CN1015261B

CN1015261B - 碳代青霉烯类抗菌素的制备方法

Info

Publication number: CN1015261B
Application number: CN86105933A
Authority: CN
Inventors: 阿兰·马泰尔; 卡罗尔·巴昌德
Original assignee: Bristol Myers Squibb Co
Current assignee: Bristol Myers Co; Bristol Myers Squibb Co
Priority date: 1985-09-11
Filing date: 1986-09-09
Publication date: 1992-01-01
Also published as: CS656786A2; AT396472B; SU1480764A3; MY102957A; YU158586A; CN86105933A; SE8603798L; FR2587704B1; BE905415A; FI81803B; DE3630857C2; GB2180238B; ES2002303A6; KR870003110A; LU86575A1; NL8602282A; ZW16186A1; HUT42487A; YU45800B; IT1207578B

Abstract

本文叙述了新的碳代青霉烯类抗菌素的制备方法，在本发明新的碳代青霉烯的2位，有下式取代基

其中n是、0、1、2、或3，m是1或2，R是C₁～C₆烷基、烯丙基、炔丙基、羧甲基、氰基甲基或芳烷基，其中芳基是苯基或杂芳基，烷基是C₁～C₆烷基，上述含有锍基的杂环，其环上1个碳原子或多个碳原子上，可以有选择地被1个或2个C₁～C₆烷基取代。

Description

本发明是关于2位取代基为下式的新的碳代青霉烯类抗菌素的制备方法

其中n为、0、1、2或3，m是1或2，o为1或2，R是C₁～C₆烷基、烯丙基、炔丙基、羧甲基、氰基甲基或芳烷基，其中芳基部分为苯基或杂芳基，并且烷基部分为C₁～C₆烷基，上述含有锍基的杂环，其环上的1个碳原子或多个碳原子上可以有选择地被1个或2个C₁～C₆烷基取代。

具有碳代青霉烯母核的许多β-内酰胺类衍生物在文献中已有介绍。

文献报道，上述碳代青霉烯类衍生物可以用作为抗菌剂和1或β-内酰胺酶抑制剂。

最初的碳代青霉烯类衍生物是天然产品，如由链霉菌属Catlleya发酵而获得的硫霉素（美国专利3，950，357）。硫霉素是特别有效的广谱抗菌

素，它对各种假单胞菌属、对β-内酰胺类抗菌素具有明显抗性的细菌均具有显著的活性。

具有下式的化合物

其中R⁵、R⁶和R⁷独立地选自于H、取代或未取代的烷基、链烯基、炔基、环烷基、环链烯基、环链烯基烷基、环烷基烷基、芳基、芳烷基、杂芳基或杂芳烷基，该类化合物已在美国专利4，235，920中公开。美国专利4，235，920公开的化合物中有下式化合物

式中A是药学上可以接受的阴离子。在β-内酰胺类抗菌素化学的近期进展，皇家化学协会，伦敦（Recent Advances in chemistry of β- Lactam Antibiotics，Royal society of chemistry，London），1981，pg240-254上也报道了上面提到的季胺衍生物，其中它的抗菌活性平均约为硫霉素的1/2～2/3。

具有下式的化合物

式中连接到硫霉素氨基氮原子上的代表单或多环含氮杂环基团，R是H，取代或未取代的烷基、芳基、链烯基、杂环链烯基、芳链烯基、杂环烷基、芳烷基、-NR₂、COOR、CONR₂、-OR或CN，该类化合物已在欧洲专利申请21，082中公开。

欧洲专利申请40，408公开了具有下式的化合物

式中R¹是H、甲基或羟基，R_5′是尤其包括杂环烷基的一价有机基团。

欧洲专利申请38，869公开了具有下式的化合物，

式中R⁶、R⁷和R⁸独立地选自由氢，取代和未取代的烷基、链烯基和炔基，它们可以有1～10个碳原子;环烷基、环烷基烷基和烷基环烷基，在环烷基环上可以有3～6个碳原子，在烷基部分可以有1～6个碳原子;芳基，如苯基、芳烷基、芳链烯基和芳炔基，其中芳基部分为苯基，脂肪族部分可以有1～6个碳原子;杂芳基、杂芳烷基、杂环基和杂环烷基;其中上面所说基团有关的取代基是选自下列一组基团：

-X° 卤素（氯、溴、氟）

-OH 羟基

-OR¹烷氧基，芳氧基

氨基甲酰氧基

氨基甲酰基

-NR¹R²氨基

脒基

R¹

-NO₂硝基

- R¹）₃三-取代氨基（R¹基团是独立选择的）

R¹

-C＝NOR²肟基

-SR¹烷硫基和芳硫基

-CO₂H 羧基

酰氧基

-SH 巯基

烷基亚硫酰基和芳基亚硫酰基

烷基磺酰基和芳基磺酰基

-CN 氰基

-N₃叠氮基

其中，与R⁶，R⁷和R⁸有关的上述取代基中：R¹和R²独立地选自氢，烷基，链烯基和炔基，它们可以有1～10个碳原子;环烷基，环烷基烷基和烷基环烷基，在环烷基环上，可以有3～6个碳原子，在烷基部分，可以有1～6个碳原子;芳基，如苯基;芳烷基，芳链烯基和芳炔基，其中芳基部分为苯基，脂肪族部分有1～6个碳原子;杂芳基，杂芳烷基，杂环基和杂环烷基，其中上述称作杂环的1个杂原子或多个杂原子是选自1～4个氧，氮或硫原子所组成的基团，并且其中与上述杂环部分连接的烷基有1～6个碳原子（见欧洲专利申请1，627，1，628，10，317，17，992，37，080，37，081和37，082）。

1982年8月2-6日在New London，New Hampshire举行的戈登药物化学研讨会议（The Gordon Research Conference on Medicinal Chemistry）上，发布的通报中公开了各种碳代青霉烯类抗菌素。在通报第9页公开的化合物是具有下式的碳代青霉烯。

上述提到的碳代青霉烯衍生物也在欧洲专利申请38869第145页和欧洲专利申请17，992第252页中公开。

美国专利4，309，346公开了在2位具有下式取代基的碳代青霉烯类衍生物

-SR⁸

式中R⁸尤其可以是杂芳烷基，其中在杂芳烷基中的1个或多个杂原子可以选自1～4个氧，氮或硫原子组成的基团。本发明化合物中带有锍基团的化合物尚未见有报道。

欧洲专利申请10，317（参见美国专利4，232，036）公开了具有下述一般式的碳代青霉烯类化合物

其中R°是H或-SR⁸;R¹，R⁶，R⁷和R⁸独立地选自由氢（R¹不是H），取代和未取代的烷基、链烯基和炔基，它们可以有1～10个碳原子;环烷基，环烷基烷基和烷基环烷基，在环烷基环上有3～6个碳原子，并且在烷基部分有1～个碳原子;苯基;芳烷基，芳链烯基和芳炔基，其中芳基部分是苯基，烷基可有1～6个碳原子;杂芳基，杂芳烷基，杂环基和杂环烷基所组成的基团，并且与上述基团有关的取代基选自氨基，单、二和三烷基氨基，羟基，烷氧基，巯基，烷硫基，苯硫基，氨磺酰，脒基，胍基，硝基，氯，溴，氟，氰基和羧基所组成的基团;并且其中在上述杂环中的1个或多个杂原子是选自1～4个氧、氮或硫原子所组成的基团;其中上述烷基部分的取代基有1～6个碳原子。

英国专利申请2，119，371A公开碳代青霉烯类抗菌素，其特征在于2位具有下式取代基

式中A代表由1个或1个以上C₁～C₄烷基有选择取代的亚环戊基、亚环己基或C₂～C₆亚烷基，并且

代表含有季铵化氮的芳香杂环。

英国专利申请2，122，196A公开了碳代青霉烯类抗菌素，其特征在于2位具有下式取代基

式中A代表由1个或1个以上C₁～C₄烷基有选择取代的亚环戊基、亚环己基或C₂～C₆亚烷基;R⁵或者代表（a）有选择取代的脂肪族基，环脂族基，环族-脂族基，芳基，芳脂肪族基，杂芳基，杂芳基脂肪族基，杂环基或杂环基-脂肪族基，或（b）与下式相连的二价亚苯基或C₁～C₄亚烷基

结果形成桥多环基团;并且

代表含有季铵化氮的非芳香族杂环。

英国专利申请2，128，187A公开了碳代青霉烯类抗菌素;其特征在于2位具有下式取代基

式中A代表C₁～C₆直链或带支链的亚烷基;R⁵代表有选择取代的脂肪族基，环脂肪族基，环脂肪族-脂肪族基，芳基，芳香脂肪族基，杂芳基，杂芳香脂肪族基，杂环基或杂环-脂肪族基，并且式

代表与环碳原子上的亚烷基A连接的含氮芳杂环，并由取代基R⁵季铵化。

英国专利申请2，118，183 A公开了碳代青霉烯类抗菌素;其特征在于2位具有下式取代基

式中A代表C₂～C₆直链或带支链的亚烷基;R¹⁰和R¹¹各自独立地代表有选择取代的脂肪族基，环脂肪族基，环脂肪族-脂肪族基，芳基，杂环基，杂环-脂肪族基，杂芳基或杂脂肪族基，或R¹⁰和R¹¹与它们所连接的S

一起代表选择性取代的含硫杂环。英国专利申请2，118，183A的实例1公开了具有下式的碳代青霉烯类抗菌素，

它们与本申请的化合物不同，因为上式2位取代的杂环基是通过锍基连接到1，2-亚乙基上的。

虽然文献中已报道了大量的碳代青霉烯类衍生物，但仍需要研究新的碳代青霉烯类化合物，因为已知的衍生物就其抗菌谱、效力、稳定性和/或毒付作用方面而言，仍然有待改进。

本发明提供了一系列新的碳代青霉烯类衍生物，其特征在于2位具有下式取代基

式中n是、0、1、2或3，m是1或2，O是1或2，R是C₁～C₆烷基、烯丙基、炔丙基、羧甲基、氰甲基或芳烷基，其中芳基部分是苯基或杂芳基，烷基部分是C₁～C₆烷基，在上述含有锍基的杂环的1个或多个碳原子上，可以被1个或2个C₁～C₆烷基有选择地取代。本发明尤其提供了具有式Ⅰ的碳代青霉烯类衍生物或其药学上可以接受的盐或生理上可以水解的酯类，

式中R²是氢或通常很容易脱去的羧基保护基，B是氢或甲基，n是0、1、2或3，m是1或2，O是1或2，R是C₁～C₆烷基、烯丙基、炔丙基、羧甲基、氰甲基或芳烷基，其中芳基部分是苯基或五元～六元杂芳基，烷基部分是C₁～C₆烷基，上述含有锍基的杂环，其环上1个或多个碳原子上可以被1个或2个C₁～C₆烷基有选择地取代。式Ⅰ化合物是有效的抗菌剂，其特征在于它对革兰氏阴性细菌，尤其对假单胞菌属具有非常高的活性，或者，式Ⅰ化合物是制备该类抗菌素有用的中间体。

此外，本发明还包括制备上述新的碳代青霉烯类衍生物的方法，和由具有生物活性的碳代青霉烯类衍生物，药学上可以接受的载体或稀释剂共同组成的药用配方。

具有上述通式Ⅰ的新化合物含有碳代青霉烯母核，

并且可以称为1-碳代-2-青霉烯-3-羧酸衍生物，此外，该类化合物可看作具有下式基本结构。

因此可称为7-氧代-1-氮杂双环（3，2，0）庚-2-烯-2-羧酸衍生物。虽然本发明包括其中与5，6-位质子有关的立体化学顺式和反式化合物，但是如同硫霉素一样，较好的化合物为5R，6S（反式）。

式Ⅰ化合物的1位可以是未取代的（B＝氢），或者被甲基取代，该甲基取代可以是α-构型，也可以是β-构型，因此本发明即包括单一的α-和β-异构体，也包括它们的混合物。最优的1位取代的化合物是具有β-构型的化合物。

在碳代青霉烯母核6位上的羟乙基最好有绝对构型5R，6S，8R。

本发明化合物2位上取代基的特点在于，它是含有锍基官能团的四～六元杂环，该杂环或者通过碳原子连接到亚烷基上，或者直接和连接在碳代青霉烯母核上的硫原子相连。

含有锍基的四～六元杂环，在其环上1个或多个碳原子上可以有选择地被1个或2个C₁～C₆烷基取代，优先选用具有下式的杂环作为被取代的杂环

含硫杂环的取代基R可以是直链或带支链的C₁～C₆烷基，优先选用C₁～C₄烷基，最好为C₁～C₂烷基、烯丙基、炔丙基、羧甲基、氰基甲基或芳烷基。芳烷基的芳基部分可以是苯基或五元～六元杂芳基。用在此处的术语“杂芳基”是指含有1～3个杂原子的芳香族环，这些杂原子独立地选自于O，S和N。芳烷基的烷基部分是直链或带支链的C₁～C₆烷基，优先选用C₁～C₄烷基，最好为C₁～C₂烷基。最适合的杂芳基的实例为噻吩基和呋喃基。

式Ⅰ化合物能以下列形式存在

式中B，n，m，o和R的定义同上，R^2′是通常很容易脱去的羧基保护基，X

是阴离子。就生物学上有效的最终产品而言，需要选择合适的阴离子，以便得到药学上可以接受的盐用于治疗，就用作中间体的式Ⅰ化合物而言，X

也可以是有毒的离子。在该情况下，该有毒离子随后被除去，或被药学上可以接受的离子取代，形成有效的最终产品，供治疗应用。

术语“通常很容易脱去的羧基保护基”是指在下述的化学反应阶段用于保护羧基的已知酯基，并且如果需要，该酯基可以用各种方法脱去，如化学或酶水解法，在温和条件下用化学还原剂进行处理，用紫外光照射或进行催化氢化，这些方法不会引起分子中其它部分有任何明显的破坏。该类酯保护基的实例包括二苯甲基，烯丙基，对-硝基苄基，2-萘基甲基，苄基，三氯乙基，甲硅烷基（如三甲基甲硅烷基），苯甲酰甲基，对-甲氧基苄基，丙酮基，邻-硝基苄基，4-吡啶基甲基和C₁～C₆烷基（如甲基，乙基或叔-丁基）。在生理学条件下可以被水解的基团、如新戊酰氧甲基，乙酸基甲基，2-苯并[C]呋喃酮类，2，3-二氢化茚基和甲氧基甲基均包括在该类保护基范围内。特别好的羧基保护基是用催化氢解的方法很容易脱去的对-硝基苄基，和用催化剂可以脱去的烯丙基，催化剂为钯化合物、三苯膦和对质子有惰性的溶剂（如四氢呋喃、***;二氯甲烷，乙酸乙酯或乙腈）组成的混合物。

上面提到的药学上可以接受的盐类包括无毒的酸加成盐，例如与无机酸（如盐酸、氢溴酸、氢碘酸、磷酸、硫酸等）形成的盐，以及与有机酸（如马来酸、乙酸、柠檬酸、琥珀酸、苯甲酸、酒石酸、富马酸、扁桃酸、抗坏血酸、乳酸、葡糖酸和苹果酸）形成的盐。

其中R²是氢，带有阴离子电荷的式Ⅰ化合物，或R²是生理上可以水解的酯基的式Ⅰ化合物，或它们的药学上可以接受的盐均可用作抗菌剂。其余的式Ⅰ化合物是有用的中间体，可以将它们转变成上面提到的具有生物活性的化合物。

本发明较好的具体化合物包括具有下式的化合物，和它的药学上可以接受的盐或生理上能够水解的酯。

式中B，R和R²的定义同上。在该组化合物中，较好的取代基R是C₁～C₆烷基，尤其是甲基。

本发明最好的具体化合物包括具有下式的化合物，和它的药学上可以接受的盐和酯，

式中B是氢或β-甲基。

具有通式Ⅰ的碳代青霉烯类衍生物可以式Ⅲ作为起始原料来制备，

式中B和R^2′的定义同上。式Ⅲ化合物已经公开，如已在欧洲专利申请38， 869和54，917中公开，并可按其中所介绍的一般方法制得。

以式Ⅲ作为起始原料制备化合物Ⅰ的一种方法可以通过如下反应示意图来概述：

以式Ⅲ作为起始原料，另一个可供选择的和较好的制备化合物Ⅰ的方法可以用如下示意图来概述：

为了完成上面介绍的第一个示意图的反应，在惰性有机溶剂（如二氯甲烷，乙腈，或二甲基甲酰胺）中，将起始原料Ⅲ与大约等摩尔量的试剂R°-L（如对-甲苯磺酸酐，对-硝基苯磺酸酐，2，4，6-三异丙基苯磺酸酐，甲磺酸酐，三氟甲磺酸酐，氯代磷酸二苯酯，甲苯磺酰氯，对-溴苯磺酰氯等）进行反应，其中L是相应的离去基团，如甲苯磺酰氧基，对-硝基苯磺酰氧基，二苯氧基氧膦基和其它的离去基团，可以通过一般的方法将离去基团接到一定的位置上，并且这些方法在该项技术中是熟知的。在碱（如二异丙基乙胺、三乙胺、4-二甲基氨基吡啶等）存在下，于约-20℃～+40℃，最好在约0℃，可以有利于在中间体Ⅲ的2位上进行固定离去基团的反应。中间体Ⅳ的离去基团还可以为卤素，在该情况下，可以在溶剂（如CH₂Cl₂，CH₃CN，THF等）中，在碱（如二异丙基乙胺，三乙胺，4-二甲基氨基吡啶等）存在下，通过中间体Ⅲ与卤化剂〔如（C₆H₅）PCl₂，（C₆H₅）₃PBr₂，（C₆H₅O）₃PBr₂，草酰氯等〕进行反应使卤素固定。如果需要，中间体Ⅳ可以分离，但通常不经分离或纯化用于下一步反应。

然后通过一般的取代反应使中间体Ⅳ转变成中间体Ⅱ。因此，中间体Ⅳ可以与约等摩尔量的具有下式的硫醇，在惰性有机溶剂（如二噁烷，二甲基甲酰胺，二甲基亚砜或乙腈）中，在碱（如二异丙基乙胺，三乙胺，碳酸氢钠，碳酸钾或4-二甲基氨基吡啶）存在下进行反应，

其中n，m和o的定义同前。取代反应的温度不是严格的，但是对反应有利的温度范围约为-40℃～25℃。最普通的情况是使反应在冷却下，如约 0℃～-10℃进行。

中间体式Ⅱ的2位取代基上杂原子硫的季铵化，可以通过使中间体式Ⅱ在惰性有机溶剂中，与至少等量的（直到过量约50%摩尔）下式烷基化剂反应来进行，

R-X′

其中R的定义同上，X′为一般的离去基团，如卤素（氯，溴或碘，最好为碘），或磺酸酯基（如甲磺酰氧基，甲苯磺酰氧基或三氟甲磺酰氧基）。合适的非反应性有机溶剂的实例为氯仿，二氯甲烷，四氢呋喃，二噁烷、丙酮、二甲基亚砜和二甲基甲酰胺。烷基化反应的温度不是严格的，在约0℃～40℃的温度范围较好。最普通的情况是该步反应在室温下进行。

中间体Ⅰ′有负离子X′（例如可由所用的烷基化剂而得到该负离子），这一步和下一步都涉及到负离子，随后脱保护一步可以用不同的负离子取代中间体Ⅰ′上的负离子，例如可用药学上可以接受的负离子，通过一般的方法进行取代。另一方面，当进行脱保护一步反应时，也可以将该负离子除去。

脱去中间体Ⅰ′上羧基保护基R^2′可以通过一般的方法（如溶剂分解作用，化学还原或氢化）来完成。如果应用的保护基为对-硝基苄基、苄基、二苯甲基或2-萘基甲基，那么可以通过催化氢化的方法来脱去保护基，例如在合适的溶剂（如二噁烷-水-乙醇，四氢呋喃-磷酸氢二钾水溶液-异丙醇等）中，于1～4个大气压的氢压力下，在氢化催化剂（如钯炭，氢氧化钯、氧化铂等）存在下，于0～50℃温度下，将中间体Ⅰ′催化氢化约0.24～4小时。当R^2′为邻-硝基苄基时，还可以应用光分解作用来脱保护。保护基，如2，2，2-三氯乙基，可以用锌进行温和的还原而脱去。烯丙基保护基可以用催化剂脱去，催化剂为钯化合物和三苯膦在非质子传递溶剂（如四氢呋喃、二乙基醚或二氯甲烷）中的混合物。同样，其它一般的羧基保护基可以由对本项技术熟悉的人员采用已知方法脱去。最后，如以上所述，其中R²′是生理上可以水解的酯（如乙酰氧基甲基、2-苯并[C]呋喃酮基、2，3-二氢化茚基、，新戊酰氧基甲基、甲氧基甲基等）的式Ⅰ′化合物，可以直接给宿主服用，无需脱去保护基，因为上述酯在体内生理条件下可以水解。

在由上述方法衍生的另一方法中，可以在进行季铵化步骤之前先将中间体Ⅱ的羧基保护基脱去。这样，可以按上述方法脱去羧基保护基，得到相应游离的羧酸，然后再将该游离的羧酸用烷基化剂R-X′季铵化，结果得到所需式Ⅰ有机四价硫产物。当该脱去了保护基的中间体进行季铵化时，所用的溶剂可以是水或是非反应性有机溶剂，或是它们的混合物。合适的溶剂的实例包括水、有机溶剂（如氯仿、二氯甲烷、四氢呋喃、二噁烷丙酮、二甲基亚砜和二甲基甲酰胺）以及水-有机溶剂混合物（如水-丙酮，或水-二甲基甲酰胺）。季铵化反应的温度不是严格的，通常应用的温度范围约为-40℃～室温。反应在约0℃进行最为有利。

在上述第二个并且也是较好的方法中，中间体式Ⅳ，

其中B，L和R^2′的定义同上，

与硫醇化合物式Ⅶ在惰性溶剂中和在碱存在下进行反应，

其中n，m，o，R和X

的定义同上，

得到产物碳代青霉烯（式Ⅰ′），并且如果需要，可以脱去该羧基保护基R^2′，得到相应的脱去了保护基的化合物式Ⅰ或它的药学上可以接受的盐。

在该法中，上述中间体式Ⅳ已经公开，例如在欧洲专利申请38，869和54，917中已有叙述，中间体式Ⅳ可通过其中所述的一般方法制得。

L代表一般的离去基团（在欧洲专利申请38，869中规定为“X”），如氯，溴，碘，苯磺酰氧基，对-甲苯磺酰氧基，对-硝基苯磺酰氧基，甲磺酰氧基，三氟甲磺酰氧基、二苯氧基氧膦基，或二（三氯乙氧基）氧膦基。较好的离去基团是二苯氧基氧膦基。

中间体式Ⅳ一般可通过使中间体式Ⅲ，

Ⅲ

与适当的酰化剂R°-L反应制得。其中L为二苯氧基氧膦基的较好的中间体Ⅳ，可以通过惰性有机溶剂（如二氯甲烷，乙腈或二甲基甲酰胺）中，在碱（如二异丙基乙胺，三乙胺，4-二甲基氨基吡啶等）存在下，由酮酯Ⅲ与约等摩尔量的氯代磷酸二苯基酯进行反应制得，反应温度约为-20℃～+40℃，最好约为0℃。如果需要，中间体Ⅳ可以分离，但是用作本法的起始原料一般不需分离或纯化。

将碳代青霉烯中间体Ⅳ与下式硫醇化合物进行反应，

其中n，m，o和R的定义同上，X 是负离子。反应是在惰性溶剂（如乙腈，乙腈-二甲基甲酰胺，四氢呋喃，四氢呋喃-H₂O，乙腈-H₂O，二甲基乙酰胺，二甲基乙酰胺-H₂O或丙酮）中，在碱存在下进行的。碱性大小不是关键的。合适的碱包括氢氧化钠，二异丙基乙胺，1，8-二氮杂二环[5，4，0]+-碳-7-烯，1，5-二氮杂二环[4，3，0]壬-5-烯和三（C₁～C₄）烷基胺类（如三乙胺，三丁胺或三丙胺）。可以在宽的温度范围内（如-15℃～室温）进行该反应，但是在约-15℃～+15℃较好，最好在约0℃。

由硫醇与中间体Ⅳ反应而制得的产品碳代青霉烯有一个负离子[例如可为（C₆H₅O）₂PO^- ₂，Cl^-，或为与四价硫醇有关的负离子]在该步骤中，可用普通的方法，以不同的负离子（例如用药学上更易于接受的负离子）取代上述负离子。另一方面，在接着进行脱去保护一步时，可以除去该负离子。如果季铵化的碳代青霉烯化合物和负离子形成了不溶性产品，产品可以结晶析出，并且可用过滤法收集纯品。

在所需要的碳代青霉烯产品形成以后，化合物Ⅰ′的羧基保护基R²′ 可以用普通的方法（如溶剂分解，化学还原或氢化）有选择地脱去。如果应用的保护基为对-硝基苄基，苄基，二苯甲基或2-萘基甲基，那么该保护基可用催化氢化法脱去，即在合适的溶剂（如二噁烷-水-乙醇、四氢呋喃-二乙基醚-缓冲液、四氢呋喃-磷酸氢二钾水溶液-异丙醇等）中，于1～4个大气压的氢气压力下，在氢化催化剂（如钯炭、氢氧化钯、氧化铂等）存在下，将式Ⅰ′化合物于0℃～50℃催化氢化约0.24～4小时。当R为邻-硝基苄基时，还可以用光解法脱去保护基。保护基为2，2，2-三氯乙基，可以用温和的锌还原法脱去。应用含有钯化合物与三苯膦混合物作催化剂，在合适的非质子传递溶剂（如四氢呋喃、二氯甲烷或二乙基醚）中，可以将保护基烯丙基脱去。同样，其它普通的羧基保护基，可以用该项技术中人们所熟悉的方法脱去。最后，如上所述，其中R′为生理上可以水解的酯（如乙酰氧基甲基，2-苯并[C]呋喃酮基，2，3-二氢化茚基，新戊酰氧基甲基，甲氧基甲基等）的式Ⅰ′化合物，可以直接给宿主服用，无需脱去保护基，因为该类型醚在体内生理条件下可以水解。

四价的硫醇中间体可以由下式被保护的硫醇

其中P是普通的硫醇保护基

在惰性有机溶剂（如二乙基醚，二氯甲烷，二噁烷，苯，二甲苯，甲苯，或它们的混合物）中，与具有下式适当的烷基化剂反应而制得，

其中R的定义同上，X′是普通的离去基团，如卤素（氯、溴或碘，最好是碘）或磺酸酯基（如甲磺酰氧基、甲苯磺酰氧基或三氟甲磺酰氧基）。烷基化反应的温度不是严格的，在约0℃～40℃温度范围内较好。

保护基P是普通的巯基保护基，如在Theodora W.Greene所著“有机合成中的保护基（Protective Groups in organic Synthesis）”，由John Wiley and Sons，New York，1981出版，第6章P193～217中所叙述的保护基。合适的巯基保护基的实例包括硫醚（如苄基、4-甲基苄基、3，4-二甲基苄基、对-甲氧基苄基、邻-羟基苄基、对-羟基苄基、乙酰氧基苄基、对-硝基苄基或二苯基甲基硫醚）或硫酯（如乙酰基、苯甲酰基或硫代苯甲酰基衍生物）。较好的保护基是乙酰基，在与中间体Ⅳ反应之前通过用碱性水溶液处理，可以脱去该乙酰基。

如同在其它β-内酰胺类抗菌素中的情况一样，可以通过已知的方法将具有一般式Ⅰ的化合物转变成药学上可以接受的盐，对本发明来说，药学上可以接受的盐与非盐化合物实质上是等效的。因此，可以将其中R为带负离子基团的式Ⅰ化合物溶于适当的惰性溶剂中，然后加入等当量的药学上可以接受的酸。可以应用普通的方法（如溶剂沉淀，冷冻干燥等）得到所需要的酸加成盐。

某些式Ⅰ产物可以生成旋光异构体和差向异构体的混合物，这是可以理解的。本发明意图是将所有的旋光异构体及差向异构体混合物包括在其范围之内。例如，在6位取代基为羟乙基的情况下，该取代基或者可以形成R构型，或者可以形成S构型，得到的旋光异构体和差向异构体混合物均包括在本发明之内。

其中R²是氢或带负离子基团的式Ⅰ化合物，或它的药学上可以接受的盐，通过一般的方法，可以转变成其中R²是普通羧基保护基的相应化合物，该相应化合物也可以转变成其中R²是氢、负离子基团或生理上可以水解的酯基的相应化合物，或者其中R²是普通羧基保护基的式Ⅰ化合物，可以转变成其中R²是氢、负离子基团或生理上可以水解的酯基的相应化合物，或者它的药学上可以接受的盐。

式Ⅰ碳代青霉烯新的衍生物或它药学上可以接受的盐，其中R²是氢、负离子基团或生理上可以水解的羧基保护基，对于各种***和革兰氏阴性细菌具有非常好的抗菌活性，它们可以用作动物饲料添加剂以促进生长，用作食物的防腐剂，在工业上用作杀菌剂（例如用于处理水基涂料和造纸厂白水，以便抑制有害细菌的生长），并且还可用作破坏或抑制医疗器械或牙科器械上有害细菌生长的消毒剂。在治疗人或其它动物中由于***或革兰氏阴性细菌所引起传染性疾病方面，它们也特别地有用。

本发明药学上有效的化合物可以单独使用，或者配制成药用配方使用，该配方除了包括碳代青霉烯有效成分以外还含有药学上可以接受的载体和稀释剂。本发明化合物可以用各种方式给药，其中包括口服，局部用药或非经肠道给药（如静脉注射或肌肉注射）。药用配方可以配制成固体剂型，如胶囊剂、片剂、粉剂等，或者为液体剂型，如溶液剂、混悬液剂或乳剂。注射是较好的给药方法，它可以配制成单位剂量的安瓿，或多次剂量的包装物，并且该注射剂可以含有配方剂，如混悬剂、稳定剂和分散剂。配方或者是可立即使用的形式，或者是粉剂的形式，在使用时用合适的媒液（如无菌水）将该粉剂重新配制。

服用剂量很大程度上决定于所应用的具体化合物，具体的配方，给药路线，宿主的特点和病情，以及需要治疗的具体部位和感染的细菌的情况。具体的优选剂量的选择和给药途径由治疗学家决定。但是一般来讲，对于哺乳动物宿主通过非经肠道给药或口服给药的剂量约为5～200毫克/公斤/天。通常以分次剂量给药，一天3～4次。

为了详细叙述本发明的碳代青霉烯类抗菌素的广谱抗菌活性，下面提供有关本发明目前优先选用的碳代青霉烯类化合物的生物资料

体外活性

将实例1中制得的碳代青霉烯类化合物溶于水，并用肉汤营养液稀释，它们对所试验细菌的最小抑制浓度（M.I.C）如下（以微克/毫升表示），测定方法为用管稀释法于37℃培育过夜。

实例1碳代青霉烯衍生物体外抗菌活性

细菌 MIC（微克/毫升）

BMY-25039

批号1794-20 批号1794-27

肺炎链球菌 A-9585 0.001 0.002

酿脓链球菌 A-9604 0.004 0.004

粪链球菌 A-20688 0.5 0.5

金黄色葡萄球菌 A-9537 0.008 0.008

金黄色葡萄球菌 A-9537 0.016 0.016

50%血清

金黄色葡萄球菌 A-9606 0.016 0.03

（青霉素抗性株）

金黄色葡萄球菌 A15097 - -

（甲氧西林抗性株）

大肠埃希氏菌 A15119 0.008 0.016

大肠埃希氏菌 A20341-1 0.016 0.03

肺炎克氏杆菌 A-9664 0.03 0.06

肺炎克氏杆菌 A20468 0.06 0.25

阴沟肠杆菌 A-9659 0.06 0.25

阴沟肠杆菌 A-9656 0.06 0.25

奇异变形菌 A-9900 0.016 0.016

普通变形菌 A21559 0.016 0.016

摩氏摩根氏菌 A15153 0.06 0.06

雷氏变形菌 A22424 0.13 0.13

粘质沙雷氏菌 A20019 0.03 0.03

绿脓杆菌 A-9843A 2 2

绿脓杆菌 A-21213 0.25 0.25

（羧苄青霉素抗性株）

血液浓度

为了测定其血中浓度，应用二组小白鼠。每组有4只20克重的小白鼠。在给药前（5～10分钟），一组小白鼠腹膜内注射二肽酶抑制剂（BCH-1），剂量为10毫克/公斤。在用实例1化合物肌内给药后，间隔10、20、30、40、45、60和90分钟，从每只小白鼠中采血样，并应用含有枯草芽孢杆菌ATCC 6633的敏感试验平皿进行生物活性的评价。

BCH-1

化合物 BCH-1 C最大半存留期 Tmax AUC

- （10毫升/公斤） (微克/毫升) (分钟) (分钟) (微克小时)

腹膜注射（分钟） - - 毫升

- - -

实例1 - 15.4 9 10 6.8

+ 16.1 10 20 10.9

化合物 BCH-1 血中浓度（微克/毫升）

- 按20毫克/公斤肌内注射给药，给药后间隔时间

腹膜注射

- 10 20 30 45 60 90

实例1 - 15.4 11.4 7.2 2.9 0.7 0.3

+ 15.4 16.1 12.6 7.4 3.0 0.3

尿回收

应用二组小白鼠进行尿回收试验。每组有4只20克重的小白鼠。给药前（5～10分钟），一组小白鼠腹膜内注射二肽酶抑制剂（BCH-1），剂量为10毫克/公斤。给药后，动物放置在单个代谢笼内，在0-3小时和3～6小时的时间间隔内将尿收集在冰上。使动物禁食过夜，并且从给药前1小时直到收集尿的6小时中，任意供给葡萄糖-氨基酸溶液。应用含有枯草芽孢杆菌ATCC6633的敏感的试验平皿测定尿样，以评价其生物活性。

化合物 BCH-1 回收百分率

10毫克/公斤

腹膜注射 0-3小时 3-6小时 0-6小时

实例1 - 44 0.2 44.2

+ 67 0.1 67.1

体内活性

制备攻毒剂用一铂环量解冻了的绿脓杆菌A9843a贮存混悬液接种BHI肉汤（9.0毫升），并于37℃培育18小时。取0.5毫升上述18小时的培养液加到20毫升BHI肉汤中，并在不断振摇下于37℃培育3小时。制备1/10，000振摇培养基的稀释液，置于0.4%猪胃粘蛋白中。腹膜内注射0.5毫升细菌混悬液（相当于6.0×10⁴活细菌/小白鼠）使小白鼠感染。

测定50%保护剂量（PD50）

在感染后立即用不同剂量的实例1化合物给小白鼠肌内注射，并于感染后2小时再次注射。i每只小白鼠肌内注射0.2毫升。记录感染后5天中动物的死亡数，同时应用概率分析曲线，通过计算50%终端，测定化合物的PD₅₀。

肌内注射的PD50测定为0.71毫克/公斤。

本发明化合物的制备实例详述如下。这些实例详细叙述了本发明，但不是限制本发明。

实例1

（5R、6S）-6-（1R-羟乙基）-7-氧代-3-（1-甲基-4-硫代四氢噻喃鎓）-1-氮杂二环[3、2、0]-庚-2-烯-2-羧酸盐

A.4-巯基-1-甲基-四氢噻喃鎓三氟甲磺酸酯

将4毫升4-乙酰基硫代-1-甲基-四氢噻喃三氟甲磺酸酯＊（500毫克，1.47毫摩尔）冰浴冷却的水溶液用2毫升（2毫摩尔）1MNaOH溶液处理。混合物搅拌约1小时，直到经TLC（反相薄板硅胶层析）检查所有起始原料消失为止，用10%HCl调节强碱溶液的PH至7.5，该硫醇可用于下一步与烯醇磷酸酯的偶合反应。＊于0℃将1.1克（6.25毫摩尔）4-乙酰基硫代-四氢噻喃用三氟甲磺酸甲酯（1.1毫升）的二氯甲烷溶液季铵化，得到2.16克（6.34毫摩尔）相应的有机四价硫的衍生物，产率98.6%。

B.对-硝基苄基（5R，6S）-6-（1R-羟乙基）-7-氧代-3-（1-甲基-4-硫代-四氢噻喃鎓二苯基磷酸酯）-1-氮杂二环[3、2、0]-庚-2-烯-2-羧酸酯

由174毫升（0.500毫摩尔）对-硝基苄基（5R-羟乙基）-3，7-二氧代-1-氮杂二环[3.2.0]庚-2-烯-3-羧酸酯，105微升（0.603毫摩尔）二异丙基乙胺和124微升（0.598毫摩尔氯代磷酸二苯基酯所制得的烯醇磷酸酯在4毫升乙腈中的溶液，于0℃与冷却的4-巯基-1-甲基-四氢噻喃鎓三氟甲磺酸酯（由500毫克相应的4-乙酰基硫代衍生物制得）处理1小时。加入冷的乙腈（约20毫升），直至得到-相混合物。该溶液于0℃搅拌2小时，在-78℃保持18小时，并于0℃再次搅拌4小时;通过加入NaHCO₃水溶液使PH保持在7.8。在低温（＜15℃）蒸去乙腈，得到含水部分和沉积的胶状物。含水部分倒入硅胶柱（2.5×8厘米，内径）进行反相柱层析。用CH₃CN增加洗脱剂的极性。所得胶状物最后溶于≈10%CH₃CN/H₂O中，并使其过柱。用15%→30% CH₃CN和水的混合物洗脱标题化合物。于高真空下，在约0～5℃减压蒸发1小时，以除去乙腈，含水部分冷冻干燥，得240毫克黄色粉状物，产率67%;红外（液体石蜡）Umax：1772（S，β-内酰胺C＝0）和1595cm^-1（S，CO^- ₂）;¹H核磁共振（80兆赫，D₂O）δ：8.28，8.17，7.68，7.57（4H，m，芳香族H），7.57～7.11（10H，m，芳香族H）;5.39（2H，b.s.，O-CH₂-），4.45～4.10（2H，m，H-1′和H-5）;3.95～3.00（7H，m，CH₂-4，CH₂-S⁺CH₂，S-CH）;2.88，2.87（3H，2S，

S⁺-CH₃），2.75～1.75（4H，m，CH₂CH-CH₃）和1.25ppm（3H，J＝6.4，CH₃）。

实例2

（5R，6S）-6-（1R-羟乙基）-4R-甲基-3-（1-甲基-4-硫代四氢噻喃鎓）-7-氧代-1-氮杂二环[3、2、0]-庚-2-烯-2-羧酸盐

A.4-乙酰基硫代-1-甲基-四氢噻喃鎓三氟甲磺酸酯的制备

将1.3毫升（11.5毫摩尔）甲基三氟甲磺酸酯滴加到1.91克（10.9毫摩尔）4-乙酰基硫代四氢噻喃的20毫升二氯甲烷的***液中，滴加时间为30分钟。真空除去溶剂，得3.85克（＞100%）标题化合物，为油状物，可以直接应用。¹H核磁共振（D₂O）δ：2.14～3.79（m，8H，环上质子），2.39（s，3H，COCH₃），2.93（S，3H，SCH₃）和5.46ppm（S，1H，CHS）。

B.4-巯基-1-甲基-四氢噻喃鎓三氟甲磺酸酯的制备

将10.8毫升（10.8毫摩尔）1M Na OH溶液滴加到3.35克（9.83摩尔）4-乙酰基硫代-1-甲基四氢噻喃鎓三氟甲磺酸酯的32毫升脱氧水（deoxygenated water）的冷（5℃）溶液中。于0℃搅拌1小时后，用1N HCl调节PH到7.5。将该溶液冷冻干燥，得到所需要的硫醇与盐的混合物。不需进一步纯化，产品可直接应用。¹H核磁共振（D₂O）δ：2.0～4.0（m，11H），2.90（s，3H，SCH₃）和1.9ppm（S，3H，CH₃CO^-）。

C.（5R，6S）对-硝基苄基-6-（1R-羟乙基）-4R-甲基-3-（1-甲基-4-硫代四氢噻喃鎓）-7-氧代-1-氮杂二环[3、2、0]-庚-2-烯-2-羧基-二苯基磷酸酯的制备

在氮气流下，将2.7克（9.0毫摩尔）1-甲基-4-巯基四氢噻喃鎓三氟甲磺酸酯和10毫升N，N-二甲基甲酰胺组成的混悬液加到新近制备的3.27克（5.5毫摩尔）（5R，6S）对-硝基苄基3-二苯基磷酸酯-4R-甲基-7-氧代-1-氮杂二环[3、2、0]-庚-2-烯-2-羧酸酯^a的20毫升N，N-二甲基甲酰胺的冷（5℃）溶液中，接着再加入1.57毫升（9.0毫摩尔）N，N-二异丙基乙胺。于5℃搅拌1小时后，混合物用***-石油醚（1∶1，210毫升）混合液研磨，油层用水-乙腈（8∶1，210毫升）混合液稀释。用***（2×100毫升）洗涤该溶液，水相进行反相柱层析（含200克，μBondapak C₁₈硅胶），开始用水（500毫升）洗脱，然后用乙腈-水混合液（10%，20%，30%，各500毫升）洗脱。冷冻干燥后，得2.4克标题化合物，产率58.6%。红外（液体石蜡）νmax：1765（COβ-内酰胺），1705cm^-1（CO酯）;¹H核磁共振（丙酮-d₆）δ：1.2（d，6H，CH₃CHOH和CH_3-4），2.12～3.32（m，4H），3.10（s，3H，SCH），3.37～4.55（m，9H），5.42（q，J-14Hz，CH₂Ar），6.89～8.34ppm（m，ArH）。

a.该化合物可按一般方法，以（5R，6S）对-硝基苄基-6-（1R-羟乙基）-3，7-二氧代-4R-甲基-1-氮杂二环[3、2、0]庚烷-2-羧酸酯制得，但烯醇磷酸酯通过在真空下浓缩该反应混合物，用醋酸乙酯-***（1∶1）混合液稀释，并用水洗涤而分离。经无水磷酸镁干燥和活性炭处理后，真空除去溶剂，得到定量的纯化合物。

D.（5R，6S）-6（1R-羟乙基）-4R-甲基-3-（1-甲基-4-硫代四氢噻喃鎓）-7-氧代-1-氮杂二环[3、2、0]-庚-2-烯-2-羧酸盐的制备

将240毫升***和2.4克10%钯炭加到2.40克（3.23毫摩尔）（5R，6S）对-硝基苄基-6-（1¹R-羟乙基）-4R-甲基-3-（1-甲基-4-硫代四氢噻喃鎓）-7-氧代-1-氮杂二环[3、2、0]庚-2-烯-2-羧基-二苯基磷酸酯在240毫升四氢呋喃和240毫升0.05M PH为7的磷酸盐缓冲液的冷（5℃）溶液中。将混合物置于Paar设备中，于45磅/吋的氢压下，在15℃氢化1小时。然后，溶液通过玻璃纤维过滤，用25毫升水洗涤催化剂。水相滤液用***（2×100毫升）洗涤，并在真空下除去微量有机溶剂而提纯。在100克μBondapak C_-18硅胶上用反相层析法纯化，用乙腈-水混合液（%乙腈-水，毫升数：0%，500毫升;2%，500毫升;4%，500毫升;10%，250毫升）洗脱，得1.08克不纯的产物。在冷冻干燥后，本批实验产品与0.020克另批实验样品（以0.067毫摩尔酯为起始原料）一起通过高效液体色谱（HPLC）纯化（HPLC数据：CμBondapak，用5%CH₃CN-H₂O洗脱，4毫升/分钟，R.I.检测器），得到328毫克产品。该产品在硅胶（15克，μBondapak C₁₈上用反相层析法再次纯化，先用水，再用2%乙腈-水洗脱，在冷冻干燥后得到225毫克标题化合物，为白色固体，产率19.1%，紫外（H₂O）λmax：298毫微米（9581）;红外（液体石蜡）ν最大：1750（CO β-内酰胺），1590cm^-1（CO羧酸酯）;¹H核磁共振（D₂O）δ：1.21（d，J＝7.25Hz，3H，CH_3-4），1.30（d，J＝6.37Hz，3H，CH₃CHOH），1.92～2.64（m，4H噻喃基质子），2.94（s，3H，S-CH₃），3.15～3.78（m，7H），4.19～4.32ppm（m，2H）;在37℃，在PH7.4生理缓冲液中的半存留期为30小时。

实例3

按实例1的一般方法，应用合适的起始原料，制备下述化合物

n＝0，1，2，3

Z＝

Z＝

Z＝

Z＝

Z＝

实例4

按实例2的一般方法，应用合适的起始原料，制备下述化合物

n＝0，1，2，3，

Z＝

Z＝

Z＝

Z＝