CN110862371B - 多环聚酮类化合物及其制备方法和在制备抗菌药物中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了多环聚酮类化合物及其制备方法和在制备抗菌药物中的应用。本发明从印度海洋真菌Phomopsis lithocarpus FS508的固体发酵培养物中分离得到2个多环聚酮类新骨架化合物LithocarpinolsC和LithocarpinolsD,本发明通过实验发现,化合物LithocarpinolsC和LithocarpinolsD具有显著的抗菌活性,可以用于制备抗菌药物,具有良好的应用开发前景。因此,本发明为研究与开发新的抗菌药物提供了候选化合物,为开发利用海洋真菌资源提供科学依据。
Description
技术领域:
本发明属于医药生物技术领域,具体涉及化合物多环聚酮类新骨架化合物及其制备方法和在制备抗菌药物中的应用。
背景技术:
海洋约占地球表面积的71%,蕴藏丰富的微生物资源,其中微生物占海洋生物数量的90%,控制着所有保持地球生态系统平衡的重要生物和生化循环,已有的研究数据表明海洋微生物资源库远比陆地微生物资源库大,而且目前还尚未被人类充分发掘和利用,可见海洋微生物是人类丰富的药源生物资源。
海洋拥有特殊的环境,尤其是深海海洋环境,栖息于海洋环境的海洋微生物为了适应这些高盐、弱碱性、低营养、缺氧等特殊环境,因此海洋微生物的次级代谢产物具有独特的结构类型和丰富多样的生物活性。这些新化学实体不仅能揭示新的生物合成途径,而且还能启发人们对这些化学实体进行仿生合成和生物活性研究。因此,海洋微生物次生代谢产物具有重要的科研和应用价值,是药物开发的重要资源。
发明内容:
本发明的第一个目的是提供一类具有抗菌活性的多环聚酮类新骨架化合物。
本发明的多环聚酮类新骨架化合物,结构如式(I)所示:
其中1为化合物LithocarpinolsC、2为化合物LithocarpinolsD。
本发明的第二个目的是提供化合物LithocarpinolsC和Lithocarpinols D的制备方法,所述的化合物LithocarpinolsC和Lithocarpinols D是从印度洋深海沉积物中分离得到的真菌 Phomopsis lithocarpus FS508的固体发酵培养物中制备得到。
具体步骤如下
a.制备Phomopsis lithocarpus FS508的发酵培养物,将固体发酵培养物经过乙酸乙酯萃取,乙酸乙酯层经蒸馏浓缩后得到浸膏;
b.将浸膏过硅胶柱层析,以石油醚-乙酸乙酯作为流动相,用石油醚-乙酸乙酯体积比 100:0-1:2梯度洗脱,收集石油醚-乙酸乙酯体积比2:1梯度洗脱得到的组分Fr.3,组分Fr.3经反向硅胶柱层析,以甲醇/水作为流动相,以体积分数50%-100%线性梯度洗脱,收集体积分数80%乙醇的梯度洗脱得到的组分Fr.3-3,组分Fr.3-3经过正相柱层析,以正己烷-乙酸乙酯作为流动相,从正己烷-乙酸乙酯体积比5:1-3:1梯度洗脱,收集正己烷-乙酸乙酯体积比5:1 梯度洗脱得到的组分Fr.3-3-1,再经纯化得到LithocarpinolsC和Lithocarpinols D。
所述的经纯化得到LithocarpinolsC和Lithocarpinols D优选为:组分Fr.3-3-1经过高效液相色谱柱纯化,以80%的乙腈/水作为流动相洗脱,色谱柱为YMC-pack ODS-AQ半制备柱,流速为2mL/min,从Rt值为27min收集得到的组分Fr.3-3-1-15用高效液相色谱柱纯化,以 70%的乙腈/水作为流动相洗脱,高效液相色谱柱为色谱柱YMC-pack ODS-AQ半制备柱,流速为2mL/min,收集Rt值为20.5min的组分Fr.3-3-1-15-2和Rt值为22min的组分,Rt值为 22min的组分即为LithocarpinolsC;
组分Fr.3-3-1-15-2用高效液相色谱柱纯化,以正己烷和异丙醇比例为7:3的混合溶剂作为流动相洗脱,色谱柱S-Chiral半制备柱,流速为2mL/min,收集Rt为19min的组分,得到 Lithocarpinols D。
所述的制备Phomopsis lithocarpus FS508的固体发酵培养物是通过以下方法制备的:将活化的海洋真菌Phomopsis lithocarpus FS508接入种子培养基中,28℃,200rpm,培养84h制得种子液,将按10%的接种量(v/m)接入到固体发酵培养基中,28℃,静置培养30d,制得 Phomopsis lithocarpus FS508的固体发酵培养物;所述的种子培养基每升是通过以下方法配制的:用水煮200g的马铃薯,过滤得马铃薯汁,再加入葡萄糖20g、粗海盐3g、KH2PO4 3g、 MgSO4 1.5g和VitB1 10mg,用水补足至1000mL,121℃,灭菌30min;所述的固体发酵培养基通过以下方法配制的:将250g大米和300mL水装入3L的三角瓶内,121℃,灭菌30min。
本发明的第三个目的是提供Phomopsis lithocarpus FS508在制备所述的化合物LithocarpinolsC或Lithocarpinols D中的应用。
本发明通过抗菌活性测试发现,在选择100μmol/L、50μmol/L、25μmol/L、12.5μmol/L、 6.25μmol/L、3.12μmol/L、1.56μmol/L 7个作用浓度下对金黄色葡萄球菌或枯草芽孢杆菌或白色念珠菌或黑曲霉或黄曲霉进行最低抑制浓度测定,确定LithocarpinolsC对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、白色念珠菌、黑曲霉、黄曲霉的最低抑制浓度(IC50值)分别为25μmol/L、12.5μmol/L、50μmol/L、25μmol/L、50μmol/L,化合物Lithocarpinols D对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、白色念珠菌、黑曲霉、黄曲霉的抑最低抑制浓度(IC50值)分别为50μmol/L、 25μmol/L、25μmol/L、50μmol/L、50μmol/L。结果表明:本发明的化合物LithocarpinolsC、 Lithocarpinols D具有显著的抗菌活性,能用于制备抗菌药物。
本发明的第四个目的是提供所述的化合物LithocarpinolsC或Lithocarpinols D在制备抗菌药物中的应用。
优选,所述的化合物LithocarpinolsC或Lithocarpinols D在制备抗金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、白色念珠菌、黑曲霉或黄曲霉药物中的应用。
本发明的第五个目的是提供一种抗菌药物,含有所述的化合物LithocarpinolsC或 Lithocarpinols D作为有效成分。
所述的抗菌药物为抗金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、白色念珠菌、黑曲霉或黄曲霉的药物。
与现有技术相比,本发明的优势在于:
本发明通过Phomopsis lithocarpus FS508的发酵培养、发酵产物的分离纯化和结构鉴定,获得了2个具有抗菌活性的多环聚酮类新骨架化合物,命名为LithocarpinolsC、Lithocarpinols D。化合物LithocarpinolsC或Lithocarpinols D对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、白色念珠菌、黑曲霉、黄曲霉具有良好的抑制活性,因此,本发明为抗细菌新药研发提供候选化合物,为开发利用海洋真菌资源提供科学依据。
所述的Phomopsis lithocarpus FS508是从印度洋深海沉积物中分离得到。
本发明的Phomopsis lithocarpus FS508于2018年8月15日保藏于广东省微生物菌种保藏中心(GDMCC),地址:广州市先烈中路100号大院59号楼5楼,保藏编号为:GDMCCNo: 60433。
附图说明:
图1是化合物1(Lithocarpinols C)的HRESIMS谱。
图2是化合物1(Lithocarpinols C)的1H-NMR谱
图3是化合物1(Lithocarpinols C)的13C-NMR谱。
图4是化合物1(Lithocarpinols C)的1H-1H COSY谱。
图5是化合物1(Lithocarpinols C)的HSQC谱。
图6是化合物1(Lithocarpinols C)的HMBC谱。
图7是化合物1(Lithocarpinols C)的UV谱。
图8是化合物1(Lithocarpinols C)的CD谱。
图9是化合物1(Lithocarpinols C)的IR谱。
图10是化合物2(Lithocarpinols D)的HRESIMS谱。
图11是化合物2(Lithocarpinols D)的1H-NMR谱
图12是化合物2(Lithocarpinols D)的13C-NMR谱。
图13是化合物2(Lithocarpinols D)的1H-1H COSY谱。
图14是化合物2(Lithocarpinols D)的HSQC谱。
图15是化合物2(Lithocarpinols D)的HMBC谱。
图16是化合物2(Lithocarpinols D)的UV谱。
图17是化合物2(Lithocarpinols D)的CD谱。
图18是化合物2(Lithocarpinols D)的IR谱。
图19是化合物1和化合物2的1H-1H COSY、HMBC相关图。
具体实施方式:
以下是对本发明的进一步说明,而不是对本发明的限制。
实施例1:化合物的制备:
将活化的海洋真菌Phomopsis lithocarpus FS508接入种子培养基中,28℃,200rpm,培养84h制得种子液,将种子液按10%的接种量(v/m ml/g)接入到固体发酵培养基中,28℃,静置培养30d,而制得Phomopsis lithocarpus FS508的固体发酵培养物。
所述的种子培养基每升是通过以下方法配制的:用适量水煮200g的马铃薯,过滤得马铃薯汁,再加入葡萄糖20g、粗海盐3g、KH2PO4 3g、MgSO4 1.5g和VitB1 10mg,用水补足至1000mL,121℃,灭菌30min;
所述的固体发酵培养基通过以下方法配制的:将250g大米和300mL水装入3L的三角瓶内,121℃,灭菌30min。
将固体发酵培养物经过乙酸乙酯萃取,乙酸乙酯层经蒸馏浓缩后得到浸膏;将浸膏过硅胶柱层析,以石油醚-乙酸乙酯作为流动相,用石油醚-乙酸乙酯体积比100:0-1:2梯度洗脱得到5个组分Fr.1~Fr.5;从石油醚-乙酸乙酯体积比2:1梯度洗脱得到的组分Fr.3经反向硅胶柱层析,以甲醇/水作为流动相,以体积分数50%-100%线性梯度洗脱,得到4个组分Fr.3-1~ Fr.3-4;从体积分数80%乙醇的梯度洗脱得到的组分Fr.3-3经过正相柱层析,以正己烷-乙酸乙酯作为流动相,从正己烷-乙酸乙酯体积比5:1-3:1梯度洗脱得到2个组分Fr.3-3-1~Fr.3-3-2;从正己烷-乙酸乙酯体积比5:1梯度洗脱得到的组分Fr.3-3-1经过高效液相色谱柱纯化,以80%的乙腈/水作为流动相洗脱,色谱柱YMC-pack ODS-AQ半制备柱(250×10mm,5μm,维美希公司,日本),流速为2mL/min,收集得到17个组分Fr.3-3-1-1~Fr.3-3-1-17;从Rt值为 27min收集得到的组分Fr.3-3-1-15用高效液相色谱柱纯化,以70%的乙腈/水作为流动相洗脱,高效液相色谱柱为色谱柱YMC-pack ODS-AQ半制备柱(250×10mm,5μm,维美希公司,日本),流速为2mL/min,收集Rt值为20.5min的组分Fr.3-3-1-15-2和Rt值为22min的组分,Rt值为22min的组分即为化合物1;
组分Fr.3-3-1-15-2用高效液相色谱柱纯化,以正己烷和异丙醇比例为7:3的混合溶剂作为流动相洗脱,色谱柱S-Chiral半制备柱(250×10mm,5μm,华谱科技有限公司,北京),流速为2mL/min,收集Rt为19min的组分,得到化合物2。
化合物的结构鉴定:
化合物1经质谱和核磁共振波谱分析(如附图1~9所示),其结构鉴定如下:
化合物1具有以下理化和波谱特性:化合物1为白色粉末;根据HERESIMS(m/z409.2005 [M+H]+,计算值为409.2010)确定化合物的分子式为C25H29O5,不饱和度为12;1H-NMR谱显示一个典型的四取代苯环信号[δH 6.77(1H,d,J=8.3Hz,H-4),7.28(1H,d,J=8.3Hz,H-5)] 以及5个甲基信号[δH 0.97(3H,s),1.12(3H,s),1.31(3H,s),1.50(3H,s),2.28(3H,s)]。13C-NMR 显示有25个碳信号(表1),包括1个羰基,5个甲基,2个亚甲基,6个次甲基,以及11个季碳。通过进一步分析其COSY、HSQC以及HMBC等二维谱图确定化合物1的平面结构,通过计算ECD确定化合物1的绝对构型。
化合物2经质谱和核磁共振波谱分析(如附图10~附图18所示),其结构鉴定如下:
化合物2为白色粉末;根据HERESIMS(m/z 409.2005[M+H]+,计算值为409.2010)确定化合物的分子式为C25H29O5,不饱和度为12;通过分析其1D和2D谱图发现化合物2的谱图与化合物1的谱图具有很大的相似性,具有与化合物1相同的母核结构。通过分析化合物 2的相关谱图推测出化合物2与化合物1的区别在于1'位置C位置的空间构型不同。化合物2 的绝对构型是通过分析其NOESY谱及计算ECD进行确定的。
化合物1和化合物2的1H-1H COSY、HMBC相关图见图19;化合物1和化合物2的核磁数据(CD3COOD3,600MHz/150MHz,δinppm,J in Hz)见表1。
表1化合物1和2的核磁数据(CD3COOD3,600MHz/150MHz,δin ppm,J in Hz)
经文献检索,化合物1和化合物2为新骨架化合物,属于多环聚酮类新化合物,分别命名为LithocarpinolsC、Lithocarpinols D。
所述的多环聚酮类新骨架化合物,结构如式(I)所示:
化合物1为化合物LithocarpinolsC、2为化合物LithocarpinolsD。
实施例2:
采用刃天青染色法测试化合物LithocarpinolsC和Lithocarpinols D的抗菌活性将化合物LithocarpinolsC和Lithocarpinols D分别用二甲基亚砜(DMSO)溶解并稀释至浓度为1000μmol/L、500μmol/L、250μmol/L、125μmol/L、62.5μmol/L、31.2μmol/L、15.6μmol/L。取对数生长期的供试细菌金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)用新鲜LB培养基,真菌白色念珠菌(Candida albicans)、黑曲霉(Aspergillus niger)、黄曲霉(Aspergillus flavus)用PDA液体培养基调整菌液浓度为106个/mL,于96孔板中每孔加入180μL的菌液,并设空白对照孔,每孔分别加入上述浓度20μL的所述化合物溶液,阴性对照加20μL DMSO,每个处理做3次重复。细菌置37℃培养箱中培养24h,真菌置26℃培养箱中培养72h后,每孔加入浓度为0.2mg/mL的刃天青染色剂溶液20μL,37℃恒温箱中培养4h后,观察刃天青染色剂的颜色变化,以呈紫红色样品的最低浓度为最低抑制浓度 (MIC值)。
实验结果如表2所示:
从表2实验结果可以看出:化合物LithocarpinolsC和Lithocarpinols D具有显著的抗菌活性,可用于制备抗菌药物,具有良好的应用开发前景。因此,本发明为研究与开发新的抗菌药物提供了候选化合物,为开发利用海洋真菌资源提供科学依据。
Claims (7)
2.一种权利要求1中的化合物LithocarpinolsC和Lithocarpinols D的制备方法,其特征在于,具体步骤如下:
a. 制备Phomopsis lithocarpus FS508的发酵培养物,将固体发酵培养物经过乙酸乙酯萃取,乙酸乙酯层经蒸馏浓缩后得到浸膏;
b. 将浸膏过硅胶柱层析,以石油醚-乙酸乙酯作为流动相,用石油醚-乙酸乙酯体积比100:0-1:2梯度洗脱,收集石油醚-乙酸乙酯体积比2:1梯度洗脱得到的组分Fr.3,组分Fr.3经反向硅胶柱层析,以甲醇/水作为流动相,以体积分数50%-100%线性梯度洗脱,收集体积分数80%甲醇的梯度洗脱得到的组分Fr.3-3,组分Fr.3-3经过正相柱层析,以正己烷-乙酸乙酯作为流动相,从正己烷-乙酸乙酯体积比5:1-3:1梯度洗脱,收集正己烷-乙酸乙酯体积比5:1梯度洗脱得到的组分Fr.3-3-1,再经纯化得到LithocarpinolsC和LithocarpinolsD;
所述的经纯化得到LithocarpinolsC和Lithocarpinols D为:组分Fr.3-3-1经过高效液相色谱柱纯化,以80%的乙腈/水作为流动相洗脱,色谱柱为YMC-pack ODS-AQ半制备柱,流速为2 mL/min,从Rt值为27 min收集得到的组分Fr.3-3-1-15用高效液相色谱柱纯化,以70%的乙腈/水作为流动相洗脱,高效液相色谱柱为色谱柱YMC-pack ODS-AQ半制备柱,流速为2 mL/min,收集Rt值为20.5min 的组分Fr.3-3-1-15-2和Rt值为22min的组分,Rt值为22min的组分即为LithocarpinolsC;
组分Fr.3-3-1-15-2用高效液相色谱柱纯化,以正己烷和异丙醇比例为7:3的混合溶剂作为流动相洗脱,色谱柱S-Chiral半制备柱,流速为2 mL/min,收集Rt为19min的组分,得到Lithocarpinols D;
所述的制备Phomopsis lithocarpus FS508的固体发酵培养物是通过以下方法制备的:将活化的海洋真菌Phomopsis lithocarpus FS508接入种子培养基中,28℃,200 rpm,培养84 h制得种子液,将按10%的接种量v/m接入到固体发酵培养基中,28℃,静置培养30d,制得Phomopsis lithocarpus FS508的固体发酵培养物;所述的种子培养基每升是通过以下方法配制的:用水煮200 g的马铃薯,过滤得马铃薯汁,再加入葡萄糖20 g、粗海盐3 g、KH2PO4 3 g、MgSO4 1.5 g和VitB1 10 mg,用水补足至1000 mL,121℃,灭菌30 min;所述的固体发酵培养基通过以下方法配制的:将250 g大米和300 mL水装入3 L的三角瓶内,121℃,灭菌30 min;
所述的Phomopsis lithocarpus FS508的保藏编号为:GDMCC No:60433。
3. Phomopsis lithocarpus FS508在制备权利要求1中所述的化合物LithocarpinolsC或Lithocarpinols D中的应用,所述的Phomopsis lithocarpus FS508的保藏编号为:GDMCC No:60433。
4. 权利要求1中所述的化合物LithocarpinolsC或Lithocarpinols D 在制备抗菌药物中的应用。
5. 根据权利要求4所述的应用,其特征在于,所述的化合物LithocarpinolsC或Lithocarpinols D在制备抗金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、白色念珠菌、黑曲霉或黄曲霉药物中的应用。
6. 一种抗菌药物,其特征在于,含有权利要求1中所述的化合物LithocarpinolsC或Lithocarpinols D作为有效成分。
7.根据权利要求6所述的抗菌药物,其特征在于,所述的抗菌药物为抗金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、白色念珠菌、黑曲霉或黄曲霉的药物。
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