红树植物角果木的化学成分及其防污活性研究

论文摘要

海洋污损生物附着在人造设备上,造成巨大的经济损失,是海洋技术面临的重大问题。有机锡和氧化亚铜被广泛的用来控制污损生物,但这些防污涂料会污染海洋环境。随着人们对环境问题的日益关注,人类迫切需要寻找高效环保型的天然防污涂料,而天然防污产物是研究天然防污涂料的基础。角果木（Ceriopstagal Perr.）是红树科（Rhizophoraceae）一种重要的红树植物,富含萜类化合物包括一系列新的萜类化合物,而新的海洋萜类化合物是海洋防污涂料开发的重要源泉。本论文综合运用硅胶柱色谱、凝胶柱色谱、HPLC等多种色谱分离技术,对角果木根的乙醇提取物进行系统分离纯化。同时依靠红外光谱（IR）、质谱（包括ESIMS、HRESIMS）、旋光和核磁共振波谱法(包括1H-NMR、13C-NMR、DEPT、HMQC、HMBC、1H-1H COSY、NOESY)等多种波谱技术确定它们的结构和相对立体构型,在此基础上利用白脊藤壶（Balanus albicostatus Pilsbry）金星幼体附着抑制实验模型对其防污活性进行了系统地研究,主要研究结果如下:（1）从角果木根的乙醇提取物中得到4个新骨架的新化合物,这些化合物均为二萜二聚体,分别命名为tagalsin L（1）、tagalsin M（2）、tagalsin N（3）和tagalsin P（4）。并得到二萜类新化合物1个,命名为tagalsin O（5）。（2）从角果木根的乙醇提取物中得到13个已知的化合物单体,这些化合物中二萜类化合物3个,包括ent-8（14）-pimarene-15R,16-diol（6）、ent-8（14）-pimarene-15,16-O-isopropylidene（7）和tagalsin C（8）;二萜二聚体1个,tagalsin I（9）;三萜类化合物5个,包括betulin（10）、lup-20（29）-en-3-oxo-oic acid（11）、betulin acid（12）、lupane-20（29）-en-3-oxo-28-diol（13）和lup-20（29）-en-3β-24-diol（14）;甾体2个,包括stigmasterol（15）和β-sitosterol（16）;芳香类化合物2个,包括coffeic acid methyl ester（17）和coffeic acid（18）。其中化合物6、7、14和17为首次从该植物中分离得到。（3）利用白脊藤壶（B.albicostatus）金星幼体附着抑制实验模型对红树植物角果木根的防污活性进行研究。以国内外已有数项防污专利的辣椒素为参照物(EC50为1.32±0.02μg/cm2),把防污活性设为以下5个等级:防污活性很强(EC50＜0.1μg/cm2)、防污活性强(0.1μg/cm2＜EC50＜1μg/cm2)、防污活性中等(1μg/cm2＜EC50＜10μg/cm2)、防污活性弱(10μg/cm2＜EC50＜50μg/cm2)、无防污活性(EC50＞50μg/cm2)。筛选出13个有防污活性的化合物,其中防污活性很强的天然防污产物1个即二萜类化合物ent-8（14）-pimarene-15R,16-diol(EC50为0.04±0.00μg/cm2);防污活性强的天然防污产物有2个,包括新化合物tagalsin O(EC50为0.32±0.01μg/cm2)和化合物tagalsin C(EC50为0.65±0.02μg/cm2);防污活性中等的天然防污产物有6个,包括新骨架化合物tagalsin N(EC50为8.79±0.36μg/cm2)和化合物betulin(EC50为9.27±0.30μg/cm2)、lupane-20（29）-en-3-oxo-28-diol(EC50为8.73±0.43μg/cm2)、ent-8（14）-pimarene-15,16-O-isopropylidene(EC50为4.02±0.06μg/cm2)、stigmasterol(EC50为4.05±0.15μg/cm2)、lup-20（29）-en-3-oxo-oicacid(EC50为3.20±0.17μg/cm2),另外还有4个防污活性较低的天然防污产物,包括tagalsin L(EC50为26.05±0.26μg/cm2)、tagalsin M(EC50为22.19±0.21μg/cm2)、tagalsin I(EC50为11.67±0.47μg/cm2)和β-sitosterol(EC50为18.47±0.40μg/cm2)。所有天然产物都是低毒的天然防污产物。这些天然防污产物极在开发防污涂料中潜力很大。（4）对萜类化合物ent-8（14）-pimarene-15R,16-diol进行结构修饰,合成了5个化合物,其中防污活性很强的化合物1个,即化合物MOT-3-4-3(EC50为0.05±0.00μg/cm2):防污活性强的化合物3个,包括MOT-1-2-2(EC50为0.14±0.01μg/cm2)、MOT-1-1(EC50为0.30±0.01μg/cm2)和MOT-2(EC50为0.57±0.01μg/cm2);防污活性中等的化合物1个,即MOT-3-3-4(EC50为7.47±0.13μg/cm2)。（5）通过对pimarene型的二萜骨架的结构一活性关系进行研究,总结了该类型化合物的一些规律:a.支链上的双羟基是该类型化合物的活性基团,对化合物的防污活性起到了关键的作用,但是双羟基对化合物的毒性没影响。b.支链上的取代基对活性的影响:双羟基＞环氧＞乙酰基＞甲氧基＞甲磺酰基团。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 红树植物的化学成分及其生物学活性研究进展
• 1.1.1 中国红树植物的概况
• 1.1.2 红树植物的民间利用研究概况
• 1.1.3 红树植物的化学成分研究概况
• 1.1.4 红树植物的生物活性研究概况
• 1.2 天然防污活性物质研究概况
• 1.2.1 海洋生物污损
• 1.2.2 污损生物的危害和防治
• 1.2.3 天然产物防污研究
• 1.2.3.1 海洋植物
• 1.2.3.2 海洋动物
• 1.2.3.3 海洋微生物
• 1.2.3.4 陆生植物
• 1.2.4 天然防污产物的有机合成研究
• 1.2.5 总结
• 1.3 角果木属的化学成分及其生物学活性研究进展
• 1.3.1 角果木属红树植物的概况
• 1.3.2 角果木属红树植物的萜类化合物及其生物学活性
• 1.3.2.1 二萜类
• 1.3.2.2 三萜类
• 1.4 本研究的目的意义和主要内容
• 第二章 角果木（Ceriops tagal）的化学成分研究
• 2.1 角果木（Ceriops tagal）的化学成分
• 2.2 新化合物结构鉴定
• 2.2.1 化合物1 Tagalsin L 角果木L
• 2.2.2 化合物2 Tagalsin M 角果木M
• 2.2.3 化合物3 Tagalsin N 角果木N
• 2.2.4 化合物4 Tagalsin P 角果木P
• 2.2.5 化合物5 Tagalsin O 角果木O
• 2.3 已知化合物的结构鉴定
• 2.3.1 化合物6 异—8（14）—海松烷—15R,16—二醇
• 2.3.2 化合物7 异—8（14）—海松烷—15R,16—氧—异亚丙基
• 2.3.3 化合物8 角果木C
• 2.3.4 化合物9 角果木I
• 2.3.5 化合物10 白桦脂醇
• 2.3.6 化合物11 羽扇—20（29）—烯—3—酮—28—羧酸
• 2.3.7 化合物12 白桦脂酸
• 2.3.8 化合物13 羽扇—20（29）—烯—3—酮—28—醇
• 2.3.9 化合物14 羽扇—20（29）—烯—3β—24—二醇
• 2.3.10 化合物15 豆甾醇
• 2.3.11 化合物16 β-谷甾醇
• 2.3.12 化合物17 咖啡酸甲酯
• 2.3.13 化合物18 咖啡酸
• 2.4 实验部分
• 2.4.1 样品的采集与鉴定
• 2.4.2 仪器和试剂
• 2.4.3 样品的提取分离
• 2.4.4 化合物的理化常数
• 第三章 天然产物Ent-8（14）-pimarene-15R,16-diol的结构修饰
• 3.1 研究结果
• 3.2 合成计划
• 3.3 结构鉴定
• 3.4 实验部分
• 3.4.1 仪器及试剂
• 3.4.2 实验过程
• 3.4.3 化合物理化数据
• 第四章 角果木（Ceriops tagal）的防污活性研究
• 4.1 研究结果
• 4.1.1 参照物辣椒素的防污活性
• 4.1.2 角果木次生代谢产物的防污活性
• 4.1.2.1 萜类二聚体的防污活性
• 4.1.2.2 三萜的防污活性
• 4.1.2.3 二萜的防污活性
• 4.1.2.4 甾体的防污活性
• 4.1.3 结构修饰与活性的关系
• 4.1.3.1 MOT-1-1的防污活性
• 4.1.3.2 MOT-1-2-2的防污活性
• 4.1.3.3 MOT-2的防污活性
• 4.1.3.4 MOT-3-3-4的防污活性
• 4.1.3.5 MOT-3-4-3的防污活性
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 实验方法
• 4.2.2.1 白脊藤壶金星幼体的培养
• 4.2.2.2 白脊藤壶金星幼体附着抑制实验
• 4.2.2.3 毒性实验
• 4.2.2.4 实验数据处理
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 创新点
• 5.3 展望
• 参考文献
• 附录Ⅰ 缩略语
• 附录Ⅱ 新化合物的波谱图谱
• 化合物tagalsin L
• 化合物tagalsin M
• 化合物tagalsin N
• 化合物tagalsin O
• 化合物tagalsin P
• 附录Ⅲ 发表的文章和获得的奖例
• 致谢