苯并呋喃类化合物、其制备方法及其应用和抗菌剂与流程

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1.本发明涉及天然化合物技术领域，具体而言，涉及苯并呋喃类化合物、其制备方法及其应用和抗菌剂。

背景技术：

2.石香薷(学名：mosla chinensis maxim.)是唇形科石荠苎属植物。直立草本。茎高9-40厘米，纤细，自基部多分枝，或植株矮小不分枝，被白疏柔毛。叶线状长圆形至线状披针形。分布于越南北部和中国；在中国分布于山东、江苏、浙江、安徽、江西、湖南、湖北、贵州、四川、广西、广东、福建及台湾地区。生长于海拔至1400米的草坡或林下。
3.夏、秋两季茎叶旺盛、果实成熟时期在晴天采摘，取地上部分食用，在中国民间常与白扁豆或白扁豆花一起熬成汤食用，用来避免中暑。石香薷也在夏季被人们用来泡茶饮用，预防感冒。石香薷也具有一定的药用功效，中国国家卫健委从2012年起就将石香薷定义为药食同源物品(即是食品又是中药材的物质)。中国民间用全草入药，治中暑发热、感冒恶寒、胃痛呕吐、急性肠胃炎、痢疾、跌打瘀痛、下肢水肿、颜面浮肿，消化不良、皮肤湿疹搔痒、多发性疖肿，此外亦为治毒蛇咬伤要药。
4.现代药理学研究表明具石香薷有抗菌和抗病毒等生物活性，一般认为石香薷的主要药理活性成分是挥发性成分——精油，目前对石香薷的化学成分和药理活性的研究也基于此。石香薷精油的主要成分是香芹酚、对伞花烯、麝香酚醋酸酯、麝香草酚和γ-松烯。石香薷精油可以强烈抑制金黄葡萄球菌的生物膜形成。此外，香芹烯醇是一种潜在的替代疗法，用于甲型流感病毒感染诱导的过度免疫反应，石香薷的抗寒作用可能取决于香芹酚的抗病毒作用。石香薷精油还可在iva感染小鼠中发挥作用，抑制iva复制和炎性介质，并促进抗氧化能力。
5.可见，关于石香薷的研究基本集中在对其挥发性成分，而关于石香薷的非挥发性部分的试验研究很少。
6.鉴于此，特提出本发明。

技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供苯并呋喃类化合物、其制备方法及其应用和抗菌剂。本发明实施例提供的苯并呋喃类化合物由石香薷的非挥发性部分制备得到，其具有良好的抗菌功效，进一步丰富了从石香薷提取得到的化合物的种类，也进一步扩增了抗菌剂的选择类型。
8.本发明是这样实现的：
9.第一方面，本发明提供一种苯并呋喃类化合物，其选自下述式1至式3所示的化合物中的至少一种：
10.以及
11.第二方面，本发明提供一种前述实施方式所述的苯并呋喃类化合物的制备方法，包括：对石香薷不挥发物提取物进行分离形成所述苯并呋喃类化合物。
12.在可选的实施方式中，分离的步骤包括：利用醚类溶剂-酯类溶剂对所述石香薷不挥发物提取物进行梯度洗脱；
13.优选地，分离的步骤包括：利用石油醚-乙酸乙酯对所述石香薷不挥发物提取物进行梯度洗脱；
14.优选地，石油醚-乙酸乙酯中石油醚和乙酸乙酯的体积比为100:0～0：100。
15.在可选的实施方式中，所述石香薷不挥发物提取物的制备步骤包括：对石香薷提取物进行萃取。
16.在可选的实施方式中，萃取的步骤包括：将所述石香薷提取物、醚类溶剂和醇-水溶剂混合，而后分离并收集醇-水部分物质；
17.优选地，萃取的步骤包括：将所述石香薷提取物和石油醚混合分散，而后与甲醇水溶液混合静置，而后回收甲醇水部分；
18.优选地，甲醇水溶液的浓度为8-12％。
19.在可选的实施方式中，所述石香薷提取物制备步骤包括：对石香薷进行超临界萃取。
20.在可选的实施方式中，超临界萃取的条件包括：萃取釜压力保持为12-15.0mpa、温度为45-50℃、20-30kg/h的co2流速循环萃取；分离釜i压力和温度分别为9-10.0mpa和35-40℃；分离釜ii压力和温度分别为6-8.0mpa和25-30℃；循环萃取2-3小时。
21.第三方面，本发明提供一种前述实施方式所述的苯并呋喃类化合物在制备抗菌剂中的应用。
22.第四方面，本发明提供一种抗菌剂，其包括前述实施方式所述的苯并呋喃类化合物。
23.在可选的实施方式中，所述抗菌剂抑制的细菌包括革兰氏阳性球菌，优选为金黄葡萄球菌。
24.本发明具有以下有益效果：本发明实施例提供一种苯并呋喃类化合物，该化合物具有优异的抗菌效果，特别是对金黄葡萄球菌有显著的抑菌效果。该化合物从石香薷的非挥发性成分中分离得到，进一步扩增了对石香薷的非挥发性成分的化合物的类型，也进一步扩增了抗菌剂的选择类型。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
26.图1为本发明实施例提供的化合物1-3的二维核磁谱图；
27.图2为本发明实施例提供的化合物1-3的ecd计算结果图(从左到右分别为化合物1-3)；
28.图3为本发明实施例提供的化合物1的核磁氢谱图；
29.图4为本发明实施例提供的化合物1的核磁碳谱图；
30.图5为本发明实施例提供的化合物1的dept谱图；
31.图6为本发明实施例提供的化合物1的dept90谱图；
32.图7为本发明实施例提供的化合物1的dept135谱图；
33.图8为本发明实施例提供的化合物1的hsqc谱图；
34.图9为本发明实施例提供的化合物1的hmbc谱图；
35.图10为本发明实施例提供的化合物1的cosy谱图；
36.图11为本发明实施例提供的化合物1的noesy谱图；
37.图12为本发明实施例提供的化合物1的hresims谱图；
38.图13为本发明实施例提供的化合物1的cd谱图；
39.图14为本发明实施例提供的化合物1的uv谱图；
40.图15为本发明实施例提供的化合物2的核磁氢谱图；
41.图16为本发明实施例提供的化合物2的核磁碳谱图；
42.图17为本发明实施例提供的化合物2的dept谱图；
43.图18为本发明实施例提供的化合物2的dept90谱图；
44.图19为本发明实施例提供的化合物2的dept135谱图；
45.图20为本发明实施例提供的化合物2的hsqc谱图；
46.图21为本发明实施例提供的化合物2的hmbc谱图；
47.图22为本发明实施例提供的化合物2的cosy谱图；
48.图23为本发明实施例提供的化合物2的noesy谱图；
49.图24为本发明实施例提供的化合物2的hresims谱图；
50.图25为本发明实施例提供的化合物2的cd谱图；
51.图26为本发明实施例提供的化合物2的uv谱图；
52.图27为本发明实施例提供的化合物3的核磁氢谱图；
53.图28为本发明实施例提供的化合物3的核磁碳谱图；
54.图29为本发明实施例提供的化合物3的dept谱图；
55.图30为本发明实施例提供的化合物3的dept90谱图；
56.图31为本发明实施例提供的化合物3的dept135谱图；
57.图32为本发明实施例提供的化合物3的hsqc谱图；
58.图33为本发明实施例提供的化合物3的hmbc谱图；
59.图34为本发明实施例提供的化合物3的cosy谱图；
60.图35为本发明实施例提供的化合物3的noesy谱图；
61.图36为本发明实施例提供的化合物3的hresims谱图；
62.图37为本发明实施例提供的化合物3的cd谱图；
63.图38为本发明实施例提供的化合物3的uv谱图。
具体实施方式
64.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
65.本发明实施例提供一种苯并呋喃类化合物，其选自下述式1至式3所示的化合物中的至少一种：
66.以及
[0067][0068]
上述化合物有优异地抑菌效果，特别是对金黄葡萄球菌有显著的抑制效果，可以用于制备抑菌剂。
[0069]
需要说明的是，本发明实施例提供的苯并呋喃类化合物从石香薷提取得到，特别
是从石香薷的非挥发性成分中分离得到仅仅是举例，可以理解的是，从其他的含有该苯并呋喃类化合物的天然材料中提取得到的该苯并呋喃类化合物也在本发明实施例的保护范围内。
[0070]
本发明实施例提供一种上述苯并呋喃的制备方法，包括：
[0071]
第一步，制备石香薷提取物；
[0072]
对石香薷进行提取，具体地，对石香薷进行超临界萃取，具体地，利用超临界萃取制备石香薷提取物，其中，超临界萃取的操作包括：称取香薷适量，粉碎，置于超临界萃取釜中，开启萃取釜和分离釜加温装置，待达到设定温度后打开压缩泵；萃取釜压力保持为12-15.0mpa(例如为12mpa、13mpa、14mpa以及15mpa等12-15mpa之间的任意数值)，温度为45-50℃(例如为45℃、47℃和50℃等45-50℃之间的任意数值)，以20-30kg/h(例如为20kg/h、25kg/h以及30kg/h等20-30kg/h之间的任意数值)的c02流速循环萃取；分离釜i压力和温度分别为9-10.0mpa(例如为9mpa、9.5mpa以及10mpa等9-10mpa之间的任意数值)和35-40℃(例如为35℃、36℃、37℃、38℃、39℃以及40℃等35-40℃之间的任意数值)；分离釜ii压力和温度分别为6-8.0(例如为6mpa、7mpa以及8mpa等6-8mpa之间的任意数值)mpa和25-30℃(例如25℃、26℃、27℃、28℃、29℃以及30℃等25-30℃之间的任意数值)；循环萃取2-3小时(例如2小时、2.5小时以及3小时等2-3小时之间的任意数值)。
[0073]
需要说明的是，采用超临界co2萃取仅仅是本发明实施例提供的一种提取方法，可以理解的是也可以采用其他提取方法提取得到含有上述苯并呋喃类化合物的石香薷提取物，可以采用的其他提取方法可以是煎煮提取、渗漉提取以及浸渍提取等。可以理解的是，该石香薷提取物也可以直接购买。
[0074]
第二步，制备石香薷不挥发物提取物；
[0075]
对上述石香薷提取物进行萃取，具体地，将上述石香薷提取物和石油醚混合分散形成悬浮液，而后将其倒入分液漏斗中，并加入醇-水溶剂，例如甲醇水溶液(甲醇水溶液的浓度为8-12％，例如为8％、9％、10％、11％以及12％等8-12％之间的任意数值)，而后混合均匀，静置萃取，萃取5次，回收甲醇水部分，得到石香薷不挥发物提取物。
[0076]
第三步，制备苯并呋喃类化合物；
[0077]
利用200目到300目的正相硅胶柱分离上述石香薷不挥发物提取物，利用醚类溶剂-酯类溶剂对其进行梯度洗脱，具体利用石油醚-乙酸乙酯对所述石香薷不挥发物提取物进行梯度洗脱；其中，石油醚-乙酸乙酯中石油醚和乙酸乙酯的体积比为100：0～0：100。对tcl平板进行测试，将相同的组分组合得到四个组分：sxr1-1～sxr1-4，经hplc分离为式1-至式3所示化合物。
[0078]
金黄葡萄球菌可引起一系列疾病，从浅表皮肤感染到严重肺炎。大量研究表明，从传统草药中提取的许多生物活性化合物具有显著的抗菌活性，并已被广泛用作传染病的替代药物。草药可以产生多种次生代谢产物，以抵抗环境中微生物的入侵。目前，从中草药中提取的许多小分子化合物已被证明能有效抑制细菌。因此，从中药材中寻单体化合物是一种可行的抗菌化合物来源。因此，本发明实施例还提供一种上述苯并呋喃类化合物的应用，该苯并呋喃类化合物可以抑制细菌，特别是革兰氏阳性菌，例如金黄葡萄球菌，因此，该苯并呋喃类化合物可以用于制备抑菌剂。
[0079]
进一步地，本发明实施例还提供一种抑菌剂，其包括上述式1至式3所示化合物中
的任意一种。该抑菌剂还可以包括其他具有抑菌效果的抑菌剂，或者能够提升式1至式3所示化合物抑菌效果的增效剂，或者现有其他一些辅料，例如润滑剂、增稠剂以及崩解剂等。
[0080]
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
[0081]
实施例1
[0082]
本发明实施例提供3个苯并呋喃化合物，其结构式分别如下所示:
[0083]
式1(下文记为化合物1)、式2(下文记为化合物2)以及式3(下文记为化合物3)。
[0084]
本实施例还提供上述苯并呋喃化合物的制备方法，包括：
[0085]
第一步、制备石香薷提取物
[0086]
称取香薷适量，粉碎，置于超临界萃取釜中，开启萃取釜和分离釜加温装置，待达到设定温度后打开压缩泵；萃取釜压力保持为12mpa，温度为45℃，以20kg/h的co2流速循环萃取；分离釜i压力和温度分别为9mpa和40℃；分离釜ii压力和温度分别为7mpa和30℃；循环萃取2小时。
[0087]
第二步、制备石香薷不挥发物提取物
[0088]
取上述石香薷提取物3kg，加入1.5升石油醚分散，而后将悬浮液倒入5l分离漏斗中，加入10％甲醇水溶液1.5升，塞住分离漏斗的塞子，仔细混匀，静置萃取，萃取五次，回收10％甲醇-水部分，得到18.19g石香薷不挥发物提取物。
[0089]
第三步、分离
[0090]
取上述石香薷不挥发物提取物18g,用200目到300目正相硅胶柱分离，并用石油醚-乙酸乙酯梯度洗脱，石油醚比乙酸乙酯100：0，90：10，80：20，70：30，60:40,50:50,40:60,30：70,20:80,10:90和0:100，每个比例冲洗5个柱体积，洗脱液每100ml收集一次馏分,用tlc平板进行测试，合并相同馏分，将相同的组分组合得到四个组分：sxr1-1～sxr1-4，经hplc分离为化合物1、化合物2和化合物3。
[0091]
对上述得到的苯并呋喃化合物进行表征，具体如下：
[0092]
对上述3个苯并呋喃化合物进行核磁检测以及质谱检测。
[0093]
构象分析
[0094]
构象分析在殷赋云平台中进行(https://cloud.yinfotek/)在mmff94力场中
使用confab的系统算法，rmsd阈值为0.2
°
，能量窗为50kcal/mol。
[0095]
核磁共振计算，使用高斯0914进行理论计算。首先，在pm6下优化所有构象。根据boltzmann分布定律计算室温平衡布居，在此基础上保持布居的主要构象超过1％。使用hf/6-31g(d)和b3lyp/6-31g(d)进一步优化所选构象。振动频率分析证实了结构稳定。在相应溶剂中进行iefpcm模型模拟计算，在mpw1pw91/6-311+g(2d,p)水平下，使用包括原子轨道在内的量化(giao)方法计算。在根据boltzmann分布平均tms矫正的nmr化学位移值，并通过线性回归拟合到实验值。为了确认nmr计算的结论，还进行了dp4+分析。
[0096]
ecd计算：使此结构来自于先前的nmr计算，利用时间依赖密度泛函理论(td-dft)，利用iefpcm模型，在相应溶剂中b3lyp/6-311g(d，p)水平下进行ecd计算。
[0097]
上述表征结果参见图1-图38和表1-表2。
[0098]
表1化合物1和2的1h nmr和
13
c nmr数据(500mhz)
[0099][0100][0101]
表2化合物3的1h nmr和
13
c nmr数据(500mhz)溶剂：氘代氯仿
[0102][0103]
根据上述表征结果可知，化合物1为浅黄油状物。其分子式为c
16h20
o6，根据hr-esi-ms数据确定，m/z：331.1149[m+na]
+
(calcd 331.1113)，表明有七个不饱和度。该结构包含一个五取代的苯环和三个甲基(包括一个甲氧基)信号[δc 70.62(d)，104，34(d)，65.29(d)]。根据其
13
c-nmr(125mhz，methylol-d4)和dept光谱，该结构含有三个氧化亚甲基信号，两个亚甲基信号[δc 71.45(t)，32.06(t)]和三个甲基信号[δc 25.11(q)，25.21(q)，56.72(q)]，表明2的结构含有一个氧庚烷环。比较化合物1和化合物2的核磁共振数据，可以推断出化合物1和化合物2都有与苯环相连的含氧环庚烷，这与苯环相连的呋喃环主要不同。根据hmbc谱，h-2与c-15和c-16有关，表明异丙醇结构与呋喃环相连。hmbc显示，c-8和h-10、h-8和c-10之间有很强的关联性，说明c-8和c-10之间的脱水形成了一个氧桥。这些数据可以推断出图1中所示的结构。根据化合物1的化学位移和特殊的氧桥结构，通过nmr和ecd计算出可能的结构。最后，通过比较ecd和结果，建议将化合物1的结构确定为(2s，8s，10r，11r)。
[0104]
化合物2为浅黄油状物。根据hr-esi-ms数据，其分子式为c
13h14
o5，m/z：251.0915[m+h]
+
(calcd 251.0919)，表明有七个不饱和度。根据1h-nmr(500mhz，氯仿-d)光谱，化合物2包含一个五取代的苯环结构[δh 6.89(1h，s)]，一个烯烃信号[δh 6.69(1h，d，j＝2.5hz)，7.57(1h，d，j＝2.5hz)]和一个甲氧基信号[3.86(3h，s)]。根据
13
c-nmr(125mhz，氯仿-d)光谱和dept光谱，该化合物的结构中含有两个氧化亚甲基[δc 100.05(d)，69.85(d)]，两个亚甲基和一个甲氧基。这些数据可以推断为图2中所示的结构。2-(8r，10r)和2-(8r，10s)的核磁共振数据是通过tddft计算的。结果显示，2-(8r,10r)适合于化合物2。为了确定化合物2的绝对构型，计算出的相应异构体2(8r,10r)和ent(8s,10s)的ecd光谱与实验光谱进行了比较。计算出的(8r,10r)ecd与实验曲线很一致。因此，建议化合物2的绝对构型应该是(8r,10r)。
[0105]
化合物3为黄油状物。其分子式为c
13h12
o4，根据hr-esi-ms数据确定，其分子式为m/z：233.0814[m+h]
+
(calcd 233.0808)，表明有8个不饱和度。它的1h nmr谱包含一个未被取代的苯基(δh 6.93,1h,s)，两个cis耦合的烯烃质子(δh 6.69,1h,d,j＝2.0hz；7.55,1h,d,j＝2.0hz；6.12,1h,d,j＝6.0hz；6.50,1h,d,j＝6.0hz)，和一个甲氧基基团(δh 3.85,1h,s)。
13
c核磁共振谱显示了13个碳原子的信号，这些信号被归类为苯基上的五个季碳原子(δc145.29,s；116.57,s；126.78,s；150.14,s；111.40,s)，双键上的四个碳(δc 145.43,d；107.23,d；142.11,d；101.75,d)，一个亚甲基(δc 72.24,d)，一个氧化亚甲基(δc 62.99,t)，和一个甲氧基(δc 56.14,q)。根据这些数据，该结构含有一个苯并二呋喃环。hmbc表明，δh 6.93与δc 107.23,δc 116.57,δc 145.26相关，δh 6.69与δc 145.26相关。这也证实了苯并二呋喃环的存在。δh 3.79,δh3.871和δc 74.24之间的相关性表明甲氧基和亚甲基连接在同一个碳上。cosy显示，双键上的δh 7.55和δh 6.69是相关的。cosy显示，双键上的δh 5.73和δh 4.18是相关的，而δh5.73和δh 4.18也是相关的。基于上述数据，化合物3的结构确定为式3所示。用ecd计算了绝对构型。建议3的绝对构型应该是(11s)。
[0106]
体外抑菌试验：采用96孔板微量稀释法。首先，向无菌96孔板(100μl/孔)中加入浓度为1
×
106cfu的金黄葡萄球菌的细菌悬液，将溶于nb介质中的药物(化合物1-3)100μl加入第一孔，混匀，然后取100μl加到第二孔，依次稀释至第九孔，从第九个孔中吸取100μl，100μl丢弃物。第十个孔用作无药细菌溶液的阳性对照，第十一个孔仅作为nb培养基的阴性对照。阳性对照药物的方法相同。混合后，在37℃的生化培养箱中培养24小时。测量od600值。
[0107]
结果见下表，表中+代表抑制率≥50％，-代表小于50％。
[0108][0109]
根据上述表格可知，在125μg/ml～500μg/ml的浓度下，化合物1至3显示出良好的抗菌效果，能抑制金黄葡萄球菌的生长，其中化合物3在低浓度下仍能抑制金黄葡萄球菌的生长。
[0110]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种苯并呋喃类化合物，其特征在于，其选自下述式1至式3所示的化合物中的至少一种：以及2.一种权利要求1所述的苯并呋喃类化合物的制备方法，其特征在于，包括：对石香薷不挥发物提取物进行分离形成所述苯并呋喃类化合物。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，分离的步骤包括：利用醚类溶剂-酯类溶剂对所述石香薷不挥发物提取物进行梯度洗脱；优选地，分离的步骤包括：利用石油醚-乙酸乙酯对所述石香薷不挥发物提取物进行梯度洗脱；优选地，石油醚-乙酸乙酯中石油醚和乙酸乙酯的体积比为100:0～0：100。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述石香薷不挥发物提取物的制备步骤包括：对石香薷提取物进行萃取。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，萃取的步骤包括：将所述石香薷提取物、醚类溶剂和醇-水溶剂混合，而后分离并收集醇-水部分物质；优选地，萃取的步骤包括：将所述石香薷提取物和石油醚混合分散，而后与甲醇水溶液混合静置，而后回收甲醇水部分；优选地，甲醇水溶液的浓度为8-12％。6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述石香薷提取物制备步骤包括：对石香薷进行超临界萃取。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，超临界萃取的条件包括：萃取釜压力保持为12-15.0mpa、温度为45-50℃、20-30kg/h的co2流速循环萃取；分离釜i压力和温度分别为9-10.0mpa和35-40℃；分离釜ii压力和温度分别为6-8.0mpa和25-30℃；循环萃取2-3小时。
8.一种权利要求1所述的苯并呋喃类化合物在制备抗菌剂中的应用。9.一种抗菌剂，其特征在于，其包括权利要求1所述的苯并呋喃类化合物。10.根据权利要求9所述的抗菌剂，其特征在于，所述抗菌剂抑制的细菌包括革兰氏阳性球菌，优选为金黄葡萄球菌。

技术总结

本发明涉及天然化合物技术领域，具体而言，涉及苯并呋喃类化合物、其制备方法及其应用和抗菌剂。苯并呋喃类化合物选自下述式1至式3所示的化合物中的至少一种：式1、式2以及式3。其非挥发性部分制备得到，其具有良好的抗菌功效，进一步丰富了从石香薷提取得到的化合物的种类，也进一步扩增了抗菌剂的选择类型。步扩增了抗菌剂的选择类型。步扩增了抗菌剂的选择类型。