CN119977913A

CN119977913A - 一种具有抑菌性的胡椒碱类似物制备方法及其应用

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Publication number: CN119977913A
Application number: CN202510468375.9A
Authority: CN
Inventors: 段宙位; 谢辉; 刘凤; 杨玲; 李成鹏; 王映娇; 吴永洪; 任乐
Original assignee: Institute Of Agricultural Product Processing And Design Hainan Academy Of Agricultural Sciences; Sanya Research Institute Of Hainan Academy Of Agricultural Sciences Hainan Experimental Animal Research Center
Current assignee: Institute Of Agricultural Product Processing And Design Hainan Academy Of Agricultural Sciences; Sanya Research Institute Of Hainan Academy Of Agricultural Sciences Hainan Experimental Animal Research Center
Priority date: 2025-04-15
Filing date: 2025-04-15
Publication date: 2025-05-13

Abstract

本发明涉及化学合成领域，具体提供了一种具有抑菌性的胡椒碱类似物制备方法及其应用。本发明涉及式I所示化合物、其立体异构体或药学上可接受的盐或酯，该胡椒碱类似物具有抑菌作用，具有反应温和、工艺安全性高等优点，在生物化学制剂、食品行业和农业方面具有广泛的应用前景。

Description

一种具有抑菌性的胡椒碱类似物制备方法及其应用

技术领域

本发明属于化学合成技术领域，涉及一种具有抑菌性的胡椒碱类似物制备方法及其应用。

背景技术

天然产物因其化学结构和生物学活性的多样性与新颖性，成为活性先导化合物发现的不竭源泉。近些年来，针对天然产物的结构特点，开展了其衍生物的研究，然而这些衍生物在活性表现上稍显逊色，同时还存在一定毒性，这无疑给这些衍生物的广泛应用设置了重重障碍。基于天然产物的结构特征，设计其类似物，具有降低毒性、提高活性和产率等优点。在未来，致力于研发带有特定基团的类似物，使其能够更精准地作用于特定靶点，在提升作用效果的同时降低毒性，将成为该领域的核心研究方向。

胡椒碱是胡椒的主要提取成分，具有抗菌、抗氧化、神经保护、抗惊厥和抗癌等作用，但其活性仍不能满足生产应用需要。基于胡椒碱的结构特征，设计合成胡椒碱类似物，是获得更高活性化合物的重要途径。然而，由于化合物结构的复杂性，化合物合成过程中存在微妙的平衡关系，特定的目标产物需要在特定条件下才能完成。现有技术少见胡椒碱类似物的报道。基于胡椒碱的结构特征和前期研究基础，本发明利用4-羟基-3-甲氧基肉桂醛与1-乙酰基吡咯烷，通过简单的合成方法，设计合成具有强抑菌性的5-（4-羟基-3-甲氧基）苯基-1-吡咯烷基-2,4-戊二烯-1-酮。

发明内容

本发明的目的是提供一种胡椒碱类似物及其制备方法和应用，所述胡椒碱类似物化学结构式如式I所示。该胡椒碱类似物具有抑菌作用，其制备过程具有反应温和、工艺安全性高、产率高等优点，在医药领域、食品行业和农业方面都具有广泛的应用前景。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明第一方面提供一种式I的化合物，或其药学上可接受的盐或酯：

。

本发明第二方面提供一种胡椒碱类似物的制备方法，在某一个特定的实施例中，本发明技术人员将式II所示结构的4-羟基-3-甲氧基肉桂醛与式III所示结构的1-乙酰基吡咯烷按照摩尔比1:0.77混合后溶于乙醇，搅拌均匀，再缓慢滴加1.0 mmol/L氢氧化钠溶液，反应8h后，用10%v/v盐酸溶液调节pH值至6-7，用乙酸乙酯萃取，无水硫酸镁干燥，旋蒸，硅胶柱柱层析分离纯化，制得所述胡椒碱类似物，5-（4-羟基-3-甲氧基）苯基-1-吡咯烷基-2,4-戊二烯-1-酮，其化学结构式如式I所示，具体合成路线如下所示，主产物产率达至50.2%：

。

本发明技术人员还利用上述制备方法制备的胡椒碱类似物对供试菌的最小抑制浓度进行了研究实验，发现该胡椒碱类似物对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、绿脓杆菌有不同程度的抑制作用。

本发明第三方面提供上述的式I的化合物，或其药学上可接受的盐或酯在制备大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、绿脓杆菌的抑菌剂中的应用。

本发明第四方面提供一种组合物，其包含作为活性成分的所述式I的化合物，或其药学上可接受的盐或酯，以及一种或多种赋形剂。

本发明的有益效果：

（1）本发明成功合成了一种全新结构的胡椒碱类似物5-（4-羟基-3-甲氧基）苯基-1-吡咯烷基-2,4-戊二烯-1-酮，丰富了胡椒碱类似物的种类。这种独特结构赋予其抑菌性能，为抑菌化合物领域提供了新的选择。

（2）本发明提供的胡椒碱类似物在生物化学领域可用于开发新型抗菌剂；在食品行业能作为天然抑菌剂，延长食品保质期；在农业方面可用于研制生物农药，有效防治农作物细菌病害，为多个产业提供了新的技术手段和发展方向。

（3）本发明提供的制备方法，原料为式II所示结构的4-羟基-3-甲氧基肉桂醛与式III所示结构的1-乙酰基吡咯烷，无催化剂，溶剂为常见溶剂，因此原料易得。

（4）本发明提供的制备方法，条件温和且精准可控，能耗低且可行性高，工艺安全性高。

（5）本发明提供的制备方法，主产物产率达50.2%，产率较高。

附图说明

图1为本发明提供的胡椒碱类似物的合成路线示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的构思及产生的技术效果作进一步阐述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。

实施例1 5-（4-羟基-3-甲氧基）苯基-1-吡咯烷基-2,4-戊二烯-1-酮的制备

将1.07g（6.0 mmol）4-羟基-3-甲氧基肉桂醛、0.52g（4.6 mmol）1-乙酰基吡咯烷、20 mL乙醇加入到50 mL三口烧瓶中，搅拌均匀后，缓慢滴加15 mL氢氧化钠溶液（1.0 mmol/mL），室温反应8小时，用10%v/v盐酸溶液调节pH值至6-7。用乙酸乙酯萃取，无水硫酸镁干燥，旋蒸，柱层析分离纯化，产率50.2%（合成路线如图1所示）。

实施例2 5-（4-羟基-3-甲氧基）苯基-1-吡咯烷基-2,4-戊二烯-1-酮的制备

将1.07g（6.0 mmol）4-羟基-3-甲氧基肉桂醛、0.52g（4.6 mmol）1-乙酰基吡咯烷、20 mL乙醇加入到50 mL三口烧瓶中，搅拌，室温反应8小时，用10%盐酸溶液调节pH值至6-7。用乙酸乙酯萃取，无水硫酸镁干燥，旋蒸，柱层析分离纯化，产率1.2%，失败。

实施例3 5-（4-羟基-3-甲氧基）苯基-1-吡咯烷基-2,4-戊二烯-1-酮的制备

将1.07g（6.0 mmol）4-羟基-3-甲氧基肉桂醛、0.52g（4.6 mmol）1-乙酰基吡咯烷、20 mL乙醇加入到50 mL三口烧瓶中，搅拌，缓慢滴加20 mL氢氧化钠溶液（1.0 mmol/mL），室温反应8小时，用10%盐酸溶液调节pH值至6-7。用乙酸乙酯萃取，无水硫酸镁干燥，旋蒸，柱层析分离纯化，产率31.8%。

实施例4 5-（4-羟基-3-甲氧基）苯基-1-吡咯烷基-2,4-戊二烯-1-酮的制备

将1.07g（6.0 mmol）4-羟基-3-甲氧基肉桂醛、0.52g（4.6 mmol）1-乙酰基吡咯烷、20 mL乙醇加入到50 mL三口烧瓶中，搅拌，缓慢滴加15 mL氢氧化钠溶液（1.0 mmol/mL），室温反应8小时。用乙酸乙酯萃取，无水硫酸镁干燥，旋蒸，柱层析分离纯化，产率12.5%，失败。

实施例5 5-（4-羟基-3-甲氧基）苯基-1-吡咯烷基-2,4-戊二烯-1-酮的制备

将1.07g（6.0 mmol）4-羟基-3-甲氧基肉桂醛、0.52g（4.6 mmol）1-乙酰基吡咯烷、20 mL乙醇加入到50 mL三口烧瓶中，搅拌，缓慢滴加15 mL氢氧化钠溶液（1.0 mmol/mL），室温反应8小时，用10%盐酸溶液调节pH值至6-7。用乙酸乙酯萃取，无水硫酸镁干燥，旋蒸，产率37.8%。

实施例6 胡椒碱的制备

将白胡椒粉碎过40目筛得到胡椒粉末，加入80%V/V的食用酒精中获得混合液，将混合液加热至60℃后持续恒温加热60min，浸提处理，得到胡椒碱提取液，所述胡椒粉末与80%V/V食用酒精的料液比为0.04g/mL；

将胡椒碱提取液浓缩，干燥，配成2 mg/mL的胡椒碱粗提液，利用HPD22树脂将胡椒碱粗提液以1.5 mL/min流速上柱，用90%V/V乙醇以2.0 mg/mL流速洗脱，得到胡椒碱粗纯物；

将胡椒碱粗纯物浓缩，干燥，以100%V/V食用酒精为溶剂，配成200 mg/mL的胡椒碱精提液，于4℃下对胡椒碱精提液结晶24 h后，再重结晶2次，收集晶体，真空冷冻干燥，得到高纯度胡椒碱。

实验1最小抑制浓度测定实验

将不同质量浓度的6种样品添加到LB培养基中，摇匀，所述6种样品为通过实施例1-6所制备得到的，每种样品均配成终浓度为25.60、12.80、6.40、3.20、1.60、0.80、0.40、0.20、0.10、0.05、0.025 mg/mL的培养基。取0.20 mL浓度为10⁶～10⁷cfu/mL菌液（大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、绿脓杆菌），于培养基中37 ℃恒温培养24 h。以不含样品液的LB培养基为空白对照，以无细菌生长的样液最低浓度为最小抑制浓度（MIC）。

实验具体结果如表1所示，此外，空白对照的结果为0，可表明无污染。

表1 不同组别对供试菌的最小抑制浓度（mg/mL）

注:不同字母，表示不同组别之间差异显著（p>0.05）

从表1可知：

（1）实施例1与实施例2,4比较，滴加1.0 mmol/L氢氧化钠溶液和10%盐酸溶液调节pH值至6-7，是5-（4-羟基-3-甲氧基）苯基-1-吡咯烷基-2,4-戊二烯-1-酮制备的关键步骤，确实这两个步骤的任一步骤，均不能合成5-（4-羟基-3-甲氧基）苯基-1-吡咯烷基-2,4-戊二烯-1-酮。

（2）实验例1与实施例3,5对比，利用本发明方法制备的5-（4-羟基-3-甲氧基）苯基-1-吡咯烷基-2,4-戊二烯-1-酮，最小抑制浓度显著降低，改变氢氧化钠添加量，缺失柱层析分离步骤，均不利于5-（4-羟基-3-甲氧基）苯基-1-吡咯烷基-2,4-戊二烯-1-酮抑菌性的发挥。

（3）实验例1与实施例6对比，利用本发明方法制备的5-（4-羟基-3-甲氧基）苯基-1-吡咯烷基-2,4-戊二烯-1-酮，最小抑制浓度显著降低，说明5-（4-羟基-3-甲氧基）苯基-1-吡咯烷基-2,4-戊二烯-1-酮具有更好的抑菌效果。

对实验例1制备的样品进行核磁和质谱分析，结果如下：5-（4-羟基-3-甲氧基）苯基-1-吡咯烷基-2,4-戊二烯-1-酮具有以下核磁氢谱表征：1H NMR (300 MHz, CDCl₃) δ:9.15 (s, 1H), 7.36 (d, J = 3.0 Hz, 1H),7.11-6.99 (m, J = 6.0 Hz, 1H), 6.71-6.79 (m, J =12.0 Hz, 1H), 5.42 (d, 1H), 3.83 (s, 3H), 3.28 (s, 2H), 1.81 (s,2H)。

5-（4-羟基-3-甲氧基）苯基-1-吡咯烷基-2,4-戊二烯-1-酮具有以下高分辨质谱表征：HRMS [M+H]⁺：理论值为273.1365，实测值为273.1366。

虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但是本发明不限于上述实施例，在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.式I的化合物，或其药学上可接受的盐或酯：

。

2.一种具有抑菌性的胡椒碱类似物，其特征在于，所述胡椒碱类似物为式I所示化合物；所述胡椒碱类似物的制备方法为：将式II所示结构的4-羟基-3-甲氧基肉桂醛与式III所示结构的1-乙酰基吡咯烷按照摩尔比1:0.77混合后溶于乙醇，搅拌均匀，再缓慢滴加1.0mmol/L氢氧化钠溶液，反应8h后，用10%v/v盐酸溶液调节pH值至6-7，用乙酸乙酯萃取，无水硫酸镁干燥，旋蒸，硅胶柱柱层析分离纯化，制得所述胡椒碱类似物5-（4-羟基-3-甲氧基）苯基-1-吡咯烷基-2,4-戊二烯-1-酮，具体化学结构式如式I所示：

。

3.权利要求1所述的式I的化合物，或其药学上可接受的盐或酯在制备大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、绿脓杆菌抑菌剂中的应用。

4.一种药物组合物，其包含作为活性成分的权利要求1所述的式I化合物，或其药学上可接受的盐或酯，以及一种或多种赋形剂。