CN104974100A - 来源于抗生素溶杆菌oh13的吩嗪类化合物及其制备方法与应用 - Google Patents
来源于抗生素溶杆菌oh13的吩嗪类化合物及其制备方法与应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一类来源于抗生素溶杆菌OH13的吩嗪类化合物及其制备方法与应用。本发明涉及6种化合物,为式Ⅰ~式Ⅵ所示化合物。所述的方法为培养抗生素溶杆菌OH13的种子液,将OH13种子液接种至合适的培养液中发酵20-24h后,依次经过有机溶剂萃取,葡聚糖凝胶柱层析和液相色谱法分离制备得到目标产物。采用高分辨率质谱与核磁共振等技术,确定了该类化合物的化学结构。拮抗试验表明,该类化合物具有显著的拮抗细菌活性,可用于新型抗菌药物的开发。
Description
技术领域
本发明涉及一类来源于抗生素溶杆菌OH13的具有抗细菌活性的吩嗪类化合物及其制备方法与应用。
背景技术
近年来,天然产物作为抗菌药物,已广泛应用于临床医药和农业领域。细菌是天然产物的重要来源,主要产生菌包括放线菌(Actinomycetales)、芽孢杆菌(Bacillus)、假单胞菌(Pseudomonas)、粘细菌(Mycobacteria)和蓝细菌(Cyanobacteria)等。
溶杆菌(Lysobacter spp.)属于黄单胞科、溶杆菌属。截止2014年底,国际上已报道的溶杆菌属细菌有32个种,其中产酶溶杆菌(Lysobacter enzymogenes)、抗生素溶杆菌(Lysobacter antibioticus)和胶状溶杆菌(Lysobacter gummosus)对植物病原真菌、卵菌、革兰氏阴性细菌(G-)、阳性细菌(G+)和线虫都有显著的拮抗作用,是一类新型植物病害生防细菌。溶杆菌属细菌盛产小分子次生代谢产物,是天然产物新的来源。如,产酶溶杆菌中已报道可产生抗真菌物质HSAF及抗革兰氏阳性细菌物质WAP。
发明内容
本发明的目的在于提供一类来源于抗生素溶杆菌OH13的吩嗪类化合物及其制备方法;本发明的另一个目的在于提供吩嗪化合物在拮抗细菌中的应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
一种从抗生素溶杆菌OH13发酵液中分离纯化所得的吩嗪化合物,该吩嗪化合物的结构式如式Ⅰ~式Ⅵ:
本发明还提供了一种从抗生素溶杆菌OH13发酵液中分离纯化所得的吩嗪化合物的方法,该方法包括以下步骤:
第一步,抗生素溶杆菌OH13的种子液培养:挑取抗生素溶杆菌OH13菌种划线于NA培养基上,培养得平板菌种;从所述的平板菌种中挑取单菌落于NB培养液中,培养后得种子液;
第二步,抗生素溶杆菌OH13的发酵培养:将所述的种子液按接种于NB或10%TSB或R2A培养液中,在转速为180~300pm的条件下发酵20-24h,即得发酵液;
第三步,吩嗪化合物的提取:首先将发酵液离心后取上清液,之后将该上清液采用乙酸乙酯进行浸提萃取,萃取后蒸干乙酸乙酯后再用有机溶剂进行溶解,溶解后挥发掉有机溶剂,得到粗提物,将该粗提物在≤0℃的条件下保存待用;
第四步,吩嗪化合物的精制:将所述的粗提物溶于有机溶剂后再经葡聚糖凝胶柱层析分离,甲醇洗脱依次得到组分1~6;其中,组分6为式Ⅲ所示化合物,组分5用高效液相色谱进一步分离,得到式Ⅰ所示化合物、式Ⅱ所示化合物、式Ⅳ所示化合物、式Ⅴ所示化合物和式Ⅵ所示化合物。
本发明技术方案的第一步中,种子液的培养时间为24~36h。
本发明技术方案的第二步中,种子液的接种量为1~5%。
本发明技术方案的第三步中,有机溶剂为乙酸乙酯或甲醇或氯仿。
本发明技术方案的第四步中,所用的有机溶剂为甲醇和丙酮的混合液。在一些技术方案中,所用葡聚糖凝胶柱层析法的凝胶为LH-20,80g,甲醇等度洗脱,10-15秒/滴。在一些优选的技术方案中,所用的HPLC纯化条件:
色谱柱型号:Agilent Eclipse XDB-C18column,5μm,9.4×250mm;
流速:4mL/min;
检测波长:274nm;
流动相为:0min,20%乙腈,80%水;5min,45%乙腈,55%水;19min,50%乙腈,50%水;20min,60%乙腈,40%水;23-27min,100%乙腈;28-30min,20%乙腈,80%水。
本发明技术方案所述的吩嗪化合物(式Ⅰ~式Ⅵ所示化合物)在制备用于抗菌药物中应用。
本发明技术方案所述的吩嗪化合物(式Ⅰ~式Ⅵ所示化合物)在制备用于防治植物病原细菌药物中应用。
本发明所述的抗生素溶杆菌OH13为本实验室分离于水稻根际土壤的一株革兰氏阴性细菌。OH13已于2013年05月06日保藏在位于北京市朝阳区北辰西路1号院3号,中国科学院微生物研究所的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 No.7561。
本发明的有益效果:
本发明提供了一种一类来源于抗生素溶杆菌OH13的吩嗪类化合物及其制备方法及应用,该吩嗪类化合物制备方法简单,抗菌效果明显。
附图说明
图1为吩嗪化合物对不同细菌的拮抗效果图;
其中,式Ⅰ为式Ⅰ所示化合物,式Ⅱ为式Ⅱ所示化合物,式Ⅲ为式Ⅲ所示化合物,式Ⅳ为式Ⅳ所示化合物,式Ⅴ为式Ⅴ所示化合物,式Ⅵ为式Ⅵ所示化合物,CK为对照。
图2为式Ⅰ所示化合物的紫外吸收图谱;
图3为式Ⅰ所示化合物的1H NMR谱;
图4为式Ⅰ所示化合物的13C NMR谱。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明,但本发明的保护范围不限于此:
培养基的配制:
10%TSB:3g Tryptic soy broth,1L水,121℃灭菌20min。
NB:牛肉浸膏3g,蛋白胨5g,酵母提取物1g,蔗糖10g,1L水,121℃灭菌20min。
NA:每100mL NB培养基加入1.7g琼脂,121℃灭菌20min。
R2A:酵母粉0.5g,胰蛋白胨0.5g,酪蛋白氨基酸0.5g,葡萄糖0.5g,可溶性淀粉0.5g,磷酸二氢钾0.3g,七水硫酸镁0.05g,丙酮酸钠0.3g,1L水,利用磷酸二氢钾或磷酸氢二钾调pH至7.2,121℃灭菌20min。
实施例1
第一步,抗生素溶杆菌OH13的种子液培养:挑取抗生素溶杆菌OH13菌种划线于NA培养基上,28℃培养得平板菌种;从所述的平板菌种中挑取单菌落于NB培养液中,28℃培养24~36h后得种子液;
第二步,抗生素溶杆菌OH13的发酵培养:将所述的种子液按照1~5%接种于NB或10%TSB或R2A培养液中,在转速为220pm的条件下,28℃发酵20-24h,即得发酵液;
第三步,吩嗪化合物的提取:将发酵培养液,6000rpm离心20min后去除菌体,取上清并在上清液中立即加入等体积乙酸乙酯,摇动,使乙酸乙酯与上清充分接触,用分液漏斗进行分离,收集上层有机相,萃取2-3次直至发酵液无色。合并萃取液,利用旋转蒸发仪,在38℃条件下旋转蒸发,蒸干后,采用乙酸乙酯或甲醇或氯仿将旋转烧瓶中样品全部溶解,得到粗提物,溶剂挥发干后保存于-20℃待分离制备。
第四步,吩嗪化合物的精制:将上述粗提物利用甲醇+丙酮完全溶解,利用葡聚糖凝胶柱层析(LH-20)法分离,溶解的粗提物沿凝胶柱壁缓慢加入,以防搅动凝胶,10s/滴,使粗提物进入凝胶直至与凝胶面相平后,加入甲醇作为洗脱剂,流速调整为15s/滴。待粗提物运行至凝胶柱底部,利用干净的试管收集洗脱液,40min/管。将试管中洗脱液点TLC板检测,合并相同组分,依次得到组分1-6。其中,组分1~4舍弃;组分6为式Ⅲ所示化合物;组分5浓缩后进行HPLC分离,进样量为95μL,HPLC纯化条件为:色谱柱型号Agilent Eclipse XDB-C18column,5μm,9.4×250mm,流速为4mL/min。流动相为:0min,20%乙腈,80%水;5min,45%乙腈,55%水;19min,50%乙腈,50%水;20min,60%乙腈,40%水;23-27min,100%乙腈;28-30min,20%乙腈,80%水。检测波长274nm,收集单一峰,得到式Ⅰ所示化合物、式Ⅱ所示化合物、式Ⅳ所示化合物、式Ⅴ所示化合物和式Ⅵ所示化合物。
式Ⅰ所示化合物为红色针状晶体,ESI-MS m/z 259.2[M+H]+,(分子式,C13H10N2O4);1H NMR(DMSO,600MHz)δ15.00(s,1H),8.09(d,1H),7.82(t,2H),7.71(t,1H),7.31(d,1H),7.12(d,1H),3.98(s,3H);13C NMR(CDCl3,100MHz)δ153.73,153.66,138.61,135.84,132.45,131.70,129.81,125.83,114.86,110.55109.73,108.86,57.23。
式Ⅱ所示化合物为橘色针状晶体,ESI-MS m/z 243.0794[M+H]+,(分子式,C13H10N2O3);1H NMR(CDCl3,400MHz)δ13.66(s,1H),8.14(d,1H),7.83(d,1H),7.71(q,2H),7.10(d,2H),4.17(s,3H),13C NMR(CDCl3,100MHz)δ155.70,152.05,145.20,138.91,133.49,132.36,131.22,125.03,120.05,112.89,109.62,108.14,56.84.。
式Ⅲ所示化合物为紫色化合物,ESI-MS m/z 245.1[M+H]+,(分子式,C12H8N2O4);1H NMR(CDCl3,600MHz)δ14.08(s,1H),8.03(d,1H),7.71(t,1H),7.16(d,1H)。
式Ⅳ所示化合物为黄色针状晶体,ESI-MS m/z 257.1[M+H]+,(分子式,C14H12N2O3);1H-NMR(CDCl3,400MHz)δ8.30(d,1H),7.98(d,1H),7.71(dt,2H),7.12(d,1H),7.06(d,1H),4.20(s,3H),4.12(s,3H)。
式Ⅴ所示化合物为黄色针状晶体,ESI-MS m/z 241.1[M+H]+,(分子式,C14H12N2O2);1H NMR(CDCl3,400MHz)δ8.06(d,2H),7.82(q,2H),7.16(d,2H),4.23(s,6H)。
式Ⅵ所示化合物为黄色针状晶体,ESI-MS m/z 227.3[M+H]+,(分子式,C13H10N2O2);1H NMR(MeOD,400MHz)δ7.85(d,1H),7.79(m,3H),7.22(m,2H),7.08(d,1H)4.15(s,3H)。
性能检测:
采用平板拮抗法对吩嗪化合物进行抗细菌活性的检测。
将待检测细菌培养至OD为1.0,取50μL菌液,稀释100倍,均匀铺满NA平板,吹干。将上述6种吩嗪化合物溶解于氯仿,取适量至灭菌滤纸片上,待溶剂挥发干后,将滤纸片置于铺有细菌的平板上,同时将氯仿点在滤纸片上,挥发干后,置于平板上作为空白对照。式Ⅰ所示化合物最终用量为10μg,式Ⅱ所示化合物、式Ⅲ所示化合物、式Ⅳ所示化合物、式Ⅴ所示化合物和式Ⅵ所示化合物用量均为20μg,28℃培养1-3d。
结果表明,式Ⅰ所示化合物用量10μg时对水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzaepv.oryzicola)、野油菜黄单胞菌野油菜致病变种(Xanthomonas campestris pv.campestris)、丁香假单胞菌大豆致病变种(Pseudomonas syringae pv.glycinea)、梨火疫病原细菌(Erwinia amylovora)、菊迪卡氏菌(Dickeya chrysanthemi)、亚洲梨火疫病菌(Erwiniapyrifoliae Kim)、丁香假单胞杆菌黄瓜角斑致病变种(Pseudomonas syringae pv.lachrymans)、密执安棒杆菌马铃薯环腐致病变种(Clavibacter michiganessubsp.sepedonicum)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)均有很强的拮抗活性,对水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae)、青枯雷尔氏菌(Ralstonia solanacearum)、胡萝卜果胶杆菌(pectobacterium carotovora)也有一定的拮抗活性;式Ⅱ所示化合物对水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae)、亚洲梨火疫病菌(Erwinia pyrifoliae Kim)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)有较好的拮抗活性;式Ⅲ所示化合物对亚洲梨火疫病菌(Erwinia pyrifoliae Kim)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)有较好的拮抗活性;式Ⅳ所示化合物对亚洲梨火疫病菌(Erwinia pyrifoliae Kim)、密执安棒杆菌马铃薯环腐致病变种(Claribacter michiganes subsp.sepedonicum)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)具有较好的拮抗活性;式Ⅴ所示化合物仅对亚洲梨火疫病菌(Erwinia pyrifoliae Kim)有较强的拮抗活性;式Ⅵ所示化合物对亚洲梨火疫病菌(Erwinia pyrifoliae Kim)和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)有一定的拮抗活性。
Claims (10)
1.一种从抗生素溶杆菌OH13发酵液中分离纯化所得的吩嗪化合物,其特征在于:该吩嗪化合物的结构式如式Ⅰ~式Ⅵ:
2.一种从抗生素溶杆菌OH13发酵液中分离纯化所得的吩嗪化合物的方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:
第一步,抗生素溶杆菌OH13的种子液培养:挑取抗生素溶杆菌OH13菌种划线于NA培养基上,培养得平板菌种;从所述的平板菌种中挑取单菌落于NB培养液中,培养后得种子液;
第二步,抗生素溶杆菌OH13的发酵培养:将所述的种子液按接种于NB或10%TSB或R2A培养液中,在转速为180~300pm的条件下发酵20-24h,即得发酵液;
第三步,吩嗪化合物的提取:首先将发酵液离心后取上清液,之后将该上清液采用乙酸乙酯进行浸提萃取,萃取后蒸干乙酸乙酯后再用有机溶剂进行溶解,溶解后挥发掉有机溶剂,得到粗提物,将该粗提物在≤0℃的条件下保存待用;
第四步,吩嗪化合物的精制:将所述的粗提物溶于有机溶剂后再经葡聚糖凝胶柱层析分离,甲醇洗脱依次得到组分1~6;其中,组分6为式Ⅲ所示化合物,组分5用高效液相色谱进一步分离,得到式Ⅰ所示化合物、式Ⅱ所示化合物、式Ⅳ所示化合物、式Ⅴ所示化合物和式Ⅵ所示化合物。
3.根据权利要求2所述的从抗生素溶杆菌OH13发酵液中分离纯化所得的吩嗪化合物的方法,其特征在于:第一步中种子液的培养时间为24~36h。
4.根据权利要求2所述的从抗生素溶杆菌OH13发酵液中分离纯化所得的吩嗪化合物的方法,其特征在于:第二步中种子液的接种量为1~5%。
5.根据权利要求2所述的从抗生素溶杆菌OH13发酵液中分离纯化所得的吩嗪化合物的方法,其特征在于:第三步中有机溶剂为乙酸乙酯或甲醇或氯仿。
6.根据权利要求2所述的从抗生素溶杆菌OH13发酵液中分离纯化所得的吩嗪化合物的方法,其特征在于:第四步中所用的有机溶剂为甲醇和丙酮的混合液。
7.根据权利要求2所述的从抗生素溶杆菌OH13发酵液中分离纯化所得的吩嗪化合物的方法,其特征在于:第四步中所用葡聚糖凝胶柱层析法的凝胶为LH-20,80g,甲醇等度洗脱,10-15秒/滴。
8.根据权利要求2所述的从抗生素溶杆菌OH13发酵液中分离纯化所得的吩嗪化合物的方法,其特征在于:所用的HPLC纯化条件:
色谱柱型号:Agilent Eclipse XDB-C18 column,5μm,9.4×250mm;
流速:4mL/min;
检测波长:274nm;
流动相为:0min,20%乙腈,80%水;5min,45%乙腈,55%水;19min,50%乙腈,50%水;20min,60%乙腈,40%水;23-27min,100%乙腈;28-30min,20%乙腈,80%水。
9.权利要求1所述的吩嗪化合物在制备用于抗菌药物中应用。
10.权利要求1所述的吩嗪化合物在制备用于防治植物病原细菌药物中应用。
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