CN106892951A - 阿维菌素类衍生物的制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阿维菌素类衍生物，它是从花柳珊瑚(Anthogorgia caerulea)中提取分离得到，命名为5‑O‑二甲基‑25‑二(1‑甲基丙基)‑25‑[(1S)‑1，4‑二甲基戊基]阿维菌素A1a。试验表明，该阿维菌素类衍生物B1e对抑制典型的海洋污损生物藤壶附着的EC50值(0.12±0.02μg/mL)远小于阳性对照丁烯羟酸内酯(4.37±1.22μg/mL)，具有良好的抑制海洋污损生物藤壶的活性。由于化合物B1e为海洋天然活性成分，而且易溶于甲醇和乙醇，具有良好的亲醇性，因此可单独或组合应用于制备高效的海洋防污漆。本发明为阿维菌素类衍生物开发了一种新的用途，为制备新型海洋防污漆提供了新的来源。

Description

阿维菌素类衍生物的制备方法及其应用
技术领域
本发明属于海洋环保防污领域，尤其涉及一种阿维菌素类衍生物的制备方法及其应用，具体是一种来源于花柳珊瑚的天然阿维菌素类衍生物在海洋防污漆方面的应用。
背景技术
海洋污损生物的附着及累积限制了人们对海洋资源的开发利用，如加速了金属的腐蚀、影响海洋基础设施的正常使用，会对海运、水产养殖、海防、海滨发电厂等工业造成严重的技术性和操作性的麻烦。在海洋生态系统，生物污染是一个严重的全球性问题，造成全球性材料和经济成本的增加。常用化学手段来防止污损有机物的积累，如各种有毒物质(有机锡化合物)等是有效的防污损药物，但由于它们在自然环境中不易降解且对目标和非目标的生物均有毒性导致对海洋环境的危害。这些化合物半衰期的毒性效应导致其在海洋食物链永久存在，并使生物的生命周期在早期阶段发生改变，不利于海洋环境保护。
由于有毒防污漆使用的不利影响，无毒或低毒涂料已成为研究者的发展目标。生产环境友好型涂料的现代选择之一是使用天然产物。由于海洋生物长期生活在高盐高压低温和光照的封闭体系中，因此海洋生物中蕴藏着大量化学结构新颖，生物活性极其强烈的代谢产物。许多海洋生物次级代谢产物具有较强的抗海洋污损生物附着的作用，超过70％的有效的海洋防污天然产品来自海绵、藻类和腔肠动物的次生代谢产物，其对海洋污损生物具有生长抑制、附着抑制及抑制幼虫变态的功能。因此，寻找让固着海洋生物保持身体表面无污垢的化学防御化合物，并将其开发用于抗污涂料中已成为海洋环保研究的热点之一。迄今为止，还未见有将海洋生物的次生代谢产物中所获得的阿维菌素类衍生物应用于海洋防污漆中的报道。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种阿维菌素类衍生物的制备方法及其应用，该化合物能有效抑制典型的海洋污损生物藤壶附着，可用于制备海洋防污漆。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
阿维菌素类衍生物在抑制藤壶附着方面的应用。
阿维菌素类衍生物在制备海洋防污漆中的应用。
上述应用，每公斤船用防锈漆中加入1g阿维菌素类衍生物并混合均匀。
上述阿维菌素类衍生物具有以下结构式：
上述阿维菌素类衍生物为5-O-二甲基-25-二(1-甲基丙基)-25-[(1S)-1，4-二甲基戊基]阿维菌素A1a
上述阿维菌素类衍生物的制备方法，从花柳珊瑚中提取分离而得。
上述阿维菌素类衍生物的制备方法，将新鲜的花柳珊瑚剪碎后用乙醇及二氯甲烷浸泡，减压浓缩浸泡液得到提取物；用石油醚将该提取物萃取至石油醚相无色为止；弃置石油醚相，用乙酸乙酯将残留相多次萃取，合并所得的乙酸乙酯相，减压浓缩得乙酸乙酯相萃取相；将乙酸乙酯萃取物经硅胶柱层析，进行梯度洗脱，收集流份，采用薄层色谱法检测结果，合并成分相近的流份；通过高效液相色谱仪采用甲醇和水混合液进行分离，即得。
梯度洗脱分别使用体积比1∶0.1、1∶0.2、1∶0.4、1∶0.8的氯仿-丙酮混合液。
甲醇和水混合液体积比为40∶60。
发明人从花柳珊瑚(Anthogorgia caerulea)中提取分离得到一种阿维菌素类衍生物B1e，命名为5-O-二甲基-25-二(1-甲基丙基)-25-[(1S)-1，4-二甲基戊基]阿维菌素A1a。试验表明，该阿维菌素类衍生物B1e对抑制典型的海洋污损生物藤壶附着的EC50值(0.12±0.02μg/mL)远小于阳性对照丁烯羟酸内酯(4.37±1.22μg/mL)，具有良好的抑制海洋污损生物藤壶的活性。由于化合物B1e为海洋天然活性成分，而且易溶于甲醇和乙醇，具有良好的亲醇性，因此可单独或组合应用于制备高效的海洋防污漆。本发明为阿维菌素类衍生物开发了一种新的用途，为制备新型海洋防污漆提供了新的来源。
附图说明
图1是野外实验钢板附着污损生物形态图。
图中：A无阿维菌素B1e的油漆钢板，B 1g阿维菌素B1e/100g油漆的钢板。
具体实施方式
一、本发明阿维菌素类衍生物B1e的制备
将新鲜的花柳珊瑚(Anthogorgia caerulea)样品(湿重约为5.0kg)剪碎后在室温下依次用乙醇及二氯甲烷浸泡，采用真空浓缩(0.09MPa，43℃)得到浓缩浸膏。用等体积的石油醚将该花柳珊瑚浓缩浸膏进行萃取，反复萃取至石油醚相无色为止。弃置石油醚相，将残留相先用等体积乙酸乙酯进行萃取，合并所得的乙酸乙酯相，减压浓缩得乙酸乙酯相萃取物24.82g。
将乙酸乙酯萃取物24.82g，与硅胶粉末混合均匀，采用湿法装柱装入正相硅胶柱内，采用CHCl3-Me2CO系统(CHCl3∶Me2CO＝1∶0.1，1∶0.2，1∶0.4，1∶0.8/V∶V)依次梯度洗脱，每个梯度段的洗脱液体积为4倍有效柱体积，每1000ml收集为1流份，一共收集了61个流份，每个流份真空浓缩(0.09MPa，43℃)后进行薄层色谱检测。根据TLC法检测结果，将成分相近的流份进行合并，初步分为4个组分Y1-Y4。
取组份Y4(253.6mg)先用HPLC分析柱确定分离条件，再用HPLC半制备柱进行分离纯化，在梯度MeOH∶H2O＝40∶60/V∶V处，获得阿维菌素B1e(甲醇溶，3.2mg，制备程序出峰时间t＝9.84min)。
二、本发明阿维菌素类衍生物B1e的结构解析
经核磁共振检测分析，确定本发明化合物B1e的化学结构为：
B1e属于阿维菌素类衍生物，命名为5-O-二甲基-25-二(1-甲基丙基)-25-[(1S)-1，4-二甲基戊基]阿维菌素A1a。
其理化性质和波谱数据分别为：[α]20 D＝-28.1°(c＝0.19，甲醇)，黄色粉末，C51H78O14，HR-ESI-MS：m/z：915.5467([M+H]十，C51H79O14 +，calc.915.5470)。1H(CD3OD，600MHz)和13C(CD3OD，150MHz)NMR数据见表1。
表1阿维菌素B1e的1H(600MHz)and13C NMR(150MHz)数据
三、本发明阿维菌素类衍生物B1e抑制污损生物藤壶幼虫附着生物试验
藤壶成虫采集自钦州港码头的岩石上。收集释放出来的藤壶无节幼虫放置在过滤海水中培养。无节幼虫大约培养10d后发育至金星幼虫阶段。过滤得到金星幼虫，保存在4℃冰箱中待用。
将阿维菌素B1e用生物级DMSO配制成50mg.mL-1的母液，随后在活性测试中配制成不同浓度使用。
将化合物母液用无菌过滤海水稀释成不同的浓度，在24孔培养板的每个孔中加入1.0mL测试液和15±5个金星幼虫，每个浓度均设3个重复。等体积无菌过滤海水和配置测试液时加入化合物溶剂等体积的DMSO做空白对照。通过在体式显微镜下观察活的幼虫定居数量算出幼虫定居百分比，用占孔中全部幼虫的比率表达。利用SPSS19.0软件求出阿维菌素B1e抑制藤壶幼虫附着的EC50半数有效浓度。
实验结果显示阿维菌素Ble具有较强的抑制典型的海洋污损生物藤壶附着的活性，其EC50为0.12±0.02μg/mL。阳性对照丁烯羟酸内酯抑制藤壶附着的EC50为4.37±1.22μg/mL。该阿维菌素B1e对海洋污损生物藤壶附着抑制能力为丁烯羟酸内酯的36.42倍。
四、本发明阿维菌素类衍生物B1e的野外挂板抗污损生物附着实验
采用材料是38mm(长)×25mm(宽)×1mm(厚度)船用钢板。船用防锈漆油漆和从花柳珊瑚中提取得到的阿维菌素B1e按10g阿维菌素B1e/1000g油漆的配比用搅拌机混合1小时以充分分散均匀。采用压缩空气将调和好的油漆喷涂在钢板上并产生约160微米厚度干膜，钢板两面均需喷涂，阴干待用。
将喷涂好的钢板，挂于钦州港输油管路桥的桥墩上，浸泡于海水中。浸泡60天后取出钢板。通过测定挂板前和取板后的碳钢板重量的增加得到污损生物附着在不同油漆标本表面的质量(取平均值)，以检测阿维菌素对污损生物的抵抗效果及测试其防污性能。结果显示挂板时间60天时，含量为10g阿维菌素B1e/1000g油漆的钢板上污损生物的附着量为0.28g，而无阿维菌素衍生物B1e的油漆钢板上污损生物的附着量为2.93g，阿维菌素B1e可使污损生物附着减少90.44％。
采用体式显微镜对野外挂板实验前后的钢板进行了微观拍照(如图1所示)，无阿维菌素B1e的油漆钢板上污损生物藤壶附着量多且形态较大，含量为10g阿维菌素B1e/1000g油漆的钢板上的藤壶附着量较少，形态更为细小，且有少部分藤壶附着后脱落。上述研究说明该阿维菌素衍生物B1e可明显抑制藤壶等污损生物在海洋建筑物及船只设备上的附着与生长。

Claims (9)

1.阿维菌素类衍生物在抑制藤壶附着方面的应用。
2.阿维菌素类衍生物在制备海洋防污漆中的应用。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于每公斤船用防锈漆中加入1g所述阿维菌素类衍生物并混合均匀。
4.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于所述阿维菌素类衍生物具有以下结构式：
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于所述阿维菌素类衍生物为5-O-二甲基-25-二(1-甲基丙基)-25-[(1S)-1，4-二甲基戊基]阿维菌素A1a。
6.权利要求4所述阿维菌素类衍生物的制备方法，其特征在于从花柳珊瑚中提取分离而得。
7.根据权利要求6所述的阿维菌素类衍生物的制备方法，其特征在于：将新鲜的花柳珊瑚剪碎后用乙醇及二氯甲烷浸泡，减压浓缩浸泡液得到提取物；用石油醚将该提取物萃取至石油醚相无色为止；弃置石油醚相，用乙酸乙酯将残留相多次萃取，合并所得的乙酸乙酯相，减压浓缩得乙酸乙酯相萃取相；将乙酸乙酯萃取物经硅胶柱层析，进行梯度洗脱，收集流份，采用薄层色谱法检测结果，合并成分相近的流份；通过高效液相色谱仪采用甲醇和水混合液进行分离，即得。
8.根据权利要求7所述的阿维菌素类衍生物的制备方法，其特征在于：所述梯度洗脱分别使用体积比1∶0.1、1∶0.2、1∶0.4、1∶0.8的氯仿-丙酮混合液。
9.根据权利要求7所述的阿维菌素类衍生物的制备方法，其特征在于：所述甲醇和水混合液体积比为40∶60。
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