一种含氮杂环的青蒿素衍生物及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于医药领域，具体涉及一种含氮杂环青蒿素衍生物及其制备和应用，特 别是治疗大肠埃希氏菌感染的用途。
【背景技术】
[0002] 随着抗菌药物的广泛使用，细菌对药物的耐药性不断增加。而革兰阴性菌为临床 最常见的病原菌，耐药性不断增加，其中，大肠埃希菌、铜绿假单胞菌的检出率高达60%-81%〇
[0003] 目前，细菌的耐药机制主要有以下几种：（1)产生灭活酶；（2)抗菌药物作用靶位改 变；（3)代谢途径改变；（4)药物积聚减少，包括主动外排机制(外排栗)增强和细菌外膜通透 性降低两种情况。针对革兰阴性菌不同于革兰阳性菌的特殊细菌内膜和外膜结构，"药物积 聚减少"被认为是革兰阴性菌多重耐药的主要机制，因此，针对主动外排机制中的外排栗进 行外排栗抑制剂(efflux pump inhibitors，EPIs)的研究是目前研究的热点、焦点与难点。
[0004] 大肠埃希菌中最主要的外排栗是AcrAB-To 1C系统，导致其对抗菌药物多重耐药， 其中，AcrB是外排栗中首先与捕捉药物有关的蛋白质，因此AcrB结构与功能的研究最值得 关注。AcrB由1049个氨基酸组成，分子量约为114kDa，在不同细菌的AcrAB-TolC中氨基酸序 列的保守性很高，因此AcrAB-TolC的过量表达使大肠埃希菌表现出对不同化学结构的抗菌 药物的多重耐药和交叉耐药。
[0005] 青蒿琥酯(ArteSunate，AS)，化学名为二氢青蒿素-1，2_α-琥珀酸单酯，是具有倍 半萜结构的青蒿素衍生物之一，是一种速效、低毒的抗疟药物。文献证实青蒿琥酯除具有抗 疟作用以外，还具有抗肿瘤、抗炎、抗组织纤维化和放射增敏等作用。同时，青蒿琥酯具有增 加大肠埃希菌对庆大霉素等抗生素的敏感性，其作用靶点可能与外排栗蛋白AcrB有关，但 青蒿琥酯抗菌活性，特别是抗大肠埃希菌的活性不强。本发明人在此基础上，利用计算机药 物设计技术，将AcrB蛋白的三维结构与药物结合的部位进行计算机对接实验，确定可能的 功能区位点，将青蒿琥酯经结构修饰的衍生物与靶蛋白的分子对接，筛选出体外药效学活 性更好的青蒿素衍生物。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的提供了一种含氮杂环青蒿素衍生物，该青蒿素衍生物的体外活性均 较青蒿琥酯有更好的活性，特别是可大大增强大肠埃希菌对内酰胺类抗生素敏感性的生 物学活性。
[0007] 为实现本发明的目的，提供如下实施方案。
[0008] 在一实施方案中，本发明的一种含氮杂环青蒿素衍生物，为式1所示的化合物，及 其光学活性体或药学上可接受的盐，
[0010]式I中X为含氮杂环的取代基，所述取代基为被取代的咪唑基（1)、噻唑基(2)、四氢 噻唑基(3)或噁唑基(4)，*原子为取代基的X结合处，
[0012 ]其中，所述被取代的咪唑基（1)中的R1和R2各自独立地为乙基和甲基；
[0013]或R1和R2各自独立地为氢、乙基、氨基、硝基、苯基或哌啶基，其条件是R1和R2不能 同时为氢。
[0014]在上述实施方案中，优选的，本发明的青蒿素衍生物，R1为乙基，R2为甲基。
[0015]在上述实施方案中，优选的，本发明的青蒿素衍生物，R1为氢，R2为氨基、硝基、苯 基或哌啶基。
[0016] 在上述实施方案中，本发明的青蒿素衍生物，所述药学上可接受的盐包括但不限 于盐酸盐或枸橼酸盐。
[0017] 在上述实施方案中，本发明的青蒿素衍生物，还包括式I所示化合物的任一光学异 构体。
[0018] 在一具体实施方案中，本发明的一种含氮杂环青蒿素衍生物，为式1所示的化合 物，及其光学活性体或药学上可接受的盐，
[0020]式I中X为含氮杂环的取代基，所述取代基为被取代的咪唑基（1 )、噻唑基(2)、四氢 噻唑基(3)或噁唑基(4)，*原子为取代基的X结合处，
[0022]其中，所述被取代的咪唑基（1)中的R1和R2分别乙基和甲基;或者R1为氢，则R2为 氨基、硝基、苯基或哌啶基。
[0023]在另一实施方案中，本发明还提供一种制备含氮杂环青蒿素衍生物即式la所示化 合物的方法，包括以下步骤：
[0024] 1)将双氢青蒿素与2-溴乙醇反应生成式II所示的化合物；
[0025] 2)将式II所示的化合物在非质子性溶剂中，在碱性催化剂存在下与咪唑（1)、噻唑 (2)、四氢噻唑(3)或噁唑(4)反应，获得式la所示的化合物，
[0027] 其中，式la中的X为咪唑基（1)、噻唑基(2)、四氢噻唑基(3)或噁唑基(4)，所述被取 代的咪唑基（1)中的R1和R2分别乙基和甲基；或者R1为氢，则R2为氨基、硝基、苯基或哌啶 基，咪唑（1)中的R1与R2的定义与式la中的咪唑基(1)的定义相同。
[0028]上述本发明的方法，所述催化剂选自氢化钠、三乙胺、碳酸钾、乙醇钠和叔丁醇钾， 所述非质子性溶剂选自乙腈、四氢呋喃、乙醚和二甲基甲酰胺。
[0029]另一方面，本发明还提供一种制备含氮杂环青蒿素衍生物即式lb所示化合物的方 法，包括将双氢青蒿素与2-羟乙基-噻唑或2-羟乙基-噁唑反应生成式lb所示化合物，
[0031] 式lb中的Y为噻唑（2)或噁唑(4)。
[0032] 在又一实施方案中，提供一处药物组合物，包含式I所示化合物或其药学上可接受 的盐和药用辅料。
[0033] 药用辅料包括但不限于填充剂、崩解剂、粘合剂、润滑剂等，如微晶纤维素、粘粉、 乳糖、甘露醇、羧甲基纤维素钠、交链聚维酮、羟丙甲纤维素，低取代羟丙纤维，乙基纤维素、 硬脂酸镁、滑石粉等。
[0034] 本发明的氮杂环青蒿素衍生物即式I所示化合物或其药学上可接受的盐在制造治 疗大肠埃希氏菌感染药物中的应用。
[0035] 上述本发明的应用，还包括将氮杂环青蒿素衍生物式I所示化合物与β内酰胺抗生 素联用。所述β内酰胺抗生素包括但不限于青霉素、氨苄西林、阿莫西林、头孢类抗生素等。 [0036]本发明获得的化合物均具有比青蒿琥酯(AS)、12i3-(2_(lH-咪唑-1-基）乙氧基)双 氢青蒿素（IED)具有更好的增强大肠埃希菌对β-内酰胺类的敏感性的活性。也就是说本发 明的氮杂环青蒿素衍生物即式I所示化合物与内酰胺类抗生素联用对大肠埃希菌表现出 非常强的协同抗菌作用。
[0037] 具体的，本发明的含杂氮青蒿素衍生物可以由以下合成路线实现。
[0038] 合成路线一，通过双氢青蒿素为起始原料，制备目标化合物，其具体合成路线如下
[0040] 其X为咪唑（1)或四氢噻唑(3)化合物
[0041 ]合成路线二，通过双氢青蒿素为起始原料，制备目标化合物，其具体合成路线如 下：
[0043] Y为噻唑基(2)或恶唑基(4)化合物。
【附图说明】
[0044] 图1为本发明的含杂氮环青霉素衍生物体外增强大肠埃希菌对β-内酰胺抗生素的 敏感性的活性。
【具体实施方式】
[0045] 以下实施例用于进一步说明和理解本发明的实质，但不以任何方式本发明的范 围。
[0046]实施例1 12β-(2_溴乙氧基)二氢青蒿素(Β)的合成
[0048] 11.4g(40mmol)二氢青蒿素和 2.9ml(40mmol)2-溴乙醇和 250mlTHF 中，加入到 500ml的圆底烧瓶中，氩气保护下加入8mlBF3 . Et20，置于冰浴中搅拌反应6h。反应过程用 TLC (EtOAc: PE = 1:4)监测。反应结束后，加入饱和NaHC03溶液。分层后收集有机层，将水层 用Et0Ac(60mlX 2)萃取分离，合并有机层。将有机层用50ml饱和盐水溶液洗涤，然后用无水 MgS04干燥，减压蒸馏除去溶剂得粗品。将粗产物用石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂中，静置 重结晶，过滤和真空干燥后，得到13.1 g白色晶体，收率为83.7 %。
[0049] MS(ESI，m/z) :391: 162.0-162.8。。； [ a ]f +138. 0 (1 .〇mg/mL，CDCl3) ? 1HMffi(300MHz，CDCl3)Sppm:0.94(3H，d，J = 6.0Hz，H-13)，0.96(3H，d，J = 4.8Hz，H-14)， 1.44(3H,s,H-15),1.19-2.07(10H,m,H-2,H-3,H-7,H-8,H-9and H-10),2.32-2.42(lH,m, H-l),2.61-2.71(lH,m,H-ll),3.52(2H,t J = 5.7Hz,H-17),3.76-3.83(lH,m,H-16),4.09-4.17(lH，m，H-16)，4.85(lH，d，J=3.6Hz，H-12)，5.50(lH，s，H-5)。
[0050] 实施例2 DHA25的合成。12β-(2-(4-氨基-1H-咪唑-1基）乙氧基)双氢青蒿素(命名 为DHA25)的合成路线如下：
[0052] 1 · 17g(3mmol)中间体，0 · 41g(3mmol )K2C〇3，0 · 049g(0 · 3mmol )KI 和0.4g(4mmo1 )4-氨基-1H-咪唑分别加入到一个lOOmL的圆底烧瓶中。50mLCH3CN溶解，该混合物在50°C反应 36h;反应过程通过TLC(EtOAc: PE = 1: 3)监测。反应结束后加入15mL二氯甲烷和20mL饱和 NaCl溶液。分层后收集有机层，水层用二氯甲烷（10mLX2)萃取液分离后，然后将有机层合 并。将有机层用20mL饱和盐水溶液洗涤，然后用无水Na 2S04干燥;通过减压蒸馏除去溶剂得 粗品。粗品过色谱柱后，获得纯的淡黄色油状物。称量0.89g，产率76.2%。
[0053] Mp: 178-180°C.1H 匪R(600MHz，CDCl3)Sppm:0.85(3H，d，J = 7.2Hz，H-14)，0.94 (3H