用于治疗细菌感染的稠合螺环杂芳族化合物的制作方法

文档序号:11159275阅读:432来源:国知局
抗生素耐药性和抗性已成为成功治疗许多常见细菌感染的严重威胁。实际上,根据美国传染病学会(InfectiousDiseaseSocietyofAmerica),相较于肺气肿、HIV/艾滋病(AIDS)、帕金森病(Parkinson'sdisease)和凶杀的组合,耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(methicillinresistantStaphylococcusaureus,MRSA)每年杀死更多美国人。不仅常见感染性革兰氏阳性和革兰氏阴性病原体,诸如屎肠球菌(Enterococcusfaecium)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)、肺炎克雷伯氏杆菌(Klebsiellapneumoniae)、鲍氏不动杆菌(Acinetobacterbaumannii)、绿脓杆菌(Pseudomonasaeruginosa)、结核分枝杆菌(Mycobacteriumtuberculosis)和肠杆菌(Enterobacter)属中的多抗药性正在上升,而且抗性迹象见于沙门氏菌(Salmonella)和艰难梭菌(Clostridiumdifficile)中,并且日益见于淋病奈瑟氏菌(Neisseriagonorrhoeae)中(GerardD.Wright,《抗生素:新的希望(Antibiotics:ANewHope)》,19(2012),3-10)。因为此抗性提高,所以重要的医学需求在于研发新型抗菌药品。技术实现要素:仍需要用于治疗细菌感染的新型疗法。本发明提供化合物(2R,4S,4aS)-11-氟-2,4-二甲基-8-[(4S)-4-甲基-2-氧代-1,3-恶唑烷-3-基]-1,2,4,4a-四氢-2'H,6H-螺[1,4-恶嗪并[4,3-a][1,2]恶唑并[4,5-g]喹啉-5,5'-嘧啶]-2',4',6'(1'H,3'H)-三酮或其药学上可接受的盐,其可能用于治疗细菌感染。在一个方面中,本发明提供一种用于治疗有需要的个体体内由炭疽杆菌(Bacillusanthracis)、蜡样芽孢杆菌(Bacilluscereus)、伯克霍尔德菌属(Burkholderiaspp.)、布鲁氏菌属(Brucellaspp.)、弗朗西斯氏菌属(Francisellaspp.)、耶尔森氏菌属(Yersinaspp.)、支原体属(Mycoplasmaspp.)、脲原体属(Ureaplasmaspp.)、沙眼衣原体(Chlamydiatrachomatis)或肺炎衣原体(Chlamydiapneumoniae)所导致的细菌感染的方法,其包含向个体投与有效量的(2R,4S,4aS)-11-氟-2,4-二甲基-8-[(4S)-4-甲基-2-氧代-1,3-恶唑烷-3-基]-1,2,4,4a-四氢-2'H,6H-螺[1,4-恶嗪并[4,3-a][1,2]恶唑并[4,5-g]喹啉-5,5'-嘧啶]-2',4',6'(1'H,3'H)-三酮或其药学上可接受的盐。在一个方面中,本发明提供(2R,4S,4aS)-11-氟-2,4-二甲基-8-[(4S)-4-甲基-2-氧代-1,3-恶唑烷-3-基]-1,2,4,4a-四氢-2'H,6H-螺[1,4-恶嗪并[4,3-a][1,2]恶唑并[4,5-g]喹啉-5,5'-嘧啶]-2',4',6'(1'H,3'H)-三酮或其药学上可接受的盐的用途,其用于治疗由选自以下的一或多种细菌所导致的细菌感染:炭疽杆菌、蜡样芽孢杆菌、伯克霍尔德菌属、布鲁氏菌属、弗朗西斯氏菌属、耶尔森氏菌属、支原体属、脲原体属、沙眼衣原体或肺炎衣原体。在一个方面中,本发明提供(2R,4S,4aS)-11-氟-2,4-二甲基-8-[(4S)-4-甲基-2-氧代-1,3-恶唑烷-3-基]-1,2,4,4a-四氢-2'H,6H-螺[1,4-恶嗪并[4,3-a][1,2]恶唑并[4,5-g]喹啉-5,5'-嘧啶]-2',4',6'(1'H,3'H)-三酮或其药学上可接受的盐的用途,其用于制造用以治疗由选自以下的一或多种细菌所导致的细菌感染的药剂:炭疽杆菌、蜡样芽孢杆菌、伯克霍尔德菌属、布鲁氏菌属、弗朗西斯氏菌属、耶尔森氏菌属、支原体属、脲原体属、沙眼衣原体或肺炎衣原体。在一个方面中,本发明提供一种医药组合物,其包含(2R,4S,4aS)-11-氟-2,4-二甲基-8-[(4S)-4-甲基-2-氧代-1,3-恶唑烷-3-基]-1,2,4,4a-四氢-2'H,6H-螺[1,4-恶嗪并[4,3-a][1,2]恶唑并[4,5-g]喹啉-5,5'-嘧啶]-2',4',6'(1'H,3'H)-三酮或其药学上可接受的盐,所述医药组合物用于治疗由选自以下的一或多种细菌所导致的细菌感染:炭疽杆菌、蜡样芽孢杆菌、伯克霍尔德菌属、布鲁氏菌属、弗朗西斯氏菌属、耶尔森氏菌属、支原体属、脲原体属、沙眼衣原体或肺炎衣原体。具体实施方式本发明提供通过向有需要的个体投与有效量的(2R,4S,4aS)-11-氟-2,4-二甲基-8-[(4S)-4-甲基-2-氧代-1,3-恶唑烷-3-基]-1,2,4,4a-四氢-2'H,6H-螺[1,4-恶嗪并[4,3-a][1,2]恶唑并[4,5-g]喹啉-5,5'-嘧啶]-2',4',6'(1'H,3'H)-三酮或其药学上可接受的盐,以治疗由选自以下的一或多种细菌所导致的细菌感染的方法:炭疽杆菌、蜡样芽孢杆菌、伯克霍尔德菌属、布鲁氏菌属、弗朗西斯氏菌属、耶尔森氏菌属、支原体属、脲原体属、沙眼衣原体或肺炎衣原体。化合物(2R,4S,4aS)-11-氟-2,4-二甲基-8-[(4S)-4-甲基-2-氧代-1,3-恶唑烷-3-基]-1,2,4,4a-四氢-2'H,6H-螺[1,4-恶嗪并[4,3-a][1,2]恶唑并[4,5-g]喹啉-5,5'-嘧啶]-2',4',6'(1'H,3'H)-三酮具有以下结构:前述化合物和其合成方法揭示于国际申请案第PCT/GB2014/050164号中,所述申请案的全部内容明确地并入本文中。术语“细菌感染”包括由一或多种革兰氏阴性、革兰氏阳性或非典型细菌所导致的感染。在一些实施例中,细菌感染是由炭疽杆菌或蜡样芽孢杆菌所导致。在一些实施例中,细菌感染是由伯克霍尔德菌属,例如鼻疽伯克霍尔德菌(Burkholderiamallei)、类鼻疽伯克霍尔德菌(Burkholderiapseudomallei)和洋葱伯克霍尔德菌(Burkholderiacepacia)所导致。在一些实施例中,细菌感染是由布鲁氏菌属,例如羊种布鲁氏菌(Brucellamelitensis)、流产布鲁氏菌(Brucellaabortus)、犬种布鲁氏菌(Brucellacanis)、猪种布鲁氏菌(Brucellasuis)和绵羊布鲁氏菌(Brucellaovis)所导致。在一些实施例中,细菌感染是由弗朗西斯氏菌属,例如土拉弗朗西斯氏菌(Francisellatularensis)、新凶手手弗朗西斯氏菌(Francisellanovicida)和蜃楼弗朗西斯氏菌(Francisellaphilomiragia)所导致。在一些实施例中,细菌感染是由耶尔森氏菌属,例如鼠疫耶尔森氏菌(Yersinapestis)和小肠结肠炎耶尔森氏菌(Yersinaenterocolitica)所导致。在一些实施例中,细菌感染是由支原体属,例如鸡毒支原体(Mycoplasmagallisepticum)、生殖支原体(Mycoplasmagenitalium)、猫血支原体(Mycoplasmahaemofelis)、人型支原体(Mycoplasmahominis)、猪肺炎支原体(Mycoplasmahyopneumoniae)、绵羊肺炎支原体(Mycoplasmaovipneumoniae)和肺炎支原体(Mycoplasmapneumoniae)所导致。在一些实施例中,细菌感染是由脲原体属,例如微小脲原体(Ureaplasmaparvum)和解脲脲原体(Ureaplasmaurealytirum)所导致。在一些实施例中,细菌感染是由沙眼衣原体或肺炎衣原体所导致。在一些实施例中,细菌对除(2R,4S,4aS)-11-氟-2,4-二甲基-8-[(4S)-4-甲基-2-氧代-1,3-恶唑烷-3-基]-1,2,4,4a-四氢-2'H,6H-螺[1,4-恶嗪并[4,3-a][1,2]恶唑并[4,5-g]喹啉-5,5'-嘧啶]-2',4',6'(1'H,3'H)-三酮外的一或多种抗菌剂具有抗性。术语“耐性”和“抗菌剂抗性”是指暴露于一或多种抗菌剂下能够存活的细菌。在一个实施例中,细菌对以下中的一或多者具有抗性:氨基糖苷类抗生素(例如阿米卡星(amikacin)、庆大霉素(gentamicin)、卡那霉素(kanamycin)、新霉素(neomycin)、奈替米星(netilmicin)、托普霉素(tobramycin)、巴龙霉素(paromonycin)、壮大观霉素(spectinomycin))、袢霉素(ansamycin)抗生素(例如利福昔明(rifaximin)、链霉素(streptomycin))、碳青霉烯类抗生素(例如厄他培南(ertapenem)、多尼培南(doripenem)、亚胺培南/西司他汀(imipenem/cilastatin)、美罗培南(meropenem))、头孢霉菌素(cephalosoprin)抗生素(例如头孢羟氨苄(cefadroxil)、唑啉头孢菌素(cefaxolin)、头孢唑啉(cefatolin)、头孢氨苄(cefalexin)、头孢克洛(cefaclor)、头孢孟多(cefamandole)、头孢西丁(cefoxitin)、头孢罗齐(cefprozil)、头孢呋辛(cefuroxime)、头孢克肟(cefisime)、头孢地尼(cefdinir)、头孢托仑(cefditoren)、头孢哌酮(cefoperazone)、头孢噻肟(cefotaxime)、头孢泊肟(cefpodoxime)、头孢他啶(ceftazidime)、头孢布腾(certibuten)、头孢唑肟(ceftizoxime)、头孢曲松(ceftriaxone)、头孢吡肟(cefepime)、头孢洛林酯(ceftarolinfosamil)头孢吡普(ceftobiprole))、糖肽抗生素(例如替考拉宁(teicoplanin)、万古霉素(vancomycin)、特拉万星(telavancin))、林可酰胺类抗生素(例如克林霉素(clindamycin)、林可霉素(lincomycin))、达托霉素(daptomycin)、大环内酯抗生素(例如阿奇霉素(azithromycin)、克拉霉素(clarithromycin)、地红霉素(dirithromycin)、红霉素(erythromycin)、罗红霉素(roxithromycin)、醋竹桃霉素(troleandomycin)、泰利霉素(telithromycin)、螺旋霉素(spiramycin))、氨曲南(aztreonam)、呋喃唑酮(furazolidone)、呋喃妥英(nitrofuantoin)、恶唑烷酮抗生素(例如利奈唑胺(linezolid)、泊斯唑胺)(posizolid)、雷德唑胺(radezolid)、特地唑胺(torezolid))、青霉素(penicillin)抗生素(例如阿莫西林(amoxacillin)、氨苄西林(amptcillin)、阿洛西林(azlocillin)、羧苄青霉素(carbenicillin)、氯唑西林(cloxacillin)、双氯西林(dicloxacillin)、氟氯西林(flucloxacillin)、美洛西林(mezlocillin)、甲氧西林(methicillin)、萘夫西林(nafcillin)、苯唑西林(oxacillin)、青霉素、哌拉西林(piperacillin)、替莫西林(temocillin)、替卡西林(ticarcillin))、阿莫西林/克拉维酸钾(amoxicillin/clavulante)、氨苄西林/舒巴坦(ampicilin/sulbactam)、哌拉西林/三唑巴坦(piperacillin/tazobactam)、替卡西林/克拉维酸(ticarcillin/clavulanate)、喹诺酮抗菌剂(例如环丙沙星(ciprofloxacin)、依诺沙星(enoxacin)、加替沙星(gatifloxacin)、吉米沙星(gemifloxacin)、左氧氟沙星(levofloxacin)、洛美沙星(lomefloxacin)、莫西沙星(moxifloxacin)、萘啶酸(nalidixicacid)、诺氟沙星(norfloxacin)、氧氟沙星(ofloxacin)、曲伐沙星(trovafloxin)、格帕沙星(grepafloxacin)、司帕沙星(sparfloxacin)、替马沙星(temafloxacin))、磺酰胺抗生素(例如磺胺米隆(mafenide)、磺胺醋酰胺、磺胺嘧啶、磺胺嘧啶银、磺胺地托辛(sulfadimethoxine)、磺胺甲二唑、磺胺甲基异恶唑、磺胺、柳氮磺胺吡啶、磺胺异恶唑、甲氧苄氨嘧啶/磺胺甲基异恶唑-TMP-SMX))和四环素(tetracycline)抗生素(例如地美环素(demeclocycline)、多西环素(doxycycline)、二甲胺四环素(minocycline)、氧四环素(oxytetracycline)、四环素、泰环素(tigeclycline))。在一些实施例中,细菌对多西环素具有抗性。在一些实施例中,细菌对左氧氟沙星及/或环丙沙星具有抗性。在一些实施例中,细菌对阿奇霉素具有抗性。在一些实施例中,细菌对四环素具有抗性。在一些实施例中,本发明提供一种治疗患有性传播细菌感染个体的方法,其包含向个体投与有效量的(2R,4S,4aS)-11-氟-2,4-二甲基-8-[(4S)-4-甲基-2-氧代-1,3-恶唑烷-3-基]-1,2,4,4a-四氢-2'H,6H-螺[1,4-恶嗪并[4,3-a][1,2]恶唑并[4,5-g]喹啉-5,5'-嘧啶]-2',4',6'(1'H,3'H)-三酮或其药学上可接受的盐。在一些实施例中,本发明提供(2R,4S,4aS)-11-氟-2,4-二甲基-8-[(4S)-4-甲基-2-氧代-1,3-恶唑烷-3-基]-1,2,4,4a-四氢-2'H,6H-螺[1,4-恶嗪并[4,3-a][1,2]恶唑并[4,5-g]喹啉-5,5'-嘧啶]-2',4',6'(1'H,3'H)-三酮或其药学上可接受的盐,其用于治疗由选自以下的一或多种细菌所导致的细菌感染:炭疽杆菌、蜡样芽孢杆菌、伯克霍尔德菌属、布鲁氏菌属、弗朗西斯氏菌属、耶尔森氏菌属、支原体属、脲原体属、沙眼衣原体或肺炎衣原体。在一个方面中,本发明提供一种用于治疗有需要的个体体内患有囊性纤维化、布鲁氏菌病(brucellosis)、兔热病、瘟疫、败血症、耶尔森氏菌病(yersiniosis)、骨盆炎性疾病、非典型肺炎、非特异性尿道炎、肺炎、支气管肺发育异常或脑膜炎的个体体内的炭疽感染、鼻疽病、类鼻疽病、肺部感染的方法,其包含向个体投与有效量的(2R,4S,4aS)-11-氟-2,4-二甲基-8-[(4S)-4-甲基-2-氧代-1,3-恶唑烷-3-基]-1,2,4,4a-四氢-2'H,6H-螺[1,4-恶嗪并[4,3-a][1,2]恶唑并[4,5-g]喹啉-5,5'-嘧啶]-2',4',6'(1'H,3'H)-三酮或其药学上可接受的盐。术语“治疗(treat/treating/treatment)”包括降低或抑制涉及个体体内细菌感染的酶活性或蛋白活性,改善个体体内细菌感染的一或多种症状,或减缓或延缓个体体内细菌感染的发展。术语“治疗(treat/treating/treatment)”还包括减弱或抑制细菌生长、复制,或降低或抑制个体体内细菌的细菌接种量。术语“个体”包括例如灵长类动物、牛、马、猪、绵羊、狗、猫、兔、大鼠、鸟类(包括野生和家养鸟类,诸如火鸡、鹅、鸡、鸭及类似者)和小鼠。在一些实施例中,个体是灵长类动物,例如人类。在一些实施例中,个体患有革兰氏阳性细菌感染。在一些实施例中,个体患有革兰氏阴性细菌感染。在一些实施例中,个体患有非典型细菌感染。在一些实施例中,个体需要治疗(例如依靠治疗个体将在生物学上或医学上受益)。在一些实施例中,个体患有重大潜在疾病病况,例如囊性纤维化,其使针对细菌感染治疗的反应复杂化。在一些实施例中,个体患有一或多种细菌感染(例如由两种或更多种细菌感染共感染)。在一些实施例中,个体患有由淋病奈瑟氏菌(Neisseriagonorrhoeae)所导致的感染。在一些实施例中,个体共感染有沙眼衣原体和淋病奈瑟氏菌。在一些实施例中,个体有感染上性传播细菌感染的风险(例如沙眼衣原体或淋病奈瑟氏菌感染)。术语“有效量”包括(2R,4S,4aS)-11-氟-2,4-二甲基-8-[(4S)-4-甲基-2-氧代-1,3-恶唑烷-3-基]-1,2,4,4a-四氢-2'H,6H-螺[1,4-恶嗪并[4,3-a][1,2]恶唑并[4,5-g]喹啉-5,5'-嘧啶]-2',4',6'(1'H,3'H)-三酮或其药学上可接受的盐将引起个体的生物或医学反应的量,所述反应为例如降低或抑制涉及细菌DNA旋转酶或细菌感染的酶活性或蛋白活性,改善细菌感染的症状,或减缓或延缓细菌感染的发展。在一些实施例中,术语“有效量”包括当向个体投与(2R,4S,4aS)-11-氟-2,4-二甲基-8-[(4S)-4-甲基-2-氧代-1,3-恶唑烷-3-基]-1,2,4,4a-四氢-2'H,6H-螺[1,4-恶嗪并[4,3-a][1,2]恶唑并[4,5-g]喹啉-5,5'-嘧啶]-2',4',6'(1'H,3'H)-三酮或其药学上可接受的盐时,至少部分有效减轻、抑制及/或改善细菌感染,或抑制细菌DNA旋转酶,及/或减弱或抑制细菌生长、复制或个体体内细菌的细菌接种量的量。范例实例1合成(2R,4S,4aS)-11-氟-2,4-二甲基-8-[(4S)-4-甲基-2-氧代-1,3-恶唑烷-3-基]-1,2,4,4a-四氢-2'H,6H-螺[1,4-恶嗪并[4,3-a][1,2]恶唑并[4,5-g]喹啉-5,5'-嘧啶]-2',4',6'(1'H,3'H)-三酮(化合物1)如下所述合成化合物1:中间物13-氯-6-[(2R,6S)-2,6-二甲基吗啉-4-基]-7-氟-1,2-苯并恶唑-5-甲醛将二异丙基乙胺(5.9g,45.9mmol)添加到无水乙腈(50ml)中的3-氯-6,7-二氟-1,2-苯并恶唑-5-甲醛冰冷溶液(根据国际申请公开案第WO2010/043893号中所述程序制备,5.0g,23.0mmol)中,随后添加顺-2,6-二甲基吗啉(2.6g,23.0mmol),且在密封管中在85℃下加热混合物12小时。使溶液冷却到室温,且在真空下去除挥发物。将残余物溶解在乙酸乙酯中,用水洗涤,随后用盐水洗涤,且随后用无水Na2SO4干燥。在真空下去除溶剂,得到粗产物,使用乙酸乙酯于石油醚中的梯度在硅胶柱上纯化粗产物,以获得固态标题化合物。产率:6.0g(84%)。1HNMR(400MHz,DMSO-d6)δ:1.0(d,6H),2.9(t,2H),3.1(d,2H),3.8(m,2H),7.7(s,1H),10.2(s,1H)。MS(ES)MH+:对于C14H14CIFN2O3为313。中间物23-氯-6-[(2R,6S)-2,6-二甲基吗啉-4-基]-5-(1,3-二氧环戊-2-基)-7-氟-1,2-苯并恶唑在迪安-斯塔克(Dean-Stark,回流管)设备中在回流下加热中间物1(16.3g,52.2mmol)、乙二醇(8.1g,130.6mmol)和吡啶对甲苯磺酸酯(1.31g,5,2mmol)于甲苯(300mL)中的溶液达16小时。在真空下去除溶剂,且将残余物溶解在二乙醚(75mL)中,用水((3×25mL)和盐水(25mL)洗涤。用无水Na2SO4干燥有机层且过滤。在真空下去除溶剂,得到标题化合物,进一步通过用热己烷研磨来纯化标题化合物。产率:18.0g(80%)。1HNMR(400MHz,DMSO-d6)δ:1.1(d,6H).2.8(t,2H),3.0(d,2H),3.3(m,4H),3.8(m,2H),5.7(s,1H),7.6(s,1H)。中间物3(4R)-3-{6-[2R,6S)-2,6-二甲基吗啉-4-基]-5-(1,3-二氧环戊-2-基)-7-氟-1,2-苯并恶唑-3-基}-4-甲基-1,3-恶唑烷-2-酮在0℃下经10分钟时间,将(4R)-4-甲基-1,3-恶唑烷-2-酮(根据Nishiyama,T.;Matsui,Shigeki;Yamada,F.《杂环化学杂志(J.Het.Chem.)》(1986),23(5),1427-9中所述程序合成,1.0g,9.9mmol)于二甲基甲酰胺(10mL)中的溶液缓慢添加到NaH(0.24g,9.9mmol)于二甲基甲酰胺(10mL)中的搅拌溶液中。在室温下搅拌混合物30分钟,且在相同温度下添加中间物2(1.1g,3.1mmol)于二甲基甲酰胺(5mL)中的溶液。在80℃下加热混合物12小时,且倒入冰冷的水中,且用乙酸乙酯(2×20mL)提取。用无水Na2SO4干燥有机层,且在真空下去除溶剂。使用乙酸乙酯于石油醚中的梯度通过硅胶柱色谱纯化粗产物。产率:0.15g(12%)。MS(ES)MH+:对于C20H24FN3O6为422.4。中间物4(4S)-3-{6-[(2R,6S)-2,6-二甲基吗啉-4-基]-5-(1,3-二氧环戊-2-基)-7-氟-1,2-苯并恶唑-3-基}-4-甲基-1,3-恶唑烷-2-酮使用(4S)-4-甲基-1,3-恶唑烷-2-酮(根据Nishiyama,T.;Matsui,Shigeki;Yamada,F.《杂环化学杂志(J.Het.Chem.)》(1986),23(5),1427-9中所述程序合成)以类似于合成中间物3所述的方法自中间物2制备中间物4。MS(ES)MH+:对于C20H24FN3O6为422.4。化合物1(2R,4S,4aS)-11-氟-2,4-二甲基-8-[(4S)-4-甲基-2-氧代-1,3-恶唑烷-3-基]-1,2,4,4a-四氢-2'H,6H-螺[1,4-恶嗪并[4,3-a][1,2]恶唑并[4,5-g]喹啉-5,5'-嘧啶]-2',4',6'(1'H,3'H)-三酮在85℃下加热中间物4(0.36mmol)和巴比妥酸(barbituricacid,0.3mmol)于乙酸(1mL)中的搅拌混合物达16小时。蒸发溶剂,将残余物溶解在甲醇(2mL)中,且添加水(5mL)。过滤所沉淀固体,且通过反相HPLC(10mM乙酸铵于水中,CH3CN)纯化,洗脱两种组分。分离第二洗脱组分呈固体状,且识别为标题化合物。如同两种组分的第一洗脱一样,通过反相HPLC(10mM乙酸铵于水中,CH3CN)分离标题化合物。1HNMR(400MHz,DMSO-d6)δ:0.9(d,3H),1.15(d,3H),1.4(d,3H),2,9(d,1H),3.1(t,1H),3.5-3.6(m,2H),3.8(m,1H),3.9(d,1H),4.0(d,1H),4.2(q,1H),4.6-4.7(m,2H),7.6(s,1H),11.5(s,1H),11.8(s,1H)。MS(ES)MH+:对于C22H22FN5O7为488.4;[α]D20=-92(c=1;MeOH)。同样通过HPLC纯化自化合物1合成中分离为第二洗脱组分的是(2R,4S,4aS)-11-氟-2,4-二甲基-8-[(4S)-4-甲基-2-氧代-1,3-恶唑烷-3-基]-1,2,4,4a-四氢-2'H,6H-螺[1,4-恶嗪并[4,3-a][1,2]恶唑并[4,5-g]喹啉-5,5'-嘧啶]-2',4',6'(1'H,3'H)-三酮1HNMR(400MHz,DMSO-d6)δ:0.9(d,3H),1.15(d,3H),1.4(d,3H),2.9(d,1H),3.1(t,1H),3.6-3.7(m,2H),3.8-4.0(m,1H),3.9(d,1H),4.1(d,1H),4.2(q,1H),4.6-4.7(m,2H),7,6(s,1H),11.5(s,1H),11.8(s,1H)。MS(ES)MH+:对于C22H22FN5O7为488.4。[α]D20=+224(c=1;MeOH)。实例2化合物1抵抗人类支原体的活体外抗菌活性化合物1是DNA旋转酶和拓扑异构酶IV的超螺旋化和脱连环化活动的研究性抑制剂,其具有抵抗数种不同类型细菌的活性。初步数据表明此试剂对生物体保持活性,此类生物体对其他试剂,诸如氟喹诺酮(fluoroquinolones)和四环素、包括用于诸如淋病奈瑟氏菌的性传播感染的试剂具有抗性。进行本研究以通过测试少量临床分离株和参考菌株(其代表作为重要人类病原体的五种柔膜细菌),来增加对化合物1抵抗其他人类病原体的活体外活性的了解。受测生物体包括肺炎支原体、人型支原体、生殖支原体、解脲脲原体和微小脲原体。M肺炎主要是呼吸道的病原体,其造成诸如咽炎、气管支气管炎和肺炎的疾病,而其余种属则是成年男性和女性体内泌尿生殖道的重要病原体,且亦可在怀孕或生产期间垂直传播时造成新生儿的全身性疾病。根据临床实验室标准学会(ClinicalLaboratoryStandardsInstitute,CLSI)(CLSI2011)的指导原则进行易感性测试。受测菌株包括生物体,其包含调节四环素抗性的tetM基因、带来抗大环内酯性的23S核糖体核糖核酸中的突变,和其他生物体,其包含带来抗氟喹诺酮性的DNA旋转酶及/或拓扑异构酶IV中的突变。方法抗菌剂.研究中所包括的药物概括于表1中。考虑到每种药物的纯度百分比,称量适当量的每种粉末状药物来制备10mL储备溶液。根据每个制造商的说明溶解抗菌剂。表1测试化合物和对照/参考化合物化合物纯度来源化合物198.9%阿奇霉素95.2%Fluka/Sigma-AldrichSwitzerland多西环素100%Sigma-AldriehSt.Louis,MO左氧氟沙星99%Sigma-AldrichSt.Louis,MO细菌菌株.在此研究中使用衍生自成人和儿童各种身体部位的已知滴定度的临床分离株纯净培养物,所述培养物已在UAB诊断支原体实验室(DiagnosticMycoplasmaLaboratory)的菌种保藏中经储存在负70℃下。分离株的原始来源和分离的年份(当可用时)以及特定抗药性(在相关时)概括于表2中。表2受测细菌菌株生殖支原体(n-5)肺炎支原体(n-12)人型支原体(n=12)脲原体属(n-15)表2注释缩写:Uu=解脲脲原体,Up=微小脲原体,BAL=支气管肺泡灌洗液,CSF=脑脊髓液,ETA=气管内抽吸物如先前所述通过实时PCR识别脲原体属(Xiao等人.通过实时PCR进行的人类脲原体属和细菌血清型变种的检测和特性描述(DetectionandcharacterizationofhumanUreaplasmaspeciesandserovarsbyreal-timePCR).《临床微生物学杂志(J.Clin.Microbiol)》.2010,48,2715-2723)。三种临床分离株显示为两个种属的混合物,其有时存在(Xiao等人.人类脲原体中的广泛水平基因转移质疑出于诊断目的的血清分型的效用(Extensivehorizontalgenetransferinureaplasmasfromhumansquestionstheutilityofserotypingfordiagnosticpurposes).《临床微生物学杂志(J.Clin.Microbiol)》.2011,49,2818-2826)。通过UAB诊断支原体实验室中的PCR确定人型支原体和脲原体属中tetM的存在。活体外易感性测试方法:此研究所用的试验为培养液微量稀释最低抑制浓度(MIC)试验,其发表在《用于人类支原体抗菌剂易感性测试的方法,批准指南,CLSI文献M43-A(MethodsforAntimicrobialSusceptibilityTestingofHumanMycoplasmas,ApprovedGuideline,CLSIDocumentM43-A)》中(CLSI2011)。此试验使用96孔微量滴定板,在其中将少量待测试生物体的限定接种物添加到加倍的抗菌剂稀释液中。培育微量滴定板直到生长对照组颜色改变。随后,通过含有pH值指示物的培养液中缺少颜色变化来确定MIC终点。接着是所用程序的具体方面。介质.SP4培养液和SP4琼脂用于测试肺炎支原体和生殖支原体。改良海弗里克氏(Hayflick's)支原体培养液和琼脂用于测试人型支原体。谢波德氏(Shepard's)10B培养液和A8琼脂用于测试脲原体属。此等介质和其制剂描述于CLSI文献(CLSI2011)中。制备接种物.将生物体解冻到室温,且在50mL圆锥形导管中在适当的预热介质中稀释,以得到大约为104CFU/mL的最终接种物。基于一式两份地测试8种稀释液和适当对照组,至少为每种药物制备5mL接种物。如果需要更多稀释液来达成终点MIC,那么制备额外量的接种物,在使用之前在37℃下有氧地培育接种培养液2小时,以在接种微量滴定板之前使支原体变得具有代谢活性。因为脲原体具有更快生长速率,所以在接种微量滴定板之前仅培育一小时。培养液微量稀释试验的操作.单个微量滴定盘用于4种药物。一式两份地测试每种药物(药物1-A、B行;药物2-C、D行;药物3-E、F行。)孔9、10、11和12分别用于溶剂、介质、药物和生长对照组。将0.025mL适当培养液介质添加到微量滴定盘的2到8行和10行以及12行。将0.025mL最高浓度的待测试药物添加到A、B行中的孔1、2和11中。孔11充当药物对照组。以相同方法将其他待测试药物添加到其各自行中。通过对储备溶液进行适当稀释来制备最高药物浓度。使用0.025mL多注式吸液管依序稀释抗菌剂,从第2孔开始,持续到孔8,弃去最终的0.025mL。通过并入0.025mL最高浓度(在无菌去离子水中1:10稀释)的溶剂在孔9中制备溶剂对照组,如果任何除水外的物质用作溶剂,那么所述最高浓度溶剂用于溶解受测抗菌剂。将0.175mL已预热2小时的接种介质的所要稀释液添加到1到9行和12行中的每个孔中。孔12充当生长对照组。从孔12开始添加接种物,且向后操作至孔1,以防止药物残留。将0.175mL适当未接种的介质添加到孔10和11(总共0.2mL)中以用于介质和药物对照组。通过以下来最终确定用于接种每个微量滴定盘的有效稀释液的CFU/mL:制备接种物的6种连续稀释液(0.1mL接种物于0.9mL适当培养液中),且将20μl每种稀释液移液到适当琼脂板上,以验证制得恰当稀释液且接种物包含104到105CFU/mL。在空气附加5%CO2中,在37℃下培育琼脂板直到可以看见且可统计菌落。直到生长变得可见所需要的时间根据种属而变化,对于脲原体属和人型支原体,其在24至72小时范围内,对于肺炎支原体和生殖支原体,其长达数天。在37℃下有氧地培育微量稀释盘,且在18至24小时后检查,且随后每天检查生长对照组孔中的颜色变化。确定MIC终点、质量控制和试验验证.当生物体对照组孔第一次显示出颜色变化时,记录MlC为抗菌剂抑制培养液介质中的颜色变化的最低浓度。通过生物体对照组孔(亦即孔12)中从黄色到粉红色的颜色变化证明了10B培养液中脲原体属生长的阳性反应。通过生物体生长对照组孔(亦即孔12)中从粉红色到更深红光红色的颜色变化证明了支原体培养液中人型支原体的阳性反应。通过生长对照组孔中从粉红色到黄色的颜色变化证明了SP4培养液中肺炎支原体和生殖支原体的阳性反应如果生物体浓度的对照组琼脂板指示浓度在104和105CFU/mL之间,那么结果视为有效。对照组孔和预期结果为:孔9(溶剂对照组)-无颜色变化;孔10(介质控制)-无颜色变化;孔11(药物对照组)-无颜色变化;孔12(生长对照组)-根据受测生物体而定的生长和颜色变化,无浑浊。通过在每种受测分离株的接种物上进行CFU量化,检验生物体的纯度。当接种有肺炎支原体和生殖支原体时,SP4琼脂用支原体属检测污染物或混合培养物。人型支原体在SP4或支原体琼脂上生长。人型支原体和共生呼吸道支原体属产生煎蛋式菌落;而肺炎支原体和生殖支原体产生小型球形菌落。对于脲原体属,A8琼脂板产生棕色晶状菌落,且将同样检测污染性支原体属或细菌。生长对照组孔中的任何浑浊都指示细菌污染且使结果无效。培养液微量稀释MIC质量控制限值.出于质量控制(QC)的目的,由CLSI(CLSI2011)为每种受测生物体所指定的美国典型培养物保藏中心(AmericanTypeCultureCollection,ATCC)菌株包括于每天操作的每次试验内。已为此等菌株确定数种抗菌剂的MIC参考范围(CLSI2011)。所用QC菌株为:肺炎支原体ATCC29342、人型支原体ATCC23114和解脲脲原体ATCC33175。因为生殖支原体的易感性测试尚未规范化,所以CLSI不推荐生殖支原体型菌株。因此,我们为此生物体选择ATCC33530型菌株。此菌株已在我们的实验室中用于其他研究,且对于数种抗菌剂具有可预测的MIC。单一测试的可接受MICQC限值(单一药物/单一生物体组合)在衍生自CLSI文献(CLSI2011)的表3中列出。已呈现对于全部MIC试验都如预期表现的QC菌株的数据。表3受培养液微量稀释测试的人型支原体、肺炎支原体和解脲脲原体的质量控制菌株的MIC限值(μg/ml)表3注释表3中的数据源自M-43-ACLSI文献(CLSI2011)。结果生殖支原体.化合物1显示出与左氧氟沙星和多西环素的活性类似的活体外活性。此等三种药物的总MIC范围在42倍稀释=0.25到2μg/mL内。化合物1MIC范围(0.5到1μg/mL)比阿奇霉素(MIC范围<0.001μg/mL)弱。肺炎支原体.化合物1的MIC90(1μg/mL)与左氧氟沙星的MIC90相等,且高于多西环素(0.25μg/mL)4倍。大多数肺炎支原体分离株的阿奇霉素MIC<0.001μg/mL,但还选择两种菌株用于测试,因为其阿奇霉素MIC为16和32μg/mL,且包含23S核糖体核糖核酸中的突变。与那些对大环内酯具有完全易感性的分离株类似,化合物1维持了抵抗此等两种抗大环内酯分离株的活体外效力。人型支原体.化合物1具有4μg/mL的MIC90和8μg/mL的最大MIC值而对人型支原体具有最低总活性。对于不含tetM的人型支原体分离株,多西环素MIC在0.016到0.063μg/mL范围内,而对于那些含有tetM的三种分离株,MIC为4μg/mL。对于那些分离株,相应四环素MIC为32μg/mL。对于多西环素,化合物1MIC不受tetM存在的影响。化合物1的MIC90(4μg/mL)比左氧氟沙星的MIC90(0.25μg/mL)大16倍,且等于阿奇霉素的MIC90,阿奇霉素为通常不对此种属极具活性的药物。在对化合物1的可实现药物浓度缺乏信息的情况下,不可能指示此等MIC将被视为具有易感性或是抗性。脲原体属.化合物1的MIC90为1μg/mL,使其效力与左氧氟沙星类似。在抵抗抗左氧氟沙星脲原体和易感左氧氟沙星分离株方面,化合物1MIC没有差别。类似地,在三种含有tetM的脲原体分离株中,相较于多西环素的4到8μg/mL,化合物1的MIC在0.5到2μg/mL范围内,其MIC不受影响,但相较于化合物1的MIC90(1μg/mL),易感多西环素生物体的MIC90(0.125μg/mL)的活性高8倍。对于解脲脲原体(阿奇霉素MIC=32μg/mL)的单一抗大环内酯分离株,化合物1MIC为2μg/mL,其稀释高于此药物的MIC902倍,但总的来说,化合物1的效力比阿奇霉素强4倍(1比4μg/mL的MIC90)。表4抵抗人类支原体的受测化合物1和三种比较物的MIC数据集生殖支原体(n=5)MIC(μg/mL)肺炎支原体(n-12)MIC(μg/mL)人型支原体(n=12)MSC(μg/L)脲原体属(n-15)MIC(μg/mL)表5抵抗人类支原体的受测化合物1和三种比较物的数据汇总表4和表5注释缩写:AZI=阿奇霉素,DOX=多西环素,LEV=左氧氟沙星,Uu=解脲脲原体,Up=微小脲原体。与多西环素同时,同样对抵抗四环素的3种含有tetM基因的人型支原体分离株进行测试。对于四环素,3种分离株皆具有32μg/mL的MIC。讨论感染人类的支原体和脲原体属可在呼吸道以及泌尿生殖道中引起重大疾病。除淋病奈瑟氏菌和沙眼衣原体外,生殖支原体和解脲脲原体二者皆可引起男性尿道炎,且生殖支原体同样引起女性宫颈炎和骨盆炎性疾病(WaitesKB,Taylor-RobinsonD.《支原体和脲原体(MycoplasmaandUreaplasma)》.《微生物教学手册(ManualofClinicalMicrobiology)》,第10版.Washington,D.C.,ASMPress:970-985,2011)。因为新生儿体内的人型支原体和脲原体属,有时发生血流、CSF和肺部的侵入性感染(Waites和Taylor-Robinson2011)。在免疫缺乏的情况下,侵入性疾病亦可发生在成人体内(Waites和Taylor-Robinson2011)。因为在亚洲大环内酯抗性在肺炎支原体中变得极为常见且正逐渐扩散到欧洲和北美,所以不再明确划分支原体和脲原体感染的治疗选择方案;在一些地区,人型支原体和脲原体属中四环素抗性比率可接近50%;且在生殖器支原体中,已充分表明其对大环内酯和氟喹诺酮的抗性(WaitesKB,LysynyanskyI,BebearCM.(2014).人类和动物支原体中出现的抗菌剂抗性(Emergingantimicrobialresistanceinmycoplasmasofhumansandanimals).《柔膜细菌分子生物学和发病机理(MollicutesMolecularBiologyandPathogenesis)》.G.Browning和C.Cifti.Norfolk,UK,CaisterAcademicPress:289-322)。免疫抑制患者和那些随时间推移已受到诸多抗生素疗程的患者,其感染有抗药性生物体的风险更大(Waites2014)。出于此等原因,需要不受交互抗性影响的新型试剂,所述交互抗性涉及诸如大环内酯、四环素和氟喹诺酮的其他药物类别。此小型初步研究已表明,化合物1对生殖支原体、肺炎支原体、解脲脲原体和微小脲原体具有活体外活性,其与左氧氟沙星,另外瞄准DNA复制的试剂类似,且其效力不受存在带来氟喹诺酮抗性的突变的影响。此外,支原体和脲原体属中大环内酯和四环素抗性似乎不对化合物1的MIC产生任何重大可测量的影响,但应测试更多分离株以确认此观测结果。不存在影响大环内酯与核糖体核糖体结合的突变时,阿奇霉素为抵抗生殖支原体和肺炎支原体的最强力受测试剂。抵抗脲原体属时,化合物1的MIC90比阿奇霉素小4倍,使其在四种受测试剂中成为最具活性的药物。结论●总的来说,化合物1抵抗肺炎支原体、生殖支原体和脲原体属的活体外活性与左氧氟沙星类似,其所有MIC<2μg/mL,而就MIC90(4μg/mL)而言,其抵抗人型支原体的效力略低。●抵抗脲原体属时,化合物1的MIC90(1μg/mL)比阿奇霉素低4倍,使其在抵抗此等生物体时在四种受测试剂中效力最强。●带来大环内酯或氟喹诺酮抗性的突变或在少数受测分离株中存在tetM不会影响化合物1抵抗肺炎支原体、人型支原体和脲原体属的活体外活性。●化合物1可为一种潜在有用的试剂,其用于进一步发展可能治疗由泌尿生殖道或呼吸道中的人类支原体和脲原体所导致的感染。实例3化合物1抵抗潜在生物恐怖主义试剂的活体外抗菌活性充分表明了类别A和B选定试剂用作生物恐怖主义试剂可能性。为此目的,我们确定了来自多种药物类别的化合物的抗菌易感性概况,以及化合物1抵抗多种分离株的概况,分离株为以下中的每一种:炭疽杆菌(B.anthracis)、鼻疽伯克霍尔德菌(B.mallei)、类鼻疽伯克霍尔德菌(B.pseudomallei)、流产布鲁氏菌(B.abortus)、羊种布鲁氏菌(B.melitensis)、猪种布鲁氏菌(B.suis)、土拉弗朗西斯氏菌(F.tuiarensis)和鼠疫耶尔森氏菌(Y.pestis)。遵循临床和实验室标准协会(CLSI)的指导原则,以培养液微量稀释试验形式进行测试。结果描述为抗菌剂的最低浓度(μg/ml),所述浓度在视觉上完全抑制微量稀释孔中生物体的生长。材料和方法抗菌剂筛查三(3)种比较物化合物(多西环素、左氧氟沙星和氯胺苯醇)和化合物1抵抗多种分离株的抗菌活性,所述分离株为以下中的每一种:炭疽杆菌、鼻疽伯克霍尔德菌、类鼻疽伯克霍尔德菌、流产布鲁氏菌、羊种布鲁氏菌、猪种布鲁氏菌、土拉弗朗西斯氏菌和鼠疫耶尔森氏菌。根据支持者提供的说明且根据CLSI指导原则制备化合物。一式三份地测试每种总浓度为12的全部测试和比较物化合物。浓度范围为具有64μg/mL初始浓度和0.031μg/mL结束浓度的两倍稀释方案细菌菌株将10种分离株用于药物筛查,每一种为炭疽杆菌、鼠疫耶尔森氏菌、鼻疽伯克霍尔德菌、类鼻疽伯克霍尔德菌、猪种布鲁氏菌、羊种布鲁氏菌、流产布鲁氏菌和土拉弗朗西斯氏菌的3种分离株(表6)。此外,包括以下质量控制菌株:大肠杆菌25922、金黄色葡萄球菌29213、绿脓杆菌27853、肺炎链球菌49619和大肠杆菌35218。表6筛查的细菌分离株活体外易感性测试方法(在适当时)使用由CLSI指导原则所概述的培养液微量稀释方法进行测试。简单来说,使用96孔、具有0.2毫升/孔试验体积的U形底微量培养板进行测试。含有适当培养液和两倍稀释测试化合物的板接种有目标浓度为5.0×105CFU/mL(5.0×104CFU/孔)的细菌试剂,且随后视试剂而定培育24至72小时。培育后,以肉眼观察培养板,且将个别孔评估为浑浊、部分清澈或完全清澈。MIC描述为视觉上抑制生物体生长的药物最低浓度(μg/mL)。生长介质、接种物制备和培育条件提供于下文表7中。表7生长介质、接种物制备和培育条件上述筛查结果显示于表8和表9中。表8化合物1和三种比较物抵抗选定细菌的抗菌易感性表9化合物1的活体外活性(μg/ml)生物体N范围MIC50MIC90炭疽杆菌100.12-10.250.5炭疽杆菌300.12-40.251猪种布鲁氏菌101-212鼻疽伯克霍尔德菌100.25-64232鼻疽伯克霍尔德菌302-321632类鼻疽伯克霍尔德菌1032-643264类鼻疽伯克霍尔德菌2832->3232>64土拉弗朗西斯氏菌278-161616鼠疫耶尔森氏菌101->6422鼠疫耶尔森氏菌302-848当前第1页1 2 3 
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