CN111234586A - 一种吡嗪喹唑啉三酮生物碱化合物在制备海洋污损生物防除剂中的应用 - Google Patents

一种吡嗪喹唑啉三酮生物碱化合物在制备海洋污损生物防除剂中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种吡嗪喹唑啉三酮生物碱化合物在制备海洋污损生物防除剂中的应用，所述的吡嗪喹唑啉三酮生物碱化合物结构式如式(Ⅰ)所示。本发明的一种吡嗪喹唑啉三酮生物碱化合物当低剂量涂覆于固体表面时，即有明显的抑制海洋生物附着的作用，因此能够用于制备海洋污损生物防除剂。并且其为天然存在的有机化合物，不会污染水体环境和通过食物链传递导致其在生物体中的富集，对环境友好，安全性高，在有效抑制海洋生物附着的同时，不含铜和锡等重金属元素，从环境保护角度而言具有良好的社会效益，推广应用潜力大，在海洋污损生物防除中具有良好的应用前景。

Description

一种吡嗪喹唑啉三酮生物碱化合物在制备海洋污损生物防除 剂中的应用
技术领域：
本发明属于天然产物领域，具体涉及一种吡嗪喹唑啉三酮生物碱化合物在制备海洋污损生物防除剂中的应用。
背景技术：
海洋污损生物是指固着或栖息在船舶和海洋设施水下部位的各类生物，其产生的危害主要为增大阻力，降低航速，增加燃料消耗和CO2排放；堵塞海水管道系统，改变金属腐蚀过程，引发局部腐蚀或穿孔腐蚀；增大动力载荷效应，造成设施的漂移、失衡甚至导致倾覆；与养殖对象(如贝类)争夺附着基和饵料，妨碍其生长发育，降低产品的品质。
防污涂料在海洋污损生物防除中是应用最为广泛的技术方法之一。然而，传统防污涂料以毒料释放为主要途径，通过毒杀作用抑制污损生物的附着，具有毒性大，有效期短等缺陷，释放出来的防污剂还存在着危害海洋生态环境的风险，因此，开发新型、高效、低毒、环保防污剂已成为当前急需解决的问题和研究热点。
由于海洋污损生物由动物、植物和微生物组成，其中危害较大且难以清除的种类主要是具石灰质外壳、营固着生活的无柄蔓足类(藤壶)和双壳类软体动物(贻贝和牡蛎)。因此，防污化合物筛选测试工作多以无柄蔓足类和双壳类为测试对象。
在热带沿岸海域，网纹藤壶是无柄蔓足类的典型代表，并且是污损生物群落中占绝对优势的种类；翡翠贻贝则是东海和南海常见的双壳类软体动物，也是附着在船舶、航(浮)标和水产养殖设施上重要的污损生物种类。因此，本发明的验证试验采用网纹藤壶和翡翠贻贝作为实验对象，所获得的研究成果将具有广泛的代表性。
污损生物通常分为两个生活阶段，从幼虫脱出卵膜发育至时断时续地探索物体表面准备附着变态为止，为浮游生活阶段；一旦幼虫选好定居位置，在附着基表面附着、变态形成幼体后，则为固着或附着生活阶段。从污损角度来看，其对人类产生危害始于固着或附着以后。如能有效地抑制幼虫的附着变态，就能达到防除的目的。因此，本发明采用该两类海洋生物的幼虫为实验对象来检验化合物的防污效果，是具有科学合理性和代表性意义的。
海洋微生物是丰富的活性代谢产物的新源泉，对底栖生物群落的形成和发展起着至关重要作用。作为海洋微生物一大类群的海洋真菌，其代谢产物种类繁多，生物活性丰富多样，是各类天然活性化合物的重要来源。
一种吡嗪喹唑啉三酮生物碱化合物，名称为(S)-4-苄基-2H-吡嗪[2,1-b]喹唑啉-1,3,6(4H)-三酮，英文名称为(S)-4-benzyl-2H-pyrazino[2,1-b]quinazoline-1,3,6(4H)-trione，浅黄色粉末，从一株红树内生真菌Aspergillus sp.中分离得到。其分子式为C18H13N3O3，分子量为319，化学结构式如式(Ⅰ)所示。
Figure BDA0002390341700000021
这种吡嗪喹唑啉三酮生物碱化合物的结构已经有过相关报道(Li GY,Yang T,LuoYG,et al.2009.Brevianamide J,a new indole alkaloid dimer from fungusAspergillus versicolor.Organic Letters,11(16):3714-3717)，但在海洋污损生物防除领域，未见任何有关报道公开过其抗海洋污损生物附着作用和将其用于污损生物防除领域。
发明内容：
本发明的目的是提供一种吡嗪喹唑啉三酮生物碱化合物在制备海洋污损生物防除剂中的应用。
本发明的吡嗪喹唑啉三酮生物碱化合物在涂覆量为10μg/cm2时，对藤壶幼虫的附着产生明显的抑制作用(P<0.01)。其优选的涂覆量为10μg/cm2。而且实验表明，在此作用剂量下，该化合物对藤壶幼虫没有明显的毒性。另外，吡嗪喹唑啉三酮生物碱化合物在涂覆量为1.0μg/cm2时，贻贝幼虫的附着率远远低于对照组，差异极其显著(P<0.01)，表明该化合物能有效地抑制翡翠贻贝幼虫的附着。由此可见，这种吡嗪喹唑啉三酮生物碱化合物对蔓足类和双壳类的附着有很好的抑制作用。
因此，本发明的第一个目的是提供一种吡嗪喹唑啉三酮生物碱化合物在制备海洋污损生物防除剂中的应用。
本发明的第二个目的是提供一种海洋污损生物防除剂，其含有吡嗪喹唑啉三酮生物碱化合物作为活性成分。
所述的海洋污损生物防除剂优选为蔓足类或双壳类防除剂。进一步优选为藤壶幼虫防除剂或者贻贝幼虫防除剂。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明的吡嗪喹唑啉三酮生物碱化合物当低剂量涂覆于固体表面时，即有明显的抑制海洋生物附着的作用，因此能够用于制备海洋污损生物防除剂。并且该化合物为天然存在的有机化合物，不会污染水体环境和通过食物链传递导致其在生物体中的富集，对环境友好，安全性高，在有效抑制海洋生物附着的同时，不含铜和锡等重金属元素，从环境保护角度而言具有良好的社会效益，推广应用潜力大，在海洋污损生物防除中具有良好的应用前景。
具体实施方式：
以下实施例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：
实验组：将定量的吡嗪喹唑啉三酮生物碱化合物((S)-4-苄基-2H-吡嗪[2,1-b]喹唑啉-1,3,6(4H)-三酮)用甲醇溶解，溶液浓度为282.6μg/mL，在直径为6cm的培养皿中加入1mL该溶液，并使其均匀覆盖培养皿底部。待溶剂完全挥发后，涂覆于培养皿底部的吡嗪喹唑啉三酮生物碱化合物的含量为10μg/cm2。加入13mL过滤消毒海水。
对照组：加1mL甲醇，使其均匀分布于培养皿底部，待挥发完全再加入13mL过滤消毒海水。
空白组：加入13mL过滤消毒海水。
实验组、空白组和对照组各设4个平行样，分别加入约30只网纹藤壶金星幼虫。置于温度为30℃的恒温培养箱内于黑暗环境中培养，每隔24小时观察一次。培养120小时后对各组幼虫最终的附着和死亡状况进行统计分析。
表1列出了实验组、对照组和空白组金星幼虫的附着和死亡率。可见，在恒温培养箱中培养120小时后，空白组的幼虫附着率为85.2％，对照组87.4％，空白组和对照组金星幼虫的附着率无显著差异(P>0.05)，表明作为溶剂的甲醇挥发后不会遗留影响金星幼虫活性的有害物质，适于溶解该化合物。至于经吡嗪喹唑啉三酮生物碱化合物处理的实验组，其金星幼虫的附着率为15.2％，小于对照组，且差异极显著(P<0.01)；另外，空白组、对照组和实验组的幼虫死亡率均为0，表明这种化合物能有效地抑制网纹藤壶金星幼虫的附着且该剂量不会对幼虫产生毒杀作用。
表1：网纹藤壶金星幼虫附着状况
组别 测试剂量 附着率(％) 死亡率(％)
空白组 － 85.2 0
对照组 － 87.4 0
实验组I 10μg/cm<sup>2</sup> 15.2 0
实施例2
实验组：将吡嗪喹唑啉三酮生物碱化合物((S)-4-苄基-2H-吡嗪[2,1-b]喹唑啉-1,3,6(4H)-三酮)用溶剂甲醇溶解，配制浓度为28.26μg/mL的溶液。在直径为6cm的培养皿中加入1mL该溶液并使其均匀覆盖培养皿底部。待溶剂完全挥发后，涂覆于培养皿底部的该化合物含量为1.0μg/cm2。加入13mL过滤消毒海水。
对照组：加1mL甲醇，使溶液均匀分布于培养皿底部，待溶剂挥发完全，再加入13mL过滤消毒海水。
空白组：加入13mL过滤消毒海水。
实验组、空白组和对照组均设4个平行样，各加入约30个幼虫。在温度约为26℃的培养箱中于黑暗环境下培养，每隔24小时观察一次。培养72小时后对各组幼虫最终的附着和死亡状况进行统计分析。
表2列出了实验组、对照组和空白组翡翠贻贝幼虫的附着和死亡率。可见，在恒温培养箱中培养72小时后，空白组的幼虫附着率约为41.1％，对照组约39.6％，空白组和对照组面盘幼虫的附着率无显著差异(P>0.05)，表明溶剂挥发后不会遗留影响面盘幼虫活性的有害物质，适于溶解该化合物。而经吡嗪喹唑啉三酮生物碱化合物处理的实验组，其幼虫的附着率仅为2.2％，远远低于对照组，差异极其显著(P<0.01)，表明该化合物能有效地抑制翡翠贻贝幼虫的附着。
表2：翡翠贻贝面盘幼虫附着状况
组别 测试剂量 附着率％ 死亡率％
空白组 － 41.1 0
对照组 － 39.6 0
实验组 1.0μg/cm<sup>2</sup> 2.2 0

Claims (6)

1.一种吡嗪喹唑啉三酮生物碱化合物在制备海洋污损生物防除剂中的应用，所述的吡嗪喹唑啉三酮生物碱化合物的结构式如式(Ⅰ)所示：
Figure FDA0002390341690000011
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的海洋污损生物防除剂为蔓足类或双壳类防除剂。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述的海洋污损生物防除剂为藤壶幼虫防除剂或者贻贝幼虫防除剂。
4.一种海洋污损生物防除剂，其特征在于，含有吡嗪喹唑啉三酮生物碱化合物作为活性成分，所述的吡嗪喹唑啉三酮生物碱化合物的结构式如式(Ⅰ)所示：
Figure FDA0002390341690000012
5.根据权利要求4所述的海洋污损生物防除剂，其特征在于，所述的海洋污损生物防除剂为蔓足类或双壳类防除剂。
6.根据权利要求5所述的海洋污损生物防除剂，其特征在于，所述的海洋污损生物防除剂为藤壶幼虫防除剂或者贻贝幼虫防除剂。
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