CN101792474A

CN101792474A - 新型阿扎霉素F(Azalomycin F)类大环内酯化合物及其制备方法与应用

Info

Publication number: CN101792474A
Application number: CN 200910253892
Authority: CN
Inventors: 洪葵; 袁干军; 林海鹏; 谢晴宜; 王成; 黄小龙; 唐依莉
Original assignee: Institute of Tropical Bioscience and Biotechnology Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences
Current assignee: Institute of Tropical Bioscience and Biotechnology Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2009-11-30
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2029-11-30
Also published as: CN101792474B

Abstract

本发明公开了一种新型阿扎霉素F(Azalomycin F)类大环内酯化合物及其制备方法与应用。本发明的目的是提供一种结构独特的具有广谱抗酵母类真菌、抗香蕉枯萎病和抗根结线虫活性的新化合物。本发明所提供的化合物其特征是：具有式I或式II骨架结构的化合物，其中式I中R₁是烷酰基或烷氧酰乙酰基，R₂是氢或甲基，R₃是氢或甲基；式II中R₁是烷酰基或烷氧酰乙酰基，R₂为氢或甲基，R₃为氢或甲基。

式I

Description

新型阿扎霉素F(Azalomycin F)类大环内酯化合物及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及用链霉菌，尤其是链霉菌211726(Streptomyces sp.211726)制备新型阿扎霉素F(Azalomycin F)类大环内酯化合物的方法；本发明还涉及该类化合物在制备人用抗真菌药物和农药杀虫剂中的应用。

背景技术

阿扎霉素F(Azalomycin F)类化合物属于大环内酯化合物，具有抗G⁺和广谱抗真菌活性，同时还对多种农业病虫害有抑制或杀灭作用。该类化合物的结构有以下共同特点：①具有一个36元不饱和内酯环；②内酯环中含有2个共轭二烯，其中一个共轭二烯与内酯羰基共轭；③环中23-位或25-位有丙二酸单酰基取代；④成环酯键的羟基碳上连有一环外侧链，侧链末端含有1个取代或未取代胍基。到目前为止，发现的该类化合物约有7个，包括Azalomycins F_3a、F_4a、F_5a(Chandra A.，Nair A..Azalomycin F complex from Streptomyceshygroscopicus，MSU/MN-4-75B[J].J.Antibiotics.1995，48(8)：896-898.)；2-位去甲基的RS-22A、B、C(Ubukata M.，Morita T.I.，Osada H..RS-22A，B andC：new macrolide antibiotics from Streptomyces violaceusniger II.Physico-chemical properties and structure elucidation[J].J.Antibiotics.1995，48(4)：293-299.)，2-Demethylazalomycins F_4a、F_5a(Mukhopadhyay T.，Vi jayakumar E.K.S.，et al..2-DemethylazalomycinsF_4a and F_5a，two new antifungal metabolites from Actinomycete sp.HILY-9120362[J].J.Antibiotics.1995，48(11)：1350-1352.)，事实上2-Demethylazalomycins F_4a、F_5a与RS-22B、C分别为同一化合物；2-位去甲基、28-位甲基取代的Shurimycins A、B(Kumazawa S.，Asami Y.，Awane k.，et al..Structure studies of new macrolide antibiotics，Shurimycins A and B[J].J.Antibiotics.1994，47(6)：688-696.)。

本发明发现链霉菌211726(Streptomyces sp.211726)发酵液有很强的抗真菌活性，遂对其活性成分进行了研究，结果发现了多个新的阿扎霉素F(Azalomycin F)类大环内酯化合物，均具有式I或式II的结构骨架，经测试表明这些化合物均具有抗酵母真菌活性、抗香蕉枯萎病和抗根结线虫活性；目前尚未见对这些化合物的化学结构、抗酵母真菌、抗香蕉枯萎病菌和抗根结线虫的活性报道，因此市场上也尚未见有与此有关的药物。

发明内容

本发明旨在提供一种结构独特的具有广谱抗酵母类真菌、抗香蕉枯萎病和抗根结线虫活性的新化合物。

本发明的目的还在于提供一类新化合物的制备方法及其新化合物在制备人用抗真菌药物和农药中的应用。

本发明首次从链霉菌，尤其是链霉菌211726(Streptomyces sp.211726)发酵物中发现了结构新颖的阿扎霉素F(Azalomycin F)类大环内酯化合物，如式I、式II所示：

式I

式II

其结构特征是：式I中R₁是烷酰基或烷氧酰乙酰基，R₂为氢或甲基，R₃为氢或甲基；式II中R₁是烷酰基或烷氧酰乙酰基，R₂为氢或甲基，R₃为氢或甲基。

本发明的式I、式II化合物中，优选以下四种化合物：化合物1是式I中R₁为6-甲基庚酰基，R₂和R₃均为氢；化合物2是式II中R₁为6-甲基庚酰基，R₂为氢，R₃为甲基；化合物3是式II中R₁为6-甲基庚酰基，R₂、R₃均为甲基；化合物4是式II中R₁为9-甲基癸酰基，R₂为氢，R₃为甲基。

所述的式I或式II阿扎霉素F(Azalomycin F)类大环内酯化合物的制备方法，其特征在于：将链霉菌的液体发酵物离心得上清液和菌丝体，上清液经大孔树脂D101柱层析，分别用水、30％甲醇和90％甲醇洗脱，90％甲醇洗脱液，与菌丝体的90％甲醇提取液合并，浓缩冻干后，经硅胶柱层析以氯仿-甲醇进行梯度洗脱，洗脱物经反相柱层析，用甲醇-水(60∶40～80∶20)(v/v)梯度洗脱进行各化合物的初步分离后，再用制备HPLC纯化，最后分别过Sephadex LH-20柱层析，用甲醇洗脱得式I和式II骨架结构的新型阿扎霉素F(Azalomycin F)类大环内酯化合物。制备方法中所述的链霉菌，优选是链霉菌Streptomyces sp.211726，其菌株的保存编号为：CCTCC M 209153，其16S rRNA基因的Genbank号为GU130101。

本发明采用微量肉汤稀释法测试了式I或式II阿扎霉素F(Azalomycin F)类大环内酯化合物的抗酵母类真菌活性，采用平板扩扩散法测试了该化合物的抗枯萎病活性。实验证实，该化合物对试验菌株均有很强的杀灭作用，因此本发明的式I或式II阿扎霉素F(Azalomycin F)类大环内酯化合物可用作制备抗真菌药物或农药的原料，与各种药物可接受的载体、赋形剂或辅料配伍，制成抗真菌药物或农药，用于真菌感染和农业病害的防治；该化合物也可与已知的药物配伍组成复方制剂用于真菌感染和农业病害的防治。

本发明的式I、式II阿扎霉素F(Azalomycin F)类大环内酯化合物可通过微生物发酵培养，然后从发酵物中分离纯化而得到；也可由上述优选化合物经本领域技术人员熟知的化学修饰方法合成获得。

需要特别说明的是，经发酵微生物制取本发明式I、式II化合物的方法可采用其它任何能生产该类化合物的微生物，只要能生产该类化合物的微生物均可作为生产菌用于制备式I、式II化合物。

本发明的式I、式II阿扎霉素F(Azalomycin F)类大环内酯化合物的发现，不仅有望获得新的人用抗真菌药物，而且有望解决香蕉枯萎病防治困难的这一世界性难题。

具体实施方式

本发明在实施例中列举了利用链霉菌211726株(Streptomyces sp.211726)制备本发明式I、式II的优选化合物的实例，但本发明制备的新化合物不只局限于本实施例中该化合物的制备方法和应用实例。

该放线菌菌株211726是从海南文昌头苑红树林植物银叶树(Heritieraglobosa)根系土壤中分离得到，经多相分类学研究鉴定为链霉菌属菌株，定为链霉菌211726(Streptomyces sp.211726)。

该链霉菌211726(Streptomyces sp.211726)菌株具有如下形态学特征：在培养基ISP1-ISP7上培养18天，观察其菌落形态如下：

ISP1培养基：菌落呈圆形，四周呈放射状，中间微隆，白色孢子布满整个菌落。背面呈米黄色。

ISP2培养基：菌落呈圆形，四周呈放射状，中间隆起，白色孢子集中于菌落中间。背面呈米黄色。

ISP3培养基：菌落呈圆形，四周呈放射状，中间微隆，白色孢子集中于菌落中间。背面呈米黄色。

ISP4培养基：菌落呈圆形，四周呈放射状，扁平，白色孢子布满整个菌落。背面呈淡黄色，中间微黑。

ISP5培养基：菌落呈圆形，四周呈放射状，米黄色菌丝，中间隆起，白色孢子，集中于菌落边缘。背面呈米黄色。

ISP6培养基：菌落呈圆形，无放射状，中间隆起，往上堆积，中间形成小孔。背面呈米黄色。

ISP7培养基：菌落呈圆形，四周呈放射状，米黄色菌丝，中间隆起，白色孢子，集中于菌落边缘。背面呈米黄色。

菌株211726在培养基ISP1-ISP7上培养18天，均无色素产生。其中在ISP2培养基上插片培养10天后，取插片观察其显微形态表明：其基质菌丝较直，无横隔，孢子丝呈螺旋链状。

该链霉菌211726(Streptomyces sp.211726)菌株具有如下化学分类学特征：细胞壁的氨基酸构成中含有LL-DAP(外消旋二氨基庚二酸)、甘氨酸和少量的meso-DAP(内消旋二氨基庚二酸)；细胞壁的糖构成含有木糖，不含鼠李糖、阿拉伯糖和甘露糖。

该链霉菌211726(Streptomyces sp.211726)菌株具有如下分子生物学特征：

16S rRNA基因序列信息：

GAGTTTGATCTTGGCTCAGGACGAACGCTGGCGGCGTGCTTAACACATGCAAGTCGAACGATGAACCG

GTTTCGGCCGGGGATTAGTGGCGAACGGGTGAGTAACACGTGGGCAATCTGCCCTGCACTCTGGGACA

AGCCCTGGAAACGGGGTCTAATACCGGATACGACGCGTTCCCGCATGGGATACGCGTGGAAAGCTCCG

GCGGTGCAGGATGAGCCCGCGGCCTATCAGCTTGTTGGTGGGGTGATGGCCTACCAAGGCGACGACGG

GTAGCCGGCCTGAGAGGGCGACCGGCCACACTGGGACTGAGACACGGCCCAGACTCCTACGGGAGGCA

GCAGTGGGGAATATTGCACAATGGGCGAAAGCCTGATGCAGCGACGCCGCGTGAGGGATGACGGCCTT

CGGGTTGTAAACCTCTTTCAGCAGGGAAGAAGCGCAAGTGACGGTACCTGCAGAAGAAGCGCCGGCTA

ACTACGTGCCAGCAGCCGCGGTAATACGTAGGGCGCAAGCGTTGTCCGGAATTATTGGGCGTAAAGAG

CTCGTAGGCGGCTTGTCGCGTCGGATGTGAAAGCCCGGGGCTTAACCCCGGGTCTGCGTTCGATACGG

GCAGGCTAGAGTTCGGTAGGGGAGATCGGAATTCCTGGTGTAGCGGTGAAATGCGCAGATATCAGGAG

GAACACCGGTGGCGAAGGCGGATCTCTGGGCCGATACTGACGCTGAGGAGCGAAAGCGTGGGGAGCGA

ACAGGATTAGATACCCTGGTAGTCCACGCCGTAAACGTTGGGAACTAGGTGTGGGCGACATTCCACGT

TGTCCGTGCCGCAGCTAACGCATTAAGTTCCCCGCCTGGGGAGTACGGCCGCAAGGCTAAAACTCAAA

GGAATTGACGGGGGCCCGCACAAGCGGCGGAGCATGTGGCTTAATTCGACGCAACGCGAAGAACCTTA

CCAAGGCTTGACATACGCCGGAAAACCCTGGAGACAGGGTCCCCCTTGTGGTCGGTGTACAGGTGGTG

CATGGCTGTCGTCAGCTCGTGTCGTAAGATGTTGGGTTAAGTCCCGCAACGAGCGCAACCCTTGTTCT

GTGTTGCCAGCATGCCTTTCGGGGTGATGGGGACTCACAGGAGACTGCCGGGGTCAACTCGGAGGAAG

GTGGGGACGACGTCAAGTCATCATGCCCCTTATGTCTTGGGCTGCACACGTGCTACAATGGCCGGTAC

AATGAGCTGCGAAGCCGTGAGGTGGAGCGAATCTCAAAAAGCCGGTCTCAGTTCGGATTGGGGTCTGC

AACTCGACCCCATGAAGTCGGAGTCGCTAGTAATCGCAGATCAGCATTGCTGCGGTGAATACGTTCCC

GGGCCTTGTACACGCCGCCCGTCACGTCACGAAAGTCGGTAACACCCGAAGCCGGTGGCCCAACCCTT

GTGGAGGGAGCCGTCGAAGGTGGGACTGGCGATTGGGACGAAGTCGTAACAAGGTAAC

需要特别说明的是，经发酵微生物制取本发明式I、式II化合物的方法可采用其它任何能生产阿扎霉素F(Azalomycin F)类化合物的微生物，只要能生产该类化合物的微生物均可用于生产制备式I、式II化合物。

在如下的实施例中所指的优选化合物1、2、3、4的化学结构分别是：(结构式中的阿拉伯数字是化学结构中碳原子的标位)

式I

式II

式I中化合物1的R₁为6-甲基庚酰基，R₂和R₃均为氢。式II中化合物2的R₁为6-甲基庚酰基，R₂为氢，R₃为甲基；化合物3的R₁为6-甲基庚酰基，R₂、R₃均为甲基；化合物4的R₁为9-甲基癸酰基，R₂为氢，R₃为甲基。

实施例1

化合物1、2、3、4的发酵生产及分离精制

1、发酵生产

生产菌的发酵培养：按培养微生物的常规方法，取链霉菌211726(Streptomyces sp.211726)菌株适量，接种到YE平板培养基上[培养基组成(g/L)：酵母粉4g，麦芽粉10g，葡萄糖4g，琼脂粉20g，海盐18g，去离子水1L，pH 7.2～7.4]，28℃培养箱中培养4d。

取平板培养4d的链霉菌211726(Streptomyces sp.211726)菌株适量，接种到装有20mL YE培养液[培养基组成(g/L)：酵母粉4g，麦芽粉10g，葡萄糖4g，氯化钠18g，去离子水1L，pH 7.2～7.4]的200mL试管中，28℃、190rpm条件下摇床培养72h，获得链霉菌211726(Streptomyces sp.211726)菌株的种子培养液。将该种子培养液按10％接种量分别接种于装有200mL生产培养液[培养基组成(g/L)：葡萄糖10g，可溶性淀粉20g，酵母粉5g，干酪素5g，氯化钠18g，MOPS 46g，去离子水1L，pH 7.1～7.3]的1000mL三角烧瓶中，28℃、190rpm的条件下摇床培养10d。重复上述操作至获得发酵混合物20L。

2、浸膏的获得

用离心方法将菌丝体和发酵液分离。发酵液上大孔吸附树脂D101，依次用水、30％甲醇、90％甲醇洗脱，得90％甲醇洗脱液；菌丝体用甲醇浸提三次，得甲醇提取液，合并甲醇提取液和90％甲醇洗脱液，减压浓缩至不含甲醇，冻干，得冻干粉末32.5g。

3、化合物的分离精制

冻干粉末(32.5g)用氯仿-甲醇(2∶1)混合溶剂溶解，过滤去不溶解物后，加150g 200～300目硅胶H(青岛海洋化工集团公司产品)拌样，减压除去溶剂研磨均匀后，上硅胶柱层析，用氯仿-甲醇为溶剂进行梯度洗脱，其中Fr-4(2.83g，氯仿-甲醇2∶1洗脱物)富含式I、式II化合物。将Fr-4上反相柱层析，用甲醇-水(60∶40，80∶20)梯度洗脱进行各化合物的初步分离后，再用制备HPLC纯化，最后分别过Sephadex LH-20柱层析，用甲醇洗脱得式I化合物1(31mg)和式II化合物2(15mg)、3(10mg)、4(27mg)。

化合物1：白色无定型粉末，[α]_D ²⁰+6.8°(c 0.1，MeOH)，分子式C₆₀H₁₀₅N₃O₁₅；UVλ_max ^MeOHnm：238；IR(υ_max ^KBrcm^-1)：3423、2962、2935、1736、1707、1637、1184、1045、970、721；¹H及¹³C-NMR数据见附表1和附表2。

化合物2：白色无定型粉末，[α]_D ²⁰+6.4°(c 0.1，MeOH)，分子式C₆₁H₁₀₇N₃O₁₅；UVλ_max ^MeOHnm：238；IR(υ_max ^KBrcm^-1)：3423、2966、2936、1734、1708、1635、1181、1049、972、722；¹H及¹³C-NMR数据见表1和表2。

化合物3：白色无定型粉末，[α]_D ²⁰+6.1°(c0.1，MeOH)，分子式C₆₂H₁₀₉N₃O₁₅；UVλ_max ^MeOHnm：238；IR(υ_max ^KBrcm^-1)：3425、2962、2935、1734、1708、1636、1185、1047、972、721；¹H及¹³C-NMR数据见表1和表2。

化合物4：白色无定型粉末，[α]_D ²⁰+6.0°(c 0.1，MeOH)，分子式C₆₄H₁₁₃N₃O₁₅；UVλ_max ^MeOHnm：238；IR(υ_max ^KBrcm^-1)：3425、2968、2936、1736、1707、1636、1185、1047、972、722；¹H及¹³C-NMR数据见表1和表2。

表1 化合物1～4的¹H-NMR(400MHzin MeOH-d₆)

表2 化合物1～4的¹³C-NMR数据(100MHz in MeOH-d₆)

实施例2

抗酵母真菌的活性测试

1、实验材料及方法

化合物1～4溶液的配制：测试样品为上述实施例1中分离精制的纯品化合物1～4。准确称取适量样品，少量DMSO溶解(小于5％)，用水按等比稀释配制成所需浓度的溶液，供活性测试用。

试验菌株：见表3。

YPD培养基：葡萄糖20g，胰蛋白胨20g，酵母粉10g，蒸馏水1000mL，pH 7.0。

化合物1～4的抗真菌活性均参照CLSI M27-A3方案，采用微量肉汤稀释法进行测试：即将试验菌悬液(孢子浓度为1.0×10⁷CFU/mL)，经对应培养基稀释后，加到灭菌好的96孔聚苯乙烯板中，每孔加100μL，然后将按倍比稀释好的不同浓度的化合物1～4加到孔中，每孔100μL，稍振摇混匀，此时第1孔至第11孔化合物的浓度分别为100、50、25、12.5、6.25、3.13、1.56、0.78、0.39、0.20、0.10μg/mL，第12孔为生长对照(不含测试化合物)，密封后置28℃普通空气孵箱中，孵育20h判断结果。当生长对照孔内真菌明显生长时，以小孔内完全抑制真菌生长的最低化合物浓度为该化合物对试验菌的MIC。

2、实验结果

化合物1～4抗真菌活性的测试结果见表3。

表3 化合物1～4的抗真菌活性

3结论

化合物1～4对上述试验真菌的生长具有显著的抑制作用。因此，本发明的式I、式II化合物具有抗真菌的作用，可用于抗真菌药物的制备和应用。

实施例3

抗枯萎病活性测试

1实验材料及方法

化合物1～4溶液的配制：将化合物1～4分别溶于二甲基亚砜，浓度为20mg/mL。

试验菌株：香蕉枯萎病病原真菌(Fusarium oxysporum f.sp.Cubense，尖孢镰刀菌)。

PDA培养基：取马铃薯200g煮沸30min，4层纱布过滤，向滤液中加入葡萄糖20g，琼脂20g，加水至1,000mL。

将活化的香蕉枯萎病病原真菌孢子悬液(孢子浓度为1.0×10⁷CFU/mL)100μL加入冷却至50℃左右的15mL PDA培养基中轻轻摇动，待培养基冷却后在培养基中央放置一无菌的牛津杯，再将100μL化合物1溶液注入牛津杯中，以100μL二甲基亚砜做对照，重复3次，28℃培养3d观察并测量化合物的抑菌圈直径大小。

2结果

化合物1～4的抑制菌圈直径分别为(2.93±0.04)cm、(2.81±0.04)cm、(3.72±0.06)cm、(3.58±0.04)cm。

3结论

化合物1～4对香蕉枯萎病病原真菌的菌丝生长具有显著的抑制作用。因此，本发明的式I、式II化合物可用于抗枯萎病农药的制备和应用。

Claims

1.具有式I或式II骨架结构的新型阿扎霉素F(Azalomycin F)类大环内酯化合物，其特征是：

式I

式II

其中式I或式II中R₁为烷酰基或烷氧酰乙酰基，R₂为氢或甲基，R₃为氢或甲基。

2.如权利要求1所述的式I阿扎霉素F(Azalomycin F)类大环内酯化合物，其结构特征是：R₁为6-甲基庚酰基，R₂和R₃均为氢。

3.如权利要求1所述的式II阿扎霉素F(Azalomycin F)类大环内酯化合物，其结构特征是：R₁为6-甲基庚酰基，R₂为氢，R₃为甲基。

4.如权利要求1所述的式II阿扎霉素F(Azalomycin F)类大环内酯化合物，其结构特征是：R₁为6-甲基庚酰基，R₂、R₃均为甲基。

5.如权利要求1所述的式II阿扎霉素F(Azalomycin F)类大环内酯化合物，其结构特征是：R₁为9-甲基癸酰基，R₂为氢，R₃为甲基。

6.如权利要求1-5任意一项所述的式I或式II阿扎霉素F(Azalomycin F)类大环内酯化合物的制备方法，其特征在于：将链霉菌的液体发酵物离心得上清液和菌丝体，上清液经大孔树脂D101柱层析，分别用水、30％甲醇和90％甲醇洗脱，90％甲醇洗脱液，与菌丝体的90％甲醇提取液合并，浓缩冻干后，经硅胶柱层析以氯仿-甲醇进行梯度洗脱，洗脱物经反相柱层析，用甲醇-水(60∶40～80∶20)(v/v)梯度洗脱进行各化合物的初步分离后，再用制备HPLC纯化，最后分别过Sephadex LH-20柱层析，用甲醇洗脱得式I和式II骨架结构的新型阿扎霉素F(Azalomycin F)类大环内酯类化合物。

7.如权利要求6所述式I或式II阿扎霉素F(Azalomycin F)类大环内酯化合物的制备方法，其特征在于：所述的链霉菌，优选是链霉菌Streptomyces sp.211726，其菌株的保存编号为：CCTCC M 209153，其16S rRNA基因的Genbank号为GU130101。

8.如权利要求1-5任意一项所述的具有式I或式II骨架结构的新型阿扎霉素F(Azalomycin F)类大环内酯化合物在制备人用抗真菌药物和农药中的应用。