CN102659547A - 一种蛇孢假壳素类二倍半萜化合物及其制备和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及杀虫剂和细菌抑制剂领域，具体地说是一种海藻内生真菌来源的蛇孢假壳素(ophiobolin)类二倍半萜化合物及其制备和应用。具体结构式如(I)所示，其制备方法为将焦曲霉(Aspergillus ustus)cf-42接种于真菌液体培养基中发酵培养，发酵产物纯化后，即为式(I)所示的蛇孢假壳素类二倍半萜化合物。本发明获得的蛇孢假壳素类二倍半萜化合物，经杀虫活性实验得出化合物在100微克/毫升时对卤虫的致死率为78.4％，半数致死浓度为48.1微克/毫升，同时该化合物还具有显著的抑菌活性。
Description
技术领域
本发明涉及杀虫剂和细菌抑制剂领域，具体地说是一种海藻内生真菌来源的蛇孢假壳素(ophiobolin)类二倍半萜化合物及其制备和应用。
背景技术
二十世纪以来，大量化学合成农药的使用对土壤和水体带来了严重的污染，大约70％～80％的农药直接渗透到环境中，并且难于降解，残留非常严重，对生物和人类健康都造成直接和潜在的威胁。随着人们对食品安全要求的提高，无公害生物源农药的开发利用逐步受到重视。与化学合成农药相比，生物源农药具有环境兼容性好，对人畜和非靶标生物安全，不易产生抗性等优点，其开发应用对环境保护和农业的可持续发展都具有极其重要的意义。
细菌性疾病仍然是人类重要的疾病类型。致病性大肠杆菌为革兰氏阴性短杆菌，通过污染饮水、食品等引起疾病暴发流行，病情严重者，可危急生命，常作为饮水和食物(或药物)的卫生学标准。金黄色葡萄球菌是革兰氏阳性细菌的代表，为侵袭性细菌，能产生毒素，作为人类的一种重要致病菌，可引起多种严重感染。由于微生物的变异速度比较快，并不断产生抗药性等，开发新型细菌抑制剂依然十分迫切。
发明内容
本发明的目的是提供一种蛇孢假壳素类二倍半萜化合物及其制备和应用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种蛇孢假壳素(ophiobolin)类二倍半萜化合物，蛇孢假壳素类二倍半萜化合物如式(I)所示
蛇孢假壳素类二倍半萜化合物的制备方法，将焦曲霉Aspergillus ustus cf-42接种于真菌液体培养基中发酵培养，发酵产物纯化后，即为式(I)所示的蛇孢假壳素类二倍半萜化合物，所述焦曲霉Aspergillus ustuscf-42，其于2011年11月25日保存于中国典型培养物保藏中心CCTCC，保藏编号为CCTCC M 2011420，保藏单位，中国、武汉、武汉大学，
具体制备步骤：
1)将焦曲霉Aspergillus ustus cf-42接种于真菌液体培养基中静止发酵35天，过滤，发酵液经乙酸乙酯萃取浓缩，收集的菌丝体用有机溶剂提取，而后再经乙酸乙酯萃取浓缩，发酵液所得浓缩物和菌丝体所得浓缩物合并，即为粗提物；
所述焦曲霉Aspergillus ustus cf-42，其于2011年11月25日保存于中国典型培养物保藏中心CCTCC，保藏编号为CCTCC M 2011420，保藏单位，中国、武汉、武汉大学；
2)取步骤1)中的粗提物进行硅胶柱层析，用有机溶剂进行梯度洗脱，收集洗脱液，洗脱液经薄层层析检测；
3)收集步骤2)中以洗脱液体积比2-3∶1梯度的洗脱组分，将收集的洗脱组分进行凝胶柱层析、硅胶柱层析、高效液相和薄层层析分离纯化，纯化收集Rf值为0.4-0.5组分，即得如式(I)所示的蛇孢假壳素类二倍半萜化合物。
步骤1)中的有机溶剂提取液为氯仿、丙酮、乙酸乙酯、乙醇或甲醇中一种或几种，组合时任意比例。步骤2)中的有机溶剂为石油醚-乙酸乙酯或石油醚-丙酮。步骤3)所述凝胶柱层析洗脱液为体积比1-2∶1的氯仿-甲醇或氯仿-乙醇；硅胶柱层析洗脱液为体积比4-5∶1石油醚-乙酸乙酯；高效液相的洗脱剂为体积比5-7∶1甲醇-水；薄层层析展开剂为体积比为3-4∶1的氯仿-乙酸乙酯。步骤3)所述凝胶柱和硅胶柱层析时收集蓝紫色斑点的组分。
蛇孢假壳素类二倍半萜化合物的应用，所述蛇孢假壳素类二倍半萜化合物用于制备杀虫或抑菌制剂。所述蛇孢假壳素类二倍半萜化合物用于制备卤虫的杀虫制剂。所述蛇孢假壳素类二倍半萜化合物用于制备大肠杆菌或葡萄球菌的杀菌制剂。
本发明具有以下优点：本发明通过分离于海洋绿藻刺松藻的真菌焦曲霉Aspergillus ustus cf-42发酵经提取、分离获得的蛇孢假壳素类二倍半萜化合物，经杀虫活性实验得出化合物在100微克/毫升时对卤虫的致死率为78.4％，半数致死浓度为48.1微克/毫升；经抑菌活性实验得出化合物具有明显的抑菌活性。
具体实施方式：
下面结合实施实例对本发明做进一步阐述。
实施例1
海藻内生真菌来源的蛇孢假壳素类二倍半萜化合物如式(I)所示。
实施例2
如式(I)所示的蛇孢假壳素类二倍半萜化合物的制备方法：
取平板上生长良好的真菌焦曲霉Aspergillus ustus cf-42菌种，切成小块接种于PDB液体培养基中，每1L三角瓶中放300mL培养基，共50瓶，室温静止发酵35天，加入发酵液二分之一体积的乙酸乙酯杀灭真菌，过滤，分别收集菌丝体和发酵液。所述PDB液体培养基组成为每升含土豆汁200毫升，葡萄糖20克，蛋白胨5克，酵母膏3克，陈海水500毫升，蒸馏水300毫升。其中，真菌焦曲霉Aspergillus ustus cf-42菌种2011年11月25日保存于中国典型培养物保藏中心CCTCC，保藏编号为CCTCC M2011420，分类命名：Aspergillus ustus cf-42，保藏单位，中国、武汉、武汉大学；
收集发酵液约15L，用乙酸乙酯萃取三次，减压浓缩；菌丝体粉碎后用体积比1∶1的氯仿-甲醇提取三次，再用乙酸乙酯萃取，减压浓缩；浓缩物经薄层层析检测(石油醚-乙酸乙酯10-1∶1，硫酸-茴香醛显色)其结果相似，合并发酵液和菌丝体两部分的浓缩物为粗提物35.5g。
将粗提物进行100-200目的硅胶柱层析，用石油醚-乙酸乙酯以100∶0，50∶1，20∶1，10∶1，5∶1，2∶1到0∶100的梯度进行洗脱，分别收集洗脱液，再用薄层层析(TLC)检测(薄层层析检测时用茴香醛-硫酸作为显色剂)，根据Rf值来判断、合并相同或类似部分，获得14个组分(1-14)。
将组分8即以石油醚-乙酸乙酯2∶1梯度洗脱下的组分再进行凝胶柱、硅胶柱、高效液相和薄层层析分离，凝胶柱层析时洗脱液用体积比1∶1的氯仿-甲醇，TLC检测(氯仿-乙酸乙酯2∶1，硫酸-茴香醛显色)，收集蓝紫色斑点的组分；硅胶柱层析时依次用体积比4∶1的石油醚-乙酸乙酯和体积比5∶1的石油醚-乙酸乙酯的洗脱液洗脱，TLC检测(氯仿-乙酸乙酯2∶1，硫酸-茴香醛显色)，收集蓝紫色斑点的组分；高效液相洗脱液为体积比85∶15的甲醇-水；薄层层析用体积比3∶1的氯仿-乙酸乙酯为展开剂，收集Rf值为0.4-0.5的组分，得式(I)所示化合物(2.8毫克)，经TLC检测(氯仿-乙酸乙酯2∶1，硫酸-茴香醛显色)，呈单个、均匀蓝紫色斑点，确定为纯化合物。经波谱分析，其结构鉴定为一种新的蛇孢假壳素类二倍半萜化合物，结构式如(I)所示。
该化合物具有以下理化和波谱特性：
无色油状，比旋光度[α]20 D+152.3°(c 0.18，CHCl3)；核磁共振氢谱(1H-NMR，CDCl3，500MHz)δH2.08(d，12.4)，2.59(d，12.4)，2.94(qd，7.2，6.4)，2.12(d，18.8)，2.76(dd，18.8，6.4)，6.14(dd，8.0，8.0)，1.68(m)，2.62(dd，13.0，8.0)，1.59(m)，1.37(m)，1.49(dd，11.8，7.4)，1.67(m)，1.90(m)，2.05(m)，2.58(m)，5.18(dd，11.2，10.2)，5.99(dd，11.6，11.2)，5.90(d，11.6)，1.22(d，7.2)，4.00(m)，0.90(s)，0.87(d，6.8)，1.72(s)，1.78(s)；核磁共振碳谱(13C-NMR，CDCl3，125MHz)δC40.8CH2，181.6C，39.1CH，43.6CH2，210.2C，140.4C，132.4C，137.8CH，23.5CH2，52.1CH，41.1C，40.7CH2，27.6CH2，45.4CH，35.3CH，137.3CH，122.2CH，120.1CH，135.6C，19.3CH3，66.8CH2，19.4CH3，20.2CH3，16.6CH3，26.5CH3；高分辨质谱(HREIMS)[M]+m/z369.2788，计算值369.2793。
实施例3
与实施例2不同之处在于
取平板上生长良好的真菌焦曲霉(Aspergillus ustus)cf-42菌种，切成小块接种于PDB液体培养基中，每1L三角瓶中放300mL培养基，共50瓶，室温静止发酵35天，加入发酵液二分之一体积乙酸乙酯杀灭真菌，过滤，分别收集菌丝体和发酵液。所述PDB液体培养基组成为每升含土豆汁200毫升，葡萄糖20克，蛋白胨5克，酵母膏3克，陈海水500毫升，蒸馏水300毫升。
收集发酵液约15L，用乙酸乙酯萃取三次，减压浓缩；菌丝体粉碎后用丙酮提取三次，再用乙酸乙酯萃取，减压浓缩；浓缩物经薄层层析检测其结果相似(石油醚-乙酸乙酯10-1∶1，硫酸-茴香醛显色)，合并发酵液和菌丝体两部分的浓缩物为粗提物33.0g。
将粗提物进行100-200目的硅胶柱层析，用石油醚-丙酮以100∶0，50∶1，30∶1，20∶1，15∶1，7∶1，3∶1到0∶100的梯度进行洗脱，分别收集洗脱液，再用薄层层析(TLC)检测(薄层层析检测时用茴香醛-硫酸作为显色剂)，根据Rf值来判断、合并相同或类似部分，获得14个组分(1-14)。
将组分8即以石油醚-丙酮体积比为3∶1梯度洗脱下的组分再进行凝胶柱、硅胶柱、高效液相和薄层层析分离，凝胶柱层析时洗脱液用体积比2∶1的氯仿-乙醇，TLC检测(氯仿-乙酸乙酯2∶1，硫酸-茴香醛显色)，收 集蓝紫色斑点的组分；硅胶柱层析时依次用体积比4∶1的石油醚-乙酸乙酯和体积比5∶1的石油醚-乙酸乙酯的洗脱液洗脱，TLC检测(氯仿-乙酸乙酯2∶1，硫酸-茴香醛显色)，收集蓝紫色斑点的组分；高效液相洗脱液为体积比7∶1的甲醇-水；薄层层析用体积比3∶1的氯仿-乙酸乙酯为展开剂，收集Rf值为0.4-0.5的组分，得式(I)所示的二倍半萜类化合物。
实施例4
杀虫活性实验：
卤虫(Brine Shrimp)也称盐水丰年虫，分类上属于节肢动物门，甲壳纲，无甲目，盐水丰年虫科，卤虫属，卤虫作为一种重要的和良好的实验动物材料，一直受到人们的广泛重视。采用控制条件下实验室培育的该昆虫，借其来评价化合物杀虫活性的强弱.
卤虫卵的孵化：取卤虫卵100毫克置于500毫升烧杯中，加入人工海水400毫升，用一小充气泵缓缓充气，室温孵化24小时，除去卵壳及未孵化的卵，卤虫幼虫继续培养24小时，备用。
卤虫生物致死法：依照Solis的改良法，取96孔细胞培养板，每孔加190微升含10个左右卤虫幼虫的人工海水液，制成测试培养板。空白对照组和每个浓度的样品组各设三个平行孔，空白对照组加10微升溶剂二甲基亚砜(DMSO)，样品组加10微升式(I)所示的二倍半萜类化合物的溶液(DMSO为溶剂)。室温培养24小时后，在双目解剖镜下检测计数卤虫死亡个体数目。
卤虫生物致死活性以校正死亡率表示，计算公式如下：
校正死亡率＝(对照组存活率-处理组存活率)/对照组存活率×100％
实验结果：上述实施例中的获得的二萜生物碱类化合物在100微克/毫升时对卤虫的致死率为78.4％，半数致死浓度为48.1微克/毫升。
实施例5
抑菌活性实验：
大肠埃希氏菌(Escherichia coli)通常称为大肠杆菌，为革兰氏阴性短杆菌，致病性大肠杆菌通过污染饮水、食品等引起疾病暴发流行，病情严重者，可危急生命，常作为饮水和食物(或药物)的卫生学标准；金黄色葡萄球菌(Staphyloccocus aureus)是人类的一种重要病原菌，为革兰氏阳性菌，隶属于葡萄球菌属，可引起多种严重感染，它们也是实验室中常用的实验菌种，故借其来评价化合物抑制细菌活性的强弱.
具体为：实验所用的细菌培养基为LB培养基，用无菌棉签浸取菌悬液，均匀涂于培养基上，测试样品溶解于DMSO中，浓度为6.0毫克/毫升，取5微升样品加到直径为5毫米的无菌滤纸片上(每片30微克)；并用加有相同体积DMSO的滤纸片做阴性对照，用氯霉素作为抗细菌的阳性对照，各三个平行。加有样品的平板培养基置于37℃静置培养24小时，观察实验结果， 出现抑菌圈的测量其抑菌圈直径。
实验结果：上述获得的二倍半萜类化合物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径分别为15毫米和10毫米，具有抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的活性。
Claims (10)
1.一种蛇孢假壳素(ophiobolin)类二倍半萜化合物，其特征在于：蛇孢假壳素类二倍半萜化合物如式(I)所示
2.一种权利要求1所述的蛇孢假壳素类二倍半萜化合物的制备方法，其特征在于：将焦曲霉(Aspergillus ustus)cf-42接种于真菌液体培养基中发酵培养，发酵产物纯化后，即为式(I)所示的蛇孢假壳素类二倍半萜化合物，所述焦曲霉(Aspergillus ustus)cf-42，其于2011年11月25日保存于中国典型培养物保藏中心CCTCC，保藏编号为CCTCC M 2011420，
3.按权利要求2所述的蛇孢假壳素类二倍半萜化合物的制备方法，其特征在于具体制备步骤：
1)将焦曲霉(Aspergillus ustus)cf-42接种于真菌液体培养基中静止发酵35天，过滤，发酵液经乙酸乙酯萃取浓缩，收集的菌丝体用有机溶剂提取，而后再经乙酸乙酯萃取浓缩，发酵液所得浓缩物和菌丝体所得浓缩物合并，即为粗提物；
所述焦曲霉(Aspergillus ustus)cf-42，其于2011年11月25日保存于中国典型培养物保藏中心CCTCC，保藏编号为CCTCC M 2011420；
2)取步骤1)中的粗提物进行硅胶柱层析，用有机溶剂进行梯度洗脱，收集洗脱液，洗脱液经薄层层析检测；
3)收集步骤2)中以洗脱液体积比2-3∶1梯度的洗脱组分，将收集的洗脱组分进行凝胶柱层析、硅胶柱层析、高效液相和薄层层析分离纯化，纯化收集Rf值为0.4-0.5组分，即得如式(I)所示的蛇孢假壳素类二倍半萜化合物。
4.按权利要求3所述的蛇孢假壳素类二倍半萜化合物的制备方法，其特征在于：步骤1)中的有机溶剂提取液为氯仿、丙酮、乙酸乙酯、乙醇或甲醇中一种或几种。
5.按权利要求3所述的蛇孢假壳素类二倍半萜化合物的制备方法，其特征在于：步骤2)中的有机溶剂为石油醚-乙酸乙酯或石油醚-丙酮。
6.按权利要求3所述的蛇孢假壳素类二倍半萜化合物的制备方法，其特征在于：步骤3)所述凝胶柱层析洗脱液为体积比1-2∶1的氯仿-甲醇或氯仿-乙醇；硅胶柱层析洗脱液为体积比4-5∶1石油醚-乙酸乙酯；高效液相的洗脱剂为体积比5-7∶1甲醇-水；薄层层析展开剂为体积比为3-4∶1的氯仿-乙酸乙酯。
7.按权利要求3所述的蛇孢假壳素类二倍半萜化合物的制备方法，其特征在于：步骤3)所述凝胶柱和硅胶柱层析时收集蓝紫色斑点的组分。
8.一种权利要求1所述的蛇孢假壳素类二倍半萜化合物的应用，其特征在于：所述蛇孢假壳素类二倍半萜化合物用于制备杀虫或抑菌制剂。
9.按权利要求8所述的蛇孢假壳素类二倍半萜化合物的应用，其特征在于：所述蛇孢假壳素类二倍半萜化合物用于制备卤虫的杀虫制剂。
10.按权利要求8所述的蛇孢假壳素类二倍半萜化合物的应用，其特征在于：所述蛇孢假壳素类二倍半萜化合物用于制备大肠杆菌或葡萄球菌的杀菌制剂。
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