【摘要】：水產(chǎn)養(yǎng)殖是世界重要經(jīng)濟(jì)活動之一。近年來,伴隨著高密度養(yǎng)殖方式的快速發(fā)展,由寄生蟲或致病菌等引起的水產(chǎn)病害頻繁爆發(fā),每年給水產(chǎn)行業(yè)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。目前,水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)中主要依靠農(nóng)藥、獸藥等來防治病害的發(fā)生。高頻率、超劑量使用有限的幾種藥物,導(dǎo)致藥物防治效果下降、寄生蟲或致病菌的耐藥性逐年增強(qiáng);同時(shí),長期高劑量的使用也造成了藥物殘留、環(huán)境安全和食品安全等問題的產(chǎn)生。植物源藥物具有安全、低毒、易降解等優(yōu)點(diǎn),是創(chuàng)制安全無公害水產(chǎn)專用原料藥的理想選擇。植物源藥物由于其含量低、加工成本高等缺點(diǎn)限制了其在水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)中的應(yīng)用,而通過對植物源藥物的化學(xué)合成卻有可能解決這一難題。本研究以具有殺滅單殖吸蟲活性以及抗菌活性的天然香豆素-蛇床子素為模版,通過分子設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)修飾,合成多系列香豆素類化合物,同步進(jìn)行殺滅魚類單殖吸蟲活性以及抗水產(chǎn)病原菌活性篩選。通過生物信息學(xué)手段,采用比較分子力場分析法(CoMFA)等計(jì)算方法,對化合物的殺蟲活性與化合物結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系進(jìn)行定量構(gòu)效關(guān)系(QSAR)研究,優(yōu)化化合物結(jié)構(gòu),合成高殺滅單殖吸蟲活性的香豆素類化合物。同時(shí),選取選取部分香豆素-咪唑類雜合物為代表,通過檢測其對細(xì)菌脂肪酸合成通路(FAS)中某些關(guān)鍵酶的影響,初步考察其抑菌機(jī)理。以期為開發(fā)香豆素類化合物作為水產(chǎn)專用原料藥提供理論基礎(chǔ)。主要結(jié)果如下:1.通過Witing反應(yīng)、Wiiliamson醚化反應(yīng)、Claisen重排等反應(yīng),以2,4-二羥基苯甲醛、苯酚等為原料合成得到了96個香豆素類化合物,并采用波譜方法對合成的化合物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)鑒定,其中64種未見文獻(xiàn)報(bào)道。2.采用靜水實(shí)驗(yàn)法,測定了88個化合物對魚類中型指環(huán)蟲的殺滅活性。結(jié)果表明:大部分化合物對中型指環(huán)蟲均表現(xiàn)出不同程度的殺滅活性,其中,有20多種化合物殺蟲活性高于陽性對照藥物吡喹酮。烷烴或烯烴取代的香豆素類化合物對中型指環(huán)蟲的半數(shù)有效濃度(EC50)值為3.00-13.47 mg/L,香豆素溴化物對中型指環(huán)蟲的EC50值為2.42-2.85 mg/L,香豆素-雜環(huán)類雜合物對中型指環(huán)蟲的EC50值為0.85-9.48 mg/L。其中,化合物A42殺蟲活性最好,其EC50值為0.85 mg/L。對金魚的安全性評價(jià)結(jié)果顯示,烷烴或烯烴取代的香豆素類化合物對金魚的LC50值為7.88-27.55 mg/L,香豆素溴化物對金魚的LC50值為5.15-12.46 mg/L,香豆素-雜環(huán)類雜合物對金魚的LC50值為1.21-16.27mg/L。大部分化合物的治療指數(shù)TI(LC50/EC50)在2-4之間。3.采用三維定量構(gòu)效關(guān)系法,對化合物殺蟲活性與化合物結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系進(jìn)行模擬運(yùn)算并建立了合理可信的3D-QSAR模型。對于化合物殺蟲活性的CoMFA運(yùn)算結(jié)果表明,化合物立體場系數(shù)和靜電場系數(shù)分別為0.634和0.366,表明殺蟲活性模型中立體場的貢獻(xiàn)率遠(yuǎn)大于靜電場。對化合物急性毒性的CoMFA運(yùn)算結(jié)果表明,合物立體場系數(shù)和靜電場系數(shù)分別為0.621和0.379,這表明急性毒性模型中同樣是立體場的貢獻(xiàn)率高于靜電場。通過對CoMFA等勢圖的分析,對影響該類化合物殺蟲活性或毒性的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)因素進(jìn)行初步討論�；贑oMFA等勢圖分析結(jié)果所合成的8個香豆素類化合物的殺蟲活性結(jié)果顯示:化合物Q1、Q2、Q6和Q7的EC50值分別為0.25、0.18、0.26和0.23 mg/L。其LC50值為0.47、0.51、0.65和0.66 mg/L。表明引入甲基或鹵素原子增大苯并咪唑環(huán)的立體結(jié)構(gòu)后,能夠顯著的增強(qiáng)化合物的殺蟲活性和毒性,與CoMFA運(yùn)算分析結(jié)果相符合,進(jìn)一步的驗(yàn)證了QSAR模型的準(zhǔn)確性。4.采用試管二倍稀釋法測定了A系列和B系列中含有雜環(huán)取代基的44種化合物對無乳鏈球菌、柱狀黃桿菌、鰻弧菌等水產(chǎn)常見致病菌的抑菌活性。結(jié)果顯示:化合物對柱狀黃桿菌和無乳鏈球菌等病原菌表現(xiàn)出了不同程度的抑制活性。其中,化合物A25對柱狀黃桿菌的抑制活性最高,其MIC和MBC值分別為1.00μg/m L和4.00μg/mL。同時(shí),化合物A25對無乳鏈球菌也顯示出了極高的抑制活性,其MIC和MBC值分別為2.00μg/mL和8.00μg/mL,具有進(jìn)一步深入研究的價(jià)值。5.通過測定化合物對細(xì)菌脂肪酸合成通路中關(guān)鍵酶的影響,初步探究香豆素類化合物的抑菌機(jī)制。結(jié)果顯示:化合物對脂肪酸合成通路中的限速酶-烯酯酰-ACP還原酶(FabI和FabK)表現(xiàn)出不同程度的抑制活性。其中,化合物A25和A30對FabK的酶催化活力表現(xiàn)出了較強(qiáng)的抑制能力,其IC50值分別為0.40和0.62μg/mL�；衔顰24和A29對Fab I的酶催化活性具有較高的抑制能力,其IC50值分別為0.39和0.44μg/m L。構(gòu)效關(guān)系分析表明,當(dāng)R1取代基團(tuán)烷烴鏈長度超過6個碳原子時(shí),化合物對FabK的酶催化活力具有較強(qiáng)的抑制作用,當(dāng)烷烴鏈長度為6個碳原子時(shí),化合物對FabI和FabK的酶催化活力都具有較好的抑制作用。當(dāng)烷烴鏈長度低于6個碳原子時(shí),對FabI的酶催化活性抑制作用較強(qiáng)。因此,推斷在細(xì)胞內(nèi),香豆素類化合物可通過阻止細(xì)菌體內(nèi)不飽和脂肪酸的合成到達(dá)抑菌的作用。綜上所述,香豆素類化合物對魚類單殖吸蟲具有良好的殺滅作用,對柱狀黃桿菌和無乳鏈球菌等水產(chǎn)致病菌也具有良好的抑制作用,特別是其中多個高活性化合物具有開發(fā)成新型水產(chǎn)專用殺蟲劑或抗菌劑的潛力。
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【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S948

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2388822