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x y l o k e t a l s 类缩酮化合物的合成及其活性的研究 专业：有机化学 博士研究生：黄雁 导师：林永成( 教授) 摘要 x y l o k e t a ia 、b 、c 、d 和e 是林永成研究小组从海洋# 2 5 0 8 真菌中分离出来的一 系列结构独特新颖的缩酮类化合物，它们未曾在陆生生物中发现，初步研究表明，这些 化合物具有不同程度的抗胆碱酯酶活性，其中x y l o k e t a l a 的作用最强，抑制乙酰胆碱 酯酶的i c 5 0 值为1 5 1 0 4m o l l ( p o 0 1 ) 。己知的一些缩酮类化合物具有多样的生理 活性，如b r y o s t a i nl 有抗癌作用，d i d e m n a k e t a l s 类螺环缩酮化合物有抗爱滋病活性。 为了提供更多的原型化合物及其衍生物用于进一步的活性研究，本论文开展了 x y l o k e t a l s 类缩酮化合物的合成研究工作，所设计的两条合成路线，均未见文献报告： 文中共合成了2 9 个化合物，其中1 9 个化合物为新化合物。 我们首先设计了一个6 步的合成路线合成x y l o k e t mb ( 第3 章) 。合成以问苯三酚 和丙烯酸为起始原料，6 步合成反应包括二氢香豆素类化合物的合成，酚羟基保护，内 酯的亚甲基化反应生成外环烯醇醚，烯烃双键位置异构化反应生成内环烯醇醚，卤缩酮 生成反应和自由基环化反应，其中亚甲基化反应使用对空气和水极为敏感的有机余属化 合物t e b b e 试剂作为亚甲基化试剂，反应要在绝对干燥、惰性气氛和低温的极端条件下 进行，需要使用s c h l c n k 惰性气氛技术。整个合成路线的前5 步反应都能较好完成，产 物用波谱进行了确认，但最后一步反应由于投料量少，产率低，只能用液一质联用技术 证明最终产物的生成。由于t e b b e 试剂质量的原因，第三步亚甲基化反应成了整个合成 路线的瓶颈，无法合成充足的中间原料进行后续的反应，我们最终放弃了该合成路线。 我们设计的第二个合成路线是3 步法合成目标化合物( 第4 章) ，该合成路线仍然 以自由基环化反应为特征，但中间产物内环烯醇醚由酚类化合物与甲基乙烯基酮反应直 接合成，无需使用t e b b e 试剂。该合成路线成功构建了x y l o k e t a l s 类缩酮化合物特有的 苯并二环缩酮结构，合成了1 2 去羟基x y l o k e t a lc 和1 2 一甲基x y l o k e t a lb 两个化合物( 均 为新化合物) ，由廉价的间苯二酚和3 ，5 二羟基甲苯出发，二个化合物合成的总产率分 别为7 4 和7 9 。产物的结构用电离质谱( e i ) ，高分辨质谱，。h n i v i r , b c n m r ， h h c o s y 进行了表征。这是迄今为止合成x y l o k e t a l s 类缩酮化合物的最短合成路线。 上述两条合成路线的建立，为进一步合成其它x y l o k e t a l s 缩酮化合物的衍生物打下 了基础。在合成目标产物过程中，本文还对一些与合成相关反应的方法学进行了研究， 有一些新的发现。 l 、首次以问苯三酚和丙烯酸或取代丙烯酸为原料，以强酸性离子交换树脂为催化 剂，合成了系y f j - 氢香豆素类化合物，其中有3 个为新化合物；以甲苯一四氢呋喃混合 溶剂代替甲苯单一溶剂，使二氢香豆素类化合物3 1 的产率由不足2 0 提高到6 6 ；提 出了该反应的m i c h a e l 加成反应机理；发现了取代丙烯酸结构对反应活性的影响规律， 丙烯酸双键碳上的取代基斥电子能力越强，空问位阻越大，反应活性越弱，故反应活性 由强到弱的顺序为：丙烯酸 f t 甲基丙烯酸 2 - 丁烯酸 苯丙烯酸( 第3 章) 。 2 在国内首次使用对空气和水极为敏感的含钛有机金属化合物t e b b e 试剂进行皿 甲基化反应( 第3 章) ，由内酯3 - 2 合成了外环烯醇醚化台物3 - 3 ( 新化合物) 。研究了 环烯醇醚3 1 3 的水解反应和异构化反应。发现3 _ 3 在酸存在下于0o c 定量水解为相应的 酮类化合物：3 - 3 碳碳双键位置异构化要在较高温度( 9 00 c 1 下进行，且存在水解反应和 其它反应的竞争，反应时间成为异构化反应的敏感因素，反应1 0 1 5m i m 可得到异构 化产物，超过1 5 m i n 则只能得到水解产物和分解产物。 3 以强酸性离子交换树脂代替文献的苯硼酸一丙酸为催化剂，由酚类化合物和甲 基乙烯基酮合成了3 个苯并环烯醇醚化合物，产率由文献的1 4 提高到2 8 ，其中有 2 个是新化合物。发现了酚类化合物的结构对反应活性的影响规律，酚的苯环电子云密 度越大，反应活性越大，反应活性山强到弱的顺序为：问苯三酚 3 ，5 一二羟基甲苯 问 苯二酚 对甲基苯酚( 第4 章) 。 4 研究了以卤代丁二酸亚胺( n b s ，n i s ) 为卤化荆的甲氧基苯在2 0o c 时的卤代反 应( 第4 章) ，发现问苯三酚三甲醚在一2 0o c 能与n b s 或n i s 发生卤代反应生成卤代 苯，而间苯二酚二甲醚在2 0o c 只能与n b s 反应，与n i s 反应要在2 0o c 才能发生。 该结论对于本文由烯醇醚与n i s ( 或n b s ) 及烯丙醇反应制备卤缩酮时具有指导意义。 5 研究了碱性条件下的自由基环化反应，首次发现碱( n ( c h 2 c h 3 ) 3 ) 的用量对产物 立体异构体比例e n d o e x o 的影响，随着碱用量增加，产率下降，e n d o e x o 比例下降。 比较了碘缩酮路线和溴缩酮路线自由基环化反应，前者两步反应的产率是8 6 3 ，而后 i i 者仅为4 8 6 ( 第4 章) 。 在生理活性研究部分( 第5 章) ，本文用改良e l l m a m 法研究了1 2 去羟基x y | o k e t a l c 和1 2 甲基x y l o k e t a lb 两个合成化合物的胆碱酯酶抑制活性，发现它们的抑制作用比 相应的天然产物x y l o k e t a lc 和x y l o k e t a lb 弱，l c 5 0 大于1 0 0l i m o l l 。推测x y l o k e t a l s 类 缩酮化合物对胆碱酯酶的抑制作用不是由缩酮的构造引起，而是与整个分子的立体构型 有关。x y l o k e t a l a 的抑制作用明显比b 、c 、d 强，可能是由于它结构上有一个独特的 三重轴( c 3 ) 对称元素。 试验也表明，合成的二氢香豆素类化合物是胆碱酯酶弱的抑制剂( 第5 章) 。酚羟 基被保护的二氢香豆素类化合物3 - 2 对胆碱酯酶的抑制活性强于具有一个游离酚羟基 的3 - 1 而3 - 1 的抑制活性又强于具有两个酚羟基的3 - 9 ，提示游离酚羟基对胆碱酯酶的 抑制作用呈负面的影响。 关键词：x y l o k e t a l s ，缩酮化合物，合成，生理活性 l i i s t u d yo n t h es y n t h e s i so fx y l o k e t a l - t y p ek e t a l s a n dt h e i rb i o a c t i v i t y m a j o r ：o r g a n i cc h e m i s t r y a u t h o r ：y a nh u a n g s u p e r v i s o r ：p r o f y o n g c h e n gl i n a b s t r c t x y l o k e t a la , b ，c ，da n dea r eag r o u po fn e wn a t u r a lp r o d u c t s i s o l a t e df r o mt h e r o a r g r o v ef u n g u sx y l a r i as p ( # 2 5 0 9 ) b yl i ny o n g - c h e n ga n dc o - w o r k e r s , t h e y a l eas e r i e so f k e t a lc o m p o u n d ss h o w i n gi n h i b i t i o nt ot h ea c t i v i t yo f a c e t y l c h o l i n ee s t e r a s et ov a r i o u se x t e n t ， o fw h i c ht h eaw a st h es t r o n g e s ti n h i b i t o ro fa c e t y l c h o l i n ee a e r a s e ( 1 5x10 m o l l ) o t h e r k n o w nk e t a lc o m p o u n d sw e r er e p o r t e dt oh a v ev a r i o u sb i o l o g i c a la c t i v i t i e s ，s u c ha st h e a n t i c a n c e ra c t i v i t i e so fb r y o s t a i n1a n dt h ea n t i a i d sa c t i v i t i e so fd i d e m n a k e t a l s t h e r e f o r e ， a ne f f i c i e n ts y n t h e t i cm e t h o d o l o g yt ox y b k e t a l sa n dt h e i rd e r i v a t i v e s ，w h i c hw o u l da l l o w e x t e n s i v ed i v e r s i t yf o rb i o l o g i c a ls c r e e n i n gp u r p o s e si sh i g h l yd e s i r a b l e i nt h i sp a p e r , t w o n e ws y n t h e t mr o n t e sw e r ed e v e l o p e df o rt h es y n t h e s i so fx y l o k e t a b t y p ek e t a l s ，a n d2 9 c o m p o u n d sw e r ep r e p a r e do f w h i c h1 9w e r en e wc o m p o u n d s - a6s t e p ss y n t h e t i cr o n t ew a sd e s i g n e df i r s t f o rt h es y n t h e s i so f x y l o k e t a lb ( c h a p t e r3 ) ， w h i c hi n c l u d e dt h e s y n t h e s i so fd i h y d r o c o u m a r i n sc o m p o u n d s ，p r o t e c t i o n o fp h e n o l i c h y d r o x y lb yb e n z y le t h e r ，i s o m e r i s a t l o no f e x o c y c l i ce n o le t h e r t of o r me n d o c y c l i ce n o le t h e r ， t h ef o r m a t i o no fb r o m ok e t a la n df i n a l l yr a d i c a lc y c l i s a t i o nr e a c t i o n t h et e b b er e a g e n t ，a n o r g a n o m e t a lc o m p o u n db e i n ge x t r e m e l ys e n s i t i v et oa i r , w a t e ra n do t h e rp r o t o ns o u r c e s ，w a s u s e di nm e t h y r l e n a t i o nw h i c hm u s tb ed e a l tw i t hu n d e ra b s o l u t e l yd r y , i n e r ta t m o s p h e r ea n d l o wt e m p e r a t u r e t h es y n t h e s i sw a sa c c o m p l i s h e dw i t hr e g r e tf o rt h el o wy i e l di nt h ef i n a l r e a c t i o n s m a l lq u a n t i t yo ft a r g e tp r o d u c to b t a i n e dc a no n l yh ec o n f i r m e db yh p l c m s a n a l y s i s w ef i n a l l yg a v eu pt h es y n t h e t i cr o u t ef o rt h e r e a s o no f t e b b er e a g e n t i no u rc o n t i n u i n ge f f o r tf o rt h es y n t h e t i cm e t h o d o l o g yt ox y l o k e t a l s , a3s t e p ss y n t h e t i c r o u t ew a sd e s i g n e dw h i c hw a ss t i l lc h a r a c t e r i z e db ym d i c a lc y c l i s a t i o nr e a c t i o n , h o w e v e r , t h e 1 v e x o c y c l i ce n o le t h e rw e r eo b t a i n e db yr e a c t i o no fp h e n o l i cc o m p o u n d sw i t hm e t h y lv i n y l k e t o n ei nt h ep r e s e n c eo fc a t a l y s ta m b e r l y s t 一1 5w i t h o u tt h ea p p l i c a t i o no ft e b b er e a g e n t t h i sr e s u l t e di nt h es y n t h e s i so f t w ox y l o k e t a l s - t y p ec o m p o u n d s ：1 2 d e h y d r o x y l x y l o k e t a lc a n d1 2 m e t h y l x y l o k e t a lb t h et o t a ly i e l df r o mc h e a pp h e n o l i cc o m p o u n d sw e r e7 4 a n d 7 9 r e s p e c t i v e l y t h e yw e r en e wc o m p o u n d sa n dt h es t r u c t u r e so ft h e s ec o m p o u n d sw e r e e l u c i d a t e du s i n ge x t e n s i v ea n a l y s i so ff a b m s ，e 1 m s ，h i g hr e s o l u t i o nm s ，hn m r ，1 3 c n m ra n dh hc o s yd a t a t h i si st h es i m p l e s tr o u t ef o rt h es y n t h e s i so fx y l o k e t a l s - t y p e k e t a l su pt on o w t h ed e v e l o p m e n to ft w os y n t h e t i cr o u t sd e s c r i b e da b o v el a yt h eg r o u n d w o r kf o rt h e s y n t h e s i so fo t h e rx y l o k e t a l s - t y p ec o m p o u n d s i nt h i sr e s e a r c h , w eh a v ea l s oe m b a r k e do n m e t h o d o l o g yo f s o m er e a c t i o n sr e l a t e dt ot h es y n t h e s i so f t a r g a tp r o d u c t ： 1 as e r i e so fd i h y d r o c o u m a r i n sc o m p o u n d sh a v eb e e np r e p a r e dv i ar e a c t i o no f p h l o r o g l u c i n o l w i t h a c r y l i c a c i do rs u b s t i t u t e do n e s c a t a l y z e db ys t r o n g l y a c i d i c i o n - e x c h a n g er e s i na m b e r l y s t 1 5 ，t h r e eo f t h e ma r en o v e lc o m p o u n d s t h ey i e l d so f 3 - 1r o s e f i o m2 0 0t o6 6 w h e nt h em i x e ds o l v e n tt u l e n e t h fw a su s e di np l a c eo f s i n g l es o l v e n t t o l u e n e t h ee l e c t r o n - d o n a t i n ga n dl a r g es u b s t i t u t e dg r o u po nt h ea c r y l i ca c i da d v e r s e l y i n f l u e n c e dt h er e a c t i o n , t h ef o l l o w i n gr e a c t i v i t yo r d e rh a db e e nf o u n df o rt h i st y p eo f r e a c t i o n ： a c r y l i ca c i d 0 c m e t h a c r y l i ca c i d c r o t o n i ca c i d c i n n a m i ca c i d ( c h a p t e r3 ) 2 t h eo r g a n o m e t a lc o m p o u n dt e b b er e a g e n tw h i c hi se x t r e m e l ys e n s i t i v et oa i ra n d w a t e rw a su s e df o rt h ef i r s tt i m ei nc h i n af o rt h es y n t h e s i so fc y c l i ce n o le t h e r3 - 3b y m e t h y 7 l e n a t i o no fl a c t o n e3 - 2 c o m p o u n d3 - 3w a sv e r ys u s c e p t i b l et oh y d r o l y s i sa n d i s o m e r i z a t i o ni nt h ep r e s e n c eo fap r o t o ns o u r c e a t0 a tt h ep r e s e n c eo fa c i d3 - 3w a s c o n v e r t e dt ok e t o n eq u a n t i t a t i v e l y , t h ei s o m e r i z a t i o no fe x o c y c l i ce n o le t h e r3 - 3t o e n d o c y c l i ce n o le t h e r3 - 4w a sf i n i s h e da t9 0 。ci n1 0 - 1 2m i n , w h e r e a sl o n g e rr e a c t i o n t i m eg a v eo n l yt h eh y d r o l y z a t ea n dd e c o m p o s e dp r o d u c t 3 t h r e er i n ge n o le t h e r sw e r ep r e p a r e db yr e a c t i o no f p h e n o l sw i t hm e t h y lv i n y lk e t o n e t h ey i e l dr o s ef r o m1 4 t o2 8 b yu s i n gc a t a l y s ta m b e r l y s t 一1 5i np l a c eo fp r o p i o n i c a c i d p h e n y l b o r o n i ca c i dw h i c hh a db e e nr e p o r t e db yl i t e r a t u r e ，t w oo ft h e ma r en e w c o m p o u n d s t h er e a c t i v i t yo f t h es u b s t r a t e sp h e n o l ss e e m st ob ea s s o c i a t e dt ot h ee l e c t r o n i c d e n s i t yo ft h ea r o m a t i cr i n g s , t h u s t h er e a c t i v i t yo fp h e n o l si si nt h ef o l l o w i n go r d e r ： v p h l o r o g l u c i n o l 3 ，5 d i h y d r o x y t u l u e n e r e s o r c i n p - m e t h y l p h e n o l ( c h a p t e r4 ) 4 h a l o g e n a t i o n so fm e t h o x yb e n z e n ea t - 2 0 0 cu s i n gn b r o m o s u c c i n i m i d e ( n b s ) a n d n - i o d o s u c c i n i m i d e ( n i s ) a sh a l o g e n a t i n gr e a g e n t s h a v e b e e n s t u d i e d ( c h a p t e r 4 ) p h l o r o g l u c i n o lt r i m e t h y le t h e rc o u l dr e a c tw i t hn b s o rn i s a t - 2 0 0 c ；1 , 3 一d i m e t h o x y b e n z e n e c o u l dr e a c tw i t hn b sa t 一2 0 0 c w h e r e a st h er e a c t i o nw i t hn i st o o kp l a c ea t h i g h e r t e m p e r a t u r e ( 2 0o c ) t h e s er e s u l t sp r o v i d e di n f o r m a t i o nu s e f u lf o rt h es y n t h e s i so fh a l o k e t a l s3 - 5 ，4 - 2a n d4 - 5 5 t h er a d i c a lc y c l i s a t i o nr e a c t i o ni nb a s i cs o l u t i o nw a ss t u d i e d i tw a sf o u n df o rt h e f i r s tt i m et h a tt h ea d d i t i o no f t r i m e t h y l a m i n et ot h er e a c t i o nd e c r e a s e dt h ey i e l da sw e l la st h e r a t i o so fs t e r e o i s o m e re n d o e x o t h er a d i c a l c y c l i s a t i o nr e a c t i o n su s i n gi o d ok e t a l 勰 s u b s t r a t ew a sc o m p a r e dw i t ht h a to fu s i n gb r o m ok e t a l 觞s u b s t r a t e t h ef o r m e ra f f o r d e d c y c l i ck e t a li n8 6 3 y i e l d ( 2s t e p s ) w h i l et h el a t t e ri n4 8 3 i nt h es e c t i o no fb i o a c t i v i t ys t u d y ( c h a p t e r5 ) ，t h ei n f l u e n c eo f1 2 - d e h y d r o x y l x y l o k e t a l ca n d12 - m e t h y i x y l o k e t a lbo nt h ea c t i v i t yo f c h o l i n e s t e r a s e ( c h e ) i nv i t r ow e r ei n v e s t i g a t e d b yam o d i f i e dm e t h o do fe u m e n , i tw a sf o u n dt h a tt h ec h ea c t i v i t yw a si n h i b i t e db yt h e s e c o m p o u n d si nad o s e d e p e n d e n tm a n n e r , h o w e v e r ，t h e yw e r ew e a k e ri n h i b i t o ro fc h et h a n t h ec o r r e s p o n d i n gn a t u r a lc o m p o u n d s ，t h ei c 5 0w e r el a r g e rt h a n1 0 0i t m o l l i tw a ss u p p o s e d t h a ti tb et h ec o n f i g u r a t i o no f k e t a l sn o tt h ec o n s t i t u t i o nt h a tr e s p o n s e df o rt h ec i t ei n h i b i t i o n ， t h u s ，x y l o k e t a law a sam u c hs t r o n g e ri n h i b i t o ro f c h et h a nb ，c ，dp r o b a b l yb e c a u s ei th a d ac 3 - s y m m e t r i cs t r u c t u r e b i o a s s a yi n v i t r oh a da l s os h o w nt h a td i h y d r o c o u m a r i n ss y n t h e s i z e di n t h i s p a p e r w e r ew e a ki n h i b i t o ro fc h o l i n e s t e r a s e t h ec o m p o u n d3 - 2t h a tp h e n o l i ch y d r o x y lh a db e e n p r o t e c t e db yb e n z y le t h e rw a sas t r o n g e ri n h i b i t o ro fc h et h a n3 - 1w i t ha 丘e ep h e n o l i c h y d r o x y l ，w h e r e a s3 - 1w a ss t i l las t r o n g e ri n h i b i t o ro fc h et h a n3 - 9w i t ht w of r e ep h e n o l i c h y d r o x y l ，t h e s er e s u l t ss u g g e s t e dt h a t t h ep h e n o l i c h y d r o x y ln e g a t i v e l yi n f l u e n c e d t h e d i h y d r o c o u m a r i n sf o rt h e i ri n h i b i t i n ge f f e c to nc h e k e y w o r d s ：x y l o k e t a t s ，k e t a l s ，s y n t h e s i s ，b i o a c t i v i t y v i 第1 章海洋真菌代谢物研究的进展 1 1 海洋真菌 真菌是一个广泛的生物类群。在这个类群中除了纯真菌( t r u ef u n g i ) ) 之外，还 有粘菌、卵菌、地衣以及一些单细胞的原核生物，它们有着各自的生活循环和生 态环境，尽管它们都归属于真菌这一类群，但是在营养、生长、生理以及遗传等 方面有着自身的特征。所以多年来围绕着真菌的定义而存在着一些争论，给真菌 做一个简单的定义是困难的。然而典型真菌有着它自身的特征以区别于其他的生 物类群。 真菌是典型的丝状体，单个的丝状物称为菌丝( h y p h a ) ，并且被一层壁包围， 壁的主要成分为几丁质。菌丝的生长不像细菌那样进行裂殖，而是在菌丝的尖端， 限于顶端生长。在顶端之后分枝而产生网状的菌丝，叫做菌丝体( m y c e l i u m ) 。 几乎所有真菌都是异养的，它们需要把有机物质预先加工，作为能源和碳源 进行细胞合成。因为真菌具有坚硬的细胞壁而不能吞噬食物，所以它们借助向周 围环境分泌胞外酶去分解复杂的多聚糖类，吸收简单的可溶性的营养物质。 相对于原核的细菌而言，真菌是真核的，它们有被膜包围的核和一系列细胞 器，它们的核糖体是8 0 s 型，而细菌是7 0 s 型。 真菌是通过有性和无性的方式进行繁殖，两者都产生孢子。孢子在大小和形 状方面区别较大，虽然它类似于种子的功能，但有别于绿色植物的种子。 因此，给真菌下一个确切的定义不容易。但是一般来说它必须具备下面5 个 条件：细胞具有真j 下的细胞核：通常为分枝繁茂的丝状体，菌丝呈顶端生长： 有硬的细胞壁，大多数真菌的壁为几丁质；通过细胞壁吸收营养物质，分泌 胞外酶降解不被吸收的多聚物为简单化合物而吸收，是异养型；通过有性和无 性繁殖的方式产生孢子延续种族i i 。 相对于陆地真菌而言，人们认识海洋真菌较晚。最早分离到的海洋真菌相 当部分是陆地上常见的种类，如a s p e r g i l l u s ，a l t e m a n a , p e r m i c i l l i u m 等，因而人们 认为它们不是“真正”的海洋真菌，它们既可以生活在海水中，又可以生活在陆 地上。事实上，海洋真菌不是个分类学系统学上的概念，而是生态学，生理学意 义上一大类真菌。目前较为广泛接受的海洋真菌的定义1 9 7 9 年k o h l m e r e r 提出的， 能在海水中繁殖和完成生活史，又能在海水培养基上良好生长的真菌类群，称为 海洋真菌，又称海水真菌；海洋真菌分为专性海洋真菌和兼性海洋真菌，一些来 源于海洋并能在海洋生境中生长与繁殖者为专性海洋真菌，另一些来源于陆地或 淡水，但能在海洋生境中生长与繁殖者为兼性海洋真菌。几乎所有真菌都可在小 于海水中氯化钠浓度的条件下生长，因此耐盐性不能作为区分海洋真菌与陆地真 菌的标志【2 】。 至2 0 0 0 年止，从海洋中分离出的真菌有4 4 4 种，包括子囊菌类、担子菌类及 半知菌类三种类型的真菌，其中子囊菌类的海洋真菌数目较多，占到总分离数的 8 1 1 ，半知菌类的真菌占到1 6 7 ，担子菌类真菌最少，仅有2 2 。中国海洋 真菌的种类报道仅见1 9 9 4 年黄宗国编著的中国海洋生物种类与分布一书，其 中记录了子囊菌类7 2 种，担子菌类2 种，半知菌类5 3 种，仅占世界报道海洋真 菌种类的2 8 6 。由于海洋环境稳定，温度、盐度的变化小，寄主种类及可利用 的基质相当少，有机质大多集中在沿岸，所以说环境对真菌造成的选择性压力远 低于陆生环境，故海洋真菌未能造成多样化的演化方式，其种类比陆地真菌少得 多。海洋真菌种类较少的另一个原因可能与人们对海洋真菌的研究较少及海洋真 菌的采样、分离培养方法也较陆地真菌困难有关。 高等海洋真菌多分布在近岸海域的各种基底上，按其栖住对象可分为寄生于 动植物、附着生长于藻类和栖住于木质和其他海洋基底上等类群。从潮问带高潮 线或河口到深海，从浅海沙滩到深海沉积物中均有其成员。海洋酵母菌和低等真 菌附生于浮游微生物和动物体上，因而在大洋中也有分布。由于海洋真菌营腐生 或寄生生活，所以其地理分布的特点取决于寄主的地理分布范围。但海水中溶解 氧的浓度和海水水温，也是影响海洋真菌存在与发展的重要因素。大多数海洋真 菌依赖某种基物而生存，只有少数真菌不依赖基物。根据海洋真菌的栖生习性可 划分为如下几种生态类型：木生真菌、寄生藻体真菌、红树林真菌、海草真菌、 寄生动物体真菌【3 】0 1 2 海洋真菌代谢物 从陆地真菌开发药用资源的历史由来己久，在细菌感染治疗史上的一个引起 世界轰动，影响最深远的事件是青霉素的发现。1 9 2 8 年，英国的细菌学家弗莱明 从青霉菌中发现了青霉素，1 9 3 5 年，英国牛津大学的生物化学家钱恩和物理学家 弗罗里将青霉素用于动物实验和疾病的治疗。由于青霉素的发现，拯救了无数肺 炎、脑膜炎、脓肿、败血症患者的生命。弗莱明、钱恩、弗罗里由于青霉素的发 现于1 9 4 5 年获得诺贝尔医学和生理学奖。另一个从真菌中获得的重要抗生素是头 孢菌素。头孢菌素是1 9 4 5 年gb r o t z u 在地中海撒丁岛海域分到的一株真菌头孢 霉( c e p h a l o s p o i u na c r e m o n i u m ) 的培养液中获得的。头孢菌素有c e p h a l o s p o r i nc c e p h a l o s p o r i np 1 ，p 2 ，p 3 ，p 4 ，p 5 等多种同类物，包括半合成的头孢菌素，目前产品 品种已达2 0 0 多种。与青霉素相比，头孢菌素具有抗菌谱广，耐青霉素霉，疗效 高，毒性低，过敏反应少等优点。其它还有一些重要的真菌代谢物如狄黄霉素 ( g r i s e o f u k i n s ) 等，在临床上用作抗生素或抗肿瘤药物1 4 ，5 1 。 除头孢菌素外，目前从海洋真菌中- 丌发出来的药物还不多见，文献报道的大 多是新代谢物的发现，生理活性筛选和代谢物的化学合成。由于海洋真菌的生活 环境与陆地真菌不同，海洋具有高盐、高压、低温、寡营养等特点，可能进化出 与陆地真菌不同的代谢系统和机体防御机制，产生结构新颖独特的代谢物。目前 已从海洋真菌中分离出许多新的次级代谢物，种类主要有萜类化合物、肽类、生 物碱、酮类、酯类化合物等，其中约有7 0 - - 8 0 具有生物活性，它们包括抗肿瘤 化合物、抗菌、抗病毒化合物、生物毒素、酶抑制剂、免疫抑制剂、多不饱和脂 肪酸等。 从海洋基底上分离出真菌菌株后，需要人工培养出大量的菌体才能获得足够 量的次级代谢物用于研究。并不是所有的海洋真菌都需要在海水中培养，有些可 以在淡水中生长繁殖。根据组成不同，培养基有多种，使用不同的培养基，有可 能产生不同的代谢物。n u m a t a 等报道了来自海藻e n t e r o m o r p h ai n t e s t i n a l i s 的真菌 p e n i c i l l i u ms p 在不同的培养基上产生了结构完全不同的细胞毒次级代谢物。一种 培养基是2 葡萄糖，1 蛋白胨，2 麦芽膏，蒸馏水，p h 7 5 ：第z - 种培养基是 2 葡萄糖，1 蛋白胨，0 5 酵母膏，人工海水，p h 7 5 。以前者为培养基时， 2 70 c 培养3 个星期，从菌体中分离到代谢产物p e n o s t a t i n sa 、i ，p a t u l i n 和 ( + ) 一e p i e p o x y d o n , 而以后者为培养基时，2 7o c 培养3 个星期，分离到完全不同的 代谢物c o m m u n e s i n s a 和b ，p e n o c h a l a s i n a h c h a e t o g l o b o s i n s 八f 和o 【6 - 1 1 1 。 海洋真菌是海洋微生物的一个大的类别，与陆地微生物相比，海洋微生物是 一个尚待开发的资源宝库，因此人们纷纷把目光投向海洋微生物的研究开发，希望 从中获得人类所需要的新型海洋微生物制剂、药物或药物的先导化合物。另外， 海洋微生物具有繁殖快、易培养的特点，随着培养技术的进步和分子生物学技术 的应用，海洋微生物的开发利用将会进入一个新的发展时期。 1 2 1 海洋真菌抗肿瘤代谢物 肿瘤是危害人类健康的重要疾病之一。抗肿瘤药物的筛选方法最初是以化合 物定向作整体水平的评价，后来发展到以人肿瘤细胞株为基础、疾病定向的细胞 水平初评、整体水平复评的二阶段评价模式。采用二阶段评价模式提高了评价效 率、降低了成本，使多种肿瘤治疗药物或候选药物得以发现，有的已在l 晦床上广 泛应用，如紫杉醇、拓扑特肯及其系列修饰物等。采用一个或数个肿瘤细胞株进 行初选虽然可导致重要新药的发现，但采用这种方式发现的药物大部分不能在临 床上对抗实体肿瘤的生长。于是美国癌症研究所( n c 0 逐渐取消了其在1 9 8 5 1 9 9 0 年问的p 3 8 8 鼠白血病抗癌药物的筛选计划，取而代之的是一个由6 0 个不同的人类 肿瘤细胞系组成的离体初级筛选体系。由该框架体系筛选得到化合物的一个活性 “指纹”，与化合物数据库比较，可提供关于化合物的类型、作用机制和构效关系 的信息，大大加快新抗肿瘤候选药物的发现。然而，由于条件的限制，大多数化 合物抗肿瘤活性初选仍限于一个或若干个肿瘤细胞株。 日本的t a k a h a s h i l l 2 a 3 l 等从海藻s a r g a s s u mt o r t i l l a e 分离得到一株海洋真菌 l e p t o s p h a e r i as p 经过人工培 养，甲醇提取和色谱分离，从其 培养物中先后得到l e p t o s i n s a c ( 1 - l l - 3 ) ，d ( 1 - 8 一l 1 0 ) ， g o - 4 ) ，g o - 5 ) ，g 2 ( 1 - 6 ) 和h ( 1 7 ) 。它们是哌嗪二酮类化合物。 l e p t o s i n s 对p 一3 8 8 细胞有显著的 细胞毒性活性范围从1 7 5 1 0 2 i _ t g m l 到8 6 1 0 2p g m l 其中 l e p t o s i n sa 和c 的活性最强。 ( 1 - 1 ) x = 4 ，y = 2 ( 1 - 5 ) x = 3 y = 3( 1 - 8 ) x = 2 ( 1 - 2 ) x = 3 。y = 2 ( 1 6 ) x = 2 y = ( 1 - 9 ) x = 3 ( 1 _ 3 ) x = 2 ，y = 2 1 - 7 ) x = 2 y = 4 ( 1 - 10 ) x = 4 ( 1 q x = 4 ，y = 3 l