CN101863865B

CN101863865B - 聚酮类化合物及其制备方法与应用

Info

Publication number: CN101863865B
Application number: CN2010100343554A
Authority: CN
Inventors: 张立新; 宋福行; 郭徽; 代焕琴; 任彪; 童垚俊; 傅成章
Original assignee: Institute of Microbiology of CAS
Current assignee: Institute of Microbiology of CAS
Priority date: 2010-01-19
Filing date: 2010-01-19
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2030-01-19
Also published as: CN101863865A

Abstract

本发明公开了一种聚酮类化合物及其制备方法与应用。本发明提供的聚酮类化合物，其结构式如式I所示。其制备方法是利用康氏木霉(Trichoderma koningii)MF349进行制备的。本发明提供的聚酮类化合物，适宜于制备抑制结核分枝杆菌的产品。本发明提供的制备上述聚酮类化合物的方法，工艺简便，所得产物产率高，经核磁检测，其结构正确。

Description

聚酮类化合物及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及聚酮类化合物及其制备方法与应用。

背景技术

结核病(Tuberculosis，TB)是由结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis，MTB)所致呼吸系统感染为主的慢性传染病，可能侵入人体全身各种器官，主要侵犯肺脏，称为肺结核病，是一种古老的传染病，自有人类以来就有结核病，至今未得到有效根除。结核病与艾滋病和疟疾被喻为威胁人类的三大传染病杀手。而且由于与艾滋病共感染和多重耐药结核杆菌(XDR-TB)的出现，世界卫生组织于1993年宣布″全球结核病紧急状态″。当今全世界的TB治疗，一线药物仍然大多依赖于少数几个四五十年前发明的药物，例如异烟肼、利福平、吡嗪酰胺等。TB感染往往是慢性长期的，现在临床上的治疗一般至少持续6个月，采取4种或更多种药物的鸡尾酒疗法。异烟肼、利福平、乙胺丁醇和吡嗪酰胺是目前的一线药物的组合。而二线药物往往价格较贵并且相对一线药物效果不甚理想，只有当一线药物产生耐药性或毒性过大的时候才会使用。而不恰当的治疗或是基因突变将会导致针对各种抗TB药物抗性的出现。现在开发针对TB药物的紧迫性再一次被超级耐药TB的发现所证实和肯定了，在某些地方已经分离出目前尚无药可治的TB菌株。虽然对于治疗TB抗生素的需求很紧迫，但是制药厂商们都不大情愿涉及这一高风险、回报慢的领域。基于此需要进行新型抗结核药物的研发。

由微生物产生的聚酮类化合物的数量极其庞大，是一大类结构多样化和生物活性多样性的天然产物，已经成为新药的重要来源。但目前尚无关于本发明所要求保护的聚酮类化合物的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚酮类化合物及其制备方法与应用。

本发明提供的聚酮类化合物，其结构式如式I所示，

(式I)。

所述式I所示聚酮类化合物具体可为式II或式III所示，

(式II)。

(式III)。

本发明提供的制备上述化合物的方法，包括如下步骤：

1)在固体培养基中培养康氏木霉(Trichoderma koningii)MF349至形成孢子；

2)用无菌水冲洗收集所述孢子，将所收集的孢子接种到由灭菌大米和水组成的培养基中进行培养，得到康氏木霉发酵物；

3)利用乙酸乙酯浸提所述康氏木霉发酵物，将所述浸提步骤得到的提取液进行浓缩得到浓缩物a，加水混合后，用等体积的乙酸乙酯进行萃取，合并乙酸乙酯萃取液后浓缩，得到粗浸膏；

4)将所述步骤3)得到的粗浸膏用乙酸乙酯溶解后与硅胶混合，待乙酸乙酯挥发后，进行吸附层析分离，先用二氯甲烷洗脱两次，再用二氯甲烷与甲醇的混合液洗脱两次，依次得到4个馏分；

5)将所述步骤4)得到的4个馏分中第4个馏分用体积比为5∶5∶1的石油醚、二氯甲烷和甲醇的混合液作为洗脱液进行吸附层析分离，得到3个馏分，将所述3个馏分中第3个馏分纯化后，得到式II和式III所述化合物。

该方法的步骤1)中，所述固体培养基优选PDA培养基，该培养基为常规培养基马铃薯葡萄糖琼脂培养基；用接种环划线接种；培养的温度为优选28℃，培养的时间优选为10天；

所述步骤2)中，所述PDA培养基上的孢子液的接种量为所述由大米和水组成的培养基重量优选5％；所述由大米和水组成的培养基中，所述大米和水的重量份数比为100g∶40mL；培养的温度为优选25℃，培养的时间为10-30天，优选20天；该步骤所得康氏木霉发酵物是由孢子、菌丝及所述固体培养基如PDA培养基培养基组成；

所述步骤3)中，所述乙酸乙酯与所述康氏木霉发酵物的体积比为2∶1；所述水与所述浓缩物a的质量比为1∶20；用乙酸乙酯浸提的次数优选为三次；

所述步骤4)中，将所述步骤3)得到的粗浸膏用乙酸乙酯溶解后与硅胶混合的步骤中，所述步骤3)得到的粗浸膏、乙酸乙酯与硅胶的质量比为1∶10∶2；所述吸附层析分离优选硅胶柱层析分离，所述凝胶柱的型号优选为Sephadex LH-20；所述硅胶为薄层层析硅胶；所述吸附层析分离步骤中，所述二氯甲烷与甲醇的混合液中，二氯甲烷与甲醇的体积比均为99∶1；

所述步骤5)中，所述吸附层析优选凝胶柱层析，所述将第3个馏分纯化的方法为用反相色谱柱进行纯化，流动相为体积百分浓度为70％的甲醇水溶液；该反相色谱柱可为型号为RP-18的Agilent反相色谱柱，色谱柱的柱长为250mm，内径为9.4mm，检测波长254纳米；

康氏木霉(Trichoderma koningii)MF349已于2010年1月5日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(简称CGMCC)(地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，邮编100101)，保藏编号为CGMCC №3576。

此外，上述本发明提供的式I-式III所示化合物在制备抑制治疗结核分枝杆菌的产品尤其是结核分枝杆菌抑制剂或抑制结核分枝杆菌的药物中的应用，也属于本发明的保护范围。

本发明提供的聚酮类化合物，属于全新结构化合物，具有非常好的生物活性，适宜于制备治疗结核分枝杆菌的药物。本发明提供的制备上述聚酮类化合物的方法，发酵工艺简单，提取方法成熟，工艺简便，所得产物产率高，经核磁共振、红外光谱、质谱和高分辨质谱检测，其结构正确。

附图说明

图1为实施例1制备所得聚酮类化合物II的核磁共振¹H谱图。

图2为实施例1制备所得聚酮类化合物II的核磁共振¹³C谱图。

图3为实施例1制备所得聚酮类化合物II的高分辨质谱。

图4为实施例1制备所得聚酮类化合物II的圆二色谱(CD)。

图5为实施例2制备所得聚酮类化合物III的核磁共振¹H谱图。

图6为实施例2制备所得聚酮类化合物III的核磁共振¹³C谱图。

图7为实施例2制备所得聚酮类化合物III的高分辨质谱。

图8为实施例2制备所得聚酮类化合物III的圆二色谱(CD)。

图9为康氏木霉(Trichoderma koningii)MF349的形态特征图及与标准Trichoderma koningii的对比照片，其中，A为康氏木霉(Trichoderma koningii)MF349菌株的孢子囊，C为文献报道Trichoderma koningii的孢子囊，B为康氏木霉(Trichoderma koningii)MF349菌株的孢子，D为文献报道Trichoderma koningii的孢子。

图10为ITS系统进化树。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。

实施例1、

1)用接种环取康氏木霉(Trichoderma koningii)MF349接种到PDA平皿培养基，28摄氏度培养10天。

2)无菌水冲洗平皿培养基上的孢子，收集孢子液，按照体积比为5％的接种量接种到灭菌后的由大米和水组成的培养基中，置于28摄氏度静置培养20天，获得康氏木霉发酵物。其中，所述培养基按照下述方法配制：取100克大米和40mL水混合于500mL三角烧瓶中，于121摄氏度下灭菌20分钟后，得到所述培养基。实验中利用10瓶培养基进行培养。

3)利用3000ml乙酸乙酯浸提步骤2)得到的康氏木霉发酵物1500ml，所得提取液减压浓缩至不含乙酸乙酯，加1000ml蒸馏水混悬，并用与所述蒸馏水等体积的乙酸乙酯萃取三次，合并乙酸乙酯萃取液减压浓缩，得到粗浸膏。

4)将上述粗浸膏5克用50毫升乙酸乙酯溶解后加入10克200目硅胶H(青岛海洋化工集团公司产品)拌样，待乙酸乙酯挥干。利用薄层硅胶H(青岛海洋化工集团公司产品)对以上样品进行柱层析分离，为了达到更好的分离效果，可选用减压柱层析分离，依次二氯甲烷、二氯甲烷、二氯甲烷和甲醇的混合液作为洗脱液(洗脱液的用量均为柱体积的4倍)进行梯度洗脱分离，所述二氯甲烷和甲醇的混合液的体积比依次为99∶1、99∶1、98∶2、98∶2、97∶3、97∶3、96∶4、96∶4、95∶5、95∶5、94∶6、94∶6、93∶7、93∶7、92∶8、92∶8、91∶9、91∶9、90∶10、90∶10、88∶12、85∶15、80∶20、75∶25和50∶50，用上述洗脱液洗脱27次，依次得到27个馏分；在实际工业生产中，为了提高生产效率、降低生产成本，可只用前述4个洗脱液进行洗脱，取第4个馏分，将第4个馏分用体积比为5∶5∶1的石油醚、二氯甲烷和甲醇的混合液作为洗脱液(该洗脱液的用量为柱体积的5倍)进行凝胶柱层析分离，得到5个馏分，(在实际工业生产中，可只用前述洗脱液洗脱3次，得到3个馏分)将第3个馏分用反相液相色谱进行纯化(分离条件为：Agilent反相色谱柱，RP-18，9.4*250mm，检测波长254纳米，流动相为70％甲醇水溶液)，得到式II化合物。所用凝胶柱为Sephadex LH-20凝胶柱。

该化合物为无色油状物；

结构检测结果如下所示：[α]D²⁰-92.5(c 0.17，MeOH)；UV(MeOH)；λ_max 272nm；CD(MeOH)Δε₂₇₄nm-2.582，Δε₂₃₅nm-0.612；

IR v_max 3374，2954，2927，2856，1722，1623，1453，1404，1358，1231，1171，1072cm^-1；

¹H和¹³C NMR数据如表1所示；分子式C₁₆H₂₄O₃；

ESIMS m/z 287[M+Na]⁺；

HRESIMS m/z 287.1595[M+Na]⁺(calcd C ₁₆H₂₄O₃Na，，287.1623)。

由上可知，该化合物结构正确，其分子量为264。

按照下述步骤测定该化合物的抑制结核分支杆菌活性：

在一个无菌的没有操作过BCG操作台内，使用常规的无菌操作手段进行准备工作。

1、配制7H9培养基

将Middlebrook 7H9 Broth 4.7克、甘油2毫升、吐温-800.5毫升和MiddlebrookOADC Enrichment 100毫升混合均匀，调节pH值至7.0后，用0.22um孔径滤膜过滤除菌，得到所述7H9培养基，避光保存于4℃，取1000毫升备用。

2、取100块96孔黑色的细胞培养板，该培养板的底部为透明底，将该培养板的盖子取下，分装40μl前述7H9培养基到96孔培养板各个孔；

3、转移2μl式II所述化合物的二甲基亚砜溶液(浓度为1mg/ml开始，进行二倍梯度稀释8次，浓度依次为1mg/ml、500μg/ml、250μg/ml、125μg/ml、62.25μg/ml、31.125μg/ml、15.625μg/ml和7.8125μg/ml，)到每个孔；

4、将Mycobacterium bovis牛型结核分枝杆菌减毒株bacillus Calmette-GuérinBCG(ATCC 35734)菌株接入含有50ml 7H9培养基的无菌聚苯乙烯滚瓶中(规格：侧面积490平方厘米)；

5、滚瓶转速设定为2rpm，培养温度37℃。培养BCG菌株使其吸光度OD₆₀₀＝0.6-0.8，达到对数生长期；

6、使用离心机在转速500rpm离心BCG菌液，使成团块状的菌体部分沉淀；转移上清菌液至新管，并使用分光光度计读取吸光值OD₆₀₀；

7、用所述7H9培养基将BCG菌液上清稀释至OD₆₀₀＝0.05，总体积为400毫升，足够每孔40μl使用；

8、将步骤7稀释后的BCG JP15菌液分装到步骤3中96孔培养板，每孔分装40μl，重新盖上96孔培养板板盖进行培养；

9、将步骤9中密封的培养板置于37℃培养箱中培养72小时；

10、取出96孔培养板，取下板盖，使用EnVision Multilabel Plate Reader读取吸光度值OD₆₀₀，记录数据。设置没有经过化合物II处理的阴性对照组，并按照下述方法设置阳性对照药物异烟肼：将终浓度依次为500ng/ml、100ng/ml、20ng/ml、4ng/ml、0.8ng/ml、0.16ng/ml、0.032ng/ml和0.0064ng/ml的阳性对照药物异烟肼置于前述步骤3中96孔培养板中。

已报道异烟肼对于Mycobacterium bovis BCG的最低抑菌浓度MIC为100ng/ml，经上述测定可知，异烟肼浓度低于100ng/ml后OD₆₀₀值明显逐渐增大。截止值在此设置为0.055(阴性对照组OD₆₀₀平均值的1/2，反映BCG JP15的生长状况被抑制50％)，因此，OD₆₀₀值低于截止值的培养孔被定义为阳性，该孔所对应的样品即为具有抑制结核分支杆菌活性。

此外，同时利用一块96孔培养板作为正对照板，用于检测测定结果是否可信，当Z factor值低于0.5时测定结果不可信。该正对照板的处理方法与上相同，仅在步骤3时，将作为正对照板的96孔细胞培养板左侧的48个孔内各加入1μg/ml的异烟肼，右侧48个孔内各加入2μl的DMSO。37℃培养72小时后读取吸光值OD₆₀₀。左侧48个孔的OD₆₀₀值计算标准偏差定义为Sd_min，计算平均值定义为Min；右侧48个孔的OD₆₀₀值计算标准偏差定义为Sd_max，计算平均值定义为Max，将所得数值按照如下公式计算Z factor：

Z factor＝1-3(Sd_max+Sd_min)/Max-Min

按照上述方法计算得到，Z factor为0.8，大于0.5，证明上述检测结果可信，式II化合物的MIC为24.7μg/ml，本发明提供的式II所示化合物具有抑制结核分支杆菌活性。证明上述检测结果可信。

其中，所用康氏木霉(Trichoderma koningii)MF349由边疆(border78gmail.com)于2006年7月分离自中国南海海泥，其分离方法如下：

1)1g海泥样品溶于20mL无菌水中(定义为10⁰稀释液)；

2)加入20个直径3～5毫米的玻璃珠，42℃剧烈振荡培养30min。

3)按照下述方法配制10^-1稀释液：取1mL10⁰稀释液，加入9mL无菌水，混匀，得到10^-1稀释液；按照同样的方法配制10^-2稀释液和10^-3稀释液。

4)分别取0.1mL10^-1稀释液、0.1mL 10^-2稀释液和0.1mL 10^-3稀释液，用玻璃刮刀涂布于真菌分离培养基PDA上。每个稀释度设5个平板，共15个板，于28℃倒置培养一周。一周以后选取长有真菌菌落的平板，用牙签挑取各个形态的菌株到PDA培养基，培养基编号记录样品、处理手段、稀释度，28℃倒置培养一周。

根据康氏木霉的ITS序列(该序列如序列表中序列1所示)构建的系统进化树如图8所示，表明Mf349与康氏木霉(Trichoderma koningii)相似度最高，进化距离最近，可初步确定Mf349属于木霉属(Fig1E)。进而利用形态学的手段对Mf349 的菌丝及孢子进行观察，并与美国农业部研究中心提供的木霉照片进行比较，进一步确定Mf349的种属。如图7所示，通过显微镜可以明显观察到Mf349能在菌丝顶端或菌丝中部形成圆球形的厚垣孢子，而且能够观察到光滑近球形的分生孢子，这些特征都是康氏木霉(Trichoderma koningii)的典型特征。而且Mf349的这些形态特征与美国农业部研究中心提供的康氏木霉(Trichoderma koningii)照片完全相符。最后，根据ITS进化树及形态特征，确定Mf349为康氏木霉(Trichoderma koningii)。

该康氏木霉(Trichoderma koningii)MF349已于2010年1月5日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(简称CGMCC)，保藏号为CGMCC№3576。

实施例2、

4)将上述粗浸膏5克用50毫升乙酸乙酯溶解后加入10克200目硅胶H(青岛海洋化工集团公司产品)拌样，待乙酸乙酯挥干。利用薄层硅胶H(青岛海洋化工集团公司产品)对以上样品进行柱层析分离，为了达到更好的分离效果，可选用减压柱层析分离，依次二氯甲烷、二氯甲烷、二氯甲烷和甲醇的混合液作为洗脱液(洗脱液的用量均为柱体积的4倍)进行梯度洗脱分离，所述二氯甲烷和甲醇的混合液的体积比依次为99∶1、99∶1、98∶2、98∶2、97∶3、97∶3、96∶4、96∶4、95∶5、95∶5、94∶6、94∶6、93∶7、93∶7、92∶8、92∶8、91∶9、91∶9、90∶10、90∶10、88∶12、85∶15、80∶20、75∶25和50∶50，用上述洗脱液洗脱27次，依次得到27个馏分；在实际工业生产中，为了提高生产效率、降低生产成本，可只用前述4个洗脱液进行洗脱，取第4个馏分，将第4个馏分用体积比为5∶5∶1的石油醚、二氯甲烷和甲醇的混合液作为洗脱液(该洗脱液的用量为柱体积的5倍) 进行凝胶柱层析分离5次，得到5个馏分，(在实际工业生产中，可只用前述洗脱液洗脱3次，得到3个馏分)将第3个馏分用反相液相色谱进行纯化(分离条件为：Agilent反相色谱柱，RP-18，9.4*250mm，检测波长254纳米，流动相为70％甲醇水溶液)，得到式III化合物。所用凝胶柱为Sephadex LH-20凝胶柱。

该化合物为无色油状物；

结构检测结果如下所示：[α]D²⁰+96.8(c 0.17，MeOH)；UV(MeOH)；λ_max 272nm；CD(MeOH)Δε₂₉₇nm-1.436，Δε₂₆₆nm+1.610；

IR v_max 3375，2954，2927，2856，1720，1619，1454，1403，1360，1230，1190，1171，1071cm^-1；

¹H和¹³C NMR数据如表1所示；分子式C₁₆H₂₃O₅；

ESIMS m/z 287[M+Na]⁺；

HRESIMS m/z 287.1604[M+Na]⁺(calcd for C₁₆H₂₄O₃Na，287.1623)。

由上可知，该化合物结构正确，其分子量为264。

按照与实施例1完全相同的方法测定该化合物的抑制结核分支杆菌活性，得到式III化合物的MIC为151.0μg/ml，Z factor为0.8，大于0.5，证明上述检测结果可信，本发明提供的式III所示化合物具有抑制结核分支杆菌活性。

表1、式II和式III所示化合物的¹H和¹³C的NMR数据

序列表

<110>中国科学院微生物研究所

<120>聚酮类化合物及其制备方法与应用

<130>CGGNAM102040

<160>1

<210>1

<211>564

<212>DNA

<213>康氏木霉(Trichoderma koningii)

<400>1

gggatcatta ccgagtttac aactcccaaa cccaatgtga accataccaa actgttgcct 60

cggcggggtc acgccccggg tgcgtcgcag ccccggaacc aggcgcccgc cggagggacc 120

aaccaaactc tttctgtagt cccctcgcgg acgttatttc ttacagctct gagcaaaaat 180

tcaaaatgaa tcaaaacttt caacaacgga tctcttggtt ctggcatcga tgaagaacgc 240

agcgaaatgc gataagtaat gtgaattgca gaattcagtg aatcatcgaa tctttgaacg 300

cacattgcgc ccgccagtat tctggcgggc atgcctgtcc gagcgtcatt tcaaccctcg 360

aacccctccg gggggtcggc gttggggatc gggaacccct aagacgggat cccggccccg 420

aaatacagtg gcggtctcgc cgcagcctct cctgcgcagt agtttgcaca actcgcaccg 480

ggagcgcggc gcgtccacgt ccgtaaaaca cccaacttct gaaatgttga cctcggatca 540

ggtaggaata cccgctgaac ttaa 564

Claims

1.式I所示聚酮类化合物，

(式I)。

2.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于：所述式I所示聚酮类化合物为式II所示，

(式II)。

3.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于：所述式I所示聚酮类化合物为式III所示，

(式III)。

4.一种制备权利要求2和3所述化合物的方法，包括如下步骤：

1)在固体培养基中培养保藏号为CGMCC3576的康氏木霉(Trichoderma koningii)MF349至形成孢子；

5)将所述步骤4)得到的4个馏分中第4个馏分用体积比为5∶5∶1的石油醚、二氯甲烷和甲醇的混合液作为洗脱液进行吸附层析分离，得到3个馏分，将所述3个馏分中第3个馏分纯化后，得到权利要求2和3所述化合物。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述固体培养基为PDA培养基；所述康氏木霉(Trichoderma koningii)MF349的保藏号为CGMCC3576；

所述步骤3)中，所述乙酸乙酯与所述康氏木霉发酵物的体积比为2∶1；所述水与所述浓缩物a的质量比为1∶20；

所述步骤4)中，所述吸附层析分离步骤中，所述二氯甲烷与甲醇的混合液中，二氯甲烷与甲醇的体积比均为99∶1；

所述步骤5)中，所述将第3个馏分纯化的方法为用反相色谱柱进行纯化，流动相为体积百分浓度为70％的甲醇水溶液。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述步骤2)中，所述PDA培养基上的孢子液的接种量为所述由大米和水组成的培养基重量的5％；所述由大米和水组成的培养基中，所述大米和水的重量体积比为100g∶40mL；

所述步骤3)中，用乙酸乙酯浸提的次数为三次；

所述步骤4)中，将所述步骤3)得到的粗浸膏用乙酸乙酯溶解后与硅胶混合的步骤中，所述步骤3)得到的粗浸膏、乙酸乙酯与硅胶的质量份数比为1∶10∶2。

7.根据权利要求4-6任一所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中，培养的温度为28℃，培养的时间为10天；

所述步骤2)中，培养的温度为25℃，培养的时间为20天。

8.权利要求1所述化合物在制备抑制结核分枝杆菌的产品中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：所述抑制结核分枝杆菌的产品为结核分枝杆菌抑制剂或抑制结核分枝杆菌的药物；所述结核分枝杆菌为保藏编号为ATCC35734的牛型结核分枝杆菌减毒株。