CN102304108B

CN102304108B - 五元杂环双羰基衍生物及其抗多药耐药细菌上的用途

Info

Publication number: CN102304108B
Application number: CN 201110178082
Authority: CN
Inventors: 沈秉正; 郑珩; 劳兴珍; 周亚丽
Original assignee: China Pharmaceutical University
Current assignee: China Pharmaceutical University
Priority date: 2011-06-28
Filing date: 2011-06-28
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2031-06-28
Also published as: CN102304108A

Abstract

本发明涉及药物化学领域，具体涉及一类五元杂环双羰基衍生物(I)及其在抗多药耐药细菌上的用途。药理学试验证明，本发明的化合物与抗生素联合使用对多药耐药细菌有较好抑制作用。

Description

五元杂环双羰基衍生物及其抗多药耐药细菌上的用途

技术领域

本发明涉及药物化学领域，具体涉及一类五元杂环双羰基衍生物及其在抗多药耐药细菌上的用途。

背景技术

抗生素是目前临床应用较广、用量较大的一类抗细菌微生物药物，自1940年青霉素应用于临床以来，其在控制与治疗疾病方面发挥着重要作用。目前临床上使用的抗细菌微生物药物品种众多，但随着抗生素的大量而广泛使用，特别是在临床上的不合理应用，甚至滥用，最终导致耐药菌的大量产生。特别最近出现的NDM-1超级细菌的引起全球的关注和紧张，“NDM-1超级细菌”是一种新型的超级耐药菌，因其携带有新德里金属β-内酰胺酶-1(NewDelhi-Metallo-1，NDM-1)而闻名，该基因产生特殊的β-内酰胺酶，它的活性需要金属离子参与，且可以灭活包括碳青霉烯在内的几乎所有的β-内酰胺类抗生素，又因为首先在印度新德里产生而得名。

世界卫生组织呼吁各国加强监控，敦促各国采取措施抗击耐药性细菌，积极减少细菌对抗生素产生抗药的机会。美国疾病控制和预防中心担心它会在全球蔓延；加拿大要求为超级细菌感染暴发做好准备；法国则要对所有曾在国外住院的病人进行超级细菌抗药性检测；日本已经指示地方政府拉响防控超级细菌警报；我国也已建立超级细菌监控网络，并加大研发抗击药物。

因此，如何克服细菌的耐药已经成为目前国内外抗细菌微生物药物研究的重要课题。解决耐药性的方法众多，其中针对细菌的耐药机制研发新药来是解决耐药问题是一种行之有效的方法，临床上将抗生素和多药耐药细菌产生水解抗生素酶的抑制剂联合用药是目前较为成功的对抗细菌耐药的方法，而且在临床治疗耐药菌感染上取得了一定的效果。临床常用的有氨苄西林/舒巴坦、阿莫西林/舒巴坦、头孢哌酮/舒巴坦、阿莫西林/克拉维酸钾等组成的复方制剂。但即便联合用药，这些复方制剂也不是对所有的耐药菌都有效，尤其是NDM-1酶，尚无有效的抑制剂报道，因此开发新的抑制剂已成为当今微生物制药学、计算机辅助药物设计、药物化学等相关学科中十分活跃的领域。

发明内容

本发明以多药耐药细菌所产生的水解抗生素的酶为靶标，并针对该酶催化水解破坏抗生素的活性中心设计并合成了一系列它的抑制剂。为联合抗生素治疗多药耐药细菌提供了新的选择。

本发明的化合物结构式(I)如下：

其中G¹或G²各自独立代表氢、羟基、C₁-C₅烷基、C₁-C₅卤代烷基、羟基取代的C₁-C₅烷基、C₁-C₅烷氧基、腈基、氨基、羟氨基、苯氧基、苯基、苄基、C₁-C₅的烷基氨基、C₁-C₅的烷氧基氨基或苯基氨基；

A或B各自独立代表氢、羟基、C₁-C₅膦酸基烷基、氨基、羟氨基、磺酸基、磺胺基、苯基、C₁-C₅烷基取代的苯基、苄基、苄氧基、苯基氨基、苄基氨基或

其中W代表五元或六元杂环，m是0至5的整数；

Z代表亚甲基、氮原子、硫原子或氧原子。

所述五元或六元杂环是指含有1-2个选自N、S、O的五元或六元环。

G¹或G²优选各自独立代表羟基、氨基或羟氨基。

A或B优选各自独立代表羟基、磺酸基、磺胺基、其中W代表五元或六元杂环，m是0至5的整数。

Z优选代表氧原子或硫原子。

同时，本发明还包括具有上述结构特征的化合物(I)的任何顺反及立体异构体。

本发明的化合物可以用下面的方法制备：

其中，G¹、G²、A、B、Z的定义同前。

本发明还公开了一种抗菌药物组合物，其中含有通式(I)的化合物或其药学上可接受的盐及药学上可接受的载体。

本发明还公开一种抗菌药物组合物，它含有β-内酰胺类抗生素、通式(I)的化合物或其药学上可接受的盐及药学上可接受的载体。本发明通式(I)化合物与抗生素合用有效抑制细菌的生长。

本发明通式(I)化合物不仅具有抗细菌作用，而且与抗生素联用可有效抗多药耐药细菌感染。

上述药物组合物可以制成注射剂、片剂、注射用无菌粉末、粉剂、颗粒剂、胶囊剂、口服液、膏剂、霜剂等多种剂型。上述各种剂型均可以按照药学领域的常规方法制备。可以通过注射、口服、滴鼻、滴眼、物理或化学介导的方法导入如肌肉、内皮、皮下、静脉、粘膜组织；或是被其他物质混合或包裹后导入机体。

体外抑菌实验结果表明，本发明化合物与抗生素联合使用，对多药耐药细菌有较好抑制作用。所用实验步骤和实验结果如下：

一、药敏性试验

本发明化合物配制浓度为10uM的溶液并与亚胺培南(IPM)10ug联合使用，结果显示：对于多药耐药细菌能产生明显的抑菌圈。而单用抗生素亚胺培南(IPM)10ug能抑制细菌生长。

具体步骤为：

将制备的化合物，配置成浓度为10μM的溶液，药敏性试验采用纸片扩散法：取待测菌保存液50μL加入5mLMH肉汤，置于37℃，200rpm摇床中培养约12小时

然后用无菌生理盐水，对照0.5麦氏比浊管校正菌液浓度。

药敏试验操作：

①用无菌棉试子蘸取菌液，在管内壁将多余菌液旋转挤去后，在培养基表面均匀涂抹3次，每次60°，最后沿平板内涂抹一周；

②平板置室温下干燥3-5min，用无菌镊子将药物纸片小心紧贴于培养基表面，各纸片中心相距＞24mm，纸片贴上后不可再移动。按照该方法测得该化合物对多药耐药的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等抑菌圈在10-16mm，显示出明显的抑菌效果。

本发明部分化合物的抑菌实验结果见表1

表1 本发明部分化合物(10μM)与抗生素(10ugIPM)合用对多药耐药细菌的抑制作用

由上表可知，本发明化合物与亚胺培南合用可明显地抑制多药耐药菌。特别是CPU-ZH008、CPU-ZH 016、CPU-ZH 037与亚胺培南合用可明显抑制多药耐药的大肠杆菌生长，CPU-ZH008、CPU-ZH 023、CPU-ZH 041与亚胺培南合用可明显抑制多药耐药的金黄色葡萄球菌生长。最优选的化合物CPU-ZH 008，其与亚胺培南合用后对上述两株多药耐药细菌均有明显的抑制作用。

表1 所列化合物代号对应的结构如下：

二、抗生素最小抑菌浓度(MIC)实验

将化合物CPU-ZH 008进一步进行单用亚胺培南与联合用药后抗生素最小抑菌浓度(MIC)的对比研究。实验结果表明：联合用药后，抗生素的MIC值可由＞128μg/ml降低至8μg/ml。

具体步骤为：

CPU-ZH 008加入抗生素亚胺培南，在无菌研钵中研磨混匀成均匀的粉末。将上述粉末用无菌生理盐水溶解，定容，经0.2μm微孔滤膜过滤除菌，化合物终浓度为10μM，亚胺培南的终浓度为1mg/ml。倍比稀释后分别加到灭菌的96孔聚苯乙烯板中，第1至第11孔加药液，每孔20μl，第12孔不加药作为生长对照，冰冻干燥后密封，-20℃以下保存备用。将表达NDM-1的基因工程大肠杆菌在MH肉汤中培养，并用无菌生理盐水稀释至0.5麦氏比浊标准的菌悬液，经MH肉汤1∶1000稀释后，向每孔中加100μl，密封后置35℃普通空气孵箱中，孵育16-20h。此时，第1孔至第11孔药物浓度分别为128、64、32、16、8、4、2、1、0.5、0.25、0.125μg/ml。

测得药物的MIC为8μg/ml，而不含本发明化合物仅含亚胺培南的对照药物MIC＞128μg/ml。

具体实施方式

实施例1

4-甲基-2-乙酰基-5-丙酰基-3-羟基呋喃(CPU-ZH 003)

将丙酰氯9ml(0.1mol)、1-羟基-2-丁酮8.8ml(0.1mol)和14g碳酸钾(0.1mol)加入到100ml三颈瓶中，电磁搅拌，80℃回流反应6小时，升高反应温度至110℃，将2-氧代丙酸8.5ml(0.1mol)缓慢滴加到反应液中，加完后继续反应10小时。抽滤，减压浓缩反应液，剩余液体用乙酸乙酯萃取。浓缩、干燥得固体10.56g，总收率53.86％。

分子式：C₁₀H₁₂O₄，分子量：196.20

MS(EI)m/z 196。

¹H-NMR(AV-500，δ，DMSO-d₆)：1.15(t，3H)；1.92(s，3H)；2.48(s，3H)；3.75(q，2H)；5.40(s，1H)

实施例2

3-((1-H-1，2，4-三氮唑基)亚甲基)-2-乙酰基-3-羟基-吡咯甲酸(CPU-ZH 008)

将氯代乙酸钠11.6g(0.1mol)、1-氨基-2-丙酮7.5ml(0.1mol)和14g碳酸钾(0.1mol)加入到100ml三颈瓶中，电磁搅拌，95℃回流反应6小时，升高反应温度至110℃，将1-H-1，2，4-三氮唑基-2氧代丙酸15g(0.1mol)缓慢滴加到反应液中，反应过夜，加入浓盐酸至溶液pH值约为4.0。抽滤，减压浓缩反应液，剩余液体用乙酸乙酯∶氯仿＝3∶1的混和有机溶剂萃取。浓缩、干燥得固体18.14g，总收率71.13％。

分子式：C₁₀H₁₀N₄O₄，分子量：250.22

MS(EI)m/z 249(M-1)。

¹H-NMR(AV-500，δ，DMSO-d₆)：2.08(t，3H)；5.02(s，1H)；5.31(s，3H)；5.33(s，1H)；5.39(s，2H)；8.03(s，1H)；8.31(s，1H)

实施例3

3，4-二苄氧基-2，5-噻吩二甲酸二甲酯(CPU-ZH 016)

将乙酰氯8ml(0.1mol)、1-巯基-2-丙酮0.1mol、200mlDMF和14g碳酸钾(0.1mol)，加入到250ml三颈瓶中，电磁搅拌，40℃反应3小时，升高反应温度至85℃，将乙二酸二苄酯27g(0.1mol)缓慢加到反应液中，反应5小时。抽滤，减压浓缩反应液，剩余液体用氯仿萃取。浓缩、干燥得固体20.14g，总收率53.02％。

分子式：C₂₂H₂₀O₆S，分子量：412.47

MS(EI)m/z 435.1(M+23)

¹H-NMR(AV-500，δ，DMSO-d₆)：3.00(s，3H)；5.16(s，2H)；7.24-7.41(m，5H)；7.83(s，2H)

实施例4

1-羟基乙酰基-2-氨基-3-苄基-4-甲酰基环戊烷(CPU-ZH 019)

将6-羟基-5-氧代己醛13ml(0.1mol)、苄基氨甲酰基酮16.3g(0.1mol)、150mlDMF，加入到250ml三颈瓶中，电磁搅拌，80℃反应4小时。抽滤，减压浓缩反应液，剩余液体用氯仿萃取。浓缩、干燥得固体15.23g，总收率59.26％。

分子式：C₁₅H₁₅NO₃，分子量：257.29

MS(EI)m/z 257。

¹H-NMR(AV-300，δ，DMSO-d₆)：2.85(s，2H)；3.52(s，2H)；3.66(s，1H)；5.16(s，2H)；7.22-7.40(m，5H)；8.51(s，2H)；9.81(s，1H)

实施例5

1-氨基甲酰基-2-(4-哌嗪基甲基)-3-苯基氨基-5-腈基甲酰基呋喃(CPU-ZH 023)

将羟甲基甲酰胺0.1mol、氯甲基甲酰腈0.1mol、120mlDMF和14g碳酸钾(0.1mol)，加入到250ml三颈瓶中，电磁搅拌，常温反应2.5小时，升高反应温度至70℃，将4-哌嗪基乙酰基苯胺基酮0.1mol缓慢加到反应液中，反应9小时。抽滤，减压浓缩反应液，剩余液体用二氯甲烷萃取。浓缩、干燥得固体28.22g，总收率80.63％。

分子式：C₁₈H₁₉N₅O₃，分子量：353.38

MS(EI)m/z 353。

¹H-NMR(AV-500，δ，DMSO-d₆)：1.90(s，1H)；2.35(t，4H)；2.68(t，4H)；3.65(s，2H)；4.01(s，1H)；；7.34-7.42(m，5H)

实施例6

1-苯胺基甲酰基-2-羟氨基-5-N-甲基氨甲酰基噻吩(CPU-ZH 037)

将N-甲基甲酰基氯甲基酮0.1mol、N-苯胺基甲酰基甲硫醇0.1mol、150mlDMF和14g碳酸钾(0.1mol)，加入到250ml三颈瓶中，电磁搅拌，45℃反应5小时，升高反应温度至80℃，将羟甲基甲酰基甲醛0.1mol缓慢加到反应液中，反应7小时。抽滤，减压浓缩反应液，剩余液体用二氯甲烷萃取。浓缩、干燥得固体28.22g，总收率53.02％。

分子式：C₁₄H₁₄N₂O₂S，分子量：274.34

MS(EI)m/z 274。

¹H-NMR(AV-500，δ，DMSO-d₆)：1.98(s，1H)；2.85(s，3H)；4.08(s，1H)；7.16(s，1H)；7.2-7.6(m，5H)；9.08(s，1H)

实施例7

1-苯甲酰基-2-苄基氨基-3-磺酸基氨基-4-苄基甲酰基噻吩(CPU-ZH 041)

将苄基氯甲基酮0.1mol、苯甲酰基甲硫醇0.1mol、150mlDMF和14g碳酸钾(0.1mol)，加入到250ml三颈瓶中，电磁搅拌，55℃反应6小时，升高反应温度至85℃，将磺胺基甲酰基苄氨基酮0.1mol缓慢加到反应液中，反应10小时。抽滤，减压浓缩反应液，剩余液体用丙酮萃取。浓缩、干燥得固体20.06g，总收率40.94％。

分子式：C₂₆H₂₂N₂O₄S₂，分子量：490.60

MS(EI)m/z 490。

¹H-NMR(AV-500，δ，DMSO-d₆)：4.08(s，2H)；4.30(s，2H)；4.45(s，2H)；7.21-7.35(m，10H)；7.61-7.80(m，5H)

实施例8

1-羟氨基甲酰基-2-苯基-3-磺酸基-4-苯氧基甲酰基呋喃(CPU-ZH 049)

将氧甲酸苄酯0.1mol、羟氨基羟甲基酮0.1mol、150mlDMF和14g碳酸钾(0.1mol)，加入到250ml三颈瓶中，电磁搅拌，60℃反应1.5小时，升高反应温度至75℃，将磺酸基甲酰基苯基酮0.1mol缓慢加到反应液中，反应6小时。抽滤，减压浓缩反应液，剩余液体用异丙醇萃取。浓缩、干燥得固体19.68g，总收率50.85％。

分子式：C₁₈H₁₃NO₇S，分子量：387.37

MS(EI)m/z 387。

¹H-NMR(AV-500，δ，DMSO-d₆)：2.1(s，1H)；7.25-7.54(m，10H)；8.03(s，1H)

实施例9

3-膦酸基亚甲基-2-氯乙基甲酰基- -5-苄基甲酰基-4-羟基噻吩(CPU-ZH 053)

将苄基氯甲基酮0.1mol、4-氯-2-氧代丁硫醇0.1mol、150mlDMF和14g碳酸钾(0.1mol)，加入到250ml三颈瓶中，电磁搅拌，80℃反应6.5小时，升高反应温度至90℃，将3-膦酸基-2-氧代丙酸0.1mol缓慢加到反应液中，反应4小时。抽滤，减压浓缩反应液，剩余液体用正丁醇萃取。浓缩、干燥得固体16.03g，总收率39.86％。

分子式：C₁₆H₁₇O₆PS，分子量：368.35

MS(EI)m/z 367(M-1)。

¹H-NMR(AV-500，δ，DMSO-d₆)：3.15(t，2H)；3.72(t，2H)；4.01(s，2H)；4.49(s，2H)；5.32(s，1H)；7.21-7.35(m，5H)

实施例10

3-对甲基苯氧基-4-苄基氨基-5-(N-甲氧基氨基)甲酰基-2-苯甲酰基噻吩(CPU-ZH 059)

将苯基氯甲基酮0.1mol、巯基甲基甲氧基氨基酮0.1mol、150mlDMF和14g碳酸钾(0.1mol)，加入到250ml三颈瓶中，电磁搅拌，85℃反应3小时，升高反应温度至95℃，将2-苄基氨基-2-氧代-乙酸对甲苯酯0.1mol缓慢加到反应液中，反应5小时。抽滤，减压浓缩反应液，剩余液体用丙醇萃取。浓缩、干燥得固体19.51g，总收率41.33％。

分子式：C₂₇H₂₄N₂O₄S，分子量：472.57

MS(EI)m/z 472。

¹H-NMR(AV-500，δ，DMSO-d₆)：2.33(s，3H)；3.69(s，3H)；4.01(s，1H)；4.33(s，2H)；6.67-7.06(q，4H)；7.21-7.34(m，5H)；7.62-7.90(m，5H)

实施例11

取实施例2中所得化合物(CPU-ZH008)0.2g，淀粉3g，糊精1.5g混合，用适量35％药用级聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为粘合剂，制粒，压片。

实施例12

取实施例2中所得化合物(CPU-ZH008)4g，甘露醇8g，置于容器中，加适量磷酸盐缓冲液(0.05mol/L pH8.0)溶解，加注射用水至100ml，摇匀，加1～5g针用活性炭，室温搅拌30～60分钟，粗滤，用0.22μm滤膜过滤除菌，分装，每瓶1ml，采用速冻的方法，每分钟降温5～15℃，降温至-50℃，维持2小时，抽真空，在真空状态下缓慢升温，升温速度每小时0.2～12℃，温度升至30℃时停止升温，待温度降至室温后取出，加盖密封。

Claims

1.通式（I）的化合物或其药学上可接受的盐：

2.一种抗菌药物组合物，其中含有权利要求1的化合物或其药学上可接受的盐及药学上可接受的载体。

3.一种抗菌药物组合物，其中含有β-内酰胺类抗生素、权利要求1的化合物或其药学上可接受的盐及药学上可接受的载体。

4.权利要求3的抗菌药物组合物，其中β-内酰胺类抗生素是亚胺培南。

5.权利要求1的化合物或其药学上可接受的盐用于制备抗菌药物的用途。

6.权利要求1的化合物或其药学上可接受的盐用于制备预防或治疗多药耐药菌感染疾病的药物的用途。

7.权利要求1的化合物或其药学上可接受的盐与抗菌素联合用药制备抗菌药物的用途。