含有喹啉取代基的红霉素a酮内酯类抗生素衍生物、其制备方法及应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于医药技术领域。本发明涉及一系列含有喹啉取代基的红霉素 A酮内酯 类抗生素衍生物以及它们的合成方法、相关中间体合成方法，和此类化合物的生物活性以 及作为广谱性抗生素在抑制革兰氏阳性菌和阴性菌、抗病毒方面的用途。
【背景技术】
[0002] 细菌耐药性已成为世界抗感染治疗领域面临的严峻问题。细菌耐药性和耐药菌感 染是21世纪抗感染领域面临的巨大挑战。随着抗生素应用的日益增多，耐药性问题日趋严 重，使抗感染治疗失败，导致发病率和病死率上升及医疗费用增加。以及近年来有报道指 出，泰利霉素具有肝毒性的现象，限制了其临床应用范围。
[0003] 因此，有必要加快具有广谱抗菌活性的新型抗生素研究，尤其是增强大环酮内酯 抗生素药物对于革兰氏阴性菌的作用，并降低药物的肝毒性等毒副作用。设计并筛选化学 结构新颖的化合物，提高对大环内酯类耐药菌抑制活性，减少及避免药物对菌株的诱导耐 药，解决多重耐药问题，为临床提供更加安全有效的药物。
[0004] 目前对于大环酮内酯的结构改造研究工作很多，本课题组陈肖卓等人设计并合成 了一系列11，12-位含硫芳基烷基侧链的大环酮内酯衍生物，并进行了体外活性试验，其中 有些化合物对大环内酯耐药和敏感菌表现出了很好的活性。在对红霉素敏感和耐药性的化 脓性链球菌，红霉素敏感的肺炎链球菌，红霉素敏感的流感嗜血杆菌方面，9n和9k的活性 优于泰利霉素，并且9a，9e，9k和9n (如下式）抗菌谱与泰利霉素类似。
[0006] 11，12-位含硫芳基烷基侧链的大环酮内酯衍生物
[0007] Abbott实验室在成功开发喹红霉素的基础上，继续对大环内酯的6-位进行了深 入的结构改造。他们合成了一系列6-炔丙基芳杂环侧链的大环酮内酯衍生物9。研究发 现，当芳杂环部分为联芳环时，化合物的活性最好。以泰利霉素作为对照品，化合物9d和 9e (如下式）对erm和mef基因诱导的红霉素耐药菌活性有很大程度的提高。对含erm基 因的肺炎链球菌5979,化合物9d和9e的抑菌活性较泰利霉素提高100倍。此类化合物为 抗耐药的大环内酯抗生素提供了新的候选物。
[0009] 6-炔丙基芳杂环侧链的大环酮内酯衍生物
[0010] 本课题组陈肖卓等人合成了一系列5-二甲胺糖4, -0衍生物，研究表明在5-二甲 胺糖的4,位置引入羟基有利于提高对青霉素敏感菌和耐药菌的抗菌活性。与泰利霉素相 t匕，其保持了对所有青霉素敏感菌和其他耐药菌的抗菌活性，在对红霉素敏感的ESSP菌和 ESSPy菌方面保持了与泰利霉素相同的活性。
[0011] 构效关系表明，二甲胺糖通过氢键与V区的23S rRNA结合发挥药效作用。二甲胺 糖4, -OH提供了另一个氢键供体与结合区的氨基酸残基结合发挥作用，因此化合物26 (如 下式）抗菌活性优于红霉素和克拉霉素。而在4,位置引入疏水基团如烷基、芳基，由于不能 增强大环内酯与核糖体亚基的作用而不能提高抗菌活性（如25和29)。
[0014] 5-二甲胺糖4, -OH修饰的大环酮内酯衍生物
【发明内容】
[0015] 本发明的目的在于提供一种如式I所示的具有广谱抑菌活性的大环酮内酯类化 合物，即新结构红霉素 A大环酮内酯类抗生素衍生物。
[0016] 本发明提供了上述类型化合物的制备方法，可以更为安全、方便、高效的合成和工 业化生产。
[0017] 本发明提供了上述酮内酯类抗生素衍生物的用途，可以作为具有广谱抑制革兰氏 阳性菌、革兰氏阴性菌以及抗病毒药物。
[0018] 本发明的大环酮内酯类抗生素化合物具有以下的结构式：
[0019]
[0020] X选自硫原子、氧原子、碳原子或氮原子；
[0021] 其中X为碳原子时，R代表氢原子；
[0022] X为氮原子时，R可以代表氢原子、取代或未取代的Cp4烷基、取代或未取代的Cp 4烯基、取代或未取代的Q 炔基，
[0023] 其中取代基可以选自羟基、氟原子、溴原子、氯原子、碘原子、巯基、氨基、苯基、萘 基、5~12兀的芳杂环基取代的烷基；
[0024] 当X为氮原子时，
[0028] 其中所述的R'取代基可有优选自氢原子、甲基、乙基、丙基、丁基、羟基、氟原子、溴 原子、氯原子、碘原子、硝基、羧基、巯基、氨基、胺基、氰基、醛基、羟甲基、1~3个氟原子取 代的甲基等。
[0029] 本发明所述的芳杂环基选自噻吩基、呋喃基、吡咯基、噻唑基、噁唑基、三氮唑基、 四氮唑基、咪唑基、噻二唑基、吡唑或异吡唑基、吡啶基、嘧啶基、哒嗪或吡嗪基、吲哚基、苯 并呋喃基、苯并噻唑基和喹啉基。
[0030] 本发明所述化合物结构中的R取代基优选自苄基、苯甲酰基和对甲基苯磺酰基。
[0031] 其中，以上所述的"取代或未取代的Cp4烷基"是指取代或未取代的含有1、2、3、 4个碳原子的直链或支链烷基；"取代或未取代的q 烯基"是指取代或未取代的含有1、 2、3、4个碳原子的直链或支链烯基；"取代或未取代的Cp4炔基"是指取代或未取代的含有 1、2、3、4个碳原子的直链或支链炔基。
[0032] 本发明优选的化合物具体列出如下：
[0033] (S1) 11，12-二脱氧-3-0-脱克拉定糖-6-0-甲基_3_氧代-12, 11-(氧撰基（喹 啉-3-巯基取代丙基）亚氨基）红霉素
[0034]
[0035] (S2) 11，12-二脱氧-3-0-脱克拉定糖-6-0-甲基_3_氧代-12, 11-(氧撰基（喹 啉-3-羟基取代丙基）亚氨基）红霉素
[0036]
[0037] (S3) 11，12-二脱氧-3-0-脱克拉定糖-6-0-甲基_3_氧代-12, 11-(氧撰基（喹 啉-3-氨基取代丙基）亚氨基）红霉素
[0038]
[0039] (S4) 11，12-二脱氧-3-0-脱克拉定糖-6-0-甲基_3_氧代-12, 11-(氧撰基（3-喹 啉基-3 (E) - 丁烯基）亚氨基）红霉素
[0040]
[0041] (S5) 11，12-二脱氧-3_〇-脱克拉定糖-6_〇-甲基-3-氧代-12, 11_(氧撰基（喹 啉-4-取代丁基）亚氨基）红霉素
[0042]
[0043] (S6) 11，12-二脱氧-3-0-脱克拉定糖-6-0-甲基_3_氧代-12, 11-(氧撰基（N-对 甲苯磺酰基-N-3-喹啉基）胺基取代丙基）亚氨基）红霉素
[0044]
[0045] (S7) 11，12-二脱氧-3-0-脱克拉定糖-6-0-甲基_3_氧代-12, 11-(氧撰基（N-节 基-N-3-喹啉基）胺基取代丙基）亚氨基）红霉素
[0046]
[0047] (S8) 11，12_二脱氧-3_〇-脱克拉定糖-6_〇-甲基_3_氧代_12, 11_(氧撰基（N-苯 甲酰基-N-3-喹啉基）胺基取代丙基）亚氨基）红霉素
[0048]
[0049] (S9) 11，12-二脱氧-3_〇-脱克拉定糖-6_〇-甲基-3-氧代-12, 11_(氧撰基（N-丙 基-N-3-喹啉基胺基取代丙基）亚氨基）红霉素
[0050]
[0051] (S10) 11，12-二脱氧-3-0-脱克拉定糖-6-0-甲基_3_氧代-12, 11-(氧撰基 (N-3-喹啉基-2 (E)-丙烯基胺基取代丙基）亚氨基）红霉素
[0052]
[0053] 本发明的新结构大环酮内酯类抗生素衍生物的起始原料为克拉霉素，采用文献报 道或合成化学上可行的反应方法，得到适当的中间体作为发明的原料，其结构式如下：
[0054]
[0055] 其中，Ac为乙酰基。
[0056] 本发明的方法的反应式如下：
[0057]
[0058] 其中，所述（CH3C0)2为乙酸酐，C1C02CC13为氯甲酸三氯甲酯，（C0C1) 2为草酰氯， DBU为1，8_二氮杂二环十一碳-7-烯，DMS0为二甲基亚砜，⑶I为羰基二咪唑，DMF为 N，N-二甲基甲酰胺，Ac为乙酰基。
[0059] 本发明还提供了一种具有上述结构化合物的制备方法。该方法包括将适当保护的 红霉素 A衍生物原料6与选择的喹啉环取代的一级胺侧链的加成反应，所的产物通过甲醇 解脱除乙酰基的反应。
[0061] 上述的方法，包括下列步骤：
[0062] 1，在上述原料6的11，12-位引入芳香环取代的氨基甲酸酯官能团；
[0063] 2,乙酰基的醇解脱除，得到了相应取代的红霉素 A含喹啉环侧链酮内酯衍生物。
[0064] 本发明的新结构大环酮内酯类化合物即从克拉霉素出发，采用已知的文献报道或 合成化学上公众可知的可行反应方法，得到适当的衍生物作为本发明的原料，如原料化合 物6,可以采用文献J. Med. Chem，41，4080-4100, 1998报道的方法制备。
[0065] 本发明第二方面还提供了一种药物组合物，该组合物含有喹啉取代基的红霉素 A 酮内酯类抗生素衍生物的至少一个化合物和药学上可利用的载体。该药物组合物可根据本 领域公知的方法制备。可通过将本发明化合物与一种或多种药学上可接受的固体或液体赋 形剂和/或辅剂结合，制成适于人或动物使用的任何剂型。本发明化合物在其药物组合物 中的含量通常为0. 1-95重量％。
[0066] 本发明化合物或含有它的药物组合物可以单位剂量形式给药，给药途径可为肠道 或非肠道，如口服、静脉注射、肌肉注射、皮下注射、鼻腔、口腔粘膜、眼、肺和呼吸道、皮肤、 阴道、直肠等。
[0067] 给药剂型可以是液体剂型、固体剂型或半固体剂型。液体剂型可以是溶液剂（包 括真溶液和胶体溶液）、乳剂（包括ο/w型、w/o型和复乳）、混悬剂、注射剂（包括水针剂、粉 针剂和输液）、滴眼剂、滴鼻剂、洗剂和搽剂等；固体剂型可以是片剂（包括普通片、肠溶片、 含片、分散片、咀嚼片、泡腾片、口腔崩解片）、胶囊剂（包括硬胶囊、软胶囊、肠溶胶囊）、颗 粒剂、散剂、微丸、滴丸、栓剂、膜剂、贴片、气（粉）雾剂、喷雾剂等；半固体剂型可以是软膏 剂、凝胶剂、糊剂等。
[0068] 本发明化合物可以制成普通制剂、也制成是缓释制剂、控释制剂、靶向制剂及各种 微粒给药系统。
[0069] 为了将本发明化合物制成片剂，可以广泛使用本领域公知的各种赋形剂，包括稀 释剂、黏合剂、润湿剂、崩解剂、润滑剂、助流剂。稀释剂可以是淀粉、糊精、蔗糖、葡萄糖、乳 糖、甘露醇、山梨醇、木糖醇、微晶纤维素、硫酸钙、磷酸氢钙、碳酸钙等；湿润剂可以是水、乙 醇、异丙醇等；粘合剂可以是淀粉浆、糊精、糖浆、蜂蜜、葡萄糖溶液、微晶纤维素、阿拉伯胶 浆、明胶浆、羧甲基纤维素钠、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、乙基纤维素、丙烯酸树脂、卡 波姆、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇等；崩解剂可以是干淀粉、微晶纤维素、低取代羟丙基纤维 素、交联聚乙烯吡咯烷酮、交联羧甲基纤维素钠、羧甲基淀粉钠、碳酸氢钠与枸橼酸、聚氧乙 烯山梨糖醇脂肪酸酯、十二烷基磺酸钠等；润滑剂和助流剂可以是滑石粉、二氧化硅、硬脂 酸盐、酒石酸、液体石蜡、聚乙二醇等。
[0070] 还可以将片剂进一步制成包衣片，例如糖包衣片、薄膜包衣片、肠溶包衣片，或双 层片和多层片。
[0071] 为了将给药单元制成胶囊剂，可以将有效成分本发明化合物与稀释剂、助流剂混 合，将混合物直接置于硬胶囊或软胶囊中。也可将有效成分本发明化合物先与稀释剂、黏合 剂、崩解剂制成颗粒或微丸，再置于硬胶囊或软胶囊中。用于制备本发明化合物片剂的各稀 释剂、黏合剂、润湿剂、崩解剂、助流剂品种也可用于制备本发明化合物的胶囊剂。
[0072] 为将本发明化合物制成注射剂，可以用水、乙醇、异丙醇、丙二醇或它们的混合物 作溶剂并加入适量本领域常用的增溶剂、助溶剂、pH调剂剂、渗透压调节剂。增溶剂或助溶 剂可以是泊洛沙姆、卵磷脂、羟丙基环糊精等；pH调剂剂可以是磷酸盐、醋酸盐、盐酸、 氢氧化钠等；渗透压调节剂可以是氯化钠、甘露醇、葡萄糖、磷酸盐、醋酸盐等。如制备冻干 粉针剂，还可加入甘露醇、葡萄糖等作为支撑剂。
[0073] 此外，如需要，也可以向药物制剂中添加着色剂、防腐剂、香料、矫味剂或其它添加 剂。
[0074] 本发明第三方面提供了本发明化合物在制备抑制细菌药物及抗病毒药物中的应 用。
[0075] 所述的细菌菌株包括革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌。其中，革兰氏阳性细菌包 括葡萄球菌，链球菌，肺炎链球菌，化脓性球菌，表皮葡萄球菌；革兰氏阴性细菌包括卡他莫 拉菌，流感嗜血杆菌；以及其他病原体如立克次氏菌，肺炎支原体，衣原体，罗马病原体，鸟 血浆体，弓形体，分支杆菌，单核细胞增多性李斯特氏菌，脑膜炎球菌。
[0076] 为达到用药目的，增强治疗效果，本发明的药物或药物组合物可用任何公知的给 药方法给药。
[0077] 本发明化合物药物组合物的给药剂量依照所要预防或治疗疾病的性质和严重程 度，患者或动物的个体情况，给药途径和剂型等可以有大范围的变化。一般来讲，本发明化 合物的每天的合适剂量范围为〇. 001_150mg/Kg体重，优选为0. l-100mg/Kg体重，更优选为 l-60mg/Kg体重，最优选为2-30mg/Kg体重。上述剂量可以一个剂量单位或分成几个剂量单 位给药，这取决于医生的临床经验以及包括运用其它治疗手段的给药方案。
[0078] 本发明的化合物或组合物可单独服用，或与其他治疗药物或对症药物合并使用。 当本发明的化合物与其它治疗药物存在协同作用时，应根据实际情况调整它的剂量。
[0079] 有益技术效果
[0080] 本发明中绝大部分含有喹啉环取代的侧链的大环内酯化合物红霉素 A抗生素类 衍生物体外抗菌活性达到与泰利霉素相当的水平，对于少数菌株还优于泰利霉素，并且本 发明设计合成的样品化合物回避了可能引起肝毒性的侧链结构；与泰利霉素合成相比，本 发明涉及的样品化合物的合成路线短，操作简单，总收率高，成本低。从而提供了一类结构 新颖、活性强、合成简单的药物候选物，可作为广谱性抗生素在抑制革兰氏阳性菌和阴性 菌、抗病毒方面的用途。
【具体实施方式】
[0081] 通过下面的实施例可以对本发明进行进一步的描述，然而，本发明的范围并不限 于下述实施例。本领域的专业人员能够理解，在不背离本发明的精神和范围的前提下，可以 对本发明进行各种变化和修饰。本发明对试验中所使用到的材料以及试验方法进行一般性 和/或具体的描述。虽然为实现本发明目的所使用的许多材料和操作方法是本领域公知 的，但是本发明仍然在此作尽可能详细描述。
[0082] 对于以下全部实施例，可以使用本领域技术人员已知的标准操作和纯化方法。除 非另有说明，所有温度以°c (摄氏度）表示。化合物的结构是通过核磁共振谱
[0083] (NMR)和/或质谱（MS)来确定的。
[0084] 制备例部分
[0085] 化合物的结构是通过核磁共振氢谱（? NMR)、核磁共振碳谱（13C NMR)及质谱(MS) 来确定的。核磁共振氢谱及碳谱位移（S)以百万分之一（ppm)的单位给出。核磁共振氢 谱用Mercury-300、Mercury-300或Mercury-600型核磁共振仪测定，氣代氯仿（Q)C1 3)或 重水（D20)或氘代二甲基亚砜（DMS0-d6)作溶剂，四甲基硅烷（TMS)为内标。
[0086] 高分辨质谱米用Agilent 1100 series LC/MSD trap mass spectrometer液质联 用仪或 Theromo Exactive orbitrap plus LC/MSD mass spectrometer 液质联用仪测定。
[0087] 柱层析一般使用160~200目硅胶为载体。
[0088] 无水溶剂均通过标准方法处理。其它试剂均为市售分析纯。
[0089] 其中，
[0090] Ac acetyl 乙醜基
[0091] Bn benzyl 苄基
[0092] brs broad single 宽单峰
[0093] Bz benzoyl 苯甲酯基
[0094] CD I 1，1 ' -carbonyldiimidazole 1，1' -撰基二咪唑
[0095] d double 双重的
[0096] DBU 1，8_diazabicyclo[5, 4, 0]_7_ene 1，8_ 二恶唑双环[5, 4, 0]_7_ 十一烯
[0097] DEAD diethyl azodicarboxylate 偶氮二乙酸二乙酯
[0098] DMF dimethylformamide N，N_ 二甲基甲酯胺
[0099] DMS0 dimethyl sulfoxide 二甲基亚讽
[0100] eq. equivalent 当量
[0101] Et ethyl 乙基
[0102] ESI electrospray inoization 电喷雾电离
[0103] g gram 克
[0104] h hour 小时
[0105] Hz hertz 赫兹
[0106] m multiple 多重的
[0107] m/z mass to charge ratio 荷质比
[0108] Me methyl 甲基
[0109] μ 1 microliter 微升
[0110] mg milligram 毫克
[0111] MIC minimum inhibitory concentration 最小抑菌浓度
[0112] ml milliliter 毫升
[0113] mmol millimole 毫摩尔
[0114] MS mass spectrometry 质谱
[0115] NMR nuclear magnetic resonance 核磁共振
[0116] ppm part per million 百万分之一
[0117] py pyridine 吡啶
[0118] q quarter 四重的
[0119] ref reference 文献
[0120] rt room temperature 室温
[0121] t triple 三重的
[0122] THF tetrahydrofuran 四氧咲喃
[0123] TLC thin layer chromatography 薄层层析
[0124] 制备例1
[0125] Scheme 1中间体5a的合成路线
[0126]
[0127] Scheme IReagents and conditions: a. CH3C0SK, DIEA, Pd2(dba)3，Xantphos，l，4_dioxane，macrowave ;b. 1)，K0H，EtOH，2)，H +，r.t ; c. K2C03, DMF，90DC ;d. NH2NH2 · H20, EtOH，reflux。
[0128] 化合物（2a)的合成
[0129] 将 3-溴批陡（la) (250mg，1. 2mmol)、硫代乙酸钾（275mg，2. 4mmol)、 Pd2 (dba) 3 (27. 5mg，0· 03mmol)、Xantphos (35mg，0· 06mmol)加入至 10ml 微波管中，用三通 换气阀封口，减压泵抽真空，并用氩气将微波管内气体置换三次，用注射器称取计算量的二 异丙基乙基胺（0. 42ml，2. 4mmol)、1，4-二氧六环注射入微波管中，将三通迅速取下并快速 用微波管盖帽将瓶管口盖好，置入微波反应器中，按以下参数（Power :150W，Ramp :10min， Hold Time :25min，Temp :160°C，P :150PSI)设置微波反应器进行反应。反应结束后，将反应 液倾入乙酸乙酯/水的混合溶液中，分出乙酸乙酯层，水相用乙酸乙酯萃取，合并有机相， 水洗，饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥，过滤，减压浓缩得粗品，硅胶柱层析（乙酸乙酯/石 油醚1:15)得化合物3-硫代乙酰基吡啶2a(132mg，54. 2% )。
[0130] 4 MMR(300MHz，CDC13) :8. 796(d，J = 2. 4Hz 1H)，8. 255(s，1H)，8. 133(d，J = 9. 0Hz，1H)，7. 778 ~7. 842 (m，1H)，7. 594 (t，J = 7. 2Hz，1H)，2. 513 (t，3H) ·
[0131] 13C NMR(75MHz，CDC13) : δ 192. 94, 153. 83, 147. 77, 142. 20, 130. 75, 129. 51，128. 1 0, 127. 94, 127. 35, 122. 07, 30. 43.
[0132] HR-MS(ESI) (M+H)m/z 204. 0488, calcd for CnH9N0S 203.0405.
[0133] 化合物（3a)的合成
[0134] 将化合物3-硫代乙酰基吡啶（0. 36g，1. 77mmol)溶于10ml乙醇中，加入氢氧化 钾（〇. 3g, 5. 32mmol)，加热至80°C，回流反应12h。TLC (乙酸乙酯/石油醚1:3)显示反应 完全。停止反应，将反应液冷至室温，用1N盐酸溶液调pH 4.0左右，减压将溶剂蒸干得红 棕色剩余物，加少量水并用乙酸乙酯萃取，合并有机相，水洗，饱和食盐水洗，无水硫酸钠干 燥，过滤，减压浓缩得粗品，硅胶柱层析（乙酸乙酯/石油醚1:10)得化合物3-巯基吡啶 3a，不经处理直接进