在本工作中,我们通过将喹啉与过量的 1-溴十六烷混合,阐明了基于喹啉的离子液体 (IL) 的绿色合成,即 1-十六烷基喹啉-1-溴化铵 {[C16quin]Br},以及使用核磁共振和红外光谱测量的详细表征。
抗菌素耐药性 (AMR) 的威胁日益严重,危及主流抗生素对细菌、病毒、寄生虫和真菌产生的无情发芽感染的效力,对人类健康和福祉构成巨大威胁。在这方面,几种新型分子已经证明了它们的勇气,离子液体 (ILs) 是现有抗菌剂最环保、不挥发且热稳定的替代品之一,具有高溶解潜力和低蒸气压。此外,这些实体在稳定和不稳定蛋白质结构以及增强酶活性方面的利用进一步提高了它们在生物医学行业中的潜力。有鉴于此,我们提出了基于喹啉的 IL 的绿色合成和表征,由于其巨大的抗菌效力、低细胞毒性和强大的人工伴侣活性。在这里,在无溶剂、更环保的反应条件下采用一锅法合成方法,不仅可以提高反应效率,还可以提高化学产量。使用 1H 核磁共振 (NMR)、13C NMR 和红外 (IR) 光谱证实合成 IL 的纯度。通过分析其吸收、分布、代谢、排泄和毒性 (ADMET) 特性,进一步验证合成化合物的生物学潜力,并使用纸片扩散测定法进行验证。
世界人口的巨大增长导致过去几年大量商品的消费量大幅增加,包括食品、药物以及维持凡人生物体的其他重要产品。这激发了全球对具有异常专业、生态无害和有益特性的新型化合物的追求。离子液体 (IL) 已被证明在这方面是有益的。这些化合物在科学领域的意义推动了当代化学技术研究的新冒险1。与传统方法相比,IL 的利用不仅促进了渐进式反应条件,而且还促进了一种定制的策略,以应对与实验研究和开发相关的各种生化挑战2。
通常,IL 是构成阳离子(有机)和阴离子(无机)的稳定盐,熔点低于 100 °C3。根据绿色化学的 12 项原则,从经验上讲,这些是令人信服的常用有机溶剂替代品4。与使用这些化合物相关的惊人特性包括出色的本征电导率、极性、溶解倾向、热稳定性、非挥发性、酸性/碱性、亲水性/疏水性和可调性,使 IL 最适合实验研究5。
除了各类 IL 在现代有机合成6、催化7 以及涉及传感器8、致动器9、电池10 和燃料电池11 的各种电化学过程中的广泛应用外,在过去几年中,这类化合物在 AMR 的背景下在生物医学领域得到了重要认可。目前的研究表明,基于咪唑鎓、吡啶、胆碱和吡咯的 IL 由于其高电荷和疏水性,作为治疗剂非常有效12。然而,基于喹啉的对应物仍然被认为对病原微生物最有效12。伴随这类 IL 的其他生物医学应用包括人工伴侣活性13、对癌细胞的细胞毒性14 以及出色的载药能力15。
传统上,IL 的制造涉及使用剧毒溶剂介质,如二氯甲烷、苯、四氯化碳、二氯乙烯等16,阻碍了化合物的生物相容性并提高了化合物的毒性,使其不适合生物用途。此外,在反应介质中使用有害溶剂不仅会减慢反应时间,还会增加释放到环境中的废物副产物的无意产生17。此外,反应介质中使用的溶剂也会影响最终产物的 pH 值;因此,在反应结束时将其去除至关重要,尤其是当所需化合物打算用于蛋白质相关生物系统时。因此,在绿色化学领域,避免使用此类溶剂是有利的。
在这项研究中,我们报道了使用更环保的路线单锅法合成生物相容性且无毒的13 IL,即 1-十六烷基喹啉-1-溴化铵。目前的策略省略了分子溶剂的使用,利用了反应混合物中形成的 IL 的自溶解能力,提高了反应效率和化学产率。Menschutkin 反应18构成了当前合成方法的基础。使用 NMR 和 IR 光谱探测合成化合物的纯度。通过 ADMET 研究研究了化合物的药代动力学特征和毒性。此外,该研究还证明了合成的 IL 对致病性 白色念珠菌 菌株的抗菌潜力。
最近,IL 在生化科学领域揭示了各种有前途的实施,包括蛋白质重折叠/伴侣活性、药物递送载体和/或几种有机反应中的催化剂。它们有趣的物理化学性质,如可调性、生物相容性、溶解性、可持续性、稳定性等,使它们成为开发新型治疗剂的潜在候选者20。拟议的研究将 AMR 视为一个严重关注的问题,也是当今全球健康、食品安全和发展的最大威胁之一…
The authors have nothing to disclose.
作者衷心感谢印度政府 ICMR(德里 110029 [编号/ICMR/52/06/2022-BIO/BMS])提供的赠款的财政支持。作者也要感谢德里大学科学与仪器设施(USIC)提供的分析帮助。Kajal Sharma 感谢科学技术部通过 INSPIRE 计划 (IF200397) 获得的财政支持。
1-bromohexadecane | Merck | CAS no.112-82-3 | 95% pure (as determined by HPLC analysis) |
Ethyl acetate | Merck | CAS no. 205-500-4 | 95% pure (as determined by HPLC analysis) |
Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spectrometer | Jeol, Model: JNM-ECZ 400S | Nil | Nil |
Quinoline | Merck | CAS no.91-22-5 | 95% pure (as determined by HPLC analysis) |
Toluene | Merck | CAS no. 108-88-3 | 95% pure (as determined by HPLC analysis) |