位置，错配的碱基对数量等有直接关系。因此，通过分析OPE与DNA相互作用后光谱的变化，得到DNA碱基相互匹配的正确度。该方法对于研究DNA的突变（如辐射条件下发生的DNA断裂，DNA错配，甲基化等）具有潜在的应用价值。光物理研究表明，OPE分子在光照条件下，可以激发基态氧气产生单线态氧，因此具有较强的细胞毒性。这也是光动力治疗的基础。通过对不同的细菌的毒性实验可以看出，非光照条件下OPE的细菌毒性（无论是革兰氏阳性菌或革兰氏阴性菌）很小（Wang,Zhou,etal.,Polymers,2011,3,1199-1214.），然而，光照条件下，OPE的细菌毒性迅速增加（Tang,Corbitt,etal.,Langmuir,2011,27(8),4956-4962.）。研究发现，重复单元越多，OPE的细菌毒性越强，且OPE对革兰氏阳性菌具有更强的毒性；光源的波长对OPE的细菌毒性也有明显的影响，可见光照（波长>400nm）OPE产生的细菌毒性要远小于紫外光照（UV365nm）。通过光谱分析可以发现，OPE的最大吸收峰（2个）在360纳米和420纳米附近，更加接近紫外区，因此，紫外光更容易激发OPE。因此，紫外光照下其三线态产率将更高，从而通过能量转移激发基态氧气（三线态）产生氧化性较强的单线态氧。OPE的细菌毒性不仅与苯乙炔的重复单元多少有关，也与支链有非常密切的关系。研究发现，不带支链且苯基上直接连接铵盐的EO-OPE具有更强的细胞毒性，甚至，非光照条件下也具有一定程度的细菌毒性。对病毒，真菌也有一定的毒性（Zhou,Corbitt,etal.,J.Phy.Chem.Lett.2010,1,3207-3212.）。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种寡聚苯乙炔化合物；本专利技术要解决的另一技术问题是提供一种寡聚苯乙炔化合物的制备方法；本专利技术要解决的再一技术问题是提供一种寡聚苯乙炔化合物作为光活抗菌剂在抗菌方面的用途；本专利技术的寡聚苯乙炔化合物，其化学结构式如（I）和（II）：所述寡聚苯乙炔化合物的制备方法，包括以下反应式：还包括以下反应步骤：1）化合物b的制备将化合物a溶解于醋酸中，依次加入碘化钠、碘酸钾、碘和浓硫酸，搅拌加热回流。薄层层析检测反应进度（石油醚：乙酸乙酯=4:1），反应完全后，减压旋转蒸发除去醋酸，反应瓶内剩余黑色油状液体重新溶解在甲醇中，加入适量的活性碳并加热脱色，过滤除去活性碳和其他不溶物得到无色溶液。减压下旋转蒸发除去甲醇，得到白色固体，该白色固体在乙酸乙酯经重结晶得到白色晶体状化合物b。2）化合物c的制备将化合物b溶解在无水二氯甲烷中，并冷至-78度，逐滴加入三溴化硼（预先溶解在二氯甲烷里），加料过程中保持温度在-78度。加完三溴化硼后，反应体系逐渐恢复到室温，并继续搅拌，得到粉红色的反应液。搅拌条件下，将该粉红溶液缓慢滴加入冰水中，立即有固体产生，过滤收集固体，得到灰白色固体，真空干燥后得到化合物c。3）化合物OPE-1的制备在氮气保护下，将化合物c溶解在二甲基亚砜中，依次加入氢氧化钾，N,N-二甲基-2-氯乙烷盐酸盐，室温条件搅拌。得到红棕色的悬浊液，将该悬浊液倒入冰水中立即产生白色固体，过滤收集固体，并用大量的水冲洗固体，直到淋洗液变成中性为止。该白色固体经真空干燥后得到产物OPE-1。4）化合物e的制备将1,4-二碘苯溶解在无水二氯甲烷中，加入二异丙胺，得到无色溶液，该体系在冰浴下氩气鼓泡后，依次加入三甲基硅乙炔，二（三苯基膦）氯化钯，碘化亚铜。反应完成后，加入二氯甲烷稀释该反应体系后，依次加入饱和氯化胺溶液洗涤，纯水洗涤和饱和氯化钠洗涤后，收集有机相，并用适量的无水硫酸镁干燥，过滤除去硫酸镁，收集有机相，并在减压下旋蒸除去有机溶剂得到深红棕色油状液体，将该液体重新溶解在甲醇和二氯甲烷（体积比=1:1）的混合液中，加入无水碳酸钾，室温下搅拌，过滤除掉固体，剩下的液体减压旋蒸除去有机溶剂的到深红棕色油状液体，加入二氯甲烷溶解后，先后用1mol/L的盐酸洗涤，饱和碳酸氢钠洗涤，纯水洗涤和饱和食盐水洗涤，收集有机溶液，并用适量无水硫酸镁干燥，过滤除去无水硫酸镁，减压下除去有机溶剂，得到深红棕色油状液体，该液体用硅胶层析柱纯化后得到白色晶体状化合物e。5）化合物（I）的制备将OPE-1溶解在无水二氯甲烷中，加入二异丙胺，得到无色溶液，该体系在冰浴下氩气鼓泡后，依次加入e，二(三苯基膦）氯化钯，碘化亚铜。反应完成后，加入二氯甲烷稀释该反应体系后，依次加入饱和氯化胺溶液洗涤，纯水洗涤和饱和饱和氯化钠溶液洗涤后，收集有机相，并用适量的无水硫酸镁干燥，过滤除去硫酸镁，收集有机相，并减压旋蒸除去有机溶剂得到浅红色固体。该固体经硅胶层析柱纯化得到白色固体化合物（I）。6）化合物（II）的制备将化合物（I）溶解在无水二氯甲烷中，逐滴加入碘甲烷，室温下搅拌，反应很快产生白色固体。过滤收集得到白色固体化合物（II）。本专利技术制备的寡聚苯乙炔由苯基和乙炔基交替构成，具有大π共轭电子结构，物理化学稳定性良好，制备方法简单，制备条件容易满足，可用于抗菌药物、抗癌药物、光电器件、药物载体、生物传感器和生物医学领域。本专利技术与现有技本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种寡聚苯乙炔化合物，其化学结构式如（I）和（II）：。

【技术特征摘要】
1.一种寡聚苯乙炔化合物，其化学结构式如（I）和（II）：。2.一种寡聚苯乙炔化合物的制备方法，包括以下反应式：还包括以下反应步骤：1）化合物b的制备将化合物a溶解于醋酸中，依次加入碘化钠，碘酸钾，碘和浓硫酸，搅拌加热回流；反应完成后，反应瓶内剩余黑色油状液体重新溶解在甲醇中,加入适量的活性碳并加热脱色，过滤后得到无色溶液，除去甲醇，得到白色固体，该白色固体经重结晶得到白色晶体状化合物b；2）化合物c的制备将化合物b溶解在无水二氯甲烷中，并冷至-78度，加入三溴化硼后，并继续搅拌，得到粉红色的反应液；将该粉红溶液加入冰水后，有固体产生，过滤收集，得到灰白色固体化合物c；3）化合物OPE-1的制备在氮气保护下，将化合物c溶解在二甲基亚砜中，依次加入无机碱，N,N-二甲基-2-氯乙烷盐酸盐，室温搅拌，得到红棕色的悬浊液，将该反应液倒入冰水中产生白色固体，过滤收集得到化合物OPE-1；4）化合物e的制备将化合物d溶于无水二氯甲烷中，加入有机碱，该体系在冰浴下氩气鼓泡后，依次加入三甲基硅乙炔，二（三苯基膦）氯化钯，碘化亚铜；反应完成后，依次用饱和氯化胺溶液、纯水洗涤和饱和氯化...

【专利技术属性】
技术研发人员：王静，魏洪源，阚文涛，周志军，蹇源，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院核物理与化学研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51