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研究论文 | 更新时间:2023-11-01
    • 海绵共附生真菌Aspergillus giganteus MA 46-5吲哚喹唑啉类生物碱成分

    • The indole quinazoline alkaloids from the sponge-associated fungus Aspergillus giganteus MA 46-5

    • 周逢国

      ,  

      蒋伟欣

      ,  

      卢欢

      ,  

      陈乐怡

      ,  

      林昕历

      ,  

      何璐萍

      ,  

      何细新

      ,  

      张翠仙

      ,  
    • 中山大学学报(自然科学版)(中英文)   2023年62卷第4期 页码:83-92
    • DOI:10.13471/j.cnki.acta.snus.2022E046    

      中图分类号: R931.77;O629.3
    • 纸质出版日期:2023-07-25

      网络出版日期:2023-04-23

      收稿日期:2022-10-21

      录用日期:2023-01-12

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  • 周逢国,蒋伟欣,卢欢等.海绵共附生真菌Aspergillusgiganteus MA 46-5吲哚喹唑啉类生物碱成分[J].中山大学学报(自然科学版),2023,62(04):83-92. DOI: 10.13471/j.cnki.acta.snus.2022E046.

    ZHOU Fengguo,JIANG Weixin,LU Huan,et al.The indole quinazoline alkaloids from the sponge-associated fungus Aspergillusgiganteus MA 46-5[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2023,62(04):83-92. DOI: 10.13471/j.cnki.acta.snus.2022E046.

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    摘要

    对1株富产吲哚喹唑啉类生物碱(IQAs)的海绵共附生真菌Aspergillus giganteus MA 46-5的IQAs类成分进行了研究。根据IQAs的结构特征,在TLC、LC-MS和GNPS(global natural products social molecular networking)技术的共同指导下,从大米培养基的乙酸乙酯部位分离得到10个IQAs类生物碱。通过NMR、HR-ESI-MS、OR和CD等方法并结合文献比对鉴定其分别为:tryptoquivaline(1)、nortryptoquivaline(2)、deoxytryptoquivaline(3)、deoxynortryptoquivaline(4)、aspertoryadin C(5)、aspertoryadin G(6)、quinadoline A(7)、fiscalin E(8)、quinadoline B(9)和prelapatin B(10)。810为首次从Aspergillus属中得到,24~7为首次从Aspergillus giganteus中分离得到。

    Abstract

    According to the structure feature of indole quinazoline alkaloids(IQAs),under the guidance of TLC,LC-MS and GNPS(global natural products social molecular networking),IQAs from sponge-associated fungus Aspergillus giganteus MA 46-5 were studied and ten IQAs were isolated from rice medium of MA 46-5. Based on NMR,HR-ESI-MS,OR,CD and comparison with the literature,their structures were determined as tryptoquivaline (1),nortryptoquivaline (2),deoxytryptoquivaline (3),deoxynortryptoquivaline (4),aspertoryadin C (5),aspertoryadin G (6),quinadoline A (7),fiscalin E (8),quinadoline B (9) and prelapatin B (10). 8 and 10 were isolated from Aspergillus for the first time,and 24-7 were firstly obtained from Aspergillus giganteus.

    关键词

    海绵共附生真菌; Aspergillus giganteus MA 46-5; 吲哚喹唑啉类生物碱

    Keywords

    sponge-associated fungus; Aspergillus giganteus MA 46-5; indole quinazoline alkaloids(IQAs)

    吲哚喹唑啉类生物碱(IQAs)是由邻氨基苯甲酸、色氨酸和其他氨基酸缩合而成的三肽吲哚生物碱(

    Clardy et al.,1975Resende et al.,2019),其结构类型主要有fumiquinazoline(FQ)和tryptoquivaline(TQ)两个系列(图1),主要来源于陆地和海洋真菌。总结文献,目前天然来源的IQAs共有162个被报道,其中90个来自曲霉属(Aspergillus),来源种属有A. fumigatus、A. versicolorA. clavatus、A. nidulansA. fischeri,但仅有1篇报道来自A. giganteusChen et al.,2020)。此类成分的生理活性主要涉及抗菌、抗病毒和抗肿瘤。FQ类的基本骨架由吡嗪喹唑啉酮环与吲哚环相连构成,目前共有102个FQ类天然产物被报道(Qian et al.,2019Resende et al.,2019Li et al.,2020);而TQ类基本骨架的特征为吡嗪环水解,喹唑啉酮环与二氢吲哚羰基咪唑环通过螺五元内酯环连接,共有60个TQ类天然产物被报道(Clardy et al.,1975Yamazaki et al.,1978Fujimoto et al.,1996Kong et al.,2019)。

    fig

    图1  IQAs的两种基本骨架

    Fig.1  Two basic skeletons of IQAs

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    在OSMAC(one strain many compounds)策略指导下确定海绵共附生真菌Aspergillus giganteus MA 46-5富产生物碱类成分,其UV在λmax 204、227、249、265、276、303和316 nm处有特征紫外吸收,相对分子质量集中在340~600之间;1H和13C NMR呈现芳香环、羰基、酰胺等官能团信息。基于上述骨架信息,在“TLC-LC-MS-GNPS-NMR”技术指导下,对MA 46-5大米培养基的乙酸乙酯提取物进行靶向分离,并对其结构进行鉴定,获得10个IQAs类生物碱(图2):tryptoquivaline(1)、nortryptoquivaline(2)、deoxytryptoquivaline(3)、deoxynortryptoquivaline(4)、aspertoryadin C(5)、aspertoryadin G(6)、quinadoline A(7)、fiscalin E(8)、quinadoline B(9)和prelapatin B(10)。化合物1~6为TQ类生物碱,7~10属于FQ类生物碱。

    fig

    图2  菌株Aspergillus giganteus MA 46-5中分离得到的化合物1~10

    Fig.2  Compounds 1-10 from Aspergillus giganteus MA 46-5

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    1 实验部分

    1.1 仪器、试剂和材料

    实验过程中所涉及的仪器及试剂信息见表1。PDB培养基:土豆200 g/L、葡萄糖20 g/L、w=3.3%海盐,pH自然。加入琼脂20 g/L则可制成PDB固体培养基。大米培养基:大米100 g/瓶(1 L培养瓶)、w =3.3%海水115 mL/瓶,pH自然。

    表1  实验中使用仪器和试剂信息
    Table 1  Information of instruments and reagents in the experiment
    仪器/试剂型号/规格品牌
    核磁共振波谱仪 400 MHz AVANCE Ⅲ型 德国 Bruker公司
    高分辨液质联用仪 Triple TOFTM 5600+ 美国 AB SCIEX公司
    高效液相色谱 QuikSep半制备型 北京慧德易科技有限公司
    紫外透射反射仪 WFH-201B 上海精科实业有限公司
    显微熔点测定仪 X-5 广州予华公司
    自动旋光仪 MCP 500 安东帕公司
    圆二色光谱仪 Applied Photophysics Chirascan 英国应用光物理公司
    旋转蒸发器 XHRE-2000A 上海霄汉实业发展有限公司
    低温冷却液循环泵 DLSB-5/20 上海霄汉实业发展有限公司
    单人单面超净工作台 SW-CJ-1FD 苏州净化设备厂
    立式压力蒸汽灭菌器 LS-100H 江阴滨江医疗设备有限公司
    恒温振荡器 DZ-900 太仓市实验设备厂
    色谱柱1:Kromasil C18制备柱 21 mm × 250 mm,10 μm 瑞典Akzo Nobel公司
    色谱柱2:Kromasil C18半制备柱 10 mm × 250 mm,5 μm 瑞典Akzo Nobel公司
    色谱柱3:H&E C18半制备柱 10 mm × 250 mm,5 μm 北京慧德易科技有限公司
    色谱柱4:ACE-C18-PFP半制备柱 10 mm × 250 mm,10 μm 英国ACE公司
    色谱柱5:Luna分析柱 4.6 mm × 100 mm,5 μm 美国 Phenomenex公司
    常规柱层析硅胶 200~300目、300~400目 青岛海洋化工厂
    Sephadex LH-20 YILIMART 500 G 瑞典cytiva公司
    C-18反相色谱填料 YMC*GEL ODS-A-HG 日本YMC公司
    乙酸乙酯、甲醇、乙腈等常规试剂 分析纯 广东光华科技股份有限公司
    氘代氯仿、DMSO-d6 25 G 美国剑桥CIT公司
    葡萄糖 分析纯 天津致远化学试剂有限公司
    技术琼脂粉 分析纯 广东环凯微生物科技有限公司
    海盐、大米、土豆 市场采购
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    实验用菌株MA 46-5为2020年分离自中国北部湾海域海绵的共附生真菌。对菌株MA 46-5进行DNA提取,通过 PCR 扩增真菌核糖体 ITS 基因区段,将扩序结果与NCBI网站的GenBank数据库中已知序列进行比对,菌种鉴定结果为Aspergillus giganteus(序列号MT529399,同源度100%)。菌株保存于广州中医药大学中药学院海洋天然药物实验室(编号MA 46-5)。

    1.2 菌株MA 46-5规模培养

    用无菌接种环蘸取菌株MA 46-5,接种至无菌PDB固体培养基,待培养基上长出单菌落,挑取单菌落接种到PDB液体培养基(1 L培养瓶、400 mL/瓶)。恒温摇床上(28 ℃、165 r/min)培养2~3 d,即可获得菌株种子液。将MA 46-5种子液接种至大米培养基(1 L培养瓶、10 mL/瓶),于28 ℃静置培养30 d。共培养500瓶。

    1.3 次生代谢产物的提取分离

    菌株MA 46-5大米培养基规模培养后,依次采用乙酸乙酯(EtOAc、300 mL/瓶/次,2次)、甲醇(300 mL/瓶/次,1次)浸提,EtOAc提取液合并、减压浓缩得到EtOAc-1浸膏(540 g)。甲醇提取液减压浓缩,水捏溶后依次用乙酸乙酯、正丁醇萃取,减压浓缩EtOAc提取液,得EtOAc-2浸膏(15 g)。TLC、LC-MS和NMR分析EtOAc-1和EtOAc-2,将二者合并为EtOAc浸膏(555 g)。

    对EtOAc浸膏(555 g)进行硅胶柱层析,经TLC薄层板追踪合并得12个流份,并综合LC-MS和GNPS分析,确定Fr.4~Fr.7为富含生物碱部位,并将Fr.5、Fr.6和Fr.7合并为Fr.(5~7)继续展开分离,1~10的详细分离过程见图3

    fig

    图3  菌株Aspergillus giganteus MA 46-5大米培养基化合物1~10分离流程图

    Fig.3  The flowing chart of 1-10 from Aspergillus giganteus MA 46-5 on the rice medium

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    1.4 物理常数和波谱数据

    化合物1:白色固体(MeOH),θmp 157~161 ℃(MeOH),[α25D +145.6 (c 0.1,CHCl3);HR-ESI-MS:m/z 547.215 9 [M+H]+,分子式C29H30N4O7 (Calcd. for C29H31N4O7+: 547.219 3)。CD (MeOH) λmax (Δε) 200 (-12.5),212 (+13.13),232 (-7.69),298 (-0.47) nm。1H NMR (CDCl3,400 MHz) δH13C NMR (CDCl3,100 MHz) δC表2

    表2  化合物1~6的NMR数据(1~2测试溶剂为CDCl33~6测试溶剂为DMSO-d6
    Table 2  NMR data of 1-61-2 in CDCl3 and 3-6 in DMSO-d6
    No.123456
    δC,typeδH,mult,J /HzδC,typeδH,mult,J /HzδC,typeδH,mult,J /HzδC,typeδH,mult,J /HzδC,typeδH,mult,J / HzδC,typeδH,mult,J / Hz
    2 87.9,d 5.00,s 90.2,d 5.21,s 80.9,d 5.47,d,7.3 83.4,d 5.47,d,6.8 86.5,d 5.19,s 175.6 s
    3 84.4,s 84.3,s 84.4,s 85.3,s 83.0,s 80.9,s
    4 133.9,s 133.8,s 134.7,s 134.6,s 133.2,s 126.3,s
    5 124.1,d 7.39,brd,7.8 124.0,d 7.41,brd,7.6 126.3,d 8.01,d,7.6 126.1,d 8.01,d,7.6 126.2,d 7.83,d,7.6 125.3,d 7.68,d,7.6
    6 125.6,d 7.23,td,7.8,1.2 125.6,d 7.26,td,7.6,1.2 125.2,d 7.34,td,7.6,1.5 125.6,d 7.37,t,7.4 125.3,d 7.35,td,7.5,1.2 123.0,d 7.16,td,7.6,1.0
    7 131.9,d 7.45,td,7.8,1.2 132.0,d 7.48,td,7.6,1.2 131.4,d 7.53,td,7.6,1.2 131.4,d 7.54,t,7.4 131.7,d 7.55,td,7.5,1.2 131.6,d 7.40,td,7.8,1.0
    8 116.2,d 7.60,brd,7.8 116.1,d 7.63,brd,7.6 114.9,d 7.50,dd,7.9,1.2 115.8,d 7.48,d,7.6 114.6,d 7.48,d,7.6 110.7,d 6.95,d,7.6
    9 138.1,s 137.8,s 138.0,s 138.7,s 138.1,s 142.9,s
    11 169.7,s 169.4,s 170.7,s 170.6,s 171.1,s 171.5,s
    12 55.0,d 5.67,t,10.1 54.9,d 5.69,t,9.9 54.3,d 5.77,d,9.0 54.5,d 5.79,d,8.7 54.8,d 6.07,t,10.0 53.9,d 5.94,t,9.7
    13a 34.0,t 3.06,dd,13.9,9.5 33.6,t 3.04,dd,13.9,9.3 34.1,t 3.21,dd,13.8,10.5 32.5,t 3.18,dd,13.8,10.5 34.8,t 3.41,overlap 33.3,t 3.00,dd,9.9,13.6
    13b 3.17,dd,13.9,10.6 3.21,dd,13.9,10.5 2.83,dd,14.0,8.4 2.83,dd,14.0,8.8 2.94,dd,13.0,9.5 2.95,dd,9.9,13.6
    14 171.1,s 169.3,s 174.9,s 174.9,s 171.0,s
    15 71.7,s 68.1,d 4.37,q,7.1 64.6,s 59.6,d 3.98,m 68.9,s
    16 7.10,s 7.29,s 3.16,d,7.4 3.64,t,6.3 8.79,s
    18 161.6,s 161.6,s 160.3,s 160.3,s 161.4,s 160.7,s
    19 120.4,s 120.2,s 119.7,s 119.8,s 119.9,s 120.0,s
    20 126.9,d 8.24,dd,7.9,1.2 126.8,d 8.23,dd,7.7,1.3 126.4,d 8.21,dd,7.9,1.3 126.4,d 8.19,d,8.0 126.2,d 8.23,dd,8.0,1.2 126.4,d 8.23,dd,8.0,1.3
    21 128.3,d 7.53,td,8.1,1.6 128.2,d 7.55,td,7.7,1.3 127.9,d 7.62,td,7.2,1.2 127.9,d 7.63,t,8.0 127.5,d 7.62,td,7.5,1.2 128.1,d 7.64,td,7.6,1.0
    22 135.6,d 7.82,td,8.1,1.6 135.3,d 7.84,td,7.7,1.3 135.5,d 7.91,td,7.6,1.5 135.6,d 7.91,t,8.0 135.3,d 7.91,td,7.5,1.5 135.6,d 7.93,td,7.6,1.5
    23 128.0,d 7.78,dd,7.8,1.0 127.9,d 7.79,brd,7.7 127.4,d 7.74,d,8.0 127.4,d 7.74,d,8.0 127.2,d 7.74,d,7.6 127.5,d 7.75,d,8.0
    24 146.7,s 146.6,s 146.2,s 146.2,s 146.2,s 146.1,s
    26 152.7,s 152.6,s 155.0,s 155.1,s 157.0,s 153.7,s
    27 77.3,d 5.58,d,9.2 77.2,d 5.57,d,9.1 75.8,d 6.15,q,9.0 75.8,d 6.15,t,9.8 80.6,d 4.39,dd,9.5,4.7 78.3,d 5.52,d,9.2
    28 32.0,d 2.65,m 31.9,d 2.66,m 31.9,d 2.46,m 32.0,d 2.46,m 32.3,d 2.25,m 31.5,d 2.36,m
    29 18.8,q 1.05,d,6.4 18.8,q 1.05,d,6.9 18.2,q 0.95,d,6.8 18.2,q 0.94,d,6.8 20.2,q 1.05,d,6.5 18.7,q 1.12,d,6.5
    30 19.0,q 1.18,d,6.8 18.7,q 1.20,d,6.9 17.7,q 1.15,d,6.8 17.6,q 1.15,d,6.8 19.2,q 0.82,d,6.5 18.0,q 0.93,d,6.7
    32 171.2,s 171.2,s 170.7,s 170.9,s 170.2,s
    33 20.9,q 2.18,s 20.7,q 2.19,s 20.4,q 2.10,s 20.4,q 2.10,s 20.4,q 2.07,s
    34 17.2,q 1.48,s 11.2,q 1.60,d,7.1 24.9,q 1.44,s 18.5,q 1.41,d,7.0 16.2,q 1.33,s
    35 22.9,q 1.51,s 25.6,q 1.36,s 22.8,q 1.25,s
    27-OH 6.38,d,4.8
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    化合物2:白色固体(MeOH),θmp 227~229 ℃(MeOH),[α25D +121.5 (c 0.1,CHCl3);HR-ESI-MS:m/z 533.202 9 [M+H]+,分子式C28H28N4O7 (Calcd. for C28H29N4O7+: 533.203 6)。CD (MeOH) λmax (Δε) 206 (-7.61),222 (+12.35),250 (-4.56),308 (+1.14) nm。1H NMR (CDCl3,400 MHz) δH13C NMR (CDCl3,100 MHz) δC表2

    化合物3:白色固体(MeOH),θmp 150~152 ℃(MeOH),[α25D +48.8 (c 0.1,CHCl3);HR-ESI-MS:m/z 531.219 6 [M+H]+,分子式C29H30N4O6 (Calcd. for C29H31N4O6+: 531.224 4)。CD (MeOH) λmax (Δε) 218 (+9.53),240 (-0.20),306 (+1.37) nm。1H NMR (DMSO-d6,400 MHz) δH13C NMR (DMSO-d6,100 MHz) δC表2

    化合物4:白色固体(MeOH),θmp 192~193 ℃(MeOH),[α25D +54.1 (c 0.1,CHCl3);HR-ESI-MS:m/z 517.205 8 [M+H]+,分子式C28H28N4O6 (Calcd. for C28H29N4O6+: 517.208 7)。CD (MeOH) λmax (Δε) 202 (-16.12),218 (+21.19),238 (-2.04),308 (+1.02) nm。1H NMR (DMSO-d6,400 MHz) δH13C NMR (DMSO-d6,100 MHz) δC表2

    化合物5:白色固体(MeOH),θmp 195~199 ℃(MeOH),[α25D -23.5 (c 0.1,MeOH);HR-ESI-MS:m/z 505.2059 [M+H]+,分子式C27H28N4O6 (Calcd. for C27H29N4O6+:505.208 7)。CD (MeOH) λmax (Δε) 210 (+63.01),228 (-47.86),298 (-3.68) nm。1H NMR (DMSO-d6,400 MHz) δH13C NMR (DMSO-d6,100 MHz) δC表2

    化合物6:白色固体(MeOH),θmp 196~203 ℃(MeOH),[α25D +101 (c 0.07,MeOH);HR-ESI-MS:m/z 462.163 1 [M+H]+,分子式C25H23N3O6 (Calcd. for C25H24N3O6+: 462.166 5)。CD (MeOH) λmax (Δε) 214 (-23.55),228 (+23.23),250 (+1.90),264 (+6.06),288 (+2.09),306 (+4.06) nm。1H NMR (DMSO-d6,400 MHz) δH13C NMR (DMSO-d6,100 MHz) δC表2

    化合物7:无色晶体(MeOH),θmp 205~211 ℃(MeOH),[α25D -21 (c 0.1,MeOH);HR-ESI-MS:m/z 486.207 4 [M+H]+,分子式C27H27N5O4 (Calcd. for C27H28N5O4+: 486.214 1)。CD (MeOH) λmax (Δε) 226 (-14.48),250 (+2.94),268 (+0.45),288 (+1.92),320 (-3.23) nm。1H NMR (CDCl3,400 MHz) δH13C NMR (CDCl3,100 MHz) δC表3

    表3  化合物7~10的NMR数据(79测试溶剂为CDCl3810测试溶剂为DMSO-d6
    Table 3  NMR data of 7-1079 in CDCl3 and 810 in DMSO-d6
    No.78910
    δC,typeδH,mult,J / HzδC,typeδH,mult,J / HzδC,typeδH,mult,J / HzδC,typeδH,mult,J / Hz
    1 168.3,s 170.3,s 170.7,s 169.4,s
    2 7.98,brs 9.19,s 7.68,d,8.0 9.71,d,5.2
    3 120.9,s 88.5,s 60.9,d 4.61,d,5.5 54.4,d 5.68,m
    4 145.7,s 147.9,s 150.4,s 152.3,s
    6 147.1,s 145.9,s 147.1,s 146.9,s
    7 127.6,d 7.69,dd,8.0,1.1 127.6,d 7.76,d,8.0 127.3,d 7.68,d,8.0 127.0,d 7.61,d,8.0
    8 134.9,d 7.77,td,8.2,1.6 134.9,d 7.90,td,7.6,1.5 135.0,d 7.79,td,7.6,1.1 134.9,d 7.80,td,7.8,1.6
    9 127.7,d 7.49,t-like,8.6 127.7,d 7.62,td,7.6,1.0 127.7,d 7.55,td,7.6,1.1 127.3,d 7.51,td,7.6,1.0
    10 127.2,d 8.30,dd,8.0,1.1 126.4,d 8.21,dd,8.0,1.3 127.4,d 8.33,dd,8.0,1.2 126.4,d 8.13,dd,8.0,1.2
    11 120.0,s 120.6,s 121.1,s 120.3,s
    12 160.4,s 160.4,s 158.5,s 159.3,s
    14 51.3,d 5.85,m 52.2,d 5.40,dd,8.2,3.0 53.0,d 5.76,m 51.2,d 5.33,d
    15a 40.4,t 2.28,dd,14.5,8.5 40.2,t 2.79,dd,15.0,3.5 33.9,t 1.82,m 25.6,t 3.43,dd,17.4,3.4
    15b 2.65,dd,14.5,4.4 2.66,dd,15.0,8.3 3.03,dd,14.0,4.2 3.24,dd,17.4,4.4
    16 74.2,s 74.6,s 53.5,s 105.1,s
    17 78.4,d 5.26,s 79.0,d 5.22,d,8.2 91.8,d 4.98,s 131.6,s
    18 3.15,overlap
    19 64.9,s 64.5,s 69.4,d 3.82,m
    20 175.3,s 175.3,s 173.7,s
    22 138.1,s 137.5,s 137.0,s 134.9,s
    23 115.9,d 7.53,d,8.6 114.6,d 7.37,dd,8.0,1.2 116.8,d 7.55,d,7.6 111.7,d 7.37,d,14.0
    24 130.2,d 7.30,td,8.0,1.1 129.5,d 7.33,td,7.8,1.2 129.6,d 7.35,td,7.6,1.1 122.3,d 7.11,td,7.8,1.0
    25 125.3,d 7.08,td,7.7,1.0 124.7,d 7.12,td,7.6,1.5 126.2,d 7.17,td,7.6,1.1 119.4,d 6.99,td,7.6,1.0
    26 124.2,d 7.33,dd,7.7,1.0 124.8,d 7.44,d,7.6 123.3,d 7.49,d,7.6 118.3,d 7.40,d,14.0
    27 136.7,s 138.5,s 136.9,s 127.3,s
    28 132.7,s 31.2,d 3.03,m 56.5,t 1.82 ,m
    29 21.9,q 2.02,s 14.4,q 0.93,d,6.8 25.0,t 1.47 ,m
    30 21.2,q 2.42,s 17.0,q 1.05,d,7.0 29.7,t 1.92,dd,14.0,2.0
    1.98,m
    31 25.6,q 1.50,s 24.4,q 1.24,s
    32 24.8,q 1.62,s 25.1,q 1.24,s
    34 50.3,d 3.18,s
    16-OH 5.49,s
    21-NH 11.52,s
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    化合物8:白色固体(MeOH),θmp 201~205 ℃(MeOH),[α25D -177.7 (c 0.1,CHCl3);HR-ESI-MS:m/z 518.232 1 [M+H]+,分子式C28H31N5O5 (Calcd. for C28H32N5O5+: 518.240 3)。CD (MeOH) λmax (Δε) 204 (+2.04),212 (+9.21),234 (-9.79),286 (-0.36),306 (-0.98) nm。1H NMR (DMSO-d6,400 MHz) δH13C NMR (DMSO-d6,100 MHz) δC表3

    化合物9:白色固体(MeOH),θmp 187~193 ℃(MeOH),[α25D -82.2 (c 0.1,MeOH);HR-ESI-MS:m/z 440.169 1 [M+H]+,分子式C25H21N5O3 (Calcd. for C25H22N5O3+: 440.172 3)。CD (MeOH) λmax (Δε) 210 (-34.33),224 (+9.96),240 (-30.42),302 (+5.13) nm。1H NMR (CDCl3,400 MHz) δH13C NMR (CDCl3,100 MHz) δC表3

    化合物10:白色固体(MeOH),θmp 281~284 ℃(MeOH),[α25D +74.7 (c 0.1,EtOAc);HR-ESI-MS :m/z 343.115 0 [M+H]+,分子式C20H14N4O2 (Calcd. for C20H15N4O2+: 343.119 5)。CD (MeOH) λmax (Δε) 214 (-24.90),232 (+10.66),266 (+14.37),292 (-5.95),320 (+2.77) nm。1H NMR (DMSO-d6,400 MHz) δH13C NMR (DMSO-d6,100 MHz) δC表3

    1.5 LC-MS分析及GNPS建立

    粗流份样品质量浓度为2.0 mg/mL,单体样品质量浓度为0.1 mg/mL,甲醇配制。UPLC流动相为乙腈水(0~2.5 min 10%~30% ACN-H2O、2.5~11.5 min 30%~90% ACN-H2O、11.5~16 min 100% ACN-H2O),流速0.7 mL/min,进样量5 μL,柱温30 ℃。色谱柱5,测试仪器为Triple TOFTM 5600+质谱系统。质谱条件和GNPS的建立方法参考

    蔡金旋等(2022)

    2 结果与分析

    2.1 结构解析

    化合物1 HR-ESI-MS m/z 547.215 9 [M+H]+,结合13C NMR和DEPT分析(29个碳:11个C、12个CH、1个CH2以及5个CH3),确定1分子式为C29H30N4O7,不饱和度为17。NMR显示1含有2组芳香环信号[δC 133.9 (s,C-4)、124.1 (d,C-5)、125.6 (d,C-6)、131.9 (d,C-7)、116.2 (d,C-8)、138.1 (s,C-9)、120.4 (s,C-19)、126.9 (d,C-20)、128.3 (d,C-21)、135.6 (d,C-22)、128.0 (d,C-23)、146.7 (s,C-24);δH 7.39 (1H,brd,J=7.8 Hz,H-5)、7.23 (1H,td,J=7.8,1.2 Hz,H-6)、7.45 (1H,td,J=7.8,1.2 Hz,H-7)、7.60 (1H,brd,J=7.8 Hz,H-8)、8.24 (1H,dd,J=7.9,1.2 Hz,H-20)、7.53 (1H,td,J=8.1,1.6 Hz,H-21)、7.82 (1H,td,J=8.1,1.6 Hz,H-22)、7.78 (1H,dd,J=7.8,1.0 Hz,H-23)]、3个羰基信号[δC 169.7 (s,C-11)、171.1 (s,C-14)、161.6 (s,C-18)]和1个亚甲基[δC 34.0 (t,C-13);3.06 (1H,dd,J=13.9,9.5 Hz,H-13a)、3.17 (1H,dd,J=13.9,10.6 Hz,H-13b)],以上信号符合IQAs类生物碱结构特征,提示1可能为此类生物碱(

    Clardy et al.,1975)。将1的NMR数据(见表2)进行归属,并与tryptoquivaline(Clardy et al.,1975Fujimoto et al.,1996)进行比较,二者的NMR数据基本一致,确定1的平面结构与tryptoquivaline相同,相同平面结构还有27-epi-tryptoquivaline([α25D +138,CHCl3)。对比三者的NMR数据和旋光数值发现1([α25D +145.6,CHCl3)的比旋光值和NMR与tryptoquivaline([α25D +142,CHCl3)一致,故此确定1为tryptoquivaline。Clardy et al.(1975)通过对Tryptoquivaline的溴苯基聚氨酯衍生物的单晶进行X射线单晶衍射(Cu Kα),确定其绝对构型为2R、3R、12S、27RSpringer (1979)对TQ系列未衍生化的nortryptoquivaline(2)进行X射线单晶衍射实验,将TQ系列的绝对立体构型修正为2S、3S、12R、27S;2013年李德海课题组(Peng et al.,2013)同样采用XRD(Cu Kα)方法对未衍生化的tryptoquivaline进行测试,确定其绝对构型为2S、3S、12R、27S,与Springer确定的同系列衍生物的绝对构型一致。将1的CD数据[CD (MeOH) λmax (Δε) 200 (-12.5),212 (+13.13),232 (-7.69),298 (-0.47) nm]与tryptoquivaline[CD (CHCl3λmax (Δε) 203 (-11.35),219.4 (+21.84),254.8 (-6.20) ,308.3 (+1.42) nm](Peng et al.,2013)对比,发现二者CD数据趋势一致,故确定1的绝对构型为2S、3S、12R、27S

    化合物2 HR-ESI-MS(m/z 533.202 9 [M+H]+)显示其分子式为C28H28N4O7,不饱和度为17。对比21的NMR数据发现,二者十分相似。与1相比,2仅缺少一个甲基(1δC 22.9,q,C-35;δH 1.51,3H,s,H3-35)和一个季碳(1δC 71.7,s,C-15),增加了一个次甲基(δC 68.1,d,C-15; δH 4.37,1H,q,J=7.1 Hz,H3-15),提示2的C-15位由原来的偕二甲基变为单甲基取代。将2的NMR数据进行归属,确定2的平面结构与nortryptoquivaline([α25D+115,CHCl3)一致(

    Yamazaki et al.,1977Springer et al.,1979),经SciFinder检索相同平面结构还有27-epi-nortryptoquivaline([α18D +196,CHCl3)。经NMR、OR和CD比对,确定2([α25D +121.5,CHCl3)为nortryptoquivaline。

    化合物3 HR-ESI-MS(m/z 531.219 6 [M+H]+)显示其分子式为C29H30N4O6,不饱和度为17。与1的NMR数据对比发现,3缺少与N-16相连的羟基信号(1δH 7.10,1H,s,16-OH)而增加了一个氢信号δH 3.16 (1H,d,J=7.4 Hz,H-16)。且其C-2和C-15位的碳谱数值(1δC 87.9,d,C-2和71.7,s,C-15)明显向高场移动(3δC 80.9,d,C-2和64.6,s,C-15),同时H-2的峰型由原来的单峰(1δH 5.00,1H,s,H-2)裂分为双峰(δH 5.47,1H,d,J=7.3 Hz,H-2),说明N-16羟基的缺失。将3的NMR、OR和CD与deoxytryptoquivaline (Buchi et al.,1977;

    Gao et al.,2011)对照,二者基本一致,故确定3为deoxytryptoquivaline。化合物4 HR-ESI-MS:m/z 517.205 8 [M+H]+,分子式为C28H28N4O6,其不饱和度为17。4的NMR与3非常相似,唯一不同的是C-15位偕二甲基取代变为单甲基取代。将4的NMR、OR和CD与deoxynortryptoquivaline(Peng et al.,2013)对照,二者数据基本一致,确定4为deoxynortryptoquivaline。

    化合物5 HR-ESI-MS m/z 505.205 9 [M+H]+,分子式为C27H28N4O6,不饱和度为16。NMR数据显示51仅少了乙酰基信息(1δC 171.2,s,C-32和20.9,q,C-33;δH 2.18,3H,s,H3-33),而增加了一个活泼氢信号δH 6.38 (1H,d,J=4.8 Hz,27-OH)。同时27位的碳谱数据(1δC 77.3,d,C-27)向低场移动δC 80.6 (d,C-27),暗示其27位乙酰基消失。将5的NMR数据进行归属,确定5的平面结构与aspertoryadin C([α]25D -20,MeOH)一致(

    Kong et al.,2019),相同的平面结构还有aspertoryadin B([α]25D +14,MeOH)。经NMR、OR以及CD比对,确定5([α25D -23.5,MeOH)为aspertoryadin C。

    化合物6 HR-ESI-MS m/z 462.163 1 [M+H]+提示其分子式为C25H23N3O6,不饱和度16。将6的NMR与1比较发现6缺少羰基咪唑环信号(1δC 87.9 ,d,C-2、171.1,s,C-14和71.7,s,C-15;δH 5.00,1H,s,H-2和7.10 ,1H,s,OH-16),而增加一个羰基(δC175.6,s,C-2),同时根据质谱的N规则也可得出6含有奇数个N元素,因此6缺失羰基咪唑环且二氢吲哚环C-2位被氧化为羰基。将6的NMR数据与aspertoryadin G([α25D +93,MeOH)对比(

    Kong et al.,2019),发现二者基本一致,相同平面结构还有aspertoryadin F([α25D -76,MeOH)。经NMR、OR及CD比对,确定6([α25D +101,MeOH)为aspertoryadin G。

    化合物7结合13C NMR和DEPT(27个碳:12个C、10个CH、1个CH2以及4个CH3)及HR-ESI-MS(m/z 486.207 4 [M+H]+)显示其分子式为C27H27N5O4,不饱和度为17。与1比较,7增加了酰胺羰基(δC 168.3,s,C-1)和活泼氢(δH 7.98,1H,brs,H-2),且与N相连的叔碳(1δC 55.0,d,C-12)向高场移动(δC 51.3,d,C-14),提示7存在六元吡嗪环与喹唑啉酮环稠和而五元内酯环消失,故7为FQ类结构(

    Qian et al.,2019Resende et al.,2019Li et al.,2020)。同时δC 120.9 (s,C-3)和132.7 (s,C-28)为一组特殊的双键信号,在IQAs类生物碱中较少见。将7的NMR数据进行归属,确定7的平面结构与quinadoline A([α22D -19.56,MeOH)一致(Peng et al.,2013Huang et al.,2017),相同的平面结构还有scequinadoline F([α22D -54.8,MeOH)。将三者的数据进行比较,7([α25D -21,MeOH)的NMR、OR以及CD与quinadoline A基本一致,故确定7为quinadoline A。

    化合物8 HR-ESI-MS(m/z 518.232 1 [M+H]+)、13C NMR和DEPT(28个碳:11个C、11个CH、1个CH2及5个CH3)确定其分子式C28H31N5O5,不饱和度为16。8的NMR数据与7非常相似,仅缺少一组四取代双键信号(7δC 120.9,s,C-3和132.7,s,C-28),而增加了一个季碳信息(δC 88.5,s,C-3)和一个次甲基(δC 31.2,d,C-28;δH 3.03,1H,m,H-28),提示其3位双键消失。同时NMR还显示其增加了一个甲氧基信息(δC 50.3,d,C-34和δH 3.18,3H,s,H3-34)。将8的NMR数据进行归属,确定其平面结构与fiscalin E([α22D -172,CHCl3)(

    Yu et al.,2016)一致,经SciFinder检索相同的平面结构还有fiscalin F([α22D -228,CHCl3),将8(α25D -177.7,CHCl3与二者NMR、OR以及CD数据进行比对,确定8为fiscalin E。

    化合物9 HR-ESI-MS(m/z 440.169 1 [M+H]+)、13C NMR和DEPT(25个碳:9个C、12个CH和4个CH2)确定其分子式C25H21N5O3,不饱和度为18。NMR信息提示9除了吡嗪喹唑啉酮环片段和二氢吲哚骈羰基咪唑环片段外,还存在4个亚甲基信号[δC 33.9 (t,C-15)、56.5 (t,C-28)、25.0 (t,C-29)、29.7 (t,C-30);δH 1.82 (1H,m,H-15)、3.03 (1H,dd,J=14.0,4.2 Hz,H-15)、1.82 (2H,m,H-28)、1.47 (2H,m,H-29)、1.92 (1H,dd,J=14.0,2.0 Hz,H-30)、1.98 (1H,m,H-30)],其中C-28 ~ C-30是与羰基咪唑环稠和的五元环上的3个亚甲基信号。9的NMR和相对分子质量与quinadoline B(

    Koyama et al.,2008)一致,经NMR和OR比对,确定其为quinadoline B。Quinadoline B为螺环吲哚喹唑啉类生物碱,在FQ类基本骨架(C-14-15-16)的基础上,C-3与C-16位相连,且C-16螺原子形成独特的螺环结构,同时在吲哚环上与脯氨酸又形成新的五元羰基咪唑环。

    化合物10 HR-ESI-MS(m/z 343.115 0 [M+H]+)、13C NMR和DEPT(20个碳:9个C、10个CH、1个CH2)确定其分子式C20H14N4O2,不饱和度为16。NMR显示除吡嗪喹唑啉酮环片段和吲哚环外,仅有一个亚甲基(δC 25.6,t,C-15;δH 3.43,1H,dd,J=17.4,3.4 Hz、3.24,1H,dd,J=17.4,4.4 Hz),再无其他取代基信息。将10的NMR数据进行归属,与prelapatin B(

    Peng et al.,2013)一致,经NMR和OR比对,确定10为prelapatin B。109不同之处在与其C-3不与C-16位相连,而是与C-17相连形成桥环,即吲哚呋喃环与吡嗪喹唑啉酮通过C-3和C-14位形成桥环结构。

    2.2 GNPS结果分析

    全球天然产物分子网络技术(GNPS,global natural products social molecular networking)是一种可视化计算策略,通过计算机算法计算化合物在同一条件下产生的LC-MS/MS二级质谱碎片的相似度,具有相同二级质谱碎片的相对分子质量将聚合成一个分子笼(

    Wei et al.,2022)。GNPS分子网络中分子笼(cluster)的每个节点(node)的数字代表化合物的母离子峰,节点的颜色代表化合物的来源,节点之间连线的粗细代表化合物相似度的大小。GNPS分析贯穿分离的每个阶段,前期GNPS分子网络分析结果提示,Fr.4~Fr.7为生物碱富集部位,并分离得到化合物1~10。为进一步排除重复和预测可能的新化合物,将硅胶柱层析得到的亚流份Fr.1~Fr.12与化合物1~10建立GNPS分子网络(图4)。分析图4可知,A分子笼(34)和C分子笼(156)主要为TQ类,可能为此类结构新化合物的相对分子质量[M+H]+有:489、549、559、536和553等。B分子笼同时存在有TQ类(2)和FQ类(78),分子笼中相对分子质量信息提示可能为IQAs类生物碱新化合物的相对分子质量[M+H]+有505和519等,且此分子笼中还有620、644、668和681等大相对分子质量,这些相对分子质量可能为IQAs生物碱与其他未知类型化合物杂合或有新的环系生成,以上可能为新化合物的相对分子质量和大相对分子质量化合物将是后续分离的重点。

    fig

    图4  Fr.1~Fr.12与1~10 GNPS分子网络图

    Fig.4  The GNPS molecular network diagram of Fr.1-Fr.12 and 1-10

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    3 结 论

    本研究从菌株Aspergillus giganteus MA 46-5大米培养基的乙酸乙酯提取物中共分离并鉴定10个IQAs类生物碱,结构类型主要为FQ类和TQ类。810为首次从Aspergillus属中得到,24~7为首次从本菌株中分离得到。而9则以C-16为螺点形成独特的螺环,10则以吲哚的呋喃环与吡嗪喹唑啉酮的C-3和C-14位形成桥环结构。

    Clardy et al.(1975)发现1是一种细胞震颤毒素,1~3具有一定的抗H1N1病毒活性(IC50分别为87、85和89 μmol/L)(Peng et al.,2013);6对紫色杆菌CV026表现出弱的抑制活性(MIC 值为32 μg/孔)(Kong et al.,2019);79能抑制小鼠脂滴形成(Koyama et al.,2008);10可以促进血管新生(Fan et al.,2015)。总之IQAs类生物碱结构特征显著,LC-MS、GNPS和NMR皆表明该菌株次生代谢产物中还存在此类生物碱新颖骨架、大相对分子质量的新化合物未被挖掘。

    参考文献

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