一种水溶性阴离子亚苄基环烷烃酮光敏剂、制备方法及在光
动力抗微生物感染中的应用
技术领域
[0001] 本
发明涉及光敏剂及其应用。更具体地，涉及一种
水溶性阴离子亚苄基环烷烃酮光敏剂、制备方法及其在光动力抗微生物感染中的应用。
背景技术
[0002] 近年来，随着环境污染的加剧，人们的健康受到越来越多的病原微生物的威胁。虽然抗生素对众多病原微生物感染有显著的
治疗效果，但由于大量抗生素的不合理使用，许多病原微生物在环境压力下，对抗生素产生了耐药性，变异成了多重耐药菌(又称“超级细菌”)。尽管人们正竭尽全力开发新的抗生素，但其研发速度远远落后于病原微生物的变异速度。2015年，美国政府公布了一项为期5年的国家行动计划，计划大幅削减抗生素不当使用，
加速研发其他疗法，以应对“紧迫而严重的”的细菌耐抗生素的威胁。
[0003] 目前，光动力疗法抗微生物感染(antimicrobial photodynamic therapy,aPDT)在临床上主要应用于血液制品的消毒，特别是对病毒的灭活。此外，在
口腔科、骨科和
皮肤科等难治性的局部感染中，aPDT也发挥着突出作用，被认为是特别适合治疗口腔内细菌和
真菌感染的新方法。(Chemical SocietyReviews,2002,31,128-136；Photochemical&Photobiological Sciences,2004,3,412-418)。
[0004] 光敏剂作为aPDT过程的关键要素，一直是研究者们关注的焦点。目前临床常见的多重耐药菌以革兰氏阴性菌为主，由于其表面致密并带负电荷，通常只有阳离子光敏剂能对其产生明显的aPDT效果，因而在生理pH值下呈正电性的阳离子型光敏剂成为目前光敏剂设计、合成与研究的主流；与此相比，由于一般情况下，中性及阴离子型光敏剂灭活革兰氏阴性菌的效果远不如其灭活
革兰氏阳性菌的效果，因此，在近几年的研究中，基于中性及阴离子型光敏剂的设计、合成及应用的研究骤减。
[0005] 但也有特殊的例子，有研究发现阴离子光敏剂如玫瑰红(rose bengal)灭活革兰氏阴性菌的效果可优于阳离子光敏剂如亚甲蓝(methylene blue)、孔雀石绿(malachite green)等；且在对抗多重耐药菌MRSA时，玫瑰红的抗菌效果更是远远优于现有的多种光敏剂，如阳离子光敏剂：结晶紫(crystal violet)、新亚甲蓝(new methylene blue)、
甲苯胺蓝(toluidine blue-O)、亚甲蓝(methylene blue)；阴离子光敏剂：赤藓红(erythrosine)、二氢卟吩e6(NPe6)。说明除了光动力产生
活性氧物质灭活病原微生物外，通过正负电荷间的静电相互作用扰乱和中断病原微生物细胞膜结构的抗菌机制并不是实现高效aPDT的唯一手段。
[0006] Yoshimura和Nikaido在“Diffusion of beta-lactam antibiotics through the porin channels of Escherichia coli K-12”Antimicrobial Agents and Chemotherapy,1985,vol.27,pp84-92的文章中指出，在革兰氏阴性菌的表面都有孔蛋白通道(porin channels)，分子量小于600～700道尔顿(Da)的水溶性分子可通过此通道被革兰氏阴性菌摄取(几乎所有的β-内酰胺类抗生素均存在此机制)。因此，借助此摄取机制，阴离子光敏剂有可能实现对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均有效地灭活。基于此，阴离子型的光敏剂也曾经被广泛关注，但到目前为止，除了玫瑰红、血卟啉类光敏剂(如HpD、photofrin和verteporfin)等少数几种阴离子型光敏剂，其它对革兰氏阴性菌aPDT效果显著的阴离子型光敏剂的研究至今还鲜有报道。
[0007] 亚苄基环烷烃酮结构是很多药品和生物制品合成的原料或功能基团，具有良好的药物结构
基础，同时，其具有很好的光敏活性，通过引入水溶性阴离子基团所制备的亚苄基环烷烃酮光敏剂可高效地引发水溶性
单体的光聚合，还具有光动力抗
肿瘤的功能(Journal of Photochemistry and Photobiology A:Chemistry,2009,202,74-79；Journal of Photochemistry and Photobiology A:Chemistry,2011,222,228-235)。在本发明中，我们首次尝试将水溶性阴离子型亚苄基环烷烃酮光敏剂应用于光动力抗微生物感染方面的研究，取得了显著的疗效。
发明内容
[0008] 本发明的第一个目的在于提供一类水溶性阴离子亚苄基环烷烃酮光敏剂，该类光敏剂分子结构简单、合成容易，在水中
溶解度良好，具有合适的脂水分配比，且在350～600nm
波长范围内有较强吸收，在
光源照射下能够快速产生活性氧物质。
[0009] 本发明的第二个目的在于提供一种水溶性阴离子亚苄基环烷烃酮光敏剂的制备方法，此制备方法简单，产品产率高、纯度高。
[0010] 本发明的第三个目的在于提供一种水溶性阴离子亚苄基环烷烃酮光敏剂在光动力抗微生物感染中的应用。
[0011] 为达到上述第一个目的，本发明采用下述技术方案：
[0012] 本发明提供一种水溶性阴离子亚苄基环烷烃酮光敏剂，具有如下结构式C1、C2或C3：
[0013]
[0014] 其中：R1为甲基、乙基、丙基或异丙基，优选地，R1为甲基或乙基；
[0015] R2为甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基或-CH2CH2-COO-X，优选地，R2为甲基、乙基或-CH2CH2-COO-X；
[0016] R3为甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基或-CH2CH2-COO-X，优选地，R3为甲基、乙基或-CH2CH2-COO-X；
[0017] R2和R3可以是相同或不同的取代基团，但R2和R3不能同时为-CH2CH2-COO-X；
[0018] X为阳离子Li+、Na+或K+；
[0019] 为环丁酮、环戊酮、环己酮、环庚酮或环辛酮。
[0020] 优选地，本发明水溶性阴离子亚苄基环烷烃酮光敏剂在350～600nm波长范围具有较高的生物光动力活性。
[0021] 为达到上述第二个目的，本发明采用下述技术方案：
[0022] 本发明提供一种具有前述结构式C1的水溶性阴离子亚苄基环烷烃酮光敏剂的制备方法，包括如下步骤：
[0023] 1)在蒸馏水中在
碱性
水解剂条件下，将商业可得的通式Q1化合物
[0024]
[0025] 水解，收集得到的通式Q2中间产物
[0026]
[0027] 反应方程式如下：
[0028]
[0029] 具体步骤为：将商业可得的通式Q1化合物和碱性水解剂按摩尔比为1：1～1：50的比例加入到反应容器中；向体系中加入蒸馏水以溶解碱性水解剂，将体系搅拌均匀后开始升温，反应
混合液于100℃回流4～20小时；反应结束后体系自然冷却，抽滤除去不溶物，得滤液；搅拌条件下向滤液中逐滴加入酸性溶液直至无沉淀析出；将沉淀物抽滤并水洗三次，随后用碱性溶液中和至沉淀恰好消失，减压旋蒸溶液，并干燥得到通式Q2中间产物；
[0030] 其中，步骤1)及步骤1)的具体步骤中，碱性水解剂为氢氧化锂、氢氧化钠或氢氧化
钾中的一种或几种；
[0031] 酸性溶液为
甲酸、乙酸、丙酸、
盐酸或
硫酸中的一种或几种；所述酸性溶液的浓度为0.01～3mol L-1；
[0032] 碱性溶液为氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、
碳酸氢锂、碳酸钠、
碳酸氢钠、碳酸钾或碳酸氢钾中的一种或几种；所述碱性溶液的浓度为0.01～3molL-1；
[0033] 2)在
乙醇-水溶液中在碱性催化剂条件下，将 与商业可得的通式Q3化合物[0034]
[0035] 反应，收集得到的通式Q4中间产物
[0036]
[0037] 反应方程式如下：
[0038]
[0039] 具体步骤为：将 与商业可得的通式Q3化合物按摩尔比1：1～10：1的比例加入到反应容器中，向上述体系中加入10～500倍的乙醇-水溶液(其中乙醇的体积百分含量为20％～80％)，再加入催化量的碱性催化剂，在-5～100℃条件下反应2～48小时，去除
溶剂，然后采用
硅胶柱分离得到通式Q4中间产物；
[0040] 其中，上述步骤2)及步骤2)的具体步骤中，
[0041] 所述碱性催化剂为氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢锂、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、吡啶或六氢吡啶中的一种或几种；
[0042] 3)在甲醇-水溶液中在碱性催化剂条件下，将步骤2)所得Q4与步骤1)所得Q2按摩尔比1:1～1:2的比例进行反应，收集得到的结构式C1化合物；
[0043] 或，
[0044] 在甲醇-水溶液中在碱性催化剂条件下，将 和步骤1)所得Q2按摩尔比1:2～1:10的比例进行反应，收集得到的结构式C1化合物；
[0045] 反应方程式为：
[0046]
[0047] 具体步骤为：将步骤2)所得的Q4和步骤1)制得的Q2按照摩尔比1:1～1：2的比例加入反应容器，向上述体系中加入10～500倍甲醇-水溶液(其中甲醇的体积百分含量为20％～90％)，再加入催化量的碱性催化剂，在20～120℃条件下反应2～36小时，去除溶剂，然后采用硅胶柱分离得到结构式C1化合物；
[0048] 或，
[0049] 将 和步骤1)制得的Q2按照摩尔比1：2～1：10的比例加入反应容器，向上述体系中加入10～500倍的甲醇-水溶液(其中甲醇的体积百分含量为20％～90％)，再加入催化量的碱性催化剂，在0～100℃条件下反应2～48小时，去除溶剂，采用硅胶柱分离得到目标产物C1-I化合物；
[0050] 其中：上述步骤3)及步骤3)的具体步骤中，
[0051] 所述碱性催化剂为氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢锂、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾或碳酸氢钾中的一种或几种；
[0052] 其中：上述步骤1)-3)中，R1为甲基、乙基、丙基或异丙基，优选地，R1为甲基或乙基；
[0053] R2为甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基或-CH2CH2-COO-X，优选地，R2为甲基、乙基或-CH2CH2-COO-X；
[0054] R3为甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基或-CH2CH2-COO-X，优选地，R3为甲基、乙基或-CH2CH2-COO-X；
[0055] R2和R3可以是相同或不同的取代基团，但R2和R3不能同时为-CH2CH2-COO-X；
[0056] X为阳离子Li+、Na+或K+；
[0057] 为环丁酮、环戊酮、环己酮、环庚酮或环辛酮。
[0058] 本发明提供一种具有前述结构式C2的水溶性阴离子亚苄基环烷烃酮光敏剂的制备方法，包括如下步骤：
[0059] ①在乙醇-水溶液中在碱性催化剂条件下，将 与商业可得的通式Q3化合物[0060]
[0061] 反应，收集得到的通式Q4中间产物
[0062]
[0063] 反应方程式为：
[0064]
[0065] 具体步骤为：将 与商业可得的通式Q3化合物按摩尔比1：1～10：1的比例加入到反应容器中，向上述体系中加入10～500倍的乙醇-水溶液(其中乙醇的体积百分含量为20％～80％)，再加入催化量的碱性催化剂，在-5～100℃条件下反应2～48小时，去除溶剂，然后采用硅胶柱分离得到通式Q4中间产物；
[0066] 其中，上述步骤①及步骤①的具体步骤中，
[0067] 所述碱性催化剂为氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢锂、碳酸钠碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、吡啶或六氢吡啶中的一种或几种；
[0068] ②在甲醇-水溶液在碱性催化剂条件下，将Q4与商业可得的4-甲酰苯基-3-
氨基丙酸S1
[0069]
[0070] 反应，收集得到的通式S2中间产物
[0071]
[0072] 反应方程式为：
[0073]
[0074] 具体步骤为：将Q4和商业可得的S1按摩尔比1：1～1：2的比例加入到反应容器中，向上述体系中加入10～500倍的甲醇-水溶液(其中甲醇的体积百分含量为20％～90％)，再加入催化量的碱性催化剂，在20～100℃条件下反应2～36小时，去除溶剂，然后采用硅胶柱分离得到通式S2中间产物；
[0075] 其中，上述步骤②及步骤②的具体步骤中，
[0076] 所述碱性催化剂为氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢锂、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾或碳酸氢钾中的一种或几种；
[0077] ③在酸性溶液条件下，将步骤②所得S2与
丙烯酸反应，收集得到的结构式C2化合物；
[0078] 反应方程式为：
[0079]
[0080] 具体步骤为：将步骤②中制得的S2按照
质量比为1：1～1：1000的比例溶于酸性溶液中，搅拌一定时间后，向上述体系中加入体积是酸性溶液体积1～10倍的丙烯酸，将溶液
温度升至60～100℃，并在惰性气体的保护下反应4～36小时，反应液冷却至室温后抽滤，滤液中加入适量蒸馏水，
冰浴下搅拌3～12小时后可见大量沉淀析出，沉淀物用碱性溶液中和至沉淀恰好消失，再将上述溶液加入到适量乙醇中，冰浴下析出固体，得到目标产物结构式C2化合物；
[0081] 其中，上述步骤③及步骤③的具体步骤中，所述酸性溶液为甲酸、乙酸、丙酸、盐酸或硫酸中的一种或几种，所述酸性溶液的浓度为0.01～3mol L-1；
[0082] 所述碱性溶液为氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢锂、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾或碳酸氢钾中的一种或几种，所述碱性溶液的浓度为0.01～3mol L-1；
[0083] 其中，上述步骤①-③中，R2为甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基或-CH2CH2-COO-X，优选地，R2为甲基、乙基或-CH2CH2-COO-X；
[0084] R3为甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基或-CH2CH2-COO-X，优选地，R3为甲基、乙基或-CH2CH2-COO-X；
[0085] R2和R3可以是相同或不同的取代基团，但R2和R3不能同时为-CH2CH2-COO-X；
[0086] X为阳离子Li+、Na+或K+；
[0087] 为环丁酮、环戊酮、环己酮、环庚酮或环辛酮。
[0088] 本发明提供一种具有前述结构式C3的水溶性阴离子亚苄基环烷烃酮光敏剂的制备方法，包括如下步骤：
[0089] a)在蒸馏水中在碱性催化剂条件下，将 和商业可得的4-甲酰苯基-3-氨基丙酸S1
[0090]
[0091] 反应，收集得到的通式T1中间产物
[0092]
[0093] 反应方程式如下：
[0094]
[0095] 具体步骤为：将 和商业可得的S1按照摩尔比1：2～1：10的比例加入反应容器，向上述体系中加入10～500倍的蒸馏水，再加入催化量的碱性催化剂，在0～100℃条件下反应2～48小时，去除溶剂，采用硅胶柱分离得到中间产物T1；
[0096] 其中，上述步骤a)和步骤a)的具体步骤中，
[0097] 所述碱性催化剂为氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢锂、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾或碳酸氢钾中的一种或几种；
[0098] b)在酸性溶液条件下，将步骤a)所得T1与丙烯酸反应，收集得到结构式C3化合物；
[0099] 反应方程式为：
[0100]
[0101] 具体步骤为：将步骤a)中所得的T1按照质量比为1:1～1：1000的比例溶于酸性溶液中，搅拌后，向上述体系中加入体积是酸性溶液体积1～30倍的丙烯酸，将溶液温度升至60～100℃，并在惰性气体的保护下反应4～48小时；反应液冷却至室温后抽滤，滤液中加入适量蒸馏水，冰浴下搅拌3～12小时后可见大量沉淀析出，沉淀物用碱性溶液中和至沉淀恰好消失，再将上述溶液加入到适量乙醇中，冰浴下析出固体，得到目标产物结构式C3化合物；
[0102] 其中，上述步骤b)及步骤b)的具体步骤中，所述酸性溶液为甲酸、乙酸、丙酸、盐酸或硫酸中的一种或几种，所述酸性溶液的浓度为0.01～3mol L-1；
[0103] 所述碱性溶液为氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢锂、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾或碳酸氢钾中的一种或几种，所述碱性溶液的浓度为0.01～3mol L-1；
[0104] 其中，上述步骤a)-b)中，所述X为阳离子Li+、Na+或K+；
[0105] 为环丁酮、环戊酮、环己酮、环庚酮或环辛酮。
[0106] 本
申请中水溶性阴离子亚苄基环烷烃酮光敏剂的制备方法中，上述通式Q1化合物、通式Q3化合物、S1等均可商业购得，如无特殊说明，均是可商业购买所得。
[0107] 为达到上述第三个目的，本发明采用下述技术方案：
[0108] 本发明的水溶性阴离子亚苄基环烷烃酮光敏剂在光动力抗微生物感染中的应用。
[0109] 优选地，所述微生物指细菌、真菌或病毒。
[0110] 进一步地，所述细菌为革兰氏阳性菌或革兰氏阴性菌；所述革兰氏阳性菌选自金黄色葡萄球菌、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、链球菌、
肺炎双球菌、炭疽杆菌、白喉杆菌或破伤
风杆菌；所述革兰氏阴性菌选自大肠杆菌、痢疾杆菌、伤寒杆菌、
变形杆菌或百日咳杆菌。
[0111] 进一步地，所述真菌选自霉菌、
酵母菌、
啤酒母菌、红曲霉素、假丝酵母、白色念珠菌、黄曲霉、白地霉或抗生菌。
[0112] 进一步地，所述病毒选自
噬菌体、
烟草花叶病毒、禽流感病毒、
天花病毒、HIV、甲型
肝炎病毒、乙型肝炎病毒、风疹病毒或MERS病毒。
[0113] 优选地，所述光动力的照射光为激光、LED光或模拟太阳光。
[0114] 进一步地，模拟太阳光由Oriel 91192
太阳能模拟器获得，可市售，如购于美国理波公司，型号为Oriel 91192。
[0115] 进一步地，所述照射光的波长为350～600nm；所述照射光的光照时间为30秒～1小2
时，光照强度为5～1000mW/cm。
[0116] 优选地，所述水溶性阴离子亚苄基环烷烃酮光敏剂的
最低抑菌浓度为0.001～100μM。
[0117] 优选地，将水溶性阴离子亚苄基环烷烃酮光敏剂激活革兰氏阴性菌的孔蛋白通道，灭活革兰氏阴性菌。
[0118] 本发明提供一种水溶性阴离子光敏剂通过激活革兰氏阴性菌的孔蛋白通道，实现革兰氏阴性菌有效灭活的新思路。
[0119] 进一步地，所述的水溶性阴离子光敏剂有效灭活革兰氏阴性菌的新思路是指水溶性阴离子光敏剂有效激活孔蛋白通道，提高革兰氏阴性菌对光敏剂的摄取量，从而最大程度的光动力灭活革兰氏阴性菌。
[0120] 更进一步地，所述孔蛋白通道是指一类存在于革兰氏阴性菌外膜上的
蛋白质。这类蛋白质充当了亲水性物质的分子
过滤器，在外膜上起着“分子筛”的作用。这些蛋白生成的装满水的通道可让亲水性物质进入周质空间中。部分孔道蛋白生成的扩散通路可允许大大小小排阻极限的溶质通过，而另一些则在孔道内有特异性的结合位点，只能允许一种溶质通过。孔蛋白通道是细菌外膜上的一种主要蛋白质，更优选地，孔蛋白通道为外膜蛋白通道OmpF,外膜蛋白通道OmpC和外膜蛋白通道PhoE。
[0121] 本发明的有益效果如下：
[0122] 1.本发明中的水溶性阴离子亚苄基环烷烃酮光敏剂结构简单、分子量小，具有确定的化学结构，易于制备、纯化和进一步修饰，满足临床用药的基本要求。
[0123] 2.本发明中的水溶性阴离子亚苄基环烷烃酮光敏剂具有脂水双亲的特点，其脂水分配比能够满足临床
光动力治疗的使用要求。
[0124] 3.本发明中的水溶性阴离子亚苄基环烷烃酮光敏剂的合成方法具有操作简单、产品产率高、纯度高的特点，可以放量合成。
[0125] 4.本发明中的水溶性阴离子亚苄基环烷烃酮光敏剂在350～600nm波长范围具有较高的生物光动力活性，作为光动力药物灭活病原微生物方面具有很好应用前景。
[0126] 5.本发明中的水溶性阴离子亚苄基环烷烃酮光敏剂能够实现细菌、真菌和病毒的有效光灭活。
[0127] 6.本发明中的水溶性阴离子亚苄基环烷烃酮光敏剂能够激活革兰氏阴性菌的孔蛋白通道，实现对革兰氏阴性菌的有效光灭活。
附图说明
[0128] 下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
[0129] 图1示出光动力灭活金黄色葡萄球杆菌、大肠杆菌的96孔板中光敏剂浓度示意图。
[0130] 图2示出
实施例1中制得的光敏剂应用于光动力灭活大肠杆菌的实验结果。
[0131] 图3示出实施例3中制得的光敏剂在三氯甲烷中的紫外-可见吸收
光谱及
荧光发射光谱。
[0132] 图4示出实施例4中制得的光敏剂应用于光动力灭活金黄色葡萄球菌的实验结果。
[0133] 图5示出实施例6中制得的光敏剂应用于光动力灭活白色念珠菌前后的实验结果。
[0134] 图6示出实施例7中制得的光敏剂在三氯甲烷中的紫外-可见吸收光谱及荧光发射光谱。
[0135] 图7示出实施例11中制得的光敏剂应用于观察蛋白通道影响光敏剂摄取的实验结果。
具体实施方式
[0136] 为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
[0137] 实施例1
[0138] 水溶性亚苄基环烷烃酮光敏剂C1-1的制备：
[0139] (I)在500mL三口瓶中加入氢氧化钠(0.14mol,5.60g)和商业可得的N-乙基-N-氰乙基-4-氨基苯甲
醛(0.04mmol,8.08g)，向上述体系中加入120mL蒸馏水。搅拌均匀后开始升温反应混合液，于100℃回流4小时。反应结束后体系自然冷却，抽滤除去不溶物。搅拌下向滤液中逐滴加入稀盐酸(0.5mol L-1)直至无沉淀析出。将沉淀物抽滤并水洗三次，随后用0.1mol L-1的氢氧化钠溶液中和至沉淀恰好消失。减压旋蒸溶液，干燥得到产物Q2-1，产率为96％，
[0140]
[0141] (II)向一个100毫升三口烧瓶中加入8.85克(0.05mol)商业可得的N,N-二乙氨基
苯甲醛，3.52克(0.05mol)环丁酮，加入50毫升乙醇-水溶液(其中乙醇的体积百分含量为80％)，搅拌使其溶解均匀后一次性加入0.05克氢氧化钠，冰浴反应10小时，反应液经旋蒸除去溶剂得到粗产品，用色谱柱分离提纯得橙色固体Q4-1，产率50％，
[0142]
[0143] (III)向一个100毫升三口烧瓶中加入2.29克(0.01mol)Q4-1，2.43克(0.01mol)Q2-1，加入30毫升甲醇-水溶液(其中甲醇的体积百分含量为70％)，搅拌使其溶解均匀后一次性加入0.03克氢氧化钠，室温下搅拌12小时，经旋蒸除去溶剂得到粗产品，用色谱柱分离提纯得到目标产物C1-1，产率80％。HR-MS(ESI):[M]+:Calcd for[C27H33N2O3+2H+]+435.2497；found 435.2339，
[0144]
[0145] 水溶性亚苄基环烷烃酮光敏剂C1-1用于光动力灭活大肠杆菌：
[0146] (IV)将市售的大肠杆菌在肉汤培养基中复苏，通过测定600nm的吸光度值来确定细菌的浓度。然后，利用无菌的96孔板进行最低抑菌浓度(minimum inhibitory concentration,MIC)的测定，见附图1。96孔板中每相邻的四个孔，例如C1，C2，D1和D2所加光敏剂浓度是相同的。按照示意图所示浓度，每孔加入100微升不同光敏剂浓度的肉汤溶液。其中，阴性对照组为B+B组(100微升肉汤中加入10微升的大肠杆菌)，阳性对照组为GM组(100微升肉汤加入1％的庆大霉素)，空白对照组为Broth组(100微升肉汤中加入10微升PBS)。上述96孔板中的细菌浓度约为5×105CFU每毫升。利用532nm的激光(50mW/cm2,10min)照射上述96孔板后，放入细菌
培养箱继续培养18小时。然后利用0.0675％的刃天青钠盐溶液进行显色。经过4小时的显色反应，96孔板中液体
颜色没有由蓝色变为粉色所对应的光敏剂浓度为最低抑菌浓度，最低抑菌浓度为1.0μm，见附图2。
[0147] 实施例2
[0148] 水溶性亚苄基环烷烃酮光敏剂C1-2的制备：
[0149] 同实施例1的制备方法，其不同在于，将步骤(II)中环丁酮改为环戊酮，其余条件+ + +不变，制备得到目标产物C1-2，产率85％，HR-MS(ESI):[M]:Calcd for[C28H35N2O3+2H ]
449.2653；found 449.2660，
[0150]
[0151] 水溶性亚苄基环烷烃酮光敏剂C1-2用于光动力灭活 金黄色葡萄球菌：
[0152] 同实施例1中的应用方法(IV)，区别在于，将大肠杆菌改为市售可得的金黄色葡萄球菌，其余条件不变，所得效果与实施例1相近。
[0153] 实施例3
[0154] 水溶性亚苄基环烷烃酮光敏剂C1-3的制备：
[0155] 同实施例1的制备方法，其不同在于，将步骤(II)中环丁酮改为环己酮，其余条件不变，制备得到目标产物C1-3，产率63％，HR-MS(ESI):[M]+:Calcd for[C29H37N2O3+2H+]+463.2810；found 463.2885，C1-3在三氯甲烷中的紫外-可见吸收光谱及荧光发射光谱见附图3，说明光敏剂C1-3在350～600nm波长范围内有较强吸收，在光源照射下有能够快速产生活性氧物质的能力；结合紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱来看，光敏剂C1-3在此条件下以单分子形式存在，没有聚集性，因此预测产生的活性氧物质不会因聚集体问题而淬灭。
[0156] 水溶性亚苄基环烷烃酮光敏剂C1-3用于光动力灭活耐甲氧西林金黄色葡萄球菌：
[0157] 同实施例1中的应用方法(IV)，区别在于，将大肠杆菌改为市售可得的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌，其余条件不变，所得效果与实施例1相近。
[0158] 实施例4
[0159] 水溶性亚苄基环烷烃酮光敏剂C1-4的制备：
[0160] 同实施例1的制备方法，其不同在于，将步骤(I)中，氢氧化钠换成氢
氧化剂，氢氧化钠溶液换成氢氧化钾溶液，其余条件不变，制备得到目标产物C1-4，产率78％。HR-MS(ESI):[M]+:Calcd for[C27H33N2O3+2H+]+435.2340；found 435.2369。
[0161]
[0162] 水溶性亚苄基环烷烃酮光敏剂C1-4用于光动力灭活金黄色葡萄球菌：
[0163] 同实施例1中的应用方法(IV)，区别在于，将大肠杆菌换成金黄色葡萄球菌，将激光改为515nm的LED光(20mW/cm2,20min)，且LED光照射96孔板后，用0.0675％的刃天青钠盐溶液进行显色，其余条件不变，确定最低抑菌浓度为2.0μm，见附图4。
[0164] 实施例5
[0165] 水溶性亚苄基环烷烃酮光敏剂C1-5的制备：
[0166] 同实施例4的制备方法，其不同在于，将步骤(II)中环丁酮改为环辛酮，其余条件不变，制备得到目标产物C1-5，产率55％，HR-MS(ESI):[M]+:Calcd for[C31H41N2O3+2H+]+491.3123；found 491.3321。
[0167] 水溶性亚苄基环烷烃酮光敏剂C1-5用于光动力灭活耐甲氧西林金黄色葡萄球菌：
[0168] 同实施例4，区别在于，将金黄色葡萄球菌改为耐甲氧西林金黄色葡萄球菌，其它条件不变，所得效果与实施例4相近。
[0169] 实施例6
[0170] 水溶性亚苄基环烷烃酮光敏剂C2-1的制备：
[0171] (I)向一个100毫升三口烧瓶中加入8.85克(0.05mol)商业可得的N,N-二乙氨基苯甲醛，3.52克(0.05mol)环丁酮，加入40毫升乙醇-水溶液(其中乙醇的体积百分含量为80％)，搅拌使其溶解均匀后一次性加入0.05克氢氧化钠，冰浴反应10小时，反应液经旋蒸除去溶剂得到粗产品，用色谱柱分离提纯得橙色固体Q4-1，产率50％。
[0172]
[0173] (II)参照实施例1中(III)的操作，向一个100毫升三口烧瓶中加入2.29克(0.01mol)Q4-1和商业可得的4-甲酰苯基-3-氨基丙酸S1质量为1.93克(0.01mol)，溶剂为甲醇-水溶液(其中甲醇的体积百分含量为60％)，搅拌使其溶解均匀后一次性加入0.10克氢氧化锂，在50℃条件下反应12小时，经旋蒸除去溶剂得到粗产品，用色谱柱分离提纯得到目标产物得到S2-1，产率85％，
[0174]
[0175] (III)将S2-1(2.0mmol,0.82g)溶于7mL的稀硫
酸溶液中(1mol L-1)，搅拌20分钟后加入50mL丙烯酸。溶液升温至85℃，在N2保护下反应10小时，反应液冷却至室温后抽滤，滤液加入到300mL蒸馏水中，冰浴搅拌3小时后可见大量沉淀析出。沉淀物用0.1mol L-1的氢氧化锂溶液中和至沉淀恰好消失，所得水溶液加到400mL的乙醇中，冰浴搅拌3小时后析出固体，并洗涤干燥，得到目标产物C2-1，产率39％。HR-MS(ESI):[M]+:Calcd for[C28H30N2O5+3H+]+477.2166；found 477.2188。
[0176]
[0177] 水溶性亚苄基环烷烃酮光敏剂C2-1用于光动力灭活白色念珠菌：
[0178] 取1微升白色念珠菌菌液接种到沙氏
葡萄糖肉汤培养基中，培养48～72小时。取1×105CFU每毫升白色念珠菌溶液中加入不同浓度的光敏剂，使光敏剂的最终浓度为25微摩2
尔、50微摩尔和100微摩尔。摄取1小时后，利用532nm(40mW/cm ,10min)的激光。利用涂布平板法，观察不同浓度下的菌落数目，测定光敏剂的抗真菌活性，见附图5，从图中可以看出加入光敏剂进行光动力抗菌后，白色念珠菌的菌落数明显减少，说明光敏剂的抗菌活性良好。
[0179] 实施例7
[0180] 水溶性亚苄基环烷烃酮光敏剂C2-2的制备：
[0181] 重复实施例6中的制备方法，区别在于，将步骤(I)中的环丁酮改为环庚酮，其余条件不变，制备得到目标产物C2-2，产率29％，HR-MS(ESI):[M]+:Calcd for[C31H36N2O5+3H+]+519.2635；found 519.2677，所得C2-2在三氯甲烷中的紫外-可见吸收光谱及荧光发射光谱见附图6，说明光敏剂C2-2在350～600nm波长范围内有较强吸收，在光源照射下有能够快速产生活性氧物质的能力；结合紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱来看，光敏剂C2-2在此条件下以单分子形式存在，没有聚集性，因此预测产生的活性氧物质不会因聚集体问题而淬灭。
[0182] 水溶性亚苄基环烷烃酮光敏剂C2-2用于光动力灭活白色念珠菌：
[0183] 重复实施例6中应用方法，区别在于，将532nm(40mW/cm2,10min)的激光换成515nm LED光(20mW/cm2,20min)，其余条件不变，所得光敏剂的抗真菌活性性能与实施例6中相近。
[0184] 实施例8
[0185] 重复实施例6，区别在于，将白色念珠菌换成霉菌，其余条件不变，所得光敏剂的抗霉菌活性性能与实施例6中相近。
[0186] 实施例9
[0187] 水溶性亚苄基环烷烃酮光敏剂C2-3的制备：
[0188] (1)重复实施例6步骤(I)，区别在于，将0.05molN,N-二乙氨基苯甲醛和0.05mol环丁酮换成摩尔比1:20的按上述实施例1中方法制备得到Q2-1和环己酮，其余条件不变，制备得到中间产物Q4-2(产率：32％)，
[0189]
[0190] (2)参照实施例1中(III)的方法，向一个100毫升三口烧瓶中加入3.23克(0.01mol)Q4-1和商业可得的4-甲酰苯基-3-氨基丙酸S1质量为1.93克(0.01mol)，加入50毫升甲醇-水溶液(其中甲醇的体积百分含量为20％)，搅拌使其溶解均匀后一次性加入0.05克氢氧化钾，在35℃条件下反应24小时，经旋蒸除去溶剂得到粗产品，用色谱柱分离提纯得到目标产物得到C2-3，产率66％。HR-MS(ESI):[M]+:Calcd for[C31H33N2O7+4H+]+
549.2304；found 549.2311，
[0191]
[0192] 水溶性亚苄基环烷烃酮光敏剂C2-3用于光动力灭活烟草花叶病毒：
[0193] 向96孔板中的100μL不同浓度(0.125、0.25、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0、16.0、32.0和64.0μM)的光敏剂溶液中加入适量的烟草花叶病毒并保证病毒的终浓度为2x1011pfu/mL，在黑暗中震荡培养30分钟，用波长为550nm左右的Oriel 91192太阳能模拟器(5mW/cm2,
50min)照射后，将96孔板中的混合溶液转移到含有培养基的琼脂盘上，用菌落计数法计算烟草花叶病毒的成活率。其中，不含光敏剂的同浓度的菌悬液用作对照组。结果显示，在不同浓度(0.125、0.25、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0、16.0、32.0和64.0μM)下，相对于对照组，烟草花叶病毒的成活率分别为100％，96％，93％，89％，80％，70％，55％，34％，11％和0.1％。说明光敏剂C2-3能够有效灭活烟草花叶病毒。
[0194] 实施例10
[0195] 水溶性亚苄基环烷烃酮光敏剂C2-4的制备：
[0196] 重复实施例9的制备方法，区别在于，将步骤(1)的环丁酮改成环庚酮，其余条件不变，制备得到目标产物C2-4，产率45％，HR-MS(ESI):[M]+:Calcd for[C32H35N2O7+4H+]+563.2461；found 563.2489。
[0197] 水溶性亚苄基环烷烃酮光敏剂C2-4用于光动力灭活噬菌体：
[0198] 重复实施例9的应用，区别在于，将烟草花叶病毒改成噬菌体，将每孔的浓度从11 5 -1
2x10 pfu/mL改为2x10CFU mL 。结果显示，在不同浓度(0.125、0.25、0.5、1.0、2.0、4.0、
8.0、16.0、32.0和64.0μM)下，相对于对照组，噬菌体的成活率分别为100％，96％，90％，
89％，86％，77％，60％，45％，23％和11％。说明光敏剂C2-4能够有效灭活噬菌体。
[0199] 实施例11
[0200] 水溶性亚苄基环烷烃酮光敏剂C3-1的制备：
[0201] (1)参照实施例1中(III)的操作，将环戊酮(0.42克，5mmol)和商业可得的4-甲酰苯基-3-氨基丙酸S1(3.86克,20mmol)按照摩尔比1：4的比例加入反应容器，加入45毫升甲醇-水溶液(其中甲醇的体积百分含量为30％)，搅拌使其混合均匀加入碱性催化剂为0.03克氢氧化钾，在70℃条件下反应2小时，去除溶剂，采用硅胶柱分离得到中间产物T1-1，产率42％。
[0202]
[0203] (2)参照实施例6中(III)的操作,将T1-1(2.0mmol,1.02g)溶于10mL的稀硫酸溶液中(2mol L-1)，搅拌40分钟后加入60mL丙烯酸。溶液升温至95℃，在N2保护下反应24小时，反应液冷却至室温后抽滤，滤液加入到200mL蒸馏水中，冰浴搅拌6小时后可见大量沉淀析出。沉淀物用0.5mol L-1的氢氧化钠溶液中和至沉淀恰好消失，所得水溶液加到300mL的乙醇中，冰浴搅拌6小时后析出固体，并洗涤干燥，得到目标产物C3-1，产率80％。HR-MS(ESI):
[M]+:Calcd for[C31H30N2O9+5H+]+579.1973；found 579.1973，
[0204]
[0205] 水溶性亚苄基环烷烃酮光敏剂C2-4用于观察孔蛋白通道的激活：
[0206] 取浓度为108CFU mL-1的大肠杆菌溶液5mL，并向其中加入适量上述光敏剂且调节其浓度为10μM，在黑暗中震荡摄取1小时；对照组的同浓度的菌液先用质量浓度为0.1％的胰蛋白酶在黑暗中处理30分钟后(破坏大肠杆菌的膜蛋白，从而扰乱蛋白通道的功能)，向其中加入适量上述光敏剂并调节其浓度为10μM，在黑暗中震荡摄取1小时。将菌液离心获取菌体并用PBS冲洗后，利用10％的十二烷基硫酸钠(SDS)裂解细菌，通过荧光强度观察其摄取量的不同，确定蛋白通道是否被激活，见附图7，从图中可看出，当对照组的蛋白通道被破坏后，细菌对光敏剂的摄取量明显降低，说明光敏剂C2-4可通过激活孔蛋白通道进入细菌细胞。
[0207] 实施例12
[0208] 重复实施例11，区别在于，将环戊酮改成环丁酮，其余条件不变，制备得到目标产物C3-2，产率77％，HR-MS(ESI):[M]+:Calcd for[C30H28N2O9+5H+]+565.1817；found 565.1834。
[0209] 实施例13
[0210] 将实施例1～12中制得的光敏剂用于溶解度的测定实验：
[0211] 为测定光敏剂的最大溶解度，先配置10、50、100、500、1000和3000μg/mL的光敏剂并测定其紫外-可见吸收光谱，得到浓度对最大吸收峰
位置吸光度作图的标准曲线。测定光敏剂的PBS的饱和溶液的吸光度，并在浓度-吸光度的标准曲线上找到其对应的浓度即为最大溶解度。当吸光度超过量程时，可用PBS稀释合适的倍数，测定其吸光度并推算出最大吸光度，见表1。
[0212] 实施例14：
[0213] 将实施例1～12中制得的光敏剂用于脂水分配比的测定实验：
[0214] 将10微摩尔的光敏剂溶于2mL PBS中，然后加入2mL正辛醇，将混合溶液震摇3min，再置于
超声波中振荡5min，然后在每分钟5000转的速度下离心5分钟，使两相分离。测定两相中的光敏剂的吸收光谱图，通过Lambert-beer定律计算得到光敏剂在两相中的浓度，脂水分配比(Log PC)即为光敏剂在两相中的浓度比值，见表1。
[0215] 实施例15：
[0216] 将实施例1～12中制得的光敏剂用于单线态氧量子产率的测定实验
[0217] 单线态氧量子产率采用
磷光检测法测试，参比为四苯基卟啉的三氯甲烷溶液(单线态氧量子产率为0.5)。在室温下，单线态氧磷光发射在1270nm附近，在此光谱范围内，不会受到激发光的影响。采用473nm
二极管激光器为光源，
近红外光谱仪(NIR-512L-1.7T1，测量范围900-1684nm)为检测系统，采用相对测量方法，将待测样品或参比溶于三氯甲烷，使其在473nm吸光度一致。将待测液置于比色皿中，在激光照射下检测产生的单线态氧在1270nm处的磷光发射强度，测试过程中溶液保持剧烈搅拌与空气充分
接触。单线态氧量子产率的数据见表1。
[0218] 实施例16：
[0219] (I)重复实施例1中步骤(I)的操作，区别在于将N-乙基-N-氰乙基-4-氨基苯甲醛换成商业可得的N-甲基-N-氰乙基-4-氨基苯甲醛，其他条件不变，得到产物Q2-2，产率为80％，
[0220]
[0221] 将实施例9中步骤(I)制得的Q4-2(3.23克，0.01mol)和步骤(I)制得的Q2-2(2.29克，0.01mol)按照摩尔比1:1的比例加入反应容器，向上述体系中加入40克的甲醇-水溶液(甲醇体积百分比为35％)，再加入0.06克氢氧化锂，在50℃条件下反应4小时，去除溶剂，然后采用硅胶柱分离得到目标产物C1-6，产率89％。
[0222]
[0223] 实施例17：
[0224] 将环丁酮(0.35克，0.005mol)和实施例1的步骤(I)制得的Q2-1(2.43克，0.01mol)按照摩尔比1：2的比例加入反应容器，向上述体系中加入30克甲醇-水溶液(甲醇体积百分比为20％)，再加入0.03克氢氧化钠，在室温条件下反应12小时，去除溶剂，采用硅胶柱分离得到目标产物C1-7，产率98％。
[0225]
[0226] 表1不同光敏剂的最大溶解度、脂水分配比以及单线态氧量子产率
[0227]
[0228] 显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
