二氫呋喃喹啉酮類化合物的抑菌效果

蘇江濤,胡先明

1湖北工業大學生物工程學院制藥工程系,武漢 430068;2武漢大學藥學院,武漢 430072

二氫呋喃喹啉酮類化合物的抑菌效果

蘇江濤1＊,胡先明2

1湖北工業大學生物工程學院制藥工程系,武漢 430068;2武漢大學藥學院,武漢 430072

為了解二氫呋喃喹啉酮類化合物對四種細菌的抑制作用,選用大腸桿菌,金色葡萄球菌,綠膿桿菌,枯草桿菌作為測試菌;選用牛肉膏蛋白胨作為培養基;以化學合成的二氫呋喃喹啉酮化合物 a～f為測試對象,采用抑菌圈試驗測定樣品抗菌活性,并根據所得抑菌率求得M I C50值。結果表明:對于大腸桿菌,金色葡萄球菌,枯草桿菌,六個化合物的抑菌效果均一般。但是化合物 f(含甲氧基)對于綠膿桿菌的抑菌效果尤其出色,遠高于對大腸桿菌、金葡桿菌、枯草桿菌的抑菌效果,具有明顯的選擇性。

生物堿;二氫呋喃喹啉酮;抑菌活性

半萜類喹啉生物堿 (例如:呋喃喹啉酮類生物堿)是一類存在于生物 (主要是植物)體內、對人和動物有強烈生理作用的含氮的堿性物質。它們在自然界廣泛存在[1-3],并且常常是很多中草藥的有效成分。半萜類喹啉生物堿中最常見的是呋喃喹啉酮類和二氫呋喃喹啉酮類,它們最早是從 Rutaceae類植物中分離得到的,近年來更是在很多天然藥用植物中分離得到此類化合物。例如:在貫葉連翹 (Hypericum perforatumLinn)的地上部分中得到了兩種半萜類喹啉生物堿 Haplamine和它的次級代謝物 Dihydrohaplamine,它們都是角位吡喃喹啉酮結構 (圖1)[4]。另外,Haplamine和其它幾種已知生物堿也在植物 H.suaveolens的外露部分中分離得到[5]。關于這類化合物的生物活性報道很多,如抗菌性、殺蟲性、抗腫瘤、抑制尿分泌、抗心律不齊、抗瘧疾、鎮靜等[6,7]。

圖 1 天然產物結構Fig.1 Structure of the nature product

我們利用化學方法合成了六個 (a～f)與 Dihydrohaplamine結構類似的二氫呋喃喹啉酮,兩者之間的區別在于吡喃環和呋喃環的區別。另外同系列二氫呋喃喹啉酮類化合物在喹啉酮苯環上取代基不同,這可能對此類化合物的生物活性有較大影響,因此我們對它們的抑菌活性進行了測定與比較。

圖2 合成類似物Fig.2 Synthestic analogues

1 試驗材料

二氫呋喃喹啉酮化合物 a～f:按照文獻合成(化學結構均得到證實)[8]。測試菌:大腸桿菌,金色葡萄球菌,綠膿桿菌,枯草桿菌;培養基:牛肉膏蛋白胨培養基。

2 方法與結果

采用抑菌圈試驗測定樣品抗菌活性,具體操作如下:藥敏紙片制備:將直徑為 6 mm的濾紙片裝于西林瓶中,在 121℃高壓滅菌 20 min并烘干備用。A:陽性對照青霉素藥敏紙片制備:制備青霉素濃度1 mg/mL。每個紙片滴 10 mL。烘干備用。B:將實驗樣品配制為 1 mg/mL,每個紙片滴 50 mL,烘干備用。培養基的制備:采用牛肉膏蛋白胨培養基。90 mm內徑平板傾注 25 mL。使瓊脂平板厚度為 4 mm。冷卻備用。細菌的培養:將各細菌在液體培養基接種后,于恒溫振蕩培養箱中培養,溫度控制在37℃,時間為 14 h,藥敏實驗在超凈工作臺進行。藥敏實驗:(1)用無菌刮鏟將菌液在平板上涂抹均勻。(2)用無菌鑷子將含藥紙片緊貼瓊脂平板表面,各紙片中心相距適當,置 37℃孵膏 24 h。(3)結果判斷測量抑菌圈直徑 (mm),分別測量三次,取平均值。結果如表 1。

表 1 六個化合物(a～f)的抑菌圈試驗結果Table 1 Bacteriostasic activity of compound a-f

根據實驗結果選擇六組樣品中最佳的一組進行M IC及M IC50值測定。方法如下:用 96孔板測定各細菌M IC值(微量稀釋法)。菌接種于液體培養基中,置于恒溫搖床中。(1)將 96孔板于洗液中浸濕2 h,然后用紫外殺菌 2 h備用;(2)制備牛肉膏液體培養基;(3)樣品 f起始濃度 80 mg/mL。依次倍比稀釋為 1/2、1/4、1/8、1/16、1/32、1/64、1/128、1/ 256;);(4)準備菌液:將溫度控制為 37℃,時間為14 h;(5)于每排各孔 (10孔)前 8孔中,分別加培養基和相應濃度試驗樣品 190μL及 10μL菌懸液。同時在第 9孔和第 10孔用稀釋無菌水對照。培養板置于 37℃下培養 24 h;(6)測定結果:根據所得抑菌率用 IC50相關軟件求得M I C50值。結果如表 2。

表 2 化合物 f的M I C50值Table 2 M IC50value of compound f

3 討 論

抑菌圈試驗結果如表 1。對于所選的四種桿菌六個化合物的抑菌效果均一般,相比較而言,化合物e(含三氟甲基)的抑菌效果最好,但仍然低于參照品青霉素的抑菌能力。但是令人驚喜地發現,化合物 f(含甲氧基)對于綠膿桿菌的抑菌效果尤其出色,遠高于對大腸桿菌、金葡桿菌、枯草桿菌的抑菌效果,具有明顯的選擇性。而且優于參照品青霉素對綠膿桿菌的抑菌效果。因此,化合物 f具備進一步研究的價值。將是我們優先考慮和研究的先導化合物。

1 GrundonMF.Quinoline quinazoline and acridone alkaloids.Nat Prod Rep,1990,7:131.

2 Micchael JP.Quinoline quinazoline and acridone alkaloids.Nat Prod Rep,1997,14:605.

3 Moulis C,etal.A2-quinolonealkaloid from Almeidea guianensis.Phytochem istry,1983,22:2095.

4 Wu TS,et al.The limonoids and alkaloids of the root bark ofD ictam nus angustifolius.Phytochem istry,1999,50:509.

5 Bessonova A.Acetylhaplophyllidine,a new alkaloid fromHaplophyllum perforatum.Chem Nat Compd,1999,35:589.

6 Wolters B,et al.Antimicrobial substances in callus cultures ofRuta graveolens.Planta M ed,1981,43:166.

7 Basco LK,et al.In vitroactivities of furoquinoline and acridone alkaloids againstPlasm odium falciparum.J Antim icrob/ Agents Chem other,1994,38:1169.

8 Su JT,et al.A concise synthesis of the angular dihydrofuroquinoline alkaloids via cyclopropane opening in the presence of polyphosphoric acid.Synthetic Comm unication,2006,36: 1-6.

Antibacterial Effect of the D ihydrofuroquinolinones

SU Jiang-tao1＊,HU Xian-ming2

1B ioengineering Institute,Hubei University of Technology,W uhan 430086,China;2College of Phar macy,W uhan 430072,China

To explore the bacteriostasis of the dihydrofuroquinolinones,Pseudom onas aeruginosa,Staphylococcus aureus, Escherichia coliandBacillus subtiliswere selected as test bacteria and brothmediawas culturemedium.The antibacterial effect of dihydrofuroquinolinoneswhich were obtained by chemical synthesiswas observed.The results indicated that for theStaphylococcus aureus,Escherichia coli and Bacillus subtilis,the antibacterial effect of dihydrofuroquinolinones a-f was common.But dihydrofuroquinolinone f has good antibacterial effect onP.aeruginosaand also showed selectivity.

alkaloids;dihydrofuroquinolinones;bacteriostasis

Q946.91;R285

A

1001-6880(2010)03-0483-03

2008-12-03 接受日期:2009-02-25

2008年湖北工業大學博士啟動基金

＊通訊作者 Tel:86-27-88032320;E-mail:jiangtsu@yahoo.com.cn