一种叶绿酸衍生物及其制备方法、作为光敏抑菌剂及光敏杀
虫剂的应用
技术领域
[0001] 本
发明涉及一种叶绿素衍生物，特别是涉及一种叶绿酸衍生物、其制备方法及作为光敏抑菌剂、光敏
杀虫剂的应用。
背景技术
[0002] 人类生存所需的叶绿素属于镁卟啉化合物，将叶绿素卟啉环中心的镁离子用其它
金属离子取代后得到叶绿素衍生物产品，如
铜叶绿酸钠盐、
钙叶绿酸钠盐、钴叶绿酸钠盐、
铁叶绿酸钠盐等，具有优良着色效果，促进造血、保肝、抗
微生物、促进创伤和溃疡愈合及抗突变等生物特性和独特的药理功能，易于被人体吸收，且无毒
副作用，被广泛地用于医药、食品、日用化工及临床。叶绿素某些衍生物还是有效的
光敏剂，例如在光动
力肿瘤疗法中作为光敏剂。已证明卟啉在肿瘤组织中会发生蓄积，当照射肿瘤组织时，由于卟啉就地吸光，所以确定其
荧光位置就成为肿瘤检测的一种方法。
[0003] 光动力抗菌化学疗法(Photodynamic Antimicrobial Chemotherapy，PACT)，是结合光敏剂分子和可见光产生的
活性氧物种对病原微生物进行灭活的一种抗菌方法，其作用机制与癌症的光动力疗法类似，但对PACT的研究和应用因抗生素的发现而逐渐被人们遗忘，没有得到很好的应用。光敏剂在光动力抗菌化学疗法中占据相当重要的地位。光敏剂在有氧和光照条件下，会吸收
光子，首先跃迁到单重态，然后系间窜到三重态，和底物发生
电子或氢
原子转移，产生自由基或自由基离子，继而通过对底物的氧化作用杀死目标分子。
[0004] 近年来，由于滥用抗生素所引起的毒副作用、自然微
生物群落的破坏以及耐药菌的出现，使抗生素的药效逐渐降低，并正在直接和间接地严重危害人体健康和环境。因而，若能以天然
植物为原料，提取叶绿素，并对其改性，制得新型可降解叶绿素基光敏剂，并将其应用于抗菌、杀虫领域，则显得尤为重要。
发明内容
[0005] 本发明的目的旨在提供一种叶绿酸衍生物、其制备方法及作为光敏抑菌剂、光敏杀虫剂的应用。本发明采用从蚕砂中提取叶绿素，在浓
碱条件下加热
水解，然后在酸性条件下脱去金属镁离子，同时通过水解去除疏水性叶绿植醇
侧链，并进而对其改性而得到叶绿酸衍生物。该叶绿酸衍生物光敏性高、量子产率高，同时拥有2-3个
波长可供选择，提高了光敏剂抗病原微生物的选择性。
[0006] 为了实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：
[0007] 本发明的叶绿酸衍生物，其化学结构通式如下所示，
[0008]
[0009] 其中，R1、R2、R3选自氢原子、烷基、羧基、-OH或-NH2基团，R1、R2、R3可以相同也可以不同，排除R1＝R2＝OH，R3＝H；R1＝R2＝OCH3,R3＝CH3的化合物。
[0010] 优选的，R1为NH2，R2为NH2,R3为H。
[0011] 本发明的叶绿酸衍生物的制备方法，包括如下步骤：
[0012] (1)以蚕砂为原料，提取叶绿素a，在
溶剂中充分溶解后，加入浓碱溶液，置于一定
温度的恒温水浴中搅拌一定时间，待其充分水解后，静置；
[0013] (2)将从步骤(1)中得到的沉淀物抽滤，溶解于水中，用石油醚萃取3-5次；再用一定浓度的酸调整溶液的pH＝1左右，室温放置2小时，有沉淀析出，过滤取沉淀，用蒸馏水洗涤沉淀1-2次，干燥得墨绿色叶绿酸固体；
[0014] (3)将步骤(2)所得的叶绿酸进一步酯化或酰胺化，得到相应的叶绿酸衍生物。
[0015] 优选的，所述步骤(3)中，所述叶绿酸与
氨水反应，得到R1为NH2，R2为NH2,，R3为H的叶绿酸酰胺衍生物。
[0016] 本发明的叶绿酸衍生物作为光敏抑菌剂、光敏杀虫剂的用途，优选的，该叶绿酸衍生物用于
治疗局部细菌感染，防治林业病原菌、森林病虫害，也可用于涂料内，以减少微生物负载敏感的环境。
[0017] 本发明的有益效果在于：
[0018] 1.本发明以蚕砂为原料，制得叶绿酸衍生物，该叶绿酸衍生物是比较理想的光敏抑菌剂、杀虫剂，它光敏性高、量子产率高，同时拥有2-3个波长可供选择，提高了光敏剂抗病原微生物、森林虫害的选择性；
[0019] 2.叶绿酸衍生物对枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、林业病原菌(尖孢镰刀菌)和森林
害虫(舞毒蛾)等均有明显的抑制效果；
[0020] 3.叶绿酸衍生物在环境中可降解，不会污染环境，是真正意义上的环保型植物源抑菌、杀虫剂，为一些病菌、害虫对现有
抗菌剂、杀虫剂的抗药性问题，找到一种新的解决办法；
[0021] 4.合成路线比较简单，最终产率较高，可以大大降低成本。
具体实施方式
[0022] 下面结合具体
实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或
修改，这些等价形式同样落于本
申请所附
权利要求书所限定的范围。
[0023] 具体实施例1：叶绿酸的合成
[0024] (1)称取蚕砂叶绿素初提物1g，加入10mL丙
酮溶解，搅拌30min，加入浓NaOH溶液20ml，置于50℃的恒温水浴中搅拌2h，待其充分水解后，静置2h；
[0025] (2)将从步骤(1)中得到的沉淀物抽滤，溶解于30mL水，用30mL石油醚萃取三次；再用18％的HCl调整溶液的pH＝1左右，室温放置2小时，有沉淀析出，过滤取沉淀，用蒸馏水洗涤沉淀，干燥得墨绿色固体。通过高效液相色谱分析，通过与标准品的比对，可测得产物中叶绿酸的含量为62.60％。
[0026] 具体实施例2：叶绿酸酯衍生物的合成
[0027] (1)称取蚕砂叶绿素初提物2g，加入25mL丙酮溶解，搅拌30min，加入浓NaOH溶液40ml，置于50℃的恒温水浴中搅拌2h，待其充分水解后，静置2h；
[0028] (2)将从步骤(1)中得到的沉淀物抽滤，溶解于60mL水，用石油醚萃取三次；再用18％的HCl调整溶液的pH＝1左右，室温放置2小时，有沉淀析出，过滤取沉淀，用蒸馏水洗涤沉淀，干燥得墨绿色叶绿酸固体；
[0029] (3)称取步骤(2)中的叶绿酸固体1g，加入40mL甲醇、适量
硫酸催化剂，加热到40℃反应2h，反应完后，旋转
蒸发除去甲醇，所得粗产物经柱层析纯化，得到R1为OCH3，R2为OCH3,R3为CH3的叶绿酸酯衍生物。
[0030] 具体实施例3：叶绿酸酰胺衍生物的合成
[0031] (1)称取蚕砂叶绿素初提物1g，加入10mL丙酮溶解，搅拌30min，加入浓NaOH溶液20ml，置于50～60℃的恒温水浴中搅拌2h，待其充分水解后，静置2h；
[0032] (2)将从上步骤中得到的沉淀物抽滤，溶解于30mL水，用30mL石油醚萃取三次；再用18％的HCl调整溶液的pH＝1左右，室温放置2小时，有沉淀析出，过滤取沉淀，用蒸馏水洗涤沉淀，干燥得墨绿色叶绿酸固体；
[0033] (3)称取步骤(2)中的叶绿酸固体0.5g，加入30mL氨水，加热到60℃反应2h，反应完后，
旋转蒸发除去氨水，所得粗产物经乙酸乙酯萃取、水洗、柱层析纯化，得到R1为NH2，R2为NH2，R3为H的叶绿酸酰胺衍生物。
[0034] 具体实施例4：叶绿酸衍生物对尖孢镰刀菌的抑菌实验
[0035] 选择林业病原菌—尖孢镰刀菌为研究对象，采用生长速率法来测定叶绿酸、叶绿酸酯衍生物、叶绿酸酰胺衍生物对尖孢镰刀菌的抑菌率，以原料叶绿素为比较对象。
[0036] 将尖孢镰刀菌在PDA培养基上活化，生长7天以后，用打孔器(Φ10.0mm)从其菌落边缘打取菌
块；然后接入预先设置好的不同浓度处理的含药PDA培养基中央，菌丝面朝上，盖上皿盖，用
封口膜封口。每处理重复3次，置于25℃的
培养箱中培养，于接种后7天用十字交叉法垂直测量其处理菌落直径。测定结果如表1所示。
[0037] 表1叶绿酸衍生物对尖孢镰刀菌的抑菌实验数据
[0038]
[0039] 从表1可以看出，原料叶绿素无抑菌活性，而叶绿酸、叶绿酸酯衍生物、叶绿酸酰胺衍生物对尖孢镰刀菌具有明显的抑制活性，尤以叶绿酸酯衍生物、叶绿酸酰胺衍生物对尖孢镰刀菌的抑菌活性强。
[0040] 具体实施例5：叶绿酸衍生物对枯草芽孢杆菌、大肠埃希菌两种细菌的抑菌实验[0041] 首先选择实验室保存的枯草芽孢杆菌、大肠埃希菌两种细菌为研究对象，观察叶绿酸衍生物在光照、黑暗条件下对细菌的生长情况的影响。具体实验结果参见表2。
[0042] 表2叶绿酸衍生物对细菌的光敏活性
[0043]
[0044] 通过表2数据分析可知，原料叶绿素对上述两种细菌均无抑制作用，在光照条件下，叶绿酸、叶绿酸酯衍生物、叶绿酸酰胺衍生物对大肠埃希菌和枯草芽孢杆菌均有明显的抑制作用，但在暗培养条件下，叶绿酸、叶绿酸酯衍生物、叶绿酸酰胺衍生物的抑菌作用减弱，表明叶绿酸、叶绿酸酯衍生物、叶绿酸酰胺衍生物为光敏抑菌剂。其中，叶绿酸酯衍生物、叶绿酸酰胺衍生物的抑菌活性强于叶绿酸。
[0045] 具体实施例6：叶绿酸衍生物对舞毒蛾的杀虫实验
[0046] 实验选择舞毒蛾为研究对象，采用注射法测定叶绿酸、叶绿酸酯衍生物、叶绿酸酰胺衍生物对舞毒蛾的毒杀效应，以原料叶绿素为比较对象。用
微量注射器吸取一定量的叶绿酸衍生物注射于舞毒蛾前胸
背板处，每个产物注射30只，试虫饲养在玻璃缸中，对不同组实施光照处理。叶绿酸、叶绿酸酯衍生物、叶绿酸酰胺衍生物对舞毒蛾均有明显的毒杀效应，见表3。
[0047] 表3叶绿酸衍生物对舞毒蛾的杀虫实验数据
[0048]
