关键词:
结构改造
先导化合物
活性筛选
南海海绵
冈村凹顶藻
劳藻酚
摘要:
海绵是海洋无脊椎动物,从中发现了甾体、生物碱及脂肪酸等化学物质。海绵中存在大量化学结构多样和生物活性广泛的天然产物。10%的海绵有细胞毒活性。此外,还有众多结构奇特,具有抗病毒、抗肿瘤的高活性产物。在最近几十年的研究中,从海绵中分离出的成分为萜类、生物碱类、甾体类、肽类、大环内脂类等。凹顶藻属海藻富含结构新颖并具显著生物活性的次级代谢产物。在前期研究中,我们发现从冈村凹顶藻中提取分离得一系列溴酚类倍半萜具有显著的抗菌、抗病原微生物等生物活性。在寻找具有生物活性的先导化合物过程中,我们对采集于中国福建湄洲岛附近海域的未知种属海绵进行了系统性的化学成分及其生物活性研究,对采集于中国浙江南麂岛海域的冈村凹顶藻提取物劳藻酚(laurinterol)进行了简单的结构改造,获得了一些目标化合物,供活性筛选研究。南海海绵样品用丙酮提取,所得浸膏经乙醚、正丁醇萃取后反复用硅胶柱层析、凝胶Sephadex LH-20柱层析以及反相高效液相色谱(RP-HPLC)等多种层析方法共分离得到22单体化合物,包括:3个甾体、1个倍半萜、2个二倍半萜、4个生物碱、7个脂肪酸类和3个苯酚类化合物以及2个邻苯二甲酸酯类。这些化合物的结构及相对构型是在光谱学分析[核磁共振谱(NMR)、质谱(MS)、旋光、红外(IR)及紫外光谱(UV)]及与报道的已知化合物数据比较的基础上确定的。在南海未知种属海绵中,分离到的多个生物碱1-7、1-8、1-9、1-10与其他种属的海绵一致,显示出海洋软体动物中化学成分的相似性,结构上看这些简单的生物碱普遍含有卤素原子,这符合海洋生物生长的自然地理环境。含有呋喃环的二倍半萜化合物1-1、1-2在海绵中分离得到比较少见,这类化合物都是高度氧化的,化合物1-2已经形成内酯环。同时分离到3个苯酚类化合物1-11、1-12、1-13,化合物1-13为首次从天然产物中分离到,初步推测这类化合物可能为这类海绵的次生代谢中间体。3个甾体类化合物1-4、1-5、1-6,其中1-5、1-6是连有3个羟基的甾醇。7个脂肪酸酯化合物1-16~1-22。冈村凹顶藻干样品用乙醇提取,所得浸膏经乙醚、正丁醇萃取后反复用硅胶柱层析、凝胶Sephadex LH-20柱层析得到两个最大量的单体化合物Laurinterol和Aplysin。化合物劳藻酚(Laurinterol)经过乙酰化钝化、溴化、水解、氧化等一系列半合成改造,获得化合物11个;Aplysin得到结构修饰产物2个。这系列化合物中2-3、2-5、2-6为最初设计时的目标产物,其余化合物也是在后续工作中紧紧围绕设计思路设计合成得到的产物。对化合物2-3、2-5、2-13进行了 X单晶衍射实验,进一步证实了其结构的正确性。这类化合物结构相似,细微差异有助与阐明海洋天然产物溴酚类化合物的构效关系,发现新的高效生物活性的先导化合物。在结构改造试验中,得到2-3的构型异构体1个,2-5的构型异构体1个,2-6的构型异构体3个,通过二维NOE谱、一维NOE谱图、X单晶衍射等细致严谨的比较推断研究都没能完全鉴定出来,唯一不同的是他们的氢谱化学位移有细微的差异。通过对化合物2-1至2-13这13个化合物的旋光测试发现,2-3、2-5、2-6、2-11的旋光值为正值,其余均为负值,我们有理由推断这些尚未鉴定的异构体很有可能是结构上13与14位角甲基与环丙烷构型翻转。详细论证还有待进一步研究。本论文所得化合物的的活性测试,已对海绵次级代谢产物进行了 PTP1B抑制和神经细胞损伤保护活性筛选,对劳藻酚系列改造产物进行了抗细菌活性及PTP1B抑制活性筛选。其中南海海绵分离到的系列化合物中有1-1、1-2、1-6、1-13等4个化合物表现出了较好的活性,二倍半萜类化合物1-1、1-2的PTP1B抑制活性最好,IC50值分别为1.11 μg/mL、0.92 μg/mL近乎阳性对照品齐墩果酸的1/2(齐墩果酸的IC50值为0.54 μg/mL)。结构改造系列化合物中抗金黄色葡萄球菌最好的是结构改造前体化合物劳藻酚(Laurinterol),MIC值达到2.5μg/ml,其次是苯环被溴化的产物2-1、溴苄产物2-5以及水解产物2-6它们的MIC 值分别为 10μg/ml、40 μg/ml、10 μg/ml。