嗜酸性氧化亚铁硫杆菌以生物膜的形式存在于在金属硫化矿表面时，会极大地促进金属的溶出，从而产生具有高浓度重金属离子的酸性矿坑水，对环境造成严重的污染。本发明专利技术公开了一类能够抑制嗜酸性氧化亚铁硫杆菌生物膜形成的化合物。该类化合物在不影响嗜酸性氧化亚铁硫杆菌正常生长的情况下，可以抑制该菌生物膜的形成，从而降低了嗜酸性氧化亚铁硫杆菌对硫化矿的侵蚀速度，显著降低了硫化矿区酸性重金属矿坑水的产生。与通常治理酸性重金属矿坑水污染的杀菌剂或抑菌剂相比，该类化合物在治理酸性重金属矿坑水污染的同时，将对环境的生态毒性降到最低，并且嗜酸性氧化亚铁硫杆菌不会产生由杀菌剂或抑菌剂引起的耐药性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环境微生物
，具体涉及抑制氧化亚铁硫杆菌生物膜形成的化合物及其在减少酸性重金属矿坑水产生方面的应用。
技术介绍
酸性矿坑水(acid mine drainage，AMD)主要是由于金属硫化矿在空气、水和微生物等的作用下，发生溶浸、氧化、水解等一系列物理化学反应而形成。目前，酸性矿坑水的污染已经成为全世界最为严重的环境问题之一，酸性矿坑水具有极低的pH(pH≤2.0)和高浓度的重金属离子，因此会对矿区周围的生态环境造成严重的污染。嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans，A.ferrooxidans)是酸性矿坑水环境中最为常见的浸矿细菌之一。当A.ferrooxidans以生物膜的形式存在于金属硫化矿表面时，可以极大的促进金属硫化矿的分解和金属离子的溶出，导致大量含有高浓度重金属离子的酸性矿坑水产生，因此A.ferrooxidans形成的生物膜在酸性矿坑水产生的过程中起着非常重要的作用。控制酸性矿坑水的方法大致可分为物理方法、化学方法以及生物方法三大类。其中最常用的是化学方法，即通过投放抑菌剂或杀菌剂抑制浸矿细菌的活性，从而防治酸性矿坑水的污染，但是，这种方法并不能作为一种长期的控制方法。原因在于：细菌的再生使人们必须不断的加入这些杀菌剂或者抑菌剂，这样不仅会导致嗜酸性氧化亚铁硫杆菌耐药性的产生，还会对矿区水体生物产生毒性，造成二次污染。本专利技术公开了一类能够抑制嗜酸性氧化亚铁硫杆菌生物膜形成的化合物，该类化合物在不影响嗜酸性氧化亚铁硫杆菌正常生长的情况下，可以抑制该菌生物膜的形成，从而降低了嗜酸性氧化亚铁硫杆菌对硫化矿的侵蚀速度，显著降低了硫化矿区酸性重金属矿坑水的产生。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是克服现有技术中存在的缺点，提供一系列酰化高丝氨酸内酯的类似物，该类化合物可以作为氧化亚铁硫杆菌生物膜形成的抑制剂。本专利技术的另一个目的是提供酰化高丝氨酸内酯的类似物在抑制硫化矿区酸性重金属矿坑水产生中的应用。为了实现上述目的，本专利技术公开了一种酰化高丝氨酸内酯类化合物，其化学结构通式为：其中n＝0，或1，或2，或3，或4，或5；X＝F，或Cl，或Br，或NO2，或CF3，或CH3，或CH3O。其中优选n＝0，或1，或2；X＝Br，或NO2，X为苯环对位上的取代基。进一步地，本专利技术中用于抑制氧化亚铁硫杆菌生物膜的酰化高丝氨酸内酯类似物是下述化合物中的一种：N-(3-环丁内酯)-4-溴苯丁酰胺(No.1)N-(3-环丁内酯)-4-溴苯乙酰胺(No.2)N-(3-环丁内酯)-2-溴苯乙酰胺(No.3)N-(3-环丁内酯)-3-溴苯乙酰胺(No.4)N-(3-环丁内酯)-4-氯苯乙酰胺(No.5)N-(3-环丁内酯)-3-氟苯乙酰胺(No.6)N-(3-环丁内酯)-4-氟苯乙酰胺(No.7)N-(3-环丁内酯)-4-硝基苯乙酰胺(No.8)N-(3-环丁内酯)-4-三氟甲基苯乙酰胺(No.9)N-(3-环丁内酯)-4-溴苯丙酰胺(No.10)本专利技术公开的酰化高丝氨酸内酯类化合物可用于抑制嗜酸性氧化亚铁硫杆菌生物膜形成，所述酰化高丝氨酸内酯类化合物的使用量为1-1000μM，优选10-100μM。本专利技术公开的酰化高丝氨酸内酯类化合物可用于抑制酸性重金属矿坑水的产生，所述酸性重金属矿坑水来源于金属硫化矿矿区，所述的化合物的使用浓度优选100μM。本专利技术的有益效果：本专利技术合成的化合物对氧化亚铁硫杆菌生物膜的形成具有较高的抑制活性，并且对于酸性重金属矿坑水的产生同样具有良好的抑制效果。此外，与现有技术相比，本专利技术是通过抑制氧化亚铁硫杆菌生物膜的形成，减少细菌和矿石之间的相互作用，从而达到抑制酸性重金属矿坑水产生的目的。该类化合物与传统的杀菌剂或抑菌剂相比，制备过程简单，抑制作用长效，无二次污染，不会产生由杀菌剂或抑菌剂引起的耐药性。附图说明图1为本专利技术的化合物对氧化亚铁硫杆菌Fe2+氧化百分率的影响，其中，细菌处理组；细菌+10μM化合物处理组；细菌+100μM化合物处理组。图2为本专利技术的化合物对氧化亚铁硫杆菌生物膜形成的影响，其中，细菌处理组；细菌+10μM化合物处理组；细菌+100μM化合物处理组。图3为本专利技术的化合物对浸矿体系中镍离子浓度的影响，其中，(□)无菌处理组；(■)细菌处理组；(△)细菌+100μM No.1化合物处理组；(▼)细菌+100μM No.2化合物处理组；(◆)细菌+100μM No.8化合物处理组。图4为本专利技术的化合物对浸矿体系中铜离子浓度的影响，其中，(□)无菌处理组；(■)细菌处理组；(△)细菌+100μM No.1化合物处理组；(▼)细菌+100μM No.2化合物处理组；(◆)细菌+100μM No.8化合物处理组。图5为本专利技术的化合物对浸矿体系中pH变化的影响，其中，(□)无菌处理组；(■)细菌处理组；(△)细菌+100μM No.1化合物处理组；(▼)细菌+100μM No.2化合物处理组；
(◆)细菌+100μM No.8化合物处理组。具体实施方式以下提供具体实施例以实现本专利技术所述的技术方案，但不限于这些实施例。实施例1氧化亚铁硫杆菌生物膜抑制剂的合成式中，No.1：R1＝Br，R2＝H，R3＝H，n＝2；No.2：R1＝Br，R2＝H，R3＝H，n＝0；No.3：R1＝H，R2＝H，R3＝Br，n＝0；No.4：R1＝H，R2＝Br，R3＝H，n＝0；No.5：R1＝Cl，R2＝H，R3＝H，n＝0；No.6：R1＝H，R2＝F，R3＝H，n＝0；No.7：R1＝F，R2＝H，R3＝H，n＝0；No.8：R1＝NO2，R2＝H，R3＝H，n＝0；No.9：R1＝CF3，R2＝H，R3＝H，n＝0；No.10：R1＝Br，R2＝H，R3＝H，n＝1；其中No.1、No.2、No.3、No.4、No.5、No.6、No.7、No.8、No.9、No.10分别为一种酰化高丝氨酸内酯类化合物类似物。具体合成步骤为：(1)在冰水浴条件下，将169mg(0.93mM)的(R)-(+)-α-氨基-γ-丁内酯盐酸盐和相应的0.93mM的有机酸置于10mL干燥的CH2Cl2溶液中混合均匀，之后加入267mg(1.5mM)1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)和68mg(0.6mM)的4-二甲氨基吡啶
(DMAP)，搅拌30min之后撤去冰浴，在室温条件下继续搅拌反应20h；(2)反应后的溶液经CH2Cl2稀释至终体积100mL，在分液漏斗中用等体积的10％(v/v)的HCl溶液和饱和NaCl溶液分别洗涤上述溶液3遍。之后收集有机相溶液，加入无水MgSO4除去有机相中残留的水分，经旋转蒸发仪50℃干燥后得到粗产物。粗产物经SiO2柱层析，TLC监测，乙酸乙酯：石油醚＝1.5:1洗脱，洗脱液经旋转蒸发仪50℃旋蒸、油泵减压抽滤之后得到目的产物No.1-No.10。实施例2化合物对氧化亚铁硫杆菌正常生长的影响实验材料：A.ferrooxidans ATCC23270购自American Type Culture Collection(ATCC)。嗜酸性氧化亚铁硫杆菌在正常生长的过程中将Fe2本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种酰化高丝氨酸内酯类化合物，其特征在于，所述化合物的结构通式如(Ⅰ)所示：
【技术特征摘要】
1.一种酰化高丝氨酸内酯类化合物，其特征在于，所述化合物的结构通式如(Ⅰ)所示：2.如权利要求1所述的酰化高丝氨酸内酯类化合物，其特征在于，其中n＝0，或1，或2，或3，或4，或5；X＝F，或Cl，或Br，或NO2，或CF3，或CH3，或CH3O。3.如权利要求2所述的酰化高丝氨酸内酯类化合物，其特征在于，n＝0，或1，或2；X＝Br或NO2，X为苯环对位上的取代基。4.如权利要求1所述的酰化高丝氨酸内酯类化合物，其特征在于，所述化合物为：N-(3-环丁内酯)-4-溴苯丁酰胺，或N-(3-环丁内酯)-4-溴苯乙酰胺，或N-(3-环丁内酯)-2-溴苯乙酰胺，或N-(3-环丁内酯)-3-溴苯乙酰胺，或N-(3-环丁内酯)-4-氯苯乙酰胺，或N-(3-环丁内酯)-3-氟苯乙酰胺，或N-(3-环丁内酯)-4-氟苯乙酰胺，或N-(3-环丁内酯)-4-硝基苯乙酰胺，或N-(3-环丁内酯)-4-三氟甲基苯乙酰胺，或N-(3-环丁内...
【专利技术属性】
技术研发人员：李红玉，赵阳，刘映前，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62
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