CN101817817A - 以奥比沙星为配体的稀土金属配合物、其合成方法及其用途 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以奥比沙星为配体的稀土金属配合物，本发明还公开了这种配合物的合成方法及其用途。通过考察配合物对鸡白痢沙门氏菌、猪源链球菌、牛***链球菌等菌种的抑制作用，结果表明配合物均表现出良好的抑菌活性，其中，对于奥比沙星和多西环素均不能抑制的猪源链球菌，奥比沙星的Er(III)、Sm(III)、Eu(III)配合物均表现出一定的抑菌活性。小鼠急毒实验则表明，配合物对小鼠的体内毒性也均较低，小鼠耐受程度较好，各配合物毒性符合欧共体急性口服毒性不分级标准和中华人民共和国食品安全性评价2级(实际无毒)标准，其中奥比沙星钕配合物的毒性最低。

Description

以奥比沙星为配体的稀土金属配合物、其合成方法及其用途

技术领域

本发明涉及金属配位化合物，具体涉及以奥比沙星为配体的稀土金属配合物；本发明还涉及这类稀土金属配合物的合成方法及其用途。

背景技术

喹诺酮类药物，即4-喹诺酮的衍生物，是一类重要的合成抗菌药物。按照母环结构，喹诺酮类药物可以分为萘啶酸类、吡哌酸类、喹啉酸类及氟嗪酸类。自1962年萘啶酸问世以来，近些年来喹诺酮类药物的发展十分迅速，目前已经发展到***药物。喹诺酮类药物具有抗菌谱广、疗效高、不良反应少、生物利用度高、半衰期长等优点；但随着其临床上的广泛应用，耐药性问题已经变得比较突出，如何解决喹诺酮类药物的耐药性问题，是一个亟待解决的问题。

另一方面，同样是在1960年代，以Rosenberg等发现了顺铂的抗肿瘤作用为起点，无机药物化学研究开始蓬勃发展起来，目前在抗菌消炎、抗肿瘤、抗病毒等研究领域方兴未艾。随着对无机药物研究的不断深入，研究者们发现具有活性的有机药物配体和金属离子配位结合以后，其药理活性大多有增强的趋势，一般认为：这是由于金属离子与有机活性配体之间协同作用的结果。因此，通过选择性地将无机金属离子与有机配体结合，所生成的金属基药物有望具有活性增强、作用靶点多、不易产生抗药性等特点，从而在一定程度上解决有机合成药物的耐药性等问题。

近年来，通过研究喹诺酮类药物的抗菌药理作用，发现金属离子对该类药物在体内的活性有重要影响，许多金属离子可与喹诺酮分子中的3-位羧基和4-位酮基配位形成配合物，与喹诺酮药物产生协同作用而使其具有更强的抗菌活性。

奥比沙星是第三代喹诺酮类动物专用抗菌药物，药理实验表明：其对多杀性巴氏杆菌、溶血性巴氏杆菌、胸膜肺炎放线杆菌、猪副嗜血杆菌、大肠杆菌、鸡败血支原体、滑液支原体、牛支原体、牛鼻炎支原体、舌骨肺炎支原体等均有较强的抗菌作用。但目前，尚未有奥比沙星的金属配合物的合成及其用途的公开研究报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种新的具有药用价值的以奥比沙星为配体的稀土金属配合物；本发明还将提供这类配合物的合成方法及其用途。

本发明是以一种喹诺酮类抗微生物药-奥比沙星为有机活性配体，与多种稀土金属离子进行合成反应，得到一类稀土金属基的奥比沙星衍生物类药物化合物。

奥比沙星(1-环丙基-5，6，8-三氟-7-(cis-3，5-二甲基哌嗪)-1，4-二氢-4-氧-喹啉-3-羧酸，英文名-Orbifloxacin)，其分子式为C₁₉H₂₀F₃N₃O₃，分子量为395.38g/mol，其化学结构式如下：

该分子结构中，其3-羧基和4-羰基上的氧原子均具有较强的配位能力。在与稀土金属离子的配位反应中，可形成如下配位方式(以下所述的H-Orbi为奥比沙星，Orbi则为奥比沙星的羧羟基脱去质子氢后作为螯合配体的简称)：

羧羟基O与羰基O双齿螯合方式：以H-Orbi的3-羧羟基脱去质子后的氧原子和4-羰基氧原子与稀土金属离子螯合配位。本申请的稀土金属配合物中，三价轻稀土金属离子Ln的配位数为8，配体Orbi可与Ln(III)形成物质的量之比为4∶1类型的配合物。每个稀土离子被4个3-羧羟基脱质子的Orbi分别螯合配位，形成稀土离子的八配位化合物。在其中，一个Orbi的7-哌嗪环的4’-NH质子化为-NH₂ ⁺，从而使整个稀土配合物呈电中性。所合成的配合物的分子式可表示为[Ln(III)(Orbi)₃(Orbi-H⁺)]，其中(Orbi-H⁺)指Orbi的7-哌嗪环的4’-NH质子化为-NH₂ ⁺的内盐产物；配合物的化学结构式如式(I)所示：

其中，Ln表示某种选自元素周期表中的三价轻稀土金属离子。

所述Ln优选为La(III)、Nd(III)、Er(III)、Sm(III)、Eu(III)或Gd(III)。

上述的以奥比沙星为配体的稀土金属配合物，可采用下述方法合成，其步骤如下：

1)按物质的量之比为1∶1的比例称取奥比沙星配体和氢氧化钠，再称取1/4倍奥比沙星配体物质的量的稀土金属氯化物；将氢氧化钠用适量水溶解，奥比沙星配体和稀土金属氯化物分别用适量极性溶剂溶解；

2)将氢氧化钠溶液和奥比沙星配体溶液混合，使奥比沙星转化成钠盐形式，再向其中加入稀土金属氯化物溶液；

3)所得混合溶液于20℃～70℃条件下反应1～12小时；

4)将反应后溶液过滤，沉淀物依次用水、乙醇洗涤，干燥，得到相应的稀土金属配合物。

以上方法适用于产物主要以沉淀形式存在于反应后溶液中，当产物主要溶解于反应后溶液中时，则将反应后溶液按以下方法处理：

将反应后溶液浓缩除去大部分溶剂，加入过量的乙醇或水(根据产物的溶解性决定)，析出沉淀，取出沉淀物用乙醇或水洗涤(根据产物的溶解性决定)，干燥，得到相应的稀土金属配合物。

上述方法中：

所述的稀土金属氯化物为LaCl₃.6H₂O、NdCl₃.6H₂O、ErCl₃.6H₂O、SmCl₃.6H₂O、EuCl₃.6H₂O或GdCl₃.6H₂O。

所述的极性溶剂选自水、甲醇和乙醇中的一种或它们中的任意两种。当溶剂为两种的混合物时，它们之间的配比可为任意配比。

在配制上述三种化合物的溶液时，溶剂的用量以能够全部溶解溶质为宜。例如以1mmol的奥比沙星计算，溶剂的用量一般为20～100mL。

步骤3)中，所得混合溶液于20℃～70℃条件下反应1小时后，所得产物的产率即可达到80％，可根据需要确定具体的反应温度和时间。

所得产物的干燥方式为常规干燥，优选在常温至50℃条件下真空干燥。

为了提高产品的纯度，还可以对洗涤干燥后的产物进行重结晶，重结晶的溶剂根据产物的溶解性决定，如易溶于水的产物选用乙醇，而易溶于乙醇的产物选用水作为重结晶溶剂。

本发明还包括以奥比沙星为配体的稀土金属配合物在制备动物专用抗微生物药物中的应用。

本发明以奥比沙星为活性配体，与稀土金属离子的氯化物进行反应，合成得到稀土金属基奥比沙星配合物。通过考察配合物对鸡白痢沙门氏菌、猪源链球菌、牛***链球菌等菌种的抑制作用，结果表明配合物均表现出良好的抑菌活性，其中，对于奥比沙星和多西环素均不能抑制的猪源链球菌，奥比沙星的Er(III)、Sm(III)、Eu(III)配合物均表现出一定的抑菌活性。小鼠急毒实验则表明，配合物对小鼠的体内毒性也均较低，小鼠耐受程度较好，各配合物毒性符合欧共体急性口服毒性不分级标准和中华人民共和国食品安全性评价2级(实际无毒)标准，其中奥比沙星钕配合物的毒性最低，LD₅₀约为18g/Kg，为无毒化合物，因此上述化合物具有开发为新型有机-无机杂合型兽药产品的潜力。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行说明。

实施例1：以溶液法合成Orbi-Nd(III)配合物：

取4mmol的H-Orbi溶于100mL水中，呈混悬液(因H-Orbi在水中的溶解度小而呈混悬液)；取4mmol的NaOH溶于10mL水中，加入到H-Orbi的水悬液中，溶液逐渐变为澄清，表明Orbi已转变为钠盐的形式。再取1mmol的NdCl₃.6H₂O溶于10mL水中，滴加到上述水溶液中，室温下混合反应6小时。反应结束后，水溶液澄清，无沉淀物析出。70℃条件下减压蒸馏除去大部分水溶剂，在剩余母液中加入约100mL乙醇，即有大量的沉淀生成。过滤，沉淀以30mL乙醇洗涤，40℃条件下真空干燥，得到淡绿色固体，经红外光谱、元素分析测试，确定为Orbi-Nd(III)配合物，分子式为[Nd^III(Orbi)₃(Orbi-H⁺)]。

实施例2：以溶液法合成Orbi-Er(III)配合物：

取4mmol的H-Orbi溶于100mL水中，呈混悬液；取4mmol的NaOH溶于10mL水中，加入到H-Orbi的水悬液中，溶液逐渐变为澄清，表明Orbi已转变为钠盐的形式。再取1mmol的ErCl₃.6H₂O溶于10mL水中，滴加到上述水溶液中，室温下混合反应2小时。反应结束后，有大量的沉淀生成。过滤，沉淀先后以30mL水、30mL乙醇洗涤，40℃条件下真空干燥，得到淡粉红色固体，经红外光谱、元素分析测试，确定为Orbi-Er(III)配合物，分子式为[Er^III(Orbi)₃(Orbi-H⁺)]。

实施例3：以溶液法合成Orbi-Sm(III)配合物：

取4mmol的H-Orbi溶于100mL水中，呈混悬液；取4mmol的NaOH溶于10mL水中，加入到H-Orbi的水悬液中，溶液逐渐变为澄清，表明Orbi已转变为钠盐的形式。再取1mmol的SmCl₃.6H₂O溶于10mL水中，滴加到上述水溶液中，室温下混合反应1小时。反应结束后，有大量的沉淀生成。过滤，沉淀先后以30mL水、30mL乙醇洗涤，40℃条件下真空干燥，得到淡黄色固体，经红外光谱、元素分析测试，确定为产物Orbi-Sm(III)配合物，分子式为[Sm^III(Orbi)₃(Orbi-H⁺)]。

实施例4：以溶液法合成Orbi-Eu(III)配合物：

取4mmol的H-Orbi溶于100mL水中，呈混悬液；取4mmol的NaOH溶于10mL水中，加入到H-Orbi的水悬液中，溶液逐渐变为澄清，表明Orbi已转变为钠盐的形式。再取1mmol的EuCl₃.6H₂O溶于10mL水中，滴加到上述水溶液中，室温下混合反应6小时。反应结束后，有大量的沉淀生成。过滤，沉淀先后以30mL水、30mL乙醇洗涤，40℃条件下真空干燥，得到淡黄色固体，经红外光谱、元素分析测试，确定为产物Orbi-Eu(III)配合物，分子式为[Eu^III(Orbi)₃(Orbi-H⁺)]。

实施例5：以溶液法合成Orbi-La(III)配合物：

取4mmol的H-Orbi溶于100mL水中，呈混悬液；取4mmol的NaOH溶于10mL水中，加入到H-Orbi的水悬液中，溶液逐渐变为澄清，表明Orbi已转变为钠盐的形式。再取1mmol的LaCl₃.6H₂O溶于10mL水中，滴加到上述水溶液中，室温下混合反应2小时。反应结束后，有一定量的沉淀生成。过滤，沉淀先后以30mL水、30mL乙醇洗涤，40℃条件下真空干燥，得到淡黄色固体，经红外光谱、元素分析测试，确定为产物Orbi-La(III)配合物，分子式为[La^III(Orbi)₃(Orbi-H⁺)]。

实施例6：以溶液法合成Orbi-Gd(III)配合物：

取4mmol的H-Orbi溶于100mL水中，呈混悬液；取4mmol的NaOH溶于10mL水中，加入到H-Orbi的水悬液中，溶液逐渐变为澄清，表明Orbi已转变为钠盐的形式。再取1mmol的GdCl₃.6H₂O溶于10mL水中，滴加到上述水溶液中，室温下混合反应10小时。反应结束后，有大量的沉淀生成。过滤，沉淀先后以30mL水、30mL乙醇洗涤，40℃条件下真空干燥，得到淡黄色固体，此即为产物Orbi-Gd(III)配合物，分子式为[Gd^III(Orbi)₃(Orbi-H⁺)]。

·实验例1

奥比沙星配体、实施例1～4所制得的配合物和广谱抗菌药-多西环素的体外抑菌实验

实验方法：

用纸片法做受试化合物的抑菌活性试验，具体步骤为：取适量鸡白痢沙门氏菌、猪源链球菌、牛***链球菌分别接种于肉汤培养基，37℃培养18h后用麦氏管比浊法配成3×10⁸/mL的菌液，用灭菌棉签沾取菌液均匀地涂布于分好区的琼脂平皿上，将药敏纸片浸入药液中充分浸透后取出，去除纸片上多余的药液，然后将纸片贴在涂有细菌的培养基上。大肠杆菌以链霉素药敏纸片做对照，金黄色葡萄球菌以青霉素药敏纸片做对照。37℃的恒温箱中培养12～18h取出，用游标卡尺测量抑菌圈的大小，判断药物抑菌活性，其测试结果如下表1所示。

表1：

注：1、所有化合物均溶解于水进行抑菌活性测定；

2、表中数字指抑菌圈直径(Φ)，以毫米(mm)为单位，同一浓度下，Φ越大，表明药物的抗菌能力越强；

3、“-”表示无菌生长，不能判断有无抗菌作用；“0”表示无抗菌作用。

上述表2中的数据表明，4种配合物对鸡白痢沙门氏菌、猪源链球菌、牛***链球菌等菌种均有较好的生长抑制作用，比同一浓度的广谱抗菌药-多西环素的抗菌能力强；其中，对于奥比沙星和多西环素均不能抑制的猪源链球菌，奥比沙星的Er(III)、Sm(III)、Eu(III)配合物均表现出一定的抑菌活性。

实验例2

对奥比沙星配体和实施例1～4所制得的配合物的小鼠口服急毒实验

小鼠口服急性毒性实验方法：

选取20只20-25g健康昆明种小鼠，雌雄各半，随机分成2组。药物组按照5000mg/Kg剂量灌胃给药，对照组灌胃给予等量的生理盐水，每日一次，连续给药7天。于第8天对小鼠称重后颈椎脱臼处死，立即取其肝脏、肾脏等内脏器官观察病理变化。再根据改良寇氏法计算半数致死量(LD₅₀)。

1、奥比沙星配体(H-Orbi)：

经预实验，H-Orbi不易溶于水，能制成混悬液，按10000mg/Kg进行固定剂量试验，实行等容积个体化重复给药方式；正式试验时，H-Orbi按10000mg/Kg给药后无一小鼠死亡，故其LD₅₀＞10000mg/Kg。小鼠给予H-Orbi后持续0.5小时精神沉郁，有个别表现喜欢抱住饲料，反应性增高。

结论：按欧共体急性口服毒性的分级标准，H-Orbi符合不分级标准；按中华人民共和国食品安全性评价的六级标准，H-Orbi符合2级-实际无毒标准，可以判定H-Orbi实际无毒。

2、实施例1制得的奥比沙星钕配合物(Orbi-Nd)：

经预实验，Orbi-Nd易溶于水，测得其毒性剂量范围9017～18518mg/Kg，相邻两组剂量比r约为1.127。根据简化寇氏法计算正式试验结果后，求得Orbi-Nd的LD₅₀为18197mg/Kg，LD₅₀可信限为16626～19916mg/Kg。小鼠死亡发生于给药后8-24小时之内，主要症状为精神沉郁、呕吐、背毛松乱无光泽、眯眼嗜睡。剖检死亡小鼠可见胃膨大、充满浅灰色液体、胃壁薄，达24小时死亡的小鼠肝、肾色淡，其余内脏器官无肉眼可见病理变化。

结论：Orbi-Nd的LD₅₀为18197mg/Kg；按欧共体急性口服毒性的分级标准，Orbi-Nd符合不分级标准；按中华人民共和国食品安全性评价的六级标准，Orbi-Nd符合1级-无毒标准，可以判定Orbi-Nd无毒。

3、实施例2制得的奥比沙星铒配合物(Orbi-Er)：

经预实验，Orbi-Er不易溶于水，能制成混悬液，按5000mg/Kg进行限量试验，实行等容积个体化重复给药方式。根据急性毒性限量试验法规定，经口给予5000mg/Kg，连续观察7天，无死亡，LD₅₀＞5000mg/Kg。正式试验时，Orbi-Er按5000mg/Kg给药7天后无一小鼠死亡，故其LD₅₀＞5000mg/Kg。小鼠给予Orbi-Er后持续4小时精神沉郁、无食欲，个别出现腹部抽搐现象，后恢复正常。

结论：按欧共体急性口服毒性的分级标准，Orbi-Er符合不分级标准；按中华人民共和国食品安全性评价的六级标准，Orbi-Er符合2级-实际无毒标准，可以判定Orbi-Er实际无毒。

4、实施例3制得的奥比沙星钐配合物(Orbi-Sm)：

经预实验，Orbi-Sm不易溶于水，能制成混悬液，按5000mg/Kg进行限量试验，实行等容积个体化重复给药方式。正式试验时，Orbi-Sm按5000mg/Kg给药7天后无一小鼠死亡，故其LD₅₀＞5000mg/Kg。小鼠给予Orbi-Sm后持续4-8小时精神沉郁、无食欲，有20％的耳部充血持续2-3天才消退。

结论：按欧共体急性口服毒性的分级标准，Orbi-Sm符合不分级标准；按中华人民共和国食品安全性评价的六级标准，Orbi-Sm符合2级-实际无毒标准，可以判定Orbi-Sm实际无毒。

5、实施例4制得的奥比沙星铕配合物(Orbi-Eu)：

经预实验，Orbi-Eu不易溶于水，粘性大，能制成混悬液，按5000mg/Kg进行限量试验，实行等容积个体化重复给药方式。正式试验时，Orbi-Eu按5000mg/Kg给药7天后无一小鼠死亡，故其LD₅₀＞5000mg/Kg。小鼠给予Orbi-Eu后除短暂的精神沉郁外，仅个别有呕吐现象，其余观察不到异常症状表现。

结论：按欧共体急性口服毒性的分级标准，Orbi-Eu符合不分级标准；按中华人民共和国食品安全性评价的六级标准，Orbi-Eu符合2级-实际无毒标准，可以判定Orbi-Eu实际无毒。

Claims (7)

1.以奥比沙星为配体的稀土金属配合物，其结构式如式(I)所示：

其中，Ln表示某种选自元素周期表中的三价轻稀土金属离子。

2.根据权利要求1所述的以奥比沙星为配体的稀土金属配合物，其中Ln表示La(III)、Nd(III)、Er(III)、Sm(III)、Eu(III)或Gd(III)。

3.权利要求1所述的以奥比沙星为配体的稀土金属配合物的合成方法，其步骤如下：

1)按物质的量之比为1∶1的比例称取奥比沙星配体和氢氧化钠，再称取1/4倍奥比沙星配体物质的量的稀土金属氯化物；将氢氧化钠用适量水溶解，奥比沙星配体和稀土金属氯化物分别用适量极性溶剂溶解；

2)将氢氧化钠溶液和奥比沙星配体溶液混合，使奥比沙星转化成钠盐形式，再向其中加入稀土金属氯化物溶液；

3)所得混合溶液于20℃～70℃条件下反应1～12小时；

4)将反应后溶液过滤，生成的沉淀物依次用水、乙醇洗涤，干燥，得到相应的稀土金属配合物。

4.权利要求1所述的以奥比沙星为配体的稀土金属配合物的合成方法，其步骤如下：

1)按物质的量之比为1∶1的比例称取奥比沙星配体和氢氧化钠，再称取1/4倍奥比沙星配体物质的量的稀土金属氯化物；将氢氧化钠用适量水溶解，奥比沙星配体和稀土金属氯化物分别用适量极性溶剂溶解；

2)将氢氧化钠溶液和奥比沙星配体溶液混合，使奥比沙星转化成钠盐形式，再向其中加入稀土金属氯化物溶液；

3)所得混合溶液于20℃～70℃条件下反应1～12小时；

4)将反应后溶液浓缩除去大部分溶剂，加入过量的乙醇或水，析出沉淀，取出沉淀物用乙醇或水洗涤，干燥，得到相应的稀土金属配合物。

5.根据权利要求3或4所述的以奥比沙星为配体的稀土金属配合物的合成方法，其特征在于：所述的稀土金属氯化物为LaCl₃.6H₂O、NdCl₃.6H₂O、ErCl₃.6H₂O、SmCl₃.6H₂O、EuCl₃.6H₂O或GdCl₃.6H₂O。

6.根据权利要求3或4所述的以奥比沙星为配体的稀土金属配合物的合成方法，其特征在于：所述的极性溶剂选自水、甲醇和乙醇中的一种或它们中的任意两种。

7.权利要求1所述的以奥比沙星为配体的稀土金属配合物在制备动物专用抗微生物药物中的应用。