用作抗菌剂的角鲨胺类似物的化合物的制作方法

文档序号:13426273

1993年,角鲨胺,一种主要从小型鲨鱼白斑角鲨(Squalus acanthias)的组织中分离的天然类固醇被证明是非常有活性的物质,其主要表现出抗细胞的抗血管生成活性和抗病毒和抗菌活性。

在化学上,角鲨胺是一种表现出两亲性质的新型分子。因此,它包含非极性中心部分(胆甾烷型骨架)和两个极性端(多胺链和硫酸基团)。

最初,该水溶性聚氨基甾醇已引起人们对它针对多种革兰氏阳性菌(金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus),粪肠球菌(Enterococcus faecalis))、革兰氏阴性菌(大肠杆菌(Escherichia coli)、绿脓杆菌(Pseudomonas aeruginosa))、真菌(白色念珠菌(Candia albicans)、热带假丝酵母菌(Candida tropicalis))和原生动物的抗血管生成和抗微生物性质的兴趣。

由于角鲨胺的天然来源有限,因此已经寻求了角鲨胺的氨基甾体类似的合成衍生物。特别地,描述了在10,13-二甲基-17-辛基胆甾烷或胆甾烯环的3或7位中包含多胺链,任选地在7或相应的3位中羟基化的衍生物或类似物。下式IIa、IIb、IIc、IId和II-1的衍生物特别地被描述为针对各种多重耐药革兰氏阳性和革兰氏阴性菌表现出与角鲨胺类似的抗菌活性(WO 2011/067501和参考文献1至7)。

更特别地,提出了这些衍生物在通过气雾剂途径治愈性治疗肺部感染中的应用。然而,申请人公司已经观察到这些化合物表现出高细胞毒性,并且式IIc和IId的化合物对某些革兰氏阴性菌如大肠杆菌(E.coli)表现出低活性。

现在已经开发了类似于角鲨胺的化合物,其对革兰氏阳性和革兰氏阴性菌表现出良好的抗菌活性,而有利地比角鲨胺具有更少的细胞毒性。

因此,根据第一主题,本发明涉及式(I)的化合物:

其中:

R1选自H、SO3H、C1-C8烷基、C6-C10芳基或C(=O)R11基团,

R2是–(CR3R4)m-(X)p-(CR5R6)n-[(Y)-(CR7R8)o]q-NR9R10

R3、R4、R5、R6、R7和R8在每种情况下相同或不同,各自独立地选自H、C1-C8烷基、C6-C10芳基和C(=O)OR12

R9和R10相同或不同,各自独立地选自H、C1-C8烷基或–(CH2)r-NH2基团,或一起形成任选被一至三个R14基团取代的5-至7-元杂环基;

X和Y相同或不同且在每种情况下各自独立地选自NR13、O或5-至6-元含氮杂环基,

R11和R12各自独立地选自C1-C8烷基或C6-C10芳基,

R13是H、C1-C6烷基或–(CH2)s-NH2基团;

R14是=O或=S基团;

m是1至5的整数;

n是1至5的整数;

o是1至5的整数;

p是0或1,

q是0、1或2;

r是1至4的整数;

s是1至5的整数;

应当理解,当时p=1且q=1时,则m+n+o≠7,

并且还涉及其立体异构体、立体异构体的混合物和/或它们的药学上可接受的盐,用于治疗细菌、真菌、病毒或寄生虫感染或用于治疗人或动物的癌症的用途。

本发明还涉及式(I)的化合物:

其中:

R1选自H、SO3H、C1-C8烷基、C6-C10芳基或C(=O)R11基团,

R2是–(CR3R4)m-(X)p-(CR5R6)n-[(Y)-(CR7R8)o]q-NR9R10

R3、R4、R5、R6、R7和R8在每种情况下相同或不同,各自独立地选自H、C1-C8烷基、C6-C10芳基和C(=O)OR12

R9和R10相同或不同,各自独立地选自H、C1-C8烷基或–(CH2)r-NH2基团或一起形成任选被一至三个R14基团取代的5-至7-元杂环基;

X和Y相同或不同且在每种情况下各自独立地选自NR13、O或5-至6-元含氮杂环基,

R11和R12各自独立地选自C1-C8烷基或C6-C10芳基,

R13是H、C1-C6烷基或–(CH2)s-NH2基团;

R14是=O或=S基团;

m是1至5的整数;

n是1至5的整数;

o是1至5的整数;

p是0或1,

q是0、1或2;

r是1至4的整数;

s是1至5的整数;

并且还涉及其立体异构体、立体异构体的混合物和/或它们的药学上可接受的盐,用于治疗细菌、真菌、病毒或寄生虫感染或用于治疗人或动物的癌症的用途。

根据优选的方面,不包括化合物3β-(去甲精氨基)-7α-羟基-5α-胆甾烷(3β-(norspermino)-7α-hydroxy-5α-cholestane)和下式的化合物:

根据优选的方面,不包括其中p=1,q=0,m=3,n=3或4且X=NH的化合物。

根据优选的方面,应当理解:

-当p=1且q=0时,则m+n≠6和7,

-当p=0且q=1时,则m+n+o≠6和7。

优选地,R1是H。

优选地,X是NR13,更优选地NH。

优选地,R9和/或R10是H。

优选地,m是2、3、4或5,更优选地3。

优选地,n是2、3、4或5,更优选地2或4。

根据优选的方面,本发明包括式(I)的化合物,其中–NHR2基团选自:

根据优选的方面,本发明包括式(I)的化合物,其中–NHR2基团选自:

根据优选的替代形式,式(I)的化合物选自:

-3β-精氨基-7α-羟基-5α-胆甾烷(SA-1)、

-3β-精氨基-7β-羟基-5α-胆甾烷(SA-2)、

-3β-去甲精氨基-7β-羟基-5α-胆甾烷(3-norspermidino-7-hydroxy-5α-cholestane)(SA-3)、

-3β-(1,3-二氨基丙烷)-7β-羟基-5α-胆甾烷(SA-4)、

-3β-(1,4-二氨基丁烷)-7β-羟基-5α-胆甾烷(SA-5)、

-3β-(三(2-氨基乙基)胺)-7β-羟基-5α-胆甾烷(SA-6)、

-3β-(1,5-二氨基戊烷)-7α-羟基-5α-胆甾烷(SA-7)、

-3β-(1,4-双(3-氨基丙基)哌嗪)-7β-羟基-5α-胆甾烷(SA-8)、

-3β-(1,4-双(3-氨基丙氧基)丁烷)-7β-羟基-5α-胆甾烷(SA-9)、

-3β-(去甲精氨基)-7α-羟基-5α-胆甾烷(SA-10)、

-3β-(1-(3-氨基丙基)咪唑)-7α-羟基-5α-胆甾烷(SA-11)、

-3β-(1-(3-氨基丙基)吗啉)-7α-羟基-5α-胆甾烷(SA-12)。

根据另一优选的替代形式,式(I)的化合物选自:

-3β-精氨基-7β-羟基-5α-胆甾烷(SA-2)、

-3β-(1,3-二氨基丙烷)-7β-羟基-5α-胆甾烷(SA-4)、

-3β-(去甲精氨基)-7α-羟基-5α-胆甾烷(SA-10)。

根据另一种优选的替代形式,本发明包括用于治疗细菌感染的式(I)化合物,特别是革兰氏阳性细菌感染如金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、粪肠葡萄球菌(Staphylococcus faecalis)感染和/或革兰氏阴性细菌感染如大肠杆菌(Escherichia Coli)或绿脓杆菌(Pseudomonas aeruginosa)。

根据本发明的式(I)的化合物特别地可用于人或动物的细菌感染,特别是革兰氏阳性或革兰氏阴性菌的菌株的细菌感染的抗生素治疗。根据一个实施方案,式(I)的化合物用于动物中,特别是狗、猫或反刍动物。

举例来说,根据本发明的化合物可用于治疗特别是动物中的乳腺炎、子宫炎、牙齿感染、脓性皮炎或耳炎。根据本发明的化合物还可用于制备旨在破坏生物膜的产品。

根据具体的实施方案,本发明涉及化合物SA-10、SA-Y或SA-Z在用于治疗特别是动物中的乳腺炎、子宫炎、牙齿感染、脓性皮炎或耳炎中的用途。根据本发明的化合物SA-10、SA-Y或SA-Z还可用于制造旨在破坏生物膜的产品。

乳腺炎是哺乳动物的乳房的炎症;它是产奶雌性(奶牛、母羊、母山羊、雌性水牛和雌性骆驼)的饲养中常见的感染。其特征在于在奶中存在炎性细胞(白细胞)和可能的细菌。这种炎症可能具有其中奶的外观改变、乳房的可见炎症(肿胀、疼痛、水肿)和可能的一般状态的发作的临床结果。通常,疾病仍然是亚临床的,其中奶的组成有不利的变化且产量降低。乳腺炎是由或多或少适应于这种群落生境的细菌对乳房的感染所致。在专门的奶牛养殖中,乳腺炎导致重大经济损失(不产奶、不适合使用、奶质量有害变化),并且构成公共卫生风险(病原菌和残留抗生素)。乳腺炎是由于细菌侵入乳腺中,然后在其中生长所致。微生物通常通过乳头的末端进入。因此,乳腺炎通常不涉及动物乳房的所有区域。可将负责乳腺炎的主要细菌组合在一起成为两组,这取决于它们的污染贮存区:在乳房表面存在的微生物:葡萄球菌(Staphylococci)、无乳链球菌(Streptococcus agalactiae)、停乳链球菌(Streptococcus disgalactiae)、乳房链球菌(Streptococcus uberis)。这些细菌主要负责亚临床乳腺炎(肉眼无法检测到的),这在哺乳期有时难以治愈;然后,利用干乳期来治疗被抗生素感染的区域。在环境(卧具)中存在的微生物:例如,乳房链球菌(Streptococcus uberis)、大肠杆菌(Escherichia coli)。这些细菌通常导致临床乳腺炎,其可延伸到在没有适当治疗的情况下动物快速死亡的程度。支原体乳腺炎仍然是山羊群中存在的问题,即使它目前已经几乎从牛群中消失了。

子宫炎是整个子宫壁的炎症。它是由细菌感染引起的,并且在异常分娩或主要子宫感染后几乎总是观察到。它的严重性范围从亚临床感染到疾病确认并伴随发烧和奶产量减少。子宫炎可能使牛易患酮症,皱胃变位和其它产后失调。它还可能导致暂时或永久的生育能力下降,且甚至在某些情况下导致动物死亡。子宫炎通常与细菌化脓隐秘杆菌(Arcanobacterium pyogenes)单独地或联合其它病原微生物如坏死梭形杆菌(Fusobacterium necrophorum)、拟杆菌属(Bacteroides spp.)或大肠杆菌(Escherichia coli)污染子宫有关。产犊后不久,子宫形成细菌生长的理想环境。在产后第一周期间,高达90%的母牛是细菌源子宫内感染的受害者。

脓性皮炎是化脓性皮肤病,其可能是急性或慢性的、局部的或弥漫性的。脓性皮炎词源学上是皮肤的感染。它是外源性的,由细菌通常是葡萄球菌(staphylococcus)或酿脓链球菌(Streptococcus pyogenes)引起。脓性皮炎可以是局限性或泛发性的。在狗中,经常观察到脓性创伤性皮炎(pyotraumatic dermatitis)。它是一种由强迫抓伤、啃咬和舔身体部位所致的皮肤损伤。一旦损伤足够大,就可能发生机会致病菌所致的继发感染,导致动物进一步啃咬或抓伤自身。经常受感染的大多数动物有过敏反应:特别是对跳蚤过敏的动物。然而,任何皮肤刺激都可能引起脓性创伤性皮炎。

耳炎是听道的炎症。它是驯养食肉动物,特别是狗中非常常见的病理。它可能有很多病因,一些将引起复发性耳炎。几种类型的细菌(葡萄球菌(Staphylococci)、假单胞菌(Pseudomonas)等)和酵母菌(马拉色菌属(Malassezia))可在听道中生长,导致耳炎的出现。然后,这些类型的耳炎与脓性分泌物和非常不愉快的气味有关。

牙周病或牙齿感染是狗牙科疾病的主要病因。尽管特征在于口臭,但经常不会被所有者识别。它的预防包括定期护理,因为它可能导致牙齿缺失,实际上甚至导致重度感染。口中存在细菌是正常的,但当它们生长得太快时,它们可能导致牙菌斑的形成。如果斑块积聚并且不去除,则牙龈炎(牙龈的炎症)可能出现。在这个阶段,治疗可能是完全治愈性的。然而,在没有治疗的情况下,疾病发展成牙周炎,其特征在于牙龈的更大炎症,牙齿上的牙垢沉积以及牙齿周围的骨骼和支撑结构的消失。发病可被照料但是不可逆转的。牙周炎可导致牙齿缺失和肝脏、心脏或肺部的重度感染的传播。

根据本发明的具体方面,式(I)的化合物与另一种抗生素化合物组合施用,所述另一种抗生素化合物特别是β-内酰胺类(青霉素/头孢菌素)、氨基糖苷类、大环内酯类、多肽类、磺酰胺类、喹诺酮类、硝基咪唑类、硝基呋喃衍生物、苄基嘧啶核的衍生物、四环素类或利胆醇类家族,如多西环素或氯霉素、青霉素、氨苄西林、阿莫西林、氯唑西林、双氯西林、苯唑西林、萘夫西林、头孢氨苄、头孢匹林、头孢唑啉、头孢噻夫、头孢哌酮、头孢维星、头孢喹诺、甲砜氯霉素、氟苯尼考、土霉素、红霉素、螺旋霉素、泰乐菌素、交沙霉素、替米考星、托拉菌素、加米霉素、泰地罗新、克林霉素、林可霉素、吡利霉素、泰妙菌素、沃尼妙林、恶喹酸、氟甲喹、恩诺沙星、达氟沙星、依巴沙星、马波沙星、二氟沙星、奥比沙星、普多沙星、利福平、利福昔明、磺胺甲二唑、磺胺噻唑、磺胺二甲嘧啶、磺胺甲恶唑、磺胺嘧啶、磺胺地索辛、磺胺甲氧吡嗪、甲氧苄啶、巴喹普林、甲硝唑、地美硝唑、罗硝唑、呋喃妥因、呋喃唑酮或呋喃它酮。在本发明的化合物的特别有利的用途中,在本发明化合物与抗生素联合使用期间观察到协同作用。这是因为已经观察到,当将式(I)的化合物与另一种抗生素化合物例如多西环素或氯霉素组合应用于绿脓杆菌(Pseudomonas aeruginosa)的革兰氏阴性菌时,观察到协同作用。该性质使得能够例如使用降低量的抗生素有效地治疗患者,这可能降低抗生素耐药性的出现。

根据另一方面,本发明提供式(I)的化合物在用于治疗人或动物的寄生或病毒感染,例如疟疾、猫免疫缺陷病毒(FIV)、猫传染性腹膜炎(FIP)、弓形虫病、利什曼病、棘球蚴病、埃里希体病、罗巴斯氏病、钩端螺旋体病、犬瘟热、犬细小病毒感染、梨形虫病、犬舍咳或百日咳、恶丝虫病、猫白血病病毒(FeLV)、鼻炎、斑疹伤寒或猫泛白细胞减少症中的用途。根据本发明的化合物还可用作抗病毒剂或抗癌剂。

根据具体方面,本发明涉及化合物SA-10、SA-Y或SA-Z在用于治疗人或动物的寄生或病毒感染,例如疟疾、猫免疫缺陷病毒(FIV)、猫传染性腹膜炎(FIP)、弓形虫病、利什曼病、棘球蚴病、埃里希体病、罗巴斯氏病、钩端螺旋体病、犬瘟热、犬细小病毒感染、梨形虫病、犬舍咳或百日咳、恶丝虫病、猫白血病病毒(FeLV)、鼻炎、斑疹伤寒或猫泛白细胞减少症中的用途。根据本发明的化合物SA-10、SA-Y或SA-Z还可用作抗病毒剂或抗癌剂。

根据具体的方面,式(I)的化合物与另一种抗疟药化合物组合施用。有利地,式(I)的化合物使得能够增强抗寄生虫化合物,特别是抗疟疾化合物的活性。

药物组合物

根据第二主题,本发明涉及包含式(I)的化合物和药学上可接受的赋形剂的药物或兽药组合物:

其中:

R1和R2如上述定义,

并且还涉及式(I)的化合物的立体异构体、立体异构体的混合物和/或药学上可接受的盐。

根据优选的方面,不包括化合物3β-(去甲精氨基)-7α-羟基-5α-胆甾烷和具有下式的化合物:

根据优选的方面,不包括其中p=1,q=0,m=3,n=3或4且X=NH的化合物。

根据优选的方面,应当理解:

-当p=1且q=0时,则m+n≠6和7,

-当p=0且q=1时,则m+n+o≠6和7。

根据具体的实施方案,本发明涉及如上所述的式(I)的化合物,不包括以下式(I)的化合物,其中:

R1是H,R2是NHR且R选自:

根据本发明的一个方面,提供另外包含第二抗生素化合物的药物组合物,特别是β-内酰胺类(青霉素/头孢菌素)、氨基糖苷类、大环内酯类、多肽类、磺酰胺类、喹诺酮类、硝基咪唑类、硝基呋喃衍生物、苄基嘧啶核的衍生物、四环素类或利胆醇类家族的第二抗生素化合物,或第二抗寄生虫化合物,特别是抗疟疾化合物。

根据本发明的药物或兽药组合物可以固体或液体形式呈现,例如意图用于通过胃肠外(静脉内、肌内、皮下)、口服或局部途径给药。

因此,它们将以可注射溶液或悬浮液或单剂量或多剂量瓶的形式、裸或包衣片剂包括糖衣片剂形式、胶囊剂包括硬明胶胶囊形式,丸剂形式、扁囊剂形式、粉末剂形式、颗粒剂形式、栓剂或直肠胶囊剂形式呈现。

有利地,根据本发明的产品还包含本领域技术人员熟知的一种或多种附加成分,例如特别是粘结剂、造粒剂、润滑剂、着色剂、填料、乳化剂、矿物质、成膜剂、盐、稳定剂、缓冲剂或维生素。稳定剂包括具有增加组合物保质期倾向的物质,例如防腐剂、乳化剂、增稠剂、包装气体、胶凝剂、润湿剂、螯合剂、增效剂或稳定剂。

对于肠胃外使用,水、水溶液、生理盐水溶液或等渗溶液是最方便使用的介质。

对于经皮使用,特别是在皮肤、人膜或毛发上,特别是在兽医学中将被倾倒的“倾倒型”或“点蘸型”类型的溶液,正常赋形剂是促进经皮通道的极性或非极性水性或醇溶剂,例如水、苄醇、植物和矿物油、重悬剂、抗氧化剂或表面活性剂;特别地,可使用由苄醇和/或Labrasol和/或丙二醇月桂酸酯组成的混合物作为渗透剂。

根据治疗适应症和给药途径以及受试者的年龄和体重,剂量可在宽限度(0.05mg至1000mg)范围内变化。

式(I)的化合物

根据第三主题,本发明涉及式(I)的化合物:

其中:

R1和R2如上述定义,

并且还涉及式(I)的化合物的立体异构体、立体异构体的混合物和/或药学上可接受的盐。

根据优选的方面,不包括化合物3β-(去甲精氨基)-7α-羟基-5α-胆甾烷和具有下式的化合物:

根据优选的方面,不包括其中p=1,q=0,m=3,n=3或4且X=NH的化合物。

根据优选的方面,应当理解:

-当p=1且q=0时,则m+n≠6和7,

-当p=0且q=1时,则m+n+o≠6和7。

式(I)的化合物的制备方法

通式(I)的化合物可通过应用或修改本身已知的任何方法和/或本领域技术人员范围内的任何方法,特别是Larock在Comprehensive Organic Transformations(综合有机转化),VCH Pub.,1989中描述的那些的,或应用或修改以下实施例中描述的方法进行制备。

根据另一主题,本发明因此还涉及上述式(I)的化合物的制备方法,其包括在胺R2NH2的存在下,式(II)的化合物的还原胺化阶段,由此得到式(I)的化合物:

任选地,所述方法还可包括分离得到的产物的阶段。

可通过常规方法从反应混合物中回收由此制备的化合物。例如,可通过从反应混合物中蒸馏出溶剂或若需要从溶液的混合物中蒸馏出溶剂后,将剩余物倒入水中,然后用与水不混溶的有机溶剂萃取,并对萃取物蒸馏出溶剂来回收化合物。此外,如果需要,产物可通过各种技术进一步纯化,例如重结晶、再沉淀或各种色谱技术,特别是柱色谱法或制备型薄层色谱法。

应当理解,根据本发明的用途的化合物可包含若干不对称中心。这些不对称中心可独立地为R或S构型。应当理解,本发明包括上述式(I)的化合物的立体异构体,包括对映体或非对映异构体,以及这些的混合物,包括外消旋混合物。这些立体异构体可通过应用或修改已知的方法,例如色谱技术或重结晶技术从它们的混合物中分离,或者它们可从它们的中间体的适当立体异构体单独地制备。

基础产物或所使用的反应物是可商购的和/或可通过应用或修改已知的方法来制备,例如应用或修改实施例中描述的方法或它们的明显化学等同方法。

定义

根据本发明,“烷基”基团表示1至8个碳原子,特别是1至6个碳原子,优选为1至4个碳原子的饱和的直链或支链烃基。当它们是直链时,可特别地提及甲基、乙基、丙基、丁基、戊基或己基基团。当它们是支链时,可特别地提及异丙基、叔丁基、2-甲基丁基、2-甲基戊基和1-甲基戊基基团。

术语“芳基”基团应理解为在本专利申请的含义内是指具有6至10个碳原子的单环或双环芳烃体系。在芳基基团中,可特别地提及苯基或萘基基团。

术语“杂环基”基团应理解为在本专利申请的含义内是指包含一个或多个杂原子如O、N或S的饱和、不饱和或芳族和单-或双环烃体系。杂环基团特别地包括杂芳基或杂环烷基。

“杂芳基”基团表示具有5至7个环成员(环原子),特别是5至6个环数并且包含一个或多个选自氮、氧或硫的杂原子的单环或双环芳族体系。在杂芳基基团中,可提及咪唑基、吡嗪基、噻吩基、噁唑基、呋咱基或吡咯基。

“杂环烷基”基团表示5至7个环成员(环原子),特别是5至6个环成员的饱和单环或双环体系,并且包含一个或多个选自N、O或S的杂原子。在杂环烷基中,可特别提及吡唑烷、哌啶,吗啉或哌嗪。

表述“药学上可接受的盐”是指药学上可接受的无机酸和有机酸的加成盐,以及本发明化合物的药学上可接受的碱的加成盐。这些盐包括酸加成盐,即包含碱性官能团如胺的化合物的有机或无机酸盐,或碱加成盐,即包含酸官能团如羧酸的化合物的碱金属或有机盐。这些盐可在化合物的最终分离和/或纯化期间原位制备。特别地,酸加成盐可通过将纯化的化合物与有机或无机酸单独反应并通过分离由此形成的盐来制备。酸加成盐的实例包括氢溴酸盐、盐酸盐、硫酸盐、硫酸氢盐、磷酸盐、硝酸盐、乙酸盐、草酸盐、戊酸盐、油酸盐、棕榈酸盐、硬脂酸盐、月桂酸盐、硼酸盐、苯甲酸盐、乳酸盐、磷酸盐、甲苯磺酸盐、柠檬酸盐、马来酸盐、富马酸盐、琥珀酸盐、酒石酸盐、萘二甲酸盐、甲磺酸盐、葡庚糖酸盐、乳糖醛酸盐、氨基磺酸盐、丙二酸盐、水杨酸盐、丙酸盐、亚甲基双(β-羟基萘甲酸盐)、龙胆酸、羟乙基磺酸盐、二(对甲苯酰基)酒石酸盐、甲磺酸盐、乙磺酸盐、苯磺酸盐、对甲苯磺酸盐、环己基氨基磺酸盐和奎尼酸盐、月桂基磺酸盐及类似物(参见例如,S.M.Berge等人,“药物盐(Pharmaceutical Salts)”,J.Pharm.Sci.,66,pp.1-19(1977))。

碱加成盐也可通过将其酸形式的纯化的化合物与有机或无机碱单独反应并通过分离由此形成的盐来制备。碱加成盐的实例包括钠、钾、钙、钡、锌、镁和铝盐。钠盐和钾盐是优选的。碱加成盐可特别地由包括氢化钠、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化铝、氢氧化锂、氢氧化镁或氢氧化锌的碱金属或碱土金属氢化物或氢氧化物来制备。

如本文所用,术语“药学上可接受的”是指在有效医学判断的范围内适合用于与人类和低等动物的细胞接触而没有毒性、刺激性或引起过敏反应等并且与合理的益处/风险比成比例的化合物、组合物和/或剂型。

如本文所用,术语“立体异构体”是指与式(I)中3位和7位上的两个不对称碳原子相关的光学异构体,并且包括这些化合物的对映异构体和非对映异构体。

在下面的实施例中,本发明的其它特征将变得清楚。给出这些实施例是为了说明本发明,而不意图限制本发明。

实施例

I.式(I)的化合物的合成

所有的合成使用根据常规方法纯化的溶剂进行。商业反应物直接使用而无需预先纯化。

合成的化学结构全部通过在Bruker AC 300型设备上在氘代氯仿CDCl3或氘代甲醇CD3OD中的质子(1H)和/或碳(13C)NMR分析证实。化学位移δ以ppm表示。核的记录频率以及使用的参考文献如下:

1H NMR:300MHz,Si(CH3)4

13C NMR:75MHz,Si(CH3)4

用于写入1H NMR光谱的缩写如下:

-s=单峰

-d=双峰

-t=三重峰

-q=四重峰

-m=宽的未分辨峰

在Aix-Marseille III的Spectropole产生质谱。它们使用来自Sciex的三重四级杆API III加光谱仪在干燥产品上产生。将样品溶解在500μl的CH2Cl2中,然后在3mM的乙酸铵的MeOH溶液中稀释至1/104。通过以5μl/min的流速输注(注射器驱动泵,Harvard Apparatus)将提取物的溶液引入到电离源中。

根据以下反应方案制备式(I)的化合物:

7-酮胆甾-5-烯-3β-醇1的合成

将50g的胆固醇(0.129mol)、22g的羟基酞酰胺(0.135mol)和1.5l的乙酸乙酯/丙酮(1/1)混合物置于装有机械搅拌器的反应器中。将混合物升至50℃。加入200mg的过氧化苯甲酰,并鼓泡通过空气72小时,同时调节溶剂水平,同时通过薄层色谱监测。72小时后,真空蒸发溶剂。将残余物溶于石油醚中,并用碳酸钠洗涤直到橙色消失。有机相用饱和NaCl溶液洗涤,并用MgSO4干燥。将溶剂在真空下去除,并将固醇溶于吡啶(200ml)中。在0℃下进行冷却,加入1g的CuCl2。将溶液搅拌24小时(从0℃回到环境温度)。将所得溶液倒入水/冰混合物中。用乙酸乙酯进行萃取,并用饱和CuSO4溶液进行洗涤。相分离后,有机相用0.1N HCl溶液洗涤,用MgSO4干燥。蒸发溶剂后,残余物在硅胶上进行色谱分离(石油醚/乙酸乙酯1/1)。获得淡白色固体形式的预期的酮,产率为70%。

1H NMR:δ=5.45-5.75(m,1H),3.475-3.75(m,1H),2.125-2.75(m,4H),1.75-2.075(m,6H),0.8-1.7(m,37H),0.45-0.75(m,4H);13C NMR:δ=202.81,165.59,126.49,70.89,55.17,50.34,45.80,43.49,39.87,38.67,36.57,36.11,28.40,26.72,24.22,23.22,22.96,21.61,19.26,17.71,12.37。

7-酮胆甾-5-烯-3β-基乙酸酯2的合成

在装有回流冷凝器的两颈圆底烧瓶中,将3mmol的7-酮胆甾-5-烯-3β-醇1溶于吡啶(25ml)中,加入9mmol的乙酸酐。将混合物在冰浴中磁力搅拌24小时。将吡啶在高真空下蒸发,然后将所得固体重悬于CH2Cl2(15ml)中。然后进行用硫酸铜的萃取,有机相用MgSO4干燥,过滤,然后在高真空下干燥。产物通过硅胶上的色谱纯化(洗脱液:石油醚/乙酸乙酯9/1)(产率94%)。

1H NMR:δ=5.65-5.7(d,1H),4.6-4.75(m,1H),0.6-2.6(m,44H);13C NMR:δ=201.90,170.24,163.81,126.68,72.19,54.75,49.93,49.78,45.38,43.08,39.44,38.64,38.28,37.72,36.15,35.98,35.69,31.90,28.50,27.96,27.32,26.28,23.80,22.77,22.52,21.24,21.14,18.84,17.22,11.93。

7-酮胆甾烷-3β-基乙酸酯3的合成

在不锈钢反应器中,将3.04g(6.87mmol)的7-酮胆甾-5-烯-3β-基乙酸酯2和1.1g(约15mol%)的Pd/C(10%)引入到50ml的CH2Cl2中。将反应器置于50巴的氢气下并剧烈搅拌12小时。通过硅藻土过滤并真空蒸发溶剂后,获得基本上纯的产物并具有定量的产率。将它以原样用于下一阶段中。

1H NMR:δ=4.62-4.70(m,1H),0.64-2.39(m,47H);13C NMR:δ=211.44,170.38,72.71,54.95,49.90,48.82,46.43,45.34,42.45,39.42,38.65,36.09,35.89,35.60,33.79,28.35,27.93,26.34,24.93,23.72,22.74,22.51,22.15,21.27,18.73,12.01,11.65。

7β-羟基胆甾烷-3β-醇4a和7α-羟基胆甾烷-3β-醇4b的混合物的合成

在二颈圆底烧瓶中,将530mg的氢化铝锂(13.8mmol)置于100ml的无水THF中。在0℃下缓慢加入溶解在15ml的THF中的7-酮胆甾烷-3β-基乙酸酯3(1.5g,3.3mmol)的溶液。在环境温度下搅拌12小时后,用KOH(30%)溶液(1.2ml)进行水解。继续搅拌1小时,然后通过硅藻土进行过滤,用MeOH进行洗涤,然后在真空下蒸发溶剂。通过硅胶上的色谱(洗脱剂:石油醚/乙酸乙酯8/2)纯化异构体的混合物(α/β50/50)形式的产物(产率95%)。

1H NMR:δ=0.6-3.82(m,48H);13C NMR:δ=75.11,71.08,70.99,67.96,62.57,56.45,56.08,55.68,55.19,51.85,50.51,45.83,43.95,43.35,42.60,42.00,39.46,37.62,37.11,36.54,36.24,35.73,35.51,34.88,31.30,29.82,28.05,27.95,26.86,23.79,23.71,22.76,22.51,21.56,20.96,18.60,12.40,12.11,11.79,11.20。

3-酮-7β-羟基胆甾烷5a和3-酮-7α-羟基胆甾烷5b的合成

在顶部装有Dean&Stark设备的单颈圆底烧瓶中,将1.28g的7β-羟基胆甾烷-3β-醇4a和7α-羟基胆甾烷-3β-醇4b的混合物置于150ml的甲苯和3.6g的硅藻土上的碳酸银中。将体系升至甲苯的回流温度持续24小时。冷却后,通过硅藻土过滤混合物。通过硅胶上的色谱(洗脱液:石油醚/乙酸乙酯7/3)进行纯化,由此得到两种纯的异构体5b(馏分1)和5a(馏分2),非优化产率分别为31%和25%。

5a1H NMR:δ=3.05-3.55(m,1H),2.2-2.6(m,3H),0.4-1.92(m,42H);13C NMR:δ=211.55,74.66,55.61,55.24,51.83,44.18,43.94,43.66,39.90,39.54,38.12,35.72,35.16,28.75,28.06,23.89,22.87,22.62,21.80,18.84,12.22,11.63。

5b1H NMR:δ=3.3-3.85(m,1H),0.60-2.65(m,45H);13C NMR:δ=211.36,71.08,57.18,56.53,54.33,47.13,39.86,38.32,37.07,36.49,36.08,31.10,30.44,28.43,28.39,24.38,24.20,23.20,22.93,21.92,19.03,13.53,12.40。

SA-1至SA-12的氨基甾体衍生物的合成

氨基甾体衍生物全部按照相同的程序制备。让我们考虑分子SA-1的实施例。

在置于氩气下的双颈圆底烧瓶中,将3.3当量的精胺(171mg,0.82mmol)溶于5ml的MeOH中,然后加入300μl的Ti(O(i-Pr))4(1mmol)。在搅拌5分钟后,将102mg的3-酮-7α-羟基胆甾烷5b(0.25mmol)加入到混合物中。搅拌24小时后,将圆底烧瓶置于-78℃下,然后伴随搅拌加入40mg的NaBH4(1mmol)。2小时后,回到环境温度下,加入1ml的水以终止反应。搅拌另外1小时后,将混合物通过硅藻土过滤。在真空下蒸发滤液,并通过硅胶上的色谱纯化产物(洗脱剂:CH2Cl2/MeOH/NH4OH(7/3/1))。

3β-精氨基-7α-羟基-5α-胆甾烷SA-1

产率:54%。1H NMR:δ=3.16(m,1H),2.44-2.65(m,13H),1.96(m,5H),0.89-1.64(m,57H);13C NMR:δ=71.65,57.46,56.03,51.04,47.98,47.64,46.61,45.34,42.76,40.80,40.60,40.02,39.82,39.74,38.62,37.16,34.58,33.12,29.45,28.30,28.12,25.11,24.30,24.28,22.68,20.91,18.73,13.56,11.92。

3β-精氨基-7β-羟基-5α-胆甾烷SA-2

产率:49%。1H NMR:δ=3.05(m,1H),2.44-2.65(m,13H),1.95(m,5H),0.89-1.63(m,57H);13C NMR:δ=73.95,57.46,56.03,51.04,47.98,47.64,46.84,45.84,42.66,41.80,40.75,40.39,39.82,39.65,37.45,37.26,36.28,26.26,34.58,33.97,29.45,28.30,28.08,25.35,25.12,24.30,24.28,21.98,20.90,18.73,13.54,11.89。

3β-去甲精氨基-7β-羟基-5α-胆甾烷SA-3

产率:46%。1H NMR:δ=3.14(m,1H),2.55-2.65(m,8H),2.01(m,4H),1.01-1.83(m,50H);13C NMR:δ=73.46,57.64,56.03,52.39,47.47,46.54,45.98,42.79,41.20,40.78,40.54,40.22,40.10,37.12,37.02,36.28,36.26,34.58,33.91,29.41,29.12,28.23,25.62,23.41,23.12,22.68,20.84,18.74,13.68,11.97。

3β-(1,3-二氨基丙烷)-7β-羟基-5α-胆甾烷SA-4

产率:54%。1H NMR:δ=3.21(m,1H),2.53-2.60(m,4H),0.89-1.81(m,51H);13C NMR:δ=71.22,57.33,55.89,52.02,46.01,41.78,40.96,40.35,39.92,39.25,39.02,37.98,37.11,36.58,36.45,34.75,34.25,29.68,28.64,28.02,23.56,23.12,22.68,20.87,18.98,14.02,11.92。

3β-(1,4-二氨基丁烷)-7β-羟基-5α-胆甾烷SA-5

产率:48%。1H NMR:δ=3.17(m,1H),2.55-2.63(m,4H),0.99-1.83(m,53H);13C NMR:δ=71.23,56.03,55.66,51.02,48.29,42.78,41.19,40.98,40.02,39.74,39.65,38.54,37.14,36.54,36.45,35.02,34.89,29.54,29.45,28.30,28.08,25.33,24.85,24.12,22.67,20.91,18.76,13.56,11.90。

3β-(三(2-氨基乙基)胺)-7β-羟基-5α-胆甾烷SA-6

产率:29%。1H NMR:δ=3.12(m,1H),2.42-2.75(m,10H),1.89(m,6H),1.01-1.87(m,47H);13C NMR:δ=71.35,57.70,56.32,55.24,54.44,51.04,43.59,42.98,40.80,40.12,40.02,40.00,38.88,38.32,36.27,35.97,35.85,35.02,34.87,29.18,28.30,28.08,24.22,23.85,22.67,20.89,18.79,13.54,11.94。

3β-(1,5-二氨基戊烷)-7α-羟基-5α-胆甾烷SA-7

产率:32%。1H NMR:δ=3.14(m,1H),2.54-2.60(m,5H),0.95-1.89(m,54H);13C NMR:δ=71.90,56.87,52.43,51.92,48.71,47.38,43.37,42.57,41.02,40.51,39.71,36.81,36.51,36.46,36.38,34.38,34.12,32.10,29.84,29.34,28.68,24.89,22.44,18.56,12.34。

3β-(1,4-双(3-氨基丙基)哌嗪)-7β-羟基-5α-胆甾烷SA-8

产率:48%。1H NMR:δ=3.21(m,1H),2.52-2.66(m,6H),0.97-1.95(m,63H);13C NMR:δ=73.12,56.42,52.4,51.91,48.70,47.32,43.35,42.55,41.0,40.57,39.77,36.89,36.59,36.40,36.34,34.38,34.14,32.12,29.85,29.37,28.62,24.88,22.41,22.41,18.13,12.33。

3β-(1,4-双(3-氨基丙氧基)丁烷)-7β-羟基-5α-胆甾烷SA-9

产率:42%。1H NMR:δ=3.13(m,1H),2.51-2.60(m,4H),0.97-1.98(m,63H);13C NMR:δ=73.80,68.33,68.12,66.44,66.06,57.23,51.95,51.72,48.84,43.35,43.02,41.92,41.63,39.32,38.25,36.45,35.77,35.62,35.12,34.80,33.42,33.12,29.87,28.75,26.33,26.01,22.12,21.84,18.63,11.92。

3β-(去甲精氨基)-7α-羟基-5α-胆甾烷SA-10

产率:48%。1H NMR:δ=3.13(m,1H),2.55-2.66(m,8H),1.01-2.02(m,54H);13C NMR:δ=71.9,57.64,56.03,52.39,47.50,46.54,45.98,42.79,41.20,40.78,40.54,40.22,40.10,37.12,37.02,36.27,36.26,34.58,33.81,29.41,29.12,28.23,25.62,23.41,23.12,22.67,20.84,18.04,13.50,11.87。

3β-(1-(3-氨基丙基)咪唑)-7α-羟基-5α-胆甾烷SA-11

产率:22%。1H NMR:δ=3.18(m,1H),2.56-2.66(m,4H),1.09-2.01(m,42H);13C NMR:δ=139.81,126.32,123.27,71.68,57.28,52.39,47.57,46.78,45.98,42.79,41.14,40.88,40.14,40.02,40.00,37.12,37.02,36.26,36.26,34.53,33.82,29.41,29.12,28.23,25.62,23.41,23.12,22.66,20.84,18.14,13.50,11.87。

3β-(1-(3-氨基丙基)吗啉)-7α-羟基-5α-胆甾烷SA-12

产率:34%。1HNMR:δ=3.14(m,1H),2.56-2.66(m,6H),0.94-2.02(m,55H);13C NMR:δ=72.01,71.09,70.95,55.44,55.12,55.03,52.39,47.42,47.24,45.88,42.19,41.00,40.87,40.54,40.22,40.11,37.12,37.02,36.27,36.26,35.58,34.81,29.41,29.72,28.21,25.62,23.41,23.03,22.87,21.82,19.04,13.26,11.19。

II.生物活性评估

A.式(I)的化合物的固有抗菌活性

1)预培养的制备

制备两个试管:

将阴性对照(2ml的无菌培养基)

来自解冻的生物菌株(在-80℃下在甘油中进行生物菌株的保存)的阳性对照(1940μl的培养基+40μl的DMSO+20μl的细菌悬浮液)。使用的菌株是金黄色葡萄球菌(S.Aureus)ATCC 25923、大肠杆菌(E.coli)ATCC25922、铜绿假单胞菌(P.Aeruginosa)ATCC 27853,白色念珠菌(C.albicans)CIP1180-79和粪肠球菌(E.faecalis)CIP 103015。

将试管在Infors中在37℃下以100转每分钟孵育24小时。

微生物在L2型实验室的防护罩下处理,在任何处理操作之前,将UV循环程序化,并且仅使用无菌材料。进行溶剂(甲醇、乙醇、DMSO)的毒性试验,后者被证明在小于或等于2%的浓度下是无毒的。在浓度为5mg/ml的DMSO/甲醇(50/50)混合物中制备待测试的化学分子。

2)用于测定最低抑菌浓度(MIC)的微孔板的制备

孵育24小时后,通过取出100μl的稀释在900μl的无菌培养基中的细菌悬浮液使用分光光度计在600nm下测量光密度。该测试需要使用96孔板,并计算待接种的微生物悬浮液的必需体积用于对应于每孔中等于0.01的值的OD。在该板中,第一行对应于阴性对照(每个孔中为195μl的无菌培养基),第二行对应于阳性对照(接种的培养基,加入2%的DMSO),用细菌悬浮液将第三行装填两次,将8μl的待测试的产物置于每个孔中。随后,从该线开始进行级联半稀释。

第一列用作抑制对照。随后将无菌过滤器放置在微孔板上,允许气体通过,但不允许污染物通过。将微孔板在37℃,潮湿环境中培养24小时。

Nb:使用的培养基是用于细菌的Mueller-Hinton(MH)培养基。一式两份地进行所有测试。

3)结果的读取

孵育后,用透明膜代替过滤器,随后在IEMS板分光光度计中在620nm进行OD的读取。进行最小抑菌浓度(MIC)的计算。

表I:式(I)的化合物的固有抗菌活性

B.式(I)的化合物的细胞毒性和抗菌活性的与申请WO 2011/067501中公开的化合物(IIa)、(IIb)、(IIc)和(IId)的细胞毒性和抗菌活性的比较

使用WST-1测试来测量产品的细胞毒性。这是一种比色试验,其使得能够测量细胞增殖的活力和程度。它基于通过线粒体脱氢酶使无色四唑鎓盐WST-1(4-[3-(4-碘苯基)-2-(4-硝基苯基)-2H-5-四唑]-1,3-苯二磺酸盐)断裂以得到黄色的甲臜(formazan)衍生物,其可通过分光光度法在420-480nm下定量。

对中国仓鼠卵巢细胞进行WST-1测试。将CHO-K1细胞(ATCC,USA)在添加有10%胎牛血清、2mM的L-谷氨酰胺和青霉素/链霉素混合物(100U/ml:10μg/ml)的McCoy’s 5A培养基中培养。在37℃,富含CO2(5%)的气氛下进行孵育,并且每两天进行继代培养。

将细胞在完全McCoy's 5A培养基中转移到96孔板(25000个细胞/ml)中,并在富含CO2(5%)的潮湿气氛中在37℃下保持24小时。在重复测试中将浓度增加的测试产品添加到孔中,并且将单独的包含在培养基中的细胞的8个生长对照包括在每个测试系列中。在37℃(5%的CO2)下24小时后,除去培养基,将细胞在磷酸盐缓冲液(PBS)中漂洗,将50μl的含有10%的WST-1反应物的PBS加入到每个孔中。在37℃下培养20分钟后,通过分光光度法在450nm读取结果。

结果以剂量-反应关系的形式表示,通过使用TableCurve软件的非线性回归分析进行建模。50%抑制浓度(IC50)表示能够将细胞活力降低50%的产物浓度。

通过按照申请WO 2011/067501中公开的合成方案制备下列化合物(IIa)、(IIb)、(IIc)和(IId):

根据上述实验方案评价最低抑制浓度(MIC)和细胞毒性(IC50)。

表II:根据本发明的式(I)的化合物的固有抗菌活性与现有技术的化合物的固有抗菌活性的比较

发现式(I)的化合物比所测试的化合物IIa、IIb、IIc和IId的细胞毒性小,并且与化合物IIc和IId相比,对于大肠杆菌(E.Coli)革兰氏阴性菌具有更大的抗菌活性。

C.在式(I)的氨基甾体衍生物存在下,增强常规抗生素的活性

在氨基甾体衍生物存在下测定多西环素的最小抑制浓度(MIC)的微孔板的制备实施例

该方法需要使用96孔板;在每个孔中沉积100μl的液体培养基,然后用上面制备的微生物悬浮液接种。计算待接种的必需体积以使OD为0.01,其对应于每个孔中约5×106个细菌。在该板中,第一行对应于阴性对照(每个孔中200μl的无菌培养基),第二行对应于阳性对照(100μl的无菌培养基+100μl的细菌悬浮液),第三行含有192μl的培养基;8μl的待测试的氨基甾体产物置于每个孔中。随后,从该行开始进行级联稀释。随后将8μl的多西环素溶液(1mg溶解在20ml中)加入到3至8行的每个孔中,以获得2μg/ml的抗生素的最终浓度。随后将92μl的细菌悬浮液加入到3至8行。在潮湿气氛中在37℃下孵育24小时后,读取(在Xμg/ml的氨基甾体衍生物存在下的MIC(2μg/ml多西环素)的测定的)结果。在37℃下孵育24小时后,向每个孔中加入40μl的碘化硝基四唑,使得能够通过将培养基着粉色来显示活细菌的存在。

在这些第一测试中,目的是在低浓度的两种常规抗生素:多西环素和氯霉素的存在下,证明是否存在氨基甾体衍生物的协同作用。

首先应提到,对于铜绿假单胞菌(PAO1)的革兰氏阴性菌株,多西环素的MIC为40μg/ml,氯霉素的MIC为1024μg/ml。

使用少量的氨基甾体衍生物使得能够恢复(减少)抗生素的必需浓度以杀死所考虑的菌株。结果记录在下表中:

表III:在式(I)的氨基甾体衍生物存在下,增强常规抗生素的活性

观察到某些化合物与多西环素的非常好的协同作用,从而在低使用浓度(2μg/ml)下恢复该抗生素的活性。在氯霉素的情况下,结果也是令人鼓舞的,因为对于相当低的待添加化合物的剂量,MIC从1024变为4μg/ml。

参考文献

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(2)Loncle等人,Tetrahedron,2007,63,12968-12974.

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