CN101880268B - 2-庚基-5-己基呋喃-3-羧酸及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种生物工程技术领域的2-庚基-5-己基呋喃-3-羧酸及其制备方法，其化学结构为：
本发明通过简单步骤实现从假单胞菌SJT25发酵液制备得到对水稻纹枯病具有抗性的新颖天然有机物2-庚基-5-己基呋喃-3-羧酸，具有应用于生物农药的前景。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种生物工程技术领域的有机物及其制备方法，具体是一种2-庚基-5-己基呋喃-3-羧酸及其制备方法。
背景技术
由Rhizoctonia solani引起的纹枯病是最重要的水稻病害之一，引起的产量损失可达到20％～40％。目前我国水稻纹枯病的防治完全依赖于井岗霉素，井岗霉素对控制纹枯病的蔓延与危害是相当有效的。参见《井岗霉素防治水稻纹枯病试验初报》。但是井岗霉素已使用了30多年，使用井岗霉素防治纹枯病的药量不断提高，现每年使用次数已从30年前的2次增加到目前的3～4次，使用量也已从以前的1.5kg/hm2增加到目前的4.5～6.0kg/hm2。长期使用单一井岗霉素防治水稻纹枯病易导致R.solani产生抗药性这个问题已引起国内外有关专家的高度关注。因此，用植物根际促生细菌发酵物来防治水稻纹枯病是一种很有应用前景的探索。
植物根际促生细菌(Plant Growth Promoting Rhizobacteria，PGPR)是当前农业微生物的研究热点之一。PGPR能通过多种方式促进植物生长，最重要的方式是分泌抗病物质抑制土壤中植物病原菌繁殖，控制植物病害发生。假单胞菌是其中典型代表，其生物防治的机理目前多认为是它可以分泌一种或几种抗生物质来抑制病原菌的生长，从而实现其生物防治的作用。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种2-庚基-5-己基呋喃-3-羧酸及其制备方法，通过简单步骤实现从假单胞菌SJT25发酵液制备得到对水稻纹枯病具有抗性的天然有机物2-庚基-5-己基呋喃-3-羧酸，具有应用于生物农药的前景。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及2-庚基-5-己基呋喃-3-羧酸(2-heptyl-4-hexylfuran-3-carboxylic acid)具有如下化学结构：
本发明涉及上述2-庚基-5-己基呋喃-3-羧酸的制备方法，包括以下步骤：
第一步、发酵：将假单胞菌株SJT25接种到KMB培养基、PPM培养基或PDA培养基中培养，得到发酵液；
所述的培养是指：培养温度为25-32℃，摇床转速为80-280rpm。
第二步、提取：将发酵液用乙酸乙酯或氯仿萃取，将萃取得到的有机相旋转蒸发并浓缩后得到浸膏；
所述的旋转蒸发是指：旋蒸温度为25-60℃。
第三步、分离纯化：将浸膏溶解于甲醇中，通过反相柱分离纯化后以流动相进行梯度洗脱，最后收集单峰得到2-庚基-5-己基呋喃-3-羧酸。
所述的反相柱分离纯化是指：采用制备型高效液相ODS RP-C18反相柱进行以下两种方式中的任意一种进行分离纯化：
a)设定流速为3ml/min，检测波长205nm，出峰时间为49.5min，流动相：0-20min，20％-75％甲醇；20-40min，75％甲醇；40-45min，75-100％甲醇；45-66min，100％甲醇。
b)设定流速为3ml/min，检测波长205nm，出峰时间：28.4min，流动相：0-30min，20％-100％甲醇；30-40min，100％甲醇。
所述的流动相是指甲醇和水的混合溶液。
所述的假单胞菌株SJT25：
拉丁学名为：Pseudomonas putida SJT25，
生物保藏单位：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心
地址：北京市朝阳区北辰西路1号院中国科学院微生物研究所
保藏号：CGMCC3656
本发明提供了一种制备天然有机物的简便方法，原料易得，为大规模工业自动化生产提供了可能。本发明的新颖有机化合物2-庚基-5-己基呋喃-3-羧酸，经抗性实验，证实具有明显的抗水稻纹枯病菌活性，有望应用于水稻纹枯病的防治，对于开发相关抗植物病原菌生防农药具有潜在的重要意义。
附图说明
图1分离纯化方法一所得2-庚基-5-己基呋喃-3-羧酸的制备液相色谱图，图中箭头所指C即为2-庚基-5-己基呋喃-3-羧酸色谱峰。
图2分离纯化方法二所得2-庚基-5-己基呋喃-3-羧酸的制备液相色谱图，图中箭头所指C即为2-庚基-5-己基呋喃-3-羧酸色谱峰。
图3提取粗品对水稻纹枯病菌抗性结果，其中：a为空白PDA氯仿提取物对照，b为空白KMB乙酸乙酯提取物对照，c为SJT25的PDA发酵液经氯仿提取粗品，d为SJT25的KMB发酵液经乙 酸乙酯提取粗品，中间指示菌为水稻纹枯病菌。
图4 2-庚基-5-己基呋喃-3-羧酸对水稻纹枯病菌的抑制结果，其中：A为50g/mL，B为25g/mL，C为10g/mL，D为5g/mL，E为空白对照。
图5为2-庚基-5-己基呋喃-3-羧酸和吩嗪-1-羧酸(PCA)对水稻纹枯病的抑菌效果示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
化合物2-庚基-5-己基呋喃-3-羧酸的分离提取方法一：
将假单胞菌SJT25接种于1升液体KMB培养基，培养6天，将发酵液离心去菌体，取上清，用两倍体积乙酸乙酯萃取3次，取上层乙酸乙酯有机相，将有机相旋转蒸发减压浓缩至浸膏。将此浸膏溶于2mL甲醇，过22m有机滤膜，再经ODS RP-C18反相柱进行分离和纯化，使用安捷伦1200制备液相色谱，分离条件为：
色谱柱：大连依利特Hypersil ODS2，5m，10×250mm
流速：3.0mL/min
检测波长：205nm
流动相：甲醇和水
梯度：0-20min，20％-75％甲醇；20-40min，75％甲醇；40-45min，75-100％甲醇；45-66min，100％甲醇。
目的产物2-庚基-5-己基呋喃-3-羧酸出峰时间约为49.5min。得2-庚基-5-己基呋喃-3-羧酸20mg左右。色谱图见图1，图中箭头所指C即为2-庚基-5-己基呋喃-3-羧酸色谱峰。
实施例2
化合物2-庚基-5-己基呋喃-3-羧酸的分离提取方法二：
将假单胞菌SJT25接种于1升液体PDA培养基，培养6天，将发酵液离心去菌体，取上清，用两倍体积氯仿萃取3次，取下层氯仿有机相，将有机相旋转蒸发减压浓缩至浸膏。将此浸膏溶于2mL甲醇，过22m有机滤膜，再经ODS RP-C18反相柱进行分离和纯化，使用安捷伦1200制备液相色谱，分离条件为：
色谱柱：大连依利特Hypersil ODS2，5m，10×250mm
流速：3.0mL/min
检测波长：205nm
流动相：甲醇和水
梯度：0-30min，20％-100％甲醇；30-40min，100％甲醇。
目的产物2-庚基-5-己基呋喃-3-羧酸出峰时间约为28.4min。得2-庚基-5-己基呋喃-3-羧酸20mg左右。色谱图见图2，图中箭头所指C即为2-庚基-5-己基呋喃-3-羧酸色谱峰。
高分辨质谱得到该化合物的精密质量数为294.2240，推算其分子式为C18H30O3。同时对所得到的化合物进行结构表征，表1列出了C谱和H谱得出的碳氢对应关系以及各碳氢信号的归属。结果如表1所示。
表1.1H NMR(400MHz)and 13C NMR(100MHz)data(CDCl3，J in Hz and δin ppm)
| C No | C，mult | H，mult，J(Hz) |
| 2 | 168.4s | |
| 3 | 103.4s | |
| 4 | 100.9d | 6.21(1H，s) |
| 5 | 163.6s | |
| 6 | 167.3s | 10.31(1H，brand s) |
| 1’ | 23.1t | 2.46(2H，d，J＝7.5Hz) |
| 2’ | 28.0t | 1.49(2H，dd，J＝7.3Hz) |
| 3’ | 29.3t | 1.27(2H，overlap) |
| 4’ | 29.0t | 1.27(2H，overlap) |
| 5’ | 31.8t | 1.27(2H，overlap) |
| 6’ | 22.7t | 1.27(2H，overlap) |
| 7’ | 14.1q | 0.86(3H，s) |
| 1” | 33.5t | 2.44(2H，d，J＝7.5Hz) |
| 2” | 26.8t | 1.62(2H，dd，J＝7.3Hz) |
| 3” | 28.9t | 1.27(2H，overlap) |
| 4” | 31.6t | 1.27(2H，overlap) |
| 5” | 22.6t | 1.27(2H，overlap) |
| 6” | 14.0q | 0.86(3H，s) |
由此可以推断出此化合物的结构为：
实施例3
(1)水稻纹枯病菌抗性实验：
分别将SJT25在KMB培养基中发酵，并乙酸乙酯提取的浓缩浸膏粗品1mg，和SJT25在PDA 培养基中发酵，并氯仿提取的浓缩浸膏粗品1mg，接种于固体PDA平板上牛津杯中。平板中心接入直径为8mm的水稻纹枯病菌块，24小时后观察，分别以空白KMB培养基和空白PDA培养基提取物为对照。
结果：SJT25的KMB发酵液和PDA发酵液，分别以乙酸乙酯和氯仿为萃取剂所得粗品浸膏均有抑制水稻纹枯病的效果。抑菌照片见附图3。
其中：a为空白PDA氯仿提取物对照，b为空白KMB乙酸乙酯提取物对照，c为SJT25的PDA发酵液经氯仿提取粗品，d为SJT25的KMB发酵液经乙酸乙酯提取粗品，中间指示菌为水稻纹枯病菌。
(2)水稻纹枯病菌抗性的抑制率实验：
分别将1000g，500g，200g，100g的2-庚基-5-己基呋喃-3-羧酸溶于20mL 60℃左右液体PDA，倒平板，冷却后在PDA平板中心接入直径为8mm的水稻纹枯病菌块，24小时后观察，以不含2-庚基-5-己基呋喃-3-羧酸的空白PDA平板为对照。计算抑制率。菌丝生长抑制率(％)＝(对照菌落直径-处理菌落直径)/(对照菌落直径-8mm)×100
结果：化合物2-庚基-5-己基呋喃-3-羧酸能够抑制水稻纹枯病菌的生长，MIC为10g/mL，抑制率结果见表2。抑菌照片见附图4。其中：A为50g/mL，B为25g/mL，C为10g/mL，D为5g/mL，E为空白对照。
表22-庚基-5-己基呋喃-3-羧酸对水稻纹枯病菌的抑制率
| 添加浓度(g/mL) | 50 | 25 | 10 | 5 | 0 |
| 抑制率(％) | 95.1 | 73.2 | 12.2 | 0 | 0 |
实施例4
2-庚基-5-己基呋喃-3-羧酸和吩嗪-1-羧酸(阳性对照)的抑菌效果对比
分别将1×10-4mol/L的2-庚基-5-己基呋喃-3-羧酸(分子量294)的1‰DMSO溶液和1×10-4mol/L的吩嗪-1-羧酸(分子量224)的1‰DMSO溶液各250L，接种于固体PDA平板上的牛津杯中。平板中心接入直径为8mm的水稻纹枯病菌块，24小时后观察，并以250L空白1‰DMSO溶液为对照。
结果：2-庚基-5-己基呋喃-3-羧酸和吩嗪-1-羧酸(PCA)对水稻纹枯病均有抑菌效果，结果见附图5。其中：F为2-庚基-5-己基呋喃-3-羧酸，G为吩嗪-1-羧酸，H为空白1‰DMSO溶液对照；右图为空白纹枯病菌平板。
Claims (6)
1.一种2-庚基-5-己基呋喃-3-羧酸，其特征在于，其化学结构如下：
2.一种根据权利要求1所述的2-庚基-5-己基呋喃-3-羧酸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、发酵：将保藏号为CGMCC3656的假单胞菌株SJT25接种到KMB、PPM或液体PDA培养基中培养，得到发酵液；
第二步、提取：将发酵液用乙酸乙酯或氯仿萃取，将萃取得到的有机相旋转蒸发并浓缩后得到浸膏；
第三步、分离纯化：将浸膏溶解于甲醇中，通过反相柱分离纯化后以流动相进行梯度洗脱，最后收集单峰得到2-庚基-5-己基呋喃-3-羧酸。
3.根据权利要求2所述的2-庚基-5-己基呋喃-3-羧酸的制备方法，其特征是，所述的培养是指：培养温度为25-32℃，摇床转速为80-280rpm。
4.根据权利要求2所述的2-庚基-5-己基呋喃-3-羧酸的制备方法，其特征是，所述的旋转蒸发是指：旋蒸温度为25-60℃。
5.根据权利要求2所述的2-庚基-5-己基呋喃-3-羧酸的制备方法，其特征是，所述的反相柱分离纯化是指：采用制备型高效液相ODS RP-C18反相柱进行以下两种方式中的任意一种进行分离纯化：
a)设定流速为3ml/min，检测波长205nm，出峰时间为49.5min，流动相：0-20min，20％-75％甲醇；20-40min，75％甲醇；40-45min，75-100％甲醇；45-66min，100％甲醇；
b)设定流速为3ml/min，检测波长205nm，出峰时间：28.4min，流动相：0-30min，20％-100％甲醇；30-40min，100％甲醇。
6.根据权利要求2或5所述的2-庚基-5-己基呋喃-3-羧酸的制备方法，其特征是，所述的流动相是指甲醇和水的混合溶液。
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