新型噻唑类衍生物及其制备方法与应用与流程

文档序号:11105409

本发明公开了一类新型化合物及其应用,具体的涉及一类新型噻唑类衍生物的结构、制备方法和生物活性的应用。本发明还涉及了所述衍生物、其药学上可接受的盐,溶剂合物或者前药以及上述类型的药物组合物,属于药物化学技术领域。



背景技术:

微生物对人类最重要的影响之一是导致传染病的流行。在人类疾病中有约50%是由微生物感染而引起的。微生物导致人类疾病的历史,也就是人类与之不断抗争的历史。在疾病的预防和治疗方面,人类虽然已经取得了令人瞩目的进展,但是新出现的,或者产生耐药的微生物感染一直都存在,例如人们目前面临的日益严峻的抗生素耐药问题,迫切需要新药物的研制。

近几十年来,虽然有了许多抗微生物药物应用于临床,但微生物感染性疾病一直有增无减。例如,虽然新的抗菌药物不断涌现,使得一大部分感染性疾病得到了有效地控制和治疗,但现实是,人们由细菌感染引发的疾病总死亡率与磺胺药问世以前持平。这一方面由于引起感染的病原菌不断由于耐药而不断产生变异,另一方面,新的感染性疾病不断产生,例如现在人们束手无策的超级细菌的产生,使诊断和治疗变得更为复杂和困难。

病原微生物是指可以侵犯人体,引起感染甚至传染病的微生物,亦称病原体。病原体包括寄生虫(如原虫、蠕虫、医学昆虫,弓形虫)、真菌、细菌、螺旋体、支原体、立克次体、衣原体、病毒等。

细菌感染是致病菌或条件致病菌侵入血液循环中生长繁殖,产生的毒素、细菌和其他代谢产物,自伤口或体内感染病灶侵入血液引起的急性全身性感染。临床上患者常表现为烦躁、四肢厥冷及紫绀、脉搏细速、呼吸增快、血压下降等症状。尤其在老人、儿童、有慢性病或免疫功能低下者、治疗不及时及有并发症患者中,可发展为败血症或者脓毒血症。

人体寄生虫病是由寄生虫引起的一类危害严重人类健康的传染病,在热带、亚热带的国家中发病率较高。常见的寄生虫有原虫、鞭虫、日本血吸虫、丝状线虫、肠线虫和绦虫、弓形虫等。世界上约有50%的人感染过寄生虫,我国平均寄生虫感染率也高达20%~30%。

弓形虫属于顶复门的单细胞真核原生生物,是一种专性细胞内寄生原虫,可感染包括人在内的大部分宿主,在免疫功能正常的机体内多呈隐形感染。若机体免疫功能受损,可使隐形感染急性发作而危及生命。孕妇感染弓形虫可致先天性弓形虫病,引起胎儿的死亡、孕妇流产等严重后果。男性感染弓形虫则可导致不育。而治疗弓形虫病的药物存在可选药物少、治疗周期长、复发率高、药物毒副作用大等难题,特别是尚无杀灭弓形虫包囊的药物。目前,临床上治疗弓形虫病仍以传统的磺胺嘧啶和乙胺嘧啶联合用药为主。这两种药物均存在治疗疗程长、不良反应多等缺点,在总体治疗疗效上并不理想。鉴于目前仍无效果良好的弓形虫疫苗的情况下,寻找具有良好杀虫效果且毒副作用小、价廉的抗弓形虫药物是国内外学者为之努力的重要方向。

果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(Fructose 1,6-Bisphosphate Aldolase,FBA)是糖酵解途径的关键酶,负责可逆地裂解果糖1,6-二磷酸(FBP)为3-磷酸甘油醛(GAP)和磷酸二羟丙酮(DHAP)。

所述果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(FBA)催化糖1,6-二磷酸裂解过程反应式如下:

这一步酶促反应是醣酵解、卡尔文循环(还原型磷酸戊糖途径)及糖异生等途径中的一部重要反应。

自然界中的FBA主要分为I型和II型。其中,I型主要存在于脊椎动物,如人和其他高级动物。而II型主要存在于无脊椎动物,如细菌和原生动物等。I型和II型的主要区别在于:两者的催化机理不同,如下反应式所示。

I型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(FBA)催化时,通过自身活性部位的赖氨酸残基(Lys)的氨基与底物的羰基缩合形成一个西弗碱中间体。而II类果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(FBA)发生催化反应时,不能形成稳定的中间体,需要利用像Zn2+这样的二价阳离子作为辅助因子促使其发挥催化活性。细菌和弓形虫的果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(FBA)属于II类型,它发生催化作用需要具备两个条件:1)需要Zn2+作为辅助因子促使其具有活性,并发挥催化作用;2)通过其关键氨基酸与底物果糖-1,6-二磷酸形成氢键结合,从而阻止该酶与底物的结合,最终抑制酶的活性。基于上述两种类型FBA的特性,如果某种抑制剂是选择性作用于II型FBA,而非针对哺乳动物的I型FBA,则不会给人体带来任何毒副作用。因此,开发新型特异性作用于II型FBA的抑制剂,使其只作用于细菌和原生动物而不对哺乳动物有毒副作用,有望成为很有应用前景的一类抗菌和抗寄生虫药物。



技术实现要素:

本发明的目的在于针对现有技术的不足,提供一类具有抗菌和抗寄生虫活性的噻唑类衍生物、其药学上可接受的盐、溶剂合物或者前药、药物组合物,使其有可能成为治疗指数较高的可用于临床的抗菌和抗寄生虫药物,为后续临床药物的研发提供依据和参考。

噻唑基、脲基、硫脲基均是重要的药效团,含噻唑和脲基(或硫脲基)的化合物被报道具有多种生物活性,如抗菌、抗癌、抗炎、抗病毒等生物活性。本发明通过引入噻唑、脲基和硫脲基等活性基团,得到系列噻唑类衍生物(I)和(II),并针对一些代表性的致病细菌,以及寄生虫中的弓形虫,对所合成的化合物进行了活性测试。

本发明技术方案采取的设计依据是:

基于如下反应:

如上述反应式所示,化合物1是Carlos等人设计合成的喹啉类衍生物,具有显著的抗原生动物(寄生虫)和广谱的抗菌活性。化合物2(硝唑尼特,NTZ)是一种传统的广谱、高效抗寄生虫和抗菌药物,已经上市应用多年,其作用的生物靶标正是只作用于细菌和原生动物的II型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶。本发明基于化合物1和2的结构特点,综合利用药物设计中的分子杂合、环合、生物电子等排、药效团迁跃等策略,设计了特异性靶向作用于II型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶的新型噻唑类衍生物,其化学结构如反应式所示的式(I)和式(II)。在新化合物中引入脲基(或硫脲基)的目的有二:一方面可以调节化合物的水溶性,提高化合物的生物利用度;另一方面,可以通过增加氢键的供体(NH)以及受体(C=O)来增强化合物与受体蛋白II型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶的结合力,提高目标化合物潜在的抗菌和抗寄生虫活性。

本发明所述的含有脲基或硫脲基的噻唑类衍生物,具有通式(I)或(Ⅱ)所示的结构:

其中:

n为0~8的正整数;

X为O或S;

Y为CH或N;

R1选自氢、卤素(F、Cl、Br、I)、羟基、氰基、硝基、氨基,羧基,异羟戊酸基,氨基甲酰基、磺酰胺基、C1-8直链或支链烷酰基,C1-8直链或支链烷磺酰基,C1-8直链或支链烷基、C2-8直链或支链烯基、C2-8直链或支链炔基、杂烷基、C3-12环烷基、卤代C1-8直链或支链烷基、C1-8直链或支链烷氧基、C1-8直链或支链烷硫基、C1-8酰基,R8-O、R9SC(O)-、R10SO2-、(R11)NH-C(O)-、(R12)(R13)N-可被取代的氨基、可被取代的C3-12环烷基、C1-8脂族酰氧基、4至7元含氮原子的杂环基、5-或6-元含氮原子芳族杂环基。任选被一个或多个如下基团取代:卤素、硝基、芳基、杂芳基、羟基、芳基氧基、杂芳基氧基、杂烷氧基、氨基、C1-8直链或支链氨基、二烷基氨基、芳基氨基、杂芳基氨基、C1-8烷基芳基氨基、杂烷基氨基、巯基、C1-8烷基巯基、芳基巯基、杂芳基巯基、杂烷基巯基、C1-8烷基磺酰基、芳基磺酰基、杂芳基磺酰基、C1-8烷亚砜基、芳基亚砜基、杂芳基亚砜基、氰基、C1-8烷基羰基、芳基羰基、杂芳基羰基、C1-8烷氧基、C1-8卤代烷基;

R2为药学上可以接受的无机酸或有机酸;

R3、R4、R5、R6、R7为相同的或不同且独立的取代基,为氢、卤素(F、Cl、Br、I)、羟基、氰基、硝基、氨基,羧基,酰肼基,C1~8直链或支链烷基、C2-8直链或支链烯基、C2-8直链或支链炔基、杂烷基、C3-12环烷基、卤代烷基、烷氧基、烷硫基、烷酰基、芳酰基、杂芳酰基、芳基C1-8烷酰基、杂芳基C1-8直链或支链烷酰基、芳磺酰基、杂磺酰基、芳基C1-8直链或支链烷磺酰基、杂芳基C1-8直链或支链烷磺酰基、C1-8脂族酰氧基、芳基、杂芳基、杂环烷基、杂烷氧基,4至7元含氮原子的杂环基、5-或6-元含氮原子芳族杂环基,各自任选地被一个或多个选自下列的取代基取代:羟基、卤素、硝基、氨基、羧基、烷基、环烷基、芳基、杂芳基、杂环烷基、烷氧基、烷氧基-烷基-、烷氧基羰基、芳基、杂芳基、芳基氧基、杂芳基氧基、杂烷氧基、C1-8直链或支链的氨基、二烷基氨基、芳基氨基、杂芳基氨基、C1-8直链或支链烷基芳基氨基、杂烷基氨基、巯基、C1-8直链或支链烷基巯基、芳基巯基、杂芳基巯基、杂烷基巯基、C1-8直链或支链烷基磺酰基、芳基磺酰基、杂芳基磺酰基、C1-8直链或支链烷亚砜基、芳基亚砜基、杂芳基亚砜基、氰基、C1-8直链或支链烷基羰基、芳基羰基、杂芳基羰基、C1-8直链或支链烷氧基、C1-8卤代烷基、R8SC(O)-、R9SO2-、(R10)NH-C(O)-、(R11)(R12)N-、R13-O-、HC(O)-、芳氧基。

上述含有脲基或硫脲基的噻唑类衍生物优选的实施方式是:所述R1、R3、R4、R5、R6、R7独立地是C1~8直链或支链烷基、芳基、杂环烷基、卤素、C1-8直链或支链烷氧基、羟基、二烷基氨基、烷基磺酰基、芳氧基、杂芳基,其各自任选地被1~5个选自下列的取代基取代:C1-8直链或支链烷基、卤素、羟基、C1-8直链或支链烷氧基、羟基、硝基、氨基、羧基、HC=O-、芳氧基;R2是盐酸、氢溴酸、硝酸、硫酸、重硫酸、磷酸、二磷酸、醋酸、丙酸、羟基乙酸、2-羟基丙酸、2-氧代丙酸、草酸、丙二酸、富马酸、2-羟基-1,2,3-丙三酸、乳酸、酒石酸、鞣酸、枸橼酸、三氟乙酸、苹果酸、琥珀酸、水杨酸、延胡索酸、葡萄糖酸、糖二酸、苯甲酸、苯乙酸、阿魏酸、2-羟基苯甲酸、4-氨基-2-羟基苯甲酸、甲磺酸、乙磺酸、环己基亚磺酸、苯磺酸、对甲苯磺酸、柠檬酸、马来酸、咖啡酸、没食子酸或巴莫酸。

含上述化合物药学上可接受的盐,溶剂合物或者前药,或者药物组合物,其特征在于:所述的溶剂合物,含一个或一个以上分子的结晶水;所述的前药包括C1~8直链或支链烷基酯、芳基酯、C1~8直链或支链烷基酰胺、芳基酰胺;所述的药物组合物除含有一种或多种药学上可接受的载体或赋形剂外,还至少含有一种治疗量的权利要求1或2所述的噻唑类似物、其药学上可接受的盐,溶剂合物或者前药。

其中:所述的溶剂合物优选含1~3个分子的结晶水;所述的前药含有的酯还包括环烷基酯和芳基烷基酯。

本发明所述具有抗菌和抗弓形虫活性的一类噻唑类衍生物,其特征在于:选自下列化合物之一:

4-(2-((5-硝基噻唑-2-基)氨基)-2-氧代乙基)-N-苯基哌嗪-1-甲酰胺;

N-(4-氟苯基)-4-(2-((5-硝基噻唑-2-基)氨基)-2-氧代乙基)哌嗪-1-甲酰胺;

N-(4-氯苯基)-4-(2-((5-硝基噻唑-2-基)氨基)-2-氧代乙基)哌嗪-1-甲酰胺;

N-(4-溴苯基)-4-(2-((5-硝基噻唑-2-基)氨基)-2-氧代乙基)哌嗪-1-甲酰胺;

N-(5-硝基噻唑-2-基)氨基)-2-(4-苯甲硫酰基)哌嗪-1-基)乙酰胺;

N-(3,4二甲氧基苯基)-4-(2-((5-硝基噻唑-2-基)氨基)-2-氧代乙基)哌嗪-1-甲酰胺;

N-(4-溴苯基)-4-(2-((5-硝基噻唑-2-基)氨基)-2-氧代乙基)哌嗪-1-甲酰胺;

N-(4-甲苯基)-4-(2-((5-硝基噻唑-2-基)氨基)-2-氧代乙基)哌嗪-1-甲酰胺;

N-(2-甲氧基苯基)-4-(2-((5-硝基噻唑-2-基)氨基)-2-氧代乙基)哌嗪-1-甲酰胺;

N-(2-甲氧基苯基)-4-(3-((5-硝基噻唑-2-基)氨基)-2-氧代丙基)哌嗪-1-甲酰;

N-(4-甲苯基)-4-(2-((5-硝基噻唑-2-基)氨基)-2-氧丙乙基)哌嗪-1-甲酰胺;

N-(4-氟苯基)-4-(2-((5-硝基噻唑-2-基)氨基)-2-氧代乙基)哌嗪-1-甲酰胺;

N1-(3-氯苯基-N4-(5-硝基噻唑-2-基)哌啶-1,4-二甲酰胺;

N1-(4-甲苯基)-N4-(5-硝基噻唑-2-基)哌啶-1,4-二甲酰胺;

N1-(4-甲氧基苯基)-N4-(5-硝基噻唑-2-基)哌啶-1,4-二甲酰胺;

N1-(3-甲氧基苯基)-N4-(5-硝基噻唑-2-基)哌啶-1,4-二甲酰胺;

N4-(5-硝基噻唑-2-基)-N1-苯基哌啶)-1,4-二甲酰胺;

N1-(4-氯苯基)-N4-(5-硝基噻唑-2-基)哌啶-1,4-二甲酰胺;

N-(5-硝基噻唑-2-基)–(4-(3-苯基硫脲)哌啶-1-基)乙酰胺;

2-(4-(3-(4-氯苯基)脲)哌啶-1-基)-N-(5-硝基噻唑-2-基))乙酰胺;

2-(4-(3-(4-氟苯基)脲)哌啶-1-基)-N-(5-硝基噻唑-2-基))乙酰胺;

2-(4-(3-(4-溴苯基)脲基)哌啶-1-基)-N-(5-硝基噻唑-2-基))乙酰胺;

2-(4-(3-(3-溴苯基)脲)哌啶-1-基)-N-(5-硝基噻唑-2-基))乙酰胺;

2-(4-(3-(4-甲氧基苯基)脲)哌啶-1-基)-N-(5-硝基噻唑-2-基))乙酰胺;

2-(4-(3-(4-甲苯基)脲)哌啶-1-基)-N-(5-硝基噻唑-2-基))乙酰胺;

2-(4-(3-(3,4-二甲苯基)脲)哌啶-1-基)-N-(5-硝基噻唑-2-基))乙酰胺。

上述噻唑类衍生物具体结构式如下:

式(I)所列噻唑类衍生物中之一:

式(II)所列噻唑类衍生物中之一:

本发明提供了式(I)和(II)的化合物,与含有此类化合物的药物组合物及部分具有显著抗菌和抗寄生虫活性的优选化合物。对于解释本说明书的目的而言,适用以下定义,并且在任何适宜的情况下,以单数形式使用的术语也包括复数形式,反之亦然。

除非另有说明,本文所用的术语“卤素”是指氟、氯、溴和碘。

术语“烷基”是具有1~20个碳原子的直链或支链完全饱和烃链。烷基优选包含1至8个碳原子、烷基的代表性实例包括但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基、3-甲基己基、2,2-二甲基戊基、2,3-二甲基戊基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基。

术语“芳基”指具有6~14个碳原子和多至3个环的芳族体系,所述环可以是稠合或直接连接的。所述芳基的代表性示例包括但不限于苯基、联苯、菲基、葱基。芳基还可包含一个或多个非完全芳族的环,所述体系示例是二氢呋喃。

术语“烯基”指包含至少一个双键(有顺式或反式)且优选具有2~20个碳原子的分支或不分支不饱和烃基。烯基示例包括乙烯基、2-丙烯基和异丙烯基。

术语“炔基”指包含至少一个叁键且优选具有2~20个碳原子的分支或不分支不饱和烃基。炔基示例包括乙炔基、2-丙炔基和异丙炔基。

术语“环烷基”指具有3~20个环碳原子的非芳族环基并形成1-3个环且可选包含一个或多个烯键。多环体系可以是螺环、稠环或桥环等。环烷基包括例如环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、环戊烯基、环己烯基、金刚烷基、双环[2.2.1]庚烷、双环[2.2.2]辛烷、三环[3.3.1.1]癸烷等。

术语“杂烷基”指饱和或不饱和的,支链或直链的,被取代的或未取代的至少含有一个杂原子的烷基,其中任意一个杂原子不相邻。杂烷基中含有2~15个碳原子,优选含有2~10个原子。

术语“杂环烷基”或“杂环”是指任选被取代的完全饱和的、部分饱和的或不饱和的芳族或非芳族杂环基。例如,其是4至7元单环、7至12元二环环系,其可以是稠合的、螺状的,且在含有至少一个碳原子的环中具有至少一个杂原子。含有杂原子的杂环基的每个环可以含有1、2或3个选自氮原子、氧原子和硫原子的杂原子,其中环上的-CH2-可以被-C(O)-基团替代,并且硫杂原子还可以任选地被氧化成S(O)或S(O)2基团。在稠环体系中,一个环可以是非芳族杂环,并且其它环可以是环烷基、芳基、或杂芳基。此外,杂环基还可以在杂原子或碳原子处被连接。

示例性的优选单环杂环基包括:吡咯烷基、吡咯基、氧杂环丁烷基、咪唑基、咪唑啉基、咪唑烷基、三唑基、噁唑基、噁唑烷基、异噁唑啉基、异噁唑基、噻唑基、噻二唑基、噻唑烷基、异噻唑基、异噻唑烷基、呋喃基、四氢呋喃基、噻吩基、吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、哒嗪基、四氢吡喃基、吗啉基、硫吗啉基、硫吗啉基亚矾;示例性的优选二环杂环基包括:吲哚基、二氢吲哚基、苯并噻唑基、苯并噁嗪基、苯并噁唑基、苯并噻吩基、苯并噻嗪基、奎宁环基、喹啉基、四氢喹啉基、十氢喹啉基、异喹啉基、四氢异喹啉基、十氢异喹啉基、苯并咪唑基、苯并吡喃基、苯并呋喃基、香豆素;示例性的三环杂环基包括:咔唑基、吩噻嗪基、咔啉基等。

术语“杂芳基”是指在芳环中包含硫、氧和氮中至少之一的芳基。优选地,所述杂芳基是5~10元芳环体系。所述非限制性的例子是吡喃基、呋喃基、吡啶基、嘧啶基、噻吩基、异噻唑基、咪唑基、四氮唑基、三氮唑、吡嗪基、喹啉基(quinolyl)、异喹啉基(isoquinolyl)、苯并噻吩基、异苯并呋喃基、吡唑基、吲哚基、哌嗪基、四氢哌嗪基等等。

术语“氨基甲酰基”是指H2NC(O)-、烷基-NHC(O)-、(烷基)2NC(O)-、芳基-NHC(O)-、烷基(芳基)-NC(O)-、杂芳基-NHC(O)-、烷基(杂芳基)-NC(O)-、芳基-烷基-NHC(O)-、烷基(芳基-烷基)-NC(O)-等。

术语“磺酰氨基”是指烷基-S(O)2-NH-、芳基-S(O)2-NH-、芳基-烷基-S(O)2-NH-、杂芳基-S(O)2-NH-、杂芳基-烷基-S(O)2-NH-、烷基-S(O)2-(烷基)-、芳基-S(O)2-N(烷基)-、芳基-烷基-S(O)2-N(烷基)-、杂芳基-S(O)2-N(烷基)-、杂芳基-烷基-S(O)2-N(烷基)-等。

术语“酰基”是指1至10个碳原子的直链、支链或环状构型或其组合构型的基团R-C(O)-,其通过羰基官能团与母体结构连接。这类基团可以是饱和的或不饱和的,并且可以是脂族的或芳族的。优选地,酰基中的R是烷基或烷氧基或芳基或杂芳基。其实例包括但不限于乙酰基、苯甲酰基、丙酰基、异丁酰基、叔丁氧基羰基、节氧基羰基等。低级酰基是指含有1至4个碳的酰基。

术语“烷氧基”是指基团:-O-(取代烷基),其中烷基如前所述示例性的烷氧基是-OCH3、-OCH2CH3、-OCH(CH3)2、OCH2CH2CH3

术语“环烷氧基”是指取代或未取代的,饱和或不饱和的环状烷氧基,其含有碳原子和/或一个或多个杂原子。该环可以是单环或稠环,桥环或螺环的体系。单环通常有3~9个原子,优选4~7个原子,多环通常含有7~17个原子,优选7~13个原子。

术语“芳氧基”是指芳族碳环氧基,优选的芳环含有6~10个碳原子。

术语“烷硫基”是指氢被烷基取代的巯基,例如甲硫基、乙硫基、丙硫基、叔丁基硫基、环丙基硫基等。

术语“磺酰基”是指R-SO2-。其中R是氢、烷基、芳基、杂芳基、芳基-烷基、杂芳基-烷基、芳基-O-、杂芳基-O-、烷氧基、芳氧基、环烷基、或杂环烷基。

术语“芳胺基”是指芳族碳环胺基,优选的芳环含有6~10个碳原子。

术语“杂芳氧基”是指芳族杂环氧基,可以是单环或双环基团。

术语“杂芳胺基”是指芳族杂环胺基,可以是单环或双环基团。

术语“芳酰基“是指芳香族碳环末端连有羰基的基团。优选的芳环有6~10个碳原子。

术语“杂芳酰基”是指芳香族杂环末端连有羰基的基团,可以是单环或双环基团。优选的杂芳基包括:噻吩、呋喃、吡咯、吡啶、哌啶、哌嗪、N-甲基哌嗪、吡嗪、噻唑、嘧啶、喹啉、四氮唑、三氮唑、苯并噻唑、苯并呋喃、吲哚等。

术语“环烷酰基”是指饱和或不饱和,取代或未取代的环状末端连有羰基的基团环系,可以是单环或双环基团。优选含有7~13个原子。

术语“药学上可接受盐”,该术语包括羧酸基团的盐,可通过使化合物与适当的碱反应来提供相应的碱加成盐。这种碱的例子是:碱金属氢氧化物,包括氢氧化钾、氢氧化钠和氢氧化锂;碱土金属氢氧化物,诸如氢氧化镁和氢氧化钙。此外,还包括有机碱的盐,所述有机碱诸如赖氨酸、精氨酸、乙醇胺、胆碱等;无机碱的盐,所述无机碱例如铵或取代铵盐。在适当的时候,本发明化合物还可通过用药学上可接受的有机酸和无机酸,例如氢卤酸、盐酸、氢嗅酸、氢碘酸等处理所述化合物而形成酸加成盐;其它无机酸的相应盐,诸如硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐等;以及烷基磺酸盐和单芳基磺酸盐,诸如乙烷磺酸盐、甲苯磺酸盐和苯磺酸盐;以及其它有机酸的相应盐,诸如乙酸盐、酒石酸盐、马来酸盐、柠檬酸盐乳酸盐、酒石酸盐、鞣酸盐、枸橼酸盐、三氟乙酸盐、苹果酸盐、琥珀酸盐、水杨酸盐、延胡索酸盐、葡萄糖酸盐、糖二酸盐、苯甲酸盐、苯乙酸盐、阿魏酸盐等。

术语“药学上可接受的溶剂化物”是指水(即水合物)或者药学上可接受溶剂的溶剂化物,例如与乙醇的溶剂化物等。

术语“前药”是指在体内(通常迅速地)转化得到上式的母体化合物的化合物。例如,通过化合物在血液中水解。一般的例子包括但不限于具有带有羧酸部分的活性形式的化合物的活性酯和酰胺的形式。例如,本发明所述化合物的前药用酯包括但不限于烷基酯(例如具有1到6个碳原子的烷基酯),其中烷基包括直链或支链。可接受的酯还包括环烷基酯和芳基烷基酯。

术语“可药用载体”包括任意和所有的溶剂、分散介质、包衣物、表面活性剂、抗氧化剂、防腐剂(例如抗细菌剂、抗真菌剂)、等张剂、吸收延迟剂、盐、防腐剂、药物、药物稳定剂、粘合剂、赋形剂、崩解剂、润滑剂、甜味剂、矫味剂、染料等物质及其合理组合。

术语“药学上可接受的”表示被联邦政府或州政府的管理机构批准、或者据美国药典或其它公认典籍记录可用于动物尤其是人。

本发明提供具有抗病原微生物,尤其具有抗寄生虫(如弓形虫)和抗菌活性的噻唑类衍生物,在本发明所述的抗菌和抗弓形虫活性实验测试中被证实均具有不错的活性。本文中所述的化合物、其药学上可接受的盐,溶剂合物或者前药,或者药物组合物,可以通过口服、局部、直肠、鼻内或者胃肠外途径给予动物以用于治疗目的。本文中所公开药物组合物包含药学上有效量的本文中所述化合物和一种或多种药学上可接受的载体、赋形剂或稀释剂。

给予本发明化合物时可以使用各式各样的药物形式。用于口服给药的固体制剂包括:胶囊、片剂、丸剂、粉剂、颗粒剂。就固体制剂而言,可将活性化合物与下列辅料混合:一种或多种惰性的药学上可接受的赋形剂或载体(例如柠檬酸钠、磷酸氢钙)和/或填充剂或增量剂(例如淀粉类、乳糖、蔗糖、葡萄糖、甘露醇、硅酸、或者它们的混合物);粘合剂,例如梭甲基纤维素、藻酸盐、明胶、聚乙烯吡咯烷酮、蔗糖、阿拉伯胶、或者它们的混合物;崩解剂,例如琼脂、碳酸钙、马铃薯淀粉、海藻酸、某些硅酸盐、碳酸钠、或者它们的混合物;吸收促进剂,例如季铵化合物;湿润剂,例如单硬酸酸甘油酯、或者它们的混合物;吸附剂,例如高岭土;润滑剂,例如滑石、硬脂酸钙、硬脂酸镁、固体聚乙二醇、十二烷基硫酸钠、或者它们的混合物。胶囊、片剂或丸剂中还可包含缓冲剂。可以通过使用一层或多层包衣或壳层(例如肠溶包衣材料或者本领域技术人员已知的其它包衣材料)来制备片剂、胶囊、丸剂或颗粒剂,用以调节活性成分的释放。用于口服给药的液体形态制剂包括:药学上可接受的乳剂、溶液剂、悬浮剂、糖浆剂。在这种液体形态制剂中,可以将活性化合物与水或者一种或多种无毒的溶剂、增溶剂或乳化剂(例如水、乙醇、异丙醇、碳酸乙酷、乙酸乙酯、丙二醇)、油类(例如棉籽油、花生油、玉米油、胚芽油、橄榄油、蓖麻油和芝麻油、甘油、山梨醇配的脂肪酸、或者它们的混合物)混合。口服组合物还可以包含一种或多种辅助剂(例如湿润剂、乳化剂、助悬剂、甜味剂、矫味剂、芳香剂、或者它们的混合物)。

可以根据本领域技术人员已知的方法尤其是使用一种或多种合适的分散剂或者湿润剂和助悬剂来调配注射剂(例如灭菌注射剂)和水悬浮剂。可采用的可接受的赋形剂和溶剂包括水、等渗氯化钠中的一种或多种、或者它们的混合物。用于制备本发明化合物的直肠给药栓剂。用于本发明化合物的局部给药或经皮给药的剂型包括:软膏、糊剂、乳膏、洗剂、凝胶剂、粉剂、溶液剂、喷雾剂、吸入剂或者贴剂。可以在无菌条件下将活性化合物与一种或多种药学上可接受载体,以及根据需要可选性地与各种防腐剂或缓冲剂混合。滴眼剂、滴耳剂、眼膏、粉剂和溶液剂也包含在本发明的范围内。药物制剂可采用单位剂型的形式。在单位剂型中,可以把药物制剂细分成含有适当量的活性成分的单位剂量。单位剂型可以是在玻璃小瓶或安瓶瓶中含有分离的胶囊或粉剂的包装制剂、软膏、胶囊、小袋、片剂、凝胶剂、乳膏、或者任意组合和数量的这种包装剂。

本文所公开的化合物、其药学上可接受的盐,溶剂合物或者前药,或者药物组合物,可通过有机合成中熟知且本发明所属领域普通技术人员熟悉的技术进行制备。以下实例意欲举例说明本发明,但不是限制本发明。另外,本文所述方法并不是合成本发明所述化合物的唯一方法。此外,本文所述多个合成步骤可以交替顺序进行从而提供所需的化合物。

本发明所述噻唑类衍生物的制备方法,具体是:

式(I)所示化合物的制备方法有如下两条路线:

当Y为N原子时,采用合成路线1所示的方法;

具体地,以5位取代的2-氨基噻唑(1eq)为起始原料,和氯代烷基酰氯化合物(1.2eq)在碱性条件下(如三乙胺,1.2eq)进行缩合,合成中间体1-1,中间体1-1(1eq)和4-Boc取代的哌嗪(1.2eq)在无机酸(碳酸钾)的催化下生成中间体1-2,中间体1-2在三氟乙酸溶液中脱去Boc保护基,生成中间体1-3(1eq),再和取代的苯基异氰酸酯(1eq)反应生成1-4,最后与各种有机或无机酸的饱和乙酸乙酯溶液生成目标化合物;

合成路线1的化学反应式如下:

上述合成路线1中所用的试剂和反应条件:(a)三乙胺,无水二氯甲烷,0℃至室温;(b)碳酸钾,无水乙腈,60℃;(c)三氟乙酸,0℃至室温,3-4h;(d)三乙胺,无水四氢呋喃,0℃至室温;(e)无机酸或有机酸的乙酸乙酯饱和溶液,室温;所用到的各种溶剂根据常用的标准干燥方法进行干燥;

当Y为CH时,采用合成路线2所示的方法;

具体地,以5位取代的2-氨基噻唑(1eq)为起始原料,在HOBt(1.2eq)和EDCI缩合剂(1.2eq)和三乙胺(1.2eq)条件下,和1-Boc-4-哌啶甲酸(1eq)进行缩合反应,生成中间体2-1,该中间体2-1在三氟乙酸溶液中脱去Boc保护基,生成中间体2-2,中间体2-2(1eq)再和取代的苯基异氰酸酯2-3(1eq)反应,生成2-4,最后与各种有机或无机酸的饱和乙酸乙酯溶液生成目标化合物;

合成路线2的化学反应式如下:

上述合成路线2中所用的试剂和反应条件:(a)HOBT,EDCI,三乙胺,0℃至室温,4h;(b)三氟乙酸,0℃至室温,3h;(c)三乙胺,无水四氢呋喃,0℃至室温;(d)无机酸或有机酸的乙酸乙酯饱和溶液,室温。所用到的各种溶剂根据常用的标准干燥方法进行干燥;

式(II)所示化合物的制备采用合成路线3所示的方法;

具体地,以5位取代的2-氨基噻唑(1eq)为起始原料,和氯代烷基酰氯化合物(1.2eq)在碱性条件(三乙胺,1.2eq)条件下进行缩合,生成中间体3-1;该中间体3-1(1eq)和4-Boc-氨基哌啶(1eq)在无机酸碳酸钾(1eq)的催化下生成中间体3-2;中间体3-2在三氟乙酸中脱去Boc保护基,生成中间体3-3,再和取代的苯基异氰酸酯(1eq)反应,最后与各种有机或无机酸的饱和乙酸乙酯溶液生成目标化合物(II);

合成路线3的化学反应式如下:

上述合成路线3中的试剂和反应条件:(a)三乙胺,无水二氯甲烷,0℃至室温;(b)碳酸钾,无水乙腈,60℃;(c)三氟乙酸,0℃至室温,3-5h;(d)三乙胺,无水四氢呋喃,0℃至室温;(e)无机酸或有机酸的乙酸乙酯饱和溶液,室温;所用到的各种溶剂根据常用的标准干燥方法进行干燥。

本发明提供的含有脲基或硫脲基的噻唑类衍生物具有抗病原微生物,尤其具有抗寄生虫(如弓形虫)和抗菌活性,实验结果显示,该系列化合物的部分化合物对弓形虫的CC50/IC50>1甚至更高,呈现出较好的抑制活性。除此之外,编号为XQH-2-97、XQH-3-13和XQH-3-14的三个化合物对变形链球菌的抑制效果显著,而且与阳性对照组的硝唑尼特相比上述三个化合物的杀菌能力显著提升,有望开发成新的抗菌化合物。本发明为治疗指数较高的可用于临床的抗菌和抗寄生虫药物,为后续临床药物的研发提供依据和参考。应用前景广阔。

具体实施方式

下面结合以下实例对本发明作进一步说明,但本发明的范围决不限定于这些实例,所述内容是对本发明的解释而不是限定。

式(Ⅰ)优选化合物的合成:

实施例1:4-(2-((5-硝基噻唑-2-基)氨基)-2-氧代乙基)-N-苯基哌嗪-1-甲酰胺(化合物I-1,代号XQH-3-13)的制备方法

〈1〉中间体2-氯-N-(5-硝基噻唑-2-基)(1-1)的制备

将5-硝基2-氨基噻唑(1eq)和三乙胺(1.2eq)溶解于二氯甲烷中,在0℃下逐滴滴加氯乙酰氯(1.2eq),滴加完毕自升温继续反应5h,用TLC检测反应,原料无剩余,停止反应。向反应液中加100ml的蒸馏水,水相用二氯甲烷萃取三次(3×100ml),合并的有机层用饱和氯化钠溶液洗涤两次(2×100ml),无水硫酸镁干燥,然后蒸发浓缩得粗品。粗品经硅胶柱纯化分离(二氯甲烷:甲醇=150:1)得到黄色固体目标化合物,产率72%。

〈2〉中间体4-叔丁基-(2-((5-硝基噻唑-2-基)氨基)-2-氧代乙基)哌嗪-1-羧酸(1-2)的制备

将上一步中间体1-1(1eq),4-Boc-哌嗪(1.2eq)和K2CO3(1.2eq)溶解于无水CH3CN中,在60℃下反应8h,用TLC检测反应,原料无剩余,停止反应。蒸出CH3CN,向反应液中加100ml的蒸馏水,水相用乙酸乙酯萃取三次(3×100ml),合并有机相,用饱和NaCl洗两次(2×100ml),无水硫酸镁干燥,然后真空蒸发浓缩得粗品。粗品经硅胶色谱柱柱纯化分离(二氯甲烷:甲醇=100:1)得到黄色固体,产率78%。

〈3〉中间体N-(5-硝基噻唑-2-基)-2-(哌嗪-1-基)乙酰胺(1-3)的制备

方法1:冰浴下,将上一步的中间体1-2溶解于最少量的无水二氯甲烷溶液中,一次性加入三氟乙酸溶液(2eq),温度升至室温反应,至TLC监测反应完全。真空浓缩反应液,用二氯甲烷带走多余的三氟乙酸,所生成的产物1-3可以不经处理直接用于下一步的反应。

方法2:将乙酰氯慢慢滴入无水乙醇中(V:V=4:5),生成的HCl直接通入乙酸乙酯中制成饱和溶液,再将上一步中间体3溶于其中,在常温下搅拌15分钟,用TLC检测反应完全,蒸干溶剂,得黄色固体,粗产品产率100%,未经处理直接进行下一步。

〈4〉4-(2-((5-硝基噻唑-2-基)氨基)-2-氧代乙基)-N-苯基哌嗪-1-甲酰胺(I-1,代号为XQH-3-13)的制备

在0℃将中间体1-3(1eq)和三乙胺(1.2eq)溶解于无水四氢呋喃中,再逐滴滴加苯基异氰酸酯(1.2eq),搅拌3h,用TLC监测反应至原料已经反应完全。蒸出四氢呋喃,向反应液中加50ml的蒸馏水,水相用乙酸乙酯萃取三次(3×50ml),合并有机相,用饱和氯化钠溶液洗两次(2×50ml),无水硫酸镁干燥30分钟,然后经真空蒸发浓缩得粗品。粗品经硅胶色谱柱(200-300目)纯化分离,二氯甲烷:甲醇=60:1作为洗脱剂,得到类白色固体,产率73%。1H NMR(400MHz,DMSO-d6):δ8.63(s,1H),8.54(s,1H,),7.47-7.42(m,2H),7.23(t,J=7.9Hz,2H),6.93(t,J=7.3Hz,1H),3.54(s,2H),3.53-3.50(m,4H),2.64-2.61(m,4H)ppm;ESI-MS:388.9[M-H]-

实施例2:N-(4-氟苯基)-4-(2-((5-硝基噻唑-2-基)氨基)-2-氧代乙基)哌嗪-1-甲酰胺(I-2,代号为XQH-2-78)的制备方法

制备方法同I-1,产率72%。1H NMR(400MHz,DMSO-d6):δ8.63(s,1H),8.57(s,1H),7.48-.42(m,2H),7.07(t,J=8.9Hz,2H),3.53(s,2H),3.52-3.48(m,5H),2.67-2.62(m,4H)ppm;ESI-MS:408.1[M-H]-.

实施例3:N-(4-氯苯基)-4-(2-((5-硝基噻唑-2-基)氨基)-2-氧代乙基)哌嗪-1-甲酰胺(I-3,代号为XQH-2-80)的制备方法

制备方法同I-1,产率70%,1H NMR(400MHz,DMSO-d6):δ8.67(s,1H),8.63(s,1H),7.49(d,J=8.6Hz,2H),7.28(d,J=8.6Hz,2H),3.52(m,6H),2.64(s,4H).ESI-MS:423.0[M-H]-.

实施例4:N-(4-溴苯基)-4-(2-((5-硝基噻唑-2-基)氨基)-2-氧代乙基)哌嗪-1-甲酰胺(I-4,代号为XQH-2-85)的制备方法

制备方法同I-1,产率78%。1H NMR(400MHz,DMSO-d6):δ8.68(s,1H),8.64(s,1H),7.49(d,J=8.6Hz,2H),7.30(d,J=8.6Hz,2H),3.53(m,6H),2.65(s,4H).ppm;ESI-MS:469.1[M+H]+.

实施例5:N-(5-硝基噻唑-2-基)氨基)-2-(4-苯甲硫酰基)哌嗪-1-基)乙酰胺(I-5,代号为XQH-2-73)的制备方法

制备方法同I-1,产率69%。1H NMR(400MHz,DMSO-d6):δ8.62(s,1H),8.54(s,1H,),7.47-7.44(m,2H),7.23(t,J=7.9Hz,2H),6.94(t,J=7.3Hz,1H),3.54(s,2H),3.53-3.50(m,4H),2.64-2.62(m,4H)ppm;ESI-MS:405.4[M-H]-.

实施例6:N-(3,4二甲氧基苯基)-4-(2-((5-硝基噻唑-2-基)氨基)-2-氧代乙基)哌嗪-1-甲酰胺(I-6,代号为XQH-2-88)的制备方法

制备方法同I-1,产率74%。1H NMR(400MHz,DMSO-d6):δ8.62(s,1H),8.37(s,1H),7.14(s,1H),6.96(d,J=7.8Hz,1H),6.82(d,J=8.7Hz,1H),3.70(s,3H,OCH3),3.69(s,3H,OCH3),3.53(s,2H),3.50(d,J=3.9Hz,4H),2.68-2.61(m,4H).ppm;ESI-MS:449.6[M-H]-.

实施例7:N-(4-溴苯基)-4-(2-((5-硝基噻唑-2-基)氨基)-2-氧代乙基)哌嗪-1-甲酰胺(I-7,代号为XQH-2-94)的制备方法

制备方法同I-1,产率75%。1H NMR(400MHz,DMSO-d6):8.63(s,1H),8.37(s,1H),7.33(d,J=8.7Hz,2H),6.82(d,J=8.7Hz,2H),3.70(s,3H),3.53(s,2H),3.49(s,4H),2.65(s,4H)ppm;ESI-MS:408.1[M-H]-.

实施例8:N-(4-甲氧基苯基)-4-(2-((5-硝基噻唑-2-基)氨基)-2-氧丙基)哌嗪-1-甲酰胺(I-8,XQH-2-100)的制备方法

制备方法同I-1,产率74%。1H NMR(400MHz,DMSO-d6):δ8.62(s,1H),8.34(s,1H),7.32(d,J=9.0Hz,2H),6.81(d,J=9.1Hz,2H),3.70(s,3H),3.41(d,J=9.3Hz,4H),2.74(s,4H),2.49-2.42(m,4H)ppm;ESI-MS:434.9[M+H]+.

实施例9:N-(4-甲苯基)-4-(2-((5-硝基噻唑-2-基)氨基)-2-氧代乙基)哌嗪-1-甲酰胺(I-9,代号为XQH-2-83)的制备方法

制备方法同I-1,产率66%。1H NMR(400MHz,DMSO-d6):δ8.63(s,1H),8.43(s,1H),7.32(d,J=8.4Hz,2H),7.03(d,J=8.3Hz,2H),3.53(s,2H),3.52-3.47(m,4H),2.66-2.63(m,4H),2.22(s,3H,CH3)ppm;ESI-MS:403.1[M-H]-.

实施例10:N-(2-甲氧基苯基)-4-(2-((5-硝基噻唑-2-基)氨基)-2-氧代乙基)哌嗪-1-甲酰胺(I-10,代号为XQH-2-96)的制备方法

制备方法同I-1,产率67%。1H NMR(400MHz,DMSO-d6):δ8.63(s,1H),7.67(d,J=8.4Hz,1H),7.63(d,J=7.6Hz,1H),7.01-6.98(m,2H),6.89-6.84(m,1H),3.85(d,J=9.5Hz,1H),3.80(s,3H),3.53(s,2H),3.5-3.47(m,4H),2.67-2.63(m,4H).ppm;ESI-MS:419.6[M-H]-.

实施例11:N-(2-甲氧基苯基)-4-(3-((5-硝基噻唑-2-基)氨基)-2-氧代丙基)哌嗪-1-甲酰(I-11,代号为XQH-2-98)的制备方法

制备方法同I-1,产率62%。1H NMR(400MHz,DMSO-d6):δ8.62(s,1H),7.63(d,J=8.8Hz,2H),7.00(d,J=6.0Hz,2H),6.86(t,J=8.3Hz,1H),3.80(s,3H),3.41(s,4H),2.74(s,4H),2.50(s,2H),2.46(s,4H)ppm;ESI-MS:434.0[M-H]-.

实施例12:N-(4-甲苯基)-4-(2-((5-硝基噻唑-2-基)氨基)-2-氧丙基)哌嗪-1-甲酰胺(I-12,代号为XQH-3-2)的制备方法

制备方法同I-1,产率71%。1H NMR(400MHz,DMSO-d6):δ8.62(s,1H),8.41(s,1H),7.32(d,J=8.4Hz,2H),7.02(d,J=8.3Hz,2H),3.41(d,J=4.3Hz,4H),2.74(s,4H),2.49–2.40(m,4H),2.22(s,3H)ppm;ESI-MS:417.0[M-H]-.

实施例13:N1-(3-氯苯基-N4-(5-硝基噻唑-2-基)哌啶-1,4-二甲酰胺(I-13,代号为XQH-3-5)的制备方法

〈1〉中间体4-叔丁基-((5-硝基噻唑-2-基)氨基甲酰-1-羧酸(2-1)的制备。

将1-Boc-4-哌啶甲酸(1eq)溶解于N,N二甲基甲酰胺,再分别加入HOBt(1.2eq)和EDCI(1.2eq),滴加三乙胺(1.2eq)。滴加完毕,再加入5-硝基2-氨基噻唑(1.2eq),在常温下反应过夜,向反应液中加200ml的蒸馏水,水相用乙酸乙酯萃取三次(3×200ml),合并有机相用饱和NaCl洗两次(2×100ml),无水硫酸镁干燥,然后用旋转蒸发仪蒸发浓缩得粗品。粗品经硅胶色谱柱柱纯化分离(二氯甲烷:甲醇=200:1)得到黄色固体,产率75%。

〈2〉中间体2-(4-氨基-1-基)-N-(5-硝基噻唑-2-基)哌啶-4-甲酰胺(2-2)的制备

将乙酰氯慢慢滴入无水乙醇中(V:V=4:5),生成的HCl通入乙酸乙酯中制成HCl的乙酸乙酯饱和溶液,再将上一步中间体溶于其中,在常温下搅拌15分钟,用TLC检测反应完全,蒸干溶剂,得黄色固体,粗产品产率100%,未经处理直接进行下一步。

〈3〉N1-(4-氯苯基-N4-(5-硝基噻唑-2-基)哌啶-1,4-二甲酰胺(I-13,代号为XQH-3-5)的制备

在0℃将中间体3(1eq)和三乙胺(1.2eq)溶解于无水四氢呋喃中,再逐滴滴加4-氯苯基异氰酸酯(1.2eq),搅拌3h,用TLC检测反应,蒸出四氢呋喃,向反应液中加50ml的蒸馏水,水相用乙酸乙酯萃取三次(3×50ml),合并有机相用饱和氯化钠溶液洗两次(2×50ml),无水硫酸镁干燥30分钟,然后经真空蒸发浓缩得粗品。粗品经硅胶色谱柱(200-300目)纯化分离,二氯甲烷:甲醇=50:1作为洗脱剂,得到类白色固体,产率55%。1H NMR(400MHz,DMSO-d6):δ9.41(s,1H),8.55(s,1H),7.82(d,J=7.1Hz,1H),7.44(d,J=7.7Hz,2H),7.31(t,J=7.9Hz,2H),7.09(t,J=7.4Hz,1H),4.25(s,1H),3.75(s,2H),2.81(t,J=11.0Hz,2H),2.04(d,J=11.0Hz,2H),1.72(d,J=10.2Hz,2H)ppm;ESI-MS:409.9[M+H]+.

实施例14:N1-(4-甲苯基)-N4-(5-硝基噻唑-2-基)哌啶-1,4-二甲酰胺(化合物I-14,代号为XQH-3-1)的制备方法

制备方法同I-13,产率64%。1H NMR(400MHz,DMSO-d6):δ8.63(s,1H),8.44(s,1H),7.33(d,J=8.3Hz,2H),7.03(d,J=8.2Hz,2H),4.15(d,J=13.2Hz,2H),2.85(t,J=11.9Hz,3H),2.22(s,3H),1.89(d,J=12.0Hz,2H),1.57(m,2H)ppm;ESI-MS:388.1[M-H]-.

实施例15:N1-(4-甲氧基苯基)-N4-(5-硝基噻唑-2-基)哌啶-1,4-二甲酰胺(化合物(I-15,代号为XQH-2-99)的制备方法

制备方法同I-13,产率67%。1H NMR(400MHz,DMSO-d6):δ9.41(s,1H),8.55(s,1H),7.82(d,J=7.1Hz,1H),7.44(d,J=7.7Hz,2H),7.31(t,J=7.9Hz,2H),7.09(t,J=7.4Hz,1H),4.25(s,1H),3.75(s,2H),3.22(d,J=12.1Hz,3H),2.81(t,J=11.0Hz,2H),2.04(d,J=11.0Hz,2H),1.72(d,J=10.2Hz,2H)ppm;ESI-MS:405.1[M-H]-.

实施例16:N1-(3-甲氧基苯基)-N4-(5-硝基噻唑-2-基)哌啶-1,4-二甲酰胺(化合物I-16,代号为XQH-2-97)的制备方法

制备方法同I-13,产率62%。1H NMR(400MHz,DMSO-d6):δ13.14(s,1H),8.64(s,1H),7.69(s,1H),7.62(d,J=7.3Hz,1H),7.01(d,J=6.4Hz,2H),6.87(dd,J=11.1,3.0Hz,1H),4.10(d,J=13.4Hz,2H),3.81(s,3H),2.89(t,J=11.6Hz,2H),2.81(d,J=7.3Hz,1H),1.90(d,J=12.8Hz,2H),1.64-1.52(m,2H)ppm;ESI-MS:406.0[M+H]+.

实施例17:N4-(5-硝基噻唑-2-基)-N1-苯基哌啶)-1,4-二甲酰胺(化合物I-17,代号为XQH-3-14)的制备方法

制备方法同I-13,产率57%。1H NMR(400MHz,DMSO-d6):δ13.14(s,1H),8.63(s,1H),8.52(s,1H),7.45(d,J=7.8Hz,2H),7.23(t,J=7.6Hz,2H),6.93(t,J=7.1Hz,1H),4.17(d,J=13.1Hz,2H),2.91-2.76(m,3H),1.90(d,J=11.5Hz,2H),1.58(m,2H)ppm;ESI-MS:375.0[M-H]-.

式(Ⅱ)优选化合物的合成

实施例18:N-(5-硝基噻唑-2-基)–(4-(3-苯基硫脲)哌啶-1-基)乙酰胺(化合物II-1,代号为XQH-2-39)的制备方法

〈1〉中间体2-氯-N-(5-硝基噻唑-2-基)乙酰胺(3-1)的制备

将5-硝基2-氨基噻唑(1eq)和三乙胺(1.2eq)溶解于二氯甲烷中,在0℃下逐滴滴加氯乙酰氯(1.2eq),滴加完毕自升温继续反应5h,用TLC检测反应,原料无剩余,停止反应。向反应液中加100ml的蒸馏水,水相用二氯甲烷萃取三次(3×100ml),合并的有机层用饱和氯化钠溶液洗涤两次(2×100ml),无水硫酸镁干燥,然后蒸发浓缩得粗品。粗品经硅胶柱纯化分离(二氯甲烷:甲醇=150:1)得到黄色固体目标化合物,产率72%。

〈2〉中间体叔丁基-(1-(2-((5-硝基噻唑-2-基)氨基)-2-氧代乙基)哌啶-4基)-氨基甲酸酯(3-2)的制备

将上一步中间体1(1eq),4-Boc-氨基-哌啶(1.2eq)和K2CO3(1.2eq)溶解于CH3CN中,在60℃下反应8h,用TLC检测反应,原料无剩余,停止反应。蒸出CH3CN,向反应液中加100ml的蒸馏水,水相用乙酸乙酯萃取三次(3×100ml),合并有机相用饱和NaCl洗两次(2×100ml),无水硫酸镁干燥,然后真空蒸发浓缩得粗品。粗品经硅胶色谱柱柱纯化分离(二氯甲烷:甲醇=80:1)得到黄色固体,产率73%。

〈3〉中间体2-(4-氨基哌啶-1-基)-N-(5-硝基噻唑-2-基)乙酰胺(3-3)的制备

将乙酰氯慢慢滴入无水乙醇中(V:V=4:5),生成的HCl通入乙酸乙酯中制成HCl的乙酸乙酯饱和溶液,再将上一步中间体2溶于其中,在常温下搅拌15分钟,用TLC检测反应完全,蒸干溶剂,得黄色固体,粗产品产率100%,未经处理直接进行下一步。

〈4〉N-(5-硝基噻唑-2-基)–(4-(3-苯基硫脲)哌啶-1-基)乙酰胺(化合物II-1,代号为XQH-2-39)的制备方法

在0℃下,将中间体3(1eq)和三乙胺(1.2eq)溶解于无水四氢呋喃中,再逐滴滴加苯基异硫氰酸酯(1.2eq),搅拌3h,用TLC检测反应,蒸出四氢呋喃,向反应液中加50ml的蒸馏水,水相用乙酸乙酯萃取三次(3×50ml),合并有机相用饱和氯化钠溶液洗两次(2×50ml),无水硫酸镁干燥30分钟,然后经真空蒸发浓缩得粗品。粗品经硅胶色谱柱(200-300目)纯化分离,二氯甲烷:甲醇=60:1(v:v)作为洗脱剂,得到类白色固体,产率68%。1H NMR(400MHz,DMSO-d6):δ9.41(s,1H),8.55(s,1H),7.82(d,J=7.1Hz,1H),7.44(d,J=7.7Hz,2H),7.31(t,J=7.9Hz,2H),7.09(t,J=7.4Hz,1H),4.25(s,1H),3.75(s,2H),3.22(d,J=12.1Hz,3H),2.81(t,J=11.0Hz,2H),2.04(d,J=11.0Hz,2H),1.72(d,J=10.2Hz,2H)ppm;ESI-MS:419.2[M-H]-.

实施例19:2-(4-(3-(4-氯苯基)脲)哌啶-1-基)-N-(5-硝基噻唑-2-基))乙酰胺(化合物II-2,代号为XQH-2-76)的制备方法

制备方法同II-1,产率66%。1H NMR(400MHz,DMSO-d6):δ8.54(s,1H),8.46(s,1H),7.40(d,J=8.9Hz,2H),7.26(d,J=8.9Hz,2H),6.30(s,1H),3.75(s,2H),3.65–3.58(m,1H),3.19(d,J=17.7Hz,3H),2.80(d,J=9.9Hz,2H),1.94(d,J=10.7Hz,2H),1.64(d,J=10.7Hz,2H)ppm;ESI-MS:439.3[M+H]+.

实施例20:2-(4-(3-(4-氟苯基)脲)哌啶-1-基)-N-(5-硝基噻唑-2-基))乙酰胺(化合物II-3,代号为XQH-2-79)的制备方法

制备方法同II-1,产率65%。1H NMR(400MHz,DMSO-d6):δ8.55(s,1H),8.38(s,1H),7.38(dd,J1=10.5,J2=3.5Hz,2H),7.06(t,J=8.9Hz,2H),6.29(d,J=6.7Hz,1H),3.80(s,2H),3.64(s,2H),3.24(d,J=12.3Hz,3H),2.87(t,J=10.8Hz,2H),1.95(d,J=12.6Hz,2H),1.65(m,2H)ppm;ESI-MS:421.0[M-H]-.

实施例21:2-(4-(3-(4-溴苯基)脲基)哌啶-1-基)-N-(5-硝基噻唑-2-基))乙酰胺(化合物II-4,XQH-2-86)的制备方法

制备方法同II-1,产率76%。1H NMR(400MHz,DMSO-d6):8.55(s,1H),8.38(s,1H),7.38(dd,J1=10.5,J2=3.5Hz,2H),7.06(t,J=8.9Hz,2H),6.29(d,J=6.7Hz,1H),3.80(s,2H),3.64(s,2H),3.24(d,J=12.3Hz,3H),2.87(t,J=10.8Hz,2H),1.95(d,J=12.6Hz,2H),1.65(m,2H)ppm;ESI-MS:480.09[M-H]-.

实施例22:2-(4-(3-(3-溴苯基)脲)哌啶-1-基)-N-(5-硝基噻唑-2-基))乙酰胺(化合物II-5,代号为XQH-2-91)的制备方法

制备方法同II-1,产率61%。1H NMR(400MHz,DMSO-d6):δ8.55(s,2H),7.81(s,1H),7.19(d,J=11.1Hz,2H),7.07(d,J=7.2Hz,1H),6.39(d,J=7.2Hz,1H),3.77(s,2H),3.62(s,2H),3.22(d,J=11.2Hz,2H),2.84(t,J=10.8Hz,2H),1.95(d,J=11.5Hz,2H),1.65(d,J=10.7Hz,2H),1.97-1.64(m,1H)ppm;ESI-MS:482.9[M-H]-.

实施例23:2-(4-(3-(4-甲氧基苯基)脲)哌啶-1-基)-N-(5-硝基噻唑-2-基))乙酰胺(化合物II-6,XQH-2-95)的制备方法

制备方法同II-1,产率54%。1H NMR(400MHz,DMSO-d6):δ8.54(s,1H),8.12(s,1H),7.27(d,J=8.6Hz,2H),6.81(d,J=8.6Hz,2H),6.17(d,J=6.9Hz,1H),3.78(s,2H),3.69(s,3H),3.23(d,J=11.3Hz,2H),2.86(t,J=11.0Hz,2H),1.95(d,J=11.4Hz,2H),1.64(d,J=10.9Hz,2H),1.18(s,2H)ppm;ESI-MS:435.8[M+H]+.

实施例24:2-(4-(3-(4-甲苯基)脲)哌啶-1-基)-N-(5-硝基噻唑-2-基))乙酰胺(化合物II-7,代号为XQH-2-84)的制备方法

制备方法同II-1,产率62%。1H NMR(400MHz,DMSO-d6):δ8.54(s,1H),8.20(s,1H),7.25(d,J=8.3Hz,2H),7.02(d,J=8.3Hz,2H),6.22(d,J=7.3Hz,1H),3.78(s,2H),3.61(s,3H),3.23(d,J=10.7Hz,2H),2.86(t,J=10.7Hz,2H),2.21(s,3H),1.95(m,2H),1.73-1.52(m,2H)ppm;ESI-MS:419.9[M+H]+.

实施例25:2-(4-(3-(3,4-二甲氧基苯基)脲)哌啶-1-基)-N-(5-硝基噻唑-2-基))乙酰胺(化合物II-8,代号为XQH-2-89)的制备方法

制备方法同II-1,产率58%。1H NMR(400MHz,DMSO-d6):δ9.41(s,1H),8.55(s,1H),7.82(d,J=7.1Hz,1H),7.44(d,J=7.1Hz,2H),7.31(t,J=7.9Hz,2H),7.09(t,J=7.9Hz,1H),4.25(s,1H),3.75(s,2H),3.22(d,J=12.1Hz,3H),2.81(t,J=11.0Hz,2H),2.04(d,J=11.0Hz,2H),1.72(d,J=10.2Hz,2H)ppm;ESI-MS:464.1[M-H]-.

结合以下实例说明本发明化合物的抗菌和抗寄生虫(主要是指弓形虫)活性,但本发明化合物的活性应用范围决不限于这些实例。本发明以变形链球菌为例,说明本发明化合物对各类细菌的活性。

实施例26:本发明所涉及化合物的抗菌活性测试实验及测试结果

1.变形链球菌UA159菌株和化合物的准备

本发明所使用的变形链球菌UA159菌株为模式菌株,在NCBI数据库(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)中的参考基因组编号为NC_004350。本发明所使用的变形链球菌UA246菌株为分离自患有龋齿病人的口腔当中的临床菌株。其最适的培养基优选脑心浸液(Brain Heart Infusion)培养基(Brain infusion solids 12.5g/L,Beef heart infusion solids 5.0g/L,Proteose peptone 10.0g/L,Glucose 2.0g/L,Sodium chloride 5.0g/L,Di-sodium phosphate 2.5g/L,pH 7.4±0.2),在37℃,厌氧培养的最适宜条件下静置培养。

(1)培养变形链球菌的培养基为脑心浸液(Brain Heart Infusion)培养基(品牌OXOID,货号CM1135),培养基主要成分为Brain infusion solids 12.5g/L,Beef heart infusion solids 5.0g/L,Proteose peptone 10.0g/L,Glucose 2.0g/L,Sodium chloride 5.0g/L,Di-sodium phosphate 2.5g/L,pH 7.4±0.2。如需配置成固体,需要添加琼脂粉15g/L。115℃灭菌30min,冷却后待用。

(2)用无菌接种环将变形链球菌模式菌株UA159在含有脑心浸液琼脂固体培养基的平板上进行划线,倒置于37℃的厌氧培养箱中培养直至出现明显的单菌落。

(3)用无菌的接种铲刮取变形链球菌UA159,分别转接到装有脑心浸液液体培养基的试管中,在37℃的厌氧培养箱中静置,培养至液体浑浊。

(4)用紫外可见分光光度计检测变形链球菌在600nm下的吸光度值(OD600nm)。

(6)用分析天平精确称量化合物,加入DMSO将其溶解,然后用孔径为0.22μm的无菌滤器过滤除菌,配成终浓度为1024mg/L的贮存液,存放于-20℃待用

2.实验方法

(1)将培养制对数期的变形链球菌UA159(OD600nm=0.8~1.0)用脑心浸液培养基稀释至终浓度为5×105cfu/ml待用。

(2)采用微量肉汤稀释法检测化合物对变形链球菌UA159的最小抑菌浓度。即将倍比稀释后不同浓度的化合物溶液分别加到无菌的96孔板中,第1至第11孔为加药液的实验组,第12孔为不加药作为生长对照组,每个孔中变形链球菌菌液终浓度为5×105cfu/ml,此时,第1孔至第12孔药物浓度分别为256、128、64、32、16、8、4、2、1、0.5、0.25、0mg/L。以在小孔内完全抑制细菌生长的最低浓度定位最小抑菌浓度(MIC)。

(3)将小孔内的菌液均匀涂布到脑心浸液琼脂固体培养基上后,在37℃厌氧培养箱中倒置培养24小时,以没有细菌生产的最低浓度定位最小杀菌浓度(MBC)。

(4)用酶标仪检测每个小孔内在600nm下的吸光度值,计算每个药物浓度条件下细胞的抑制率,计算公式为抑制率=(1-实验组/生长对照组)×100%,所得数据使用SPSS统计软件计算半数最大抑制浓度(IC50)。测试结果见表1。

表1.化合物对所选用细菌的MIC值结果(单位mg/L)

从以上结果可以看出,该优选化合物对变形链球菌的抑菌效果相对较好。尤其是XQH-2-97、XQH-3-13和XQH-3-14这三个化合物对变形链球菌的抑菌效果显著,而且跟阳性对照组的硝唑尼特相比其杀菌能力显著提升,有望开发新的抗菌化合物。实验结果见表2。

表2.特别优选化合物对变形链球菌UA159的活性分析

实施例27:本发明化合物的抗弓形虫活性测试实验及测试结果

(1)弓形虫的准备

我们选用刚地弓形虫强毒RH株虫体,进行弓形虫体内培养模型和体外培养模型交叉使用。

体内培养模型:将一定虫株注射到小鼠腹腔,培养一定时间后收集虫株,进行纯化处理。该保种过程简单方便,完全可以满足大多数实验对速殖子的需求,但是小鼠体内保种的不足之处是代价较高,需要长期饲养小鼠且定期(2-3天)剖杀小鼠,并且可能会因为小鼠意外死亡而造成虫体断种;

体外培养模式:弓形虫对宿主细胞的专一性要求并不高,可以在多种细胞内寄生,我们选用RAW246.7(小鼠巨噬细胞)细胞作为弓形虫速殖子体外培养的宿主细胞,由于从宿主细胞中游离出来的虫体在37℃条件下会很快死亡,但在25℃条件下可以存活1-2天,为了增加速殖子的产量,先将接种虫体后的细胞置于37℃,5%CO2培养箱的条件下培养,待虫体进入细胞后再转至25℃条件下继续培养,此时虫体会在细胞内大量增殖,却不会很快地将细胞破坏。当虫体涨破大部分细胞时即可收集速殖子,进行纯化处理,待用。

(2)化合物对RAW246.7细胞的毒性实验

对本发明的化合物进行了RAW246.7细胞的毒性实验,试验方法采用常规的MTT法(如吕秋军主编《新药药理学研究方法》2007:242-243)。用螺旋霉素和硝唑尼特作为对照,进行体外的抑制细胞增殖的活性试验,结果见表3。

材料:RAW246.7细胞株,四甲基偶氮唑蓝MTT(3-(4,5-二甲基噻唑-2-基)-2,5-二苯基四唑翁溴化物),10%的胎牛血清,胰蛋白酶。

采用常规培养方法。实验时均用对数生长期细胞。取对数生长期细胞,接种于96孔培养板中,细胞数为5×103/孔,体积为100μL/孔,置于37℃,5%CO2培养箱环境中培养12h,形成单层细胞后用于实验。加入不同浓度的化合物(200~6.25μM)100μL,终浓度(100~3.125μM),同时设立DMSO(二甲基亚砜)对照组(DMSO终浓度≤5%)和PBS调零组。每个浓度设5个复孔,置37℃,5%CO2孵箱中培养48h,每孔加入MTT 20μM(浓度为5mg/mL,PBS配制,需4℃避光保存),继续在孵箱中孵育4h。实验结束时小心吸弃各孔内培养液,每孔加入DMSO,150μl,低速振荡10min后于酶标仪波长490nm,测定各孔OD值。以孔平均值表示细胞增殖情况,计算各浓度下细胞增殖率,以细胞的增殖率大于90%的各药物浓度为安全浓度,用于体外抗弓形虫速殖子增殖实验。

细胞增殖率计算方法:

按照公式:

抑制率%=(OD对照组-OD给药组-OD空白组)/(OD对照组-OD空白组)×l00%,

所得数据使用SPSS统计软件计算半数最大抑制浓度(IC50)。见表3

(3)MTT法测定化合物体外抑制弓形虫速殖子增殖方法

消化对数生长期RAW246.7细胞制成单个细胞悬液,以5000个/孔密度接种于96-孔细胞培养板内。5%CO2,37℃环境中培养8h,形成单层细胞后,以50000个/孔密度接种弓形虫RH株,6h后吸弃旧培养液,以除去还未进入细胞中的速殖子,用PBS 100μL/孔洗2次,再以100μL/孔加培养基。每孔加入加入不同浓度的化合物100μL,置于37℃,5%CO2的培养环境中继续培养48h。实验中同时设不加虫体的对照组以及加虫体的对照组,以及空白组,接下来的步骤同前。

RAW246.7细胞增殖率计算方法:

增殖率(%)=(OD试验组-OD加虫对照组-OD空白组)/(OD不加虫对照组-OD空白组)×l00%,所得数据使用SPSS统计软件计算半数最大抑制浓度(IC50)。

当CC50/IC50>1时表明该化合物有抗弓形虫活性。

从试验结果可以看出,部分化合物的CC50/IC50>1甚至更高,说明该化合物对弓形虫有抑制作用,有望进一步研究开发成为具有抗弓形虫活性的新型化合物。结果见表3。

表3.化合物对弓形虫活性测试结果

注:表中数值为三次试验的平均值,“±”后的数值表示标准偏差。硝唑尼特与螺旋霉素为阳性对照组。

再多了解一些
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