CN103421084A

CN103421084A - 抗菌化合物

Info

Publication number: CN103421084A
Application number: CN2012101632423A
Authority: CN
Inventors: 冯军; 张喜全; 杨洁; 路建光; 张爱明; 朱裕辉; 徐宏江; 林有平; 杜敏; 胡莎莎
Original assignee: Shanghai Institute of Pharmaceutical Industry; Chia Tai Tianqing Pharmaceutical Group Co Ltd
Current assignee: Shanghai Institute of Pharmaceutical Industry; Chia Tai Tianqing Pharmaceutical Group Co Ltd
Priority date: 2012-05-24
Filing date: 2012-05-24
Publication date: 2013-12-04

Abstract

本发明涉及化学领域，具体而言涉及一种抗菌化合物，一种能产生该抗菌化合物的新菌株，以及应用该新菌株发酵产生该抗菌化合物的方法。本发明所述的抗菌化合物具有显著的抗菌活性，特别适用于治疗革兰氏阳性菌引起的感染。本发明的新菌株属于变异链霉菌(Streptomyces variabilis)，其保藏在中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC NO：M2012146。

Description

抗菌化合物

技术领域

本发明涉及化学领域，具体而言涉及一种具有抗菌活性的新化合物，一种能产生该新化合物的新菌株，以及应用该新菌株发酵产生该新化合物的方法。

背景技术

革兰氏阳性细菌感染为常见病和多发病，危害人类健康，近年来革兰氏阳性菌感染日见增多，耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)检出率上升，耐青霉素肺炎链球菌(PRSP)在许多国家与地区传播，耐糖肽和其他多种抗生素的耐万古霉素肠球菌(VRE)出现，也标志着抗菌药物的最后一道防线被攻破，因此，研究开发治疗革兰氏阳性菌感染的新型药物已成为当务之急。

发明内容

本发明的第一方面涉及式I化合物或其药学上可接受的盐：

式I 。

本发明所述的化合物包括所有立体异构体、几何异构体、互变异构体。

本发明化合物可以是不对称的，例如，具有一个或多个立体异构体。除非另有说明，所有立体异构体都包括在内，如对映异构体和非对映异构体。本发明的含有不对称碳原子的化合物可以以光学活性纯的形式、内消旋体或外消旋形式被分离出来。光学活性纯的形式可以从外消旋混合物拆分，或通过使用手性原料或手性试剂合成。

本发明化合物包括几何异构体，本领域技术人员可知，本发明化合物具有碳碳双键的结构，当每个双键碳原子都连有不同的原子或原子团时，即存在几何异构体，除非另有说明，所有的几何异构体都包括在内，可通过常规的物理方法分离。

本发明化合物还包括互变异构体形式。化合物中的某个官能团改变其结构成为另一种官能团异构体，并迅速地互相转换，成为两种异构体处在动态平衡中的混合物，这种现象称为互变异构，所产生的异构体称为互变异构体。互变异构涉及原子或基团的迁移，在一定条件下，两互变异构体呈相应的平衡而存在。大多数互变异构体都涉及质子的迁移，以及单键向双键的转变。

本发明还包括用各种放射性同位素或非放射性同位素标记后的化合物，同位素是同一元素的不同原子，其原子具有相同的质子数，但质量数不同。例如，氢的同位素包括氚和氘。

在许多情况下，本发明的化合物由于氨基或与此类似的基团存在而形成加成盐。

本发明化合物包括药学上可以接受的盐。药学上可接受的盐包括，但不仅限于，碱性基团例如氨基的无机或有机酸盐类。药学上可接受的酸加成盐可以由无机和有机酸制备。衍生酸加成盐的无机酸包括盐酸、氢溴酸、硫酸、硝酸、磷酸等。衍生酸加成盐的有机酸包括乙酸、丙酸、乙醇酸、丙酮酸、草酸、苹果酸、丙二酸、琥珀酸、马来酸、富马酸、酒石酸、柠檬酸、苯甲酸、肉桂酸、扁桃酸、甲磺酸、乙磺酸、对甲苯磺酸、水杨酸等。

本发明化合物和药学上可接受的盐还包括溶剂化物或水合物形式。本发明中的某些化合物有可能存在多晶体或无定形的形式。总的来说，所有的物理形式具有同等的用途，并涵盖在本发明的范围内。

本发明的第二方面涉及产生该化合物的新菌株，变异链霉菌(Streptomyces variabilis)SIPI-2010406 CCTCC NO：M 2012146，在下文简称为SIPI-2010406。该菌株从河北省秦皇岛市老龙头长城边的草丛土壤中分离得到，于2012年4月26日在中国典型培养物保藏中心(简称CCTCC)进行保藏，保藏地址为中国.武汉.武汉大学，保藏编号为CCTCC NO：M 2012146。

本发明的第三方面涉及应用SIPI-2010406制备本发明式I化合物的方法，其包括如下步骤：(a)在培养基中培养SIPI-2010406或其天然或人工突变株；(b)以常规方式分离和纯化化合物。

其中步骤(a)中，可按照一般生产发酵产物的方法进行，在有氧的条件下，含营养物质的培养基中，培养菌株SIPI-2010406或其天然或人工突变株。

作为培养基，可以使用合成培养基、半合成培养基或天然培养基。对于培养基中的营养源并无特殊规定，可使培养基中含有常用于微生物培养的碳源、氮源以及其它营养源。其中碳源可为阿拉伯糖、木糖、葡萄糖、果糖、蔗糖、肌醇、鼠李糖、棉籽糖、甘露糖醇、甘露糖、蜜二糖、乳糖、半乳糖、麦芽糖、海藻糖、水杨苷、黄嘌呤、甲壳质、淀粉、糊精、甘油、植物油等；氮源可为肉提取物、蛋白胨、蛋白粉、棉籽粉、大豆粉、花生粉、鱼粉、玉米浆、酵母抽提物、氯化铵、硫酸铵、硝酸铵、尿酸等；至于其它营养源可适当添加一些无机盐类，例如磷酸盐类(例如磷酸二氢钾)、钾(例如溴化钾)、钙(例如碳酸钙)、锌、锰、铁之类的金属盐、以及硫酸镁、氯化钠等；必要时可添加例如醇类和硅化合物等作为消泡剂。这些成分可预先一次性地加入培养基中，或者间歇或连续地加入培养基中。本发明的培养基优选含有可吸收的碳、氮和无机盐等营养成分的液体培养基。

培养方法适宜于采用振荡培养、通气搅拌培养等有氧培养方式。对温度、时间等培养条件并无严格限制，以适合菌株的生长为准。培养温度可在10℃-40℃的温度下进行，优选在27～28℃的温度下进行培养。培养时间可根据培养基的组成、温度条件来适当地设定，但是通常为0.5天～30天，优选为2天～7天。培养期间的pH值可为约5.5-约8.5，优选在约7.0。

步骤(b)中所述的分离和纯化可按照本领域常用的方法进行。优选地，可使用有机溶剂(例如甲醇)抽提菌体，并重复多次直至抽提完全，减压浓缩后用有机溶剂(例如乙酸乙酯)进行萃取，再次减压浓缩得到粗抽提物。然后可使用多种常规方法进行纯化，例如可通过硅胶柱层析、反相C18柱层析、制备型HPLC等进行纯化。

应当理解，对于本发明化合物的制备，并不局限于使用SIPI-2010406的特定的变异链霉菌的微生物，也包括由所述菌株产生或衍生出的其它的天然或人工突变株，或变异链霉菌属中可产生本发明化合物的其它种或变种的微生物。SIPI-2010406的突变种或突变株的人工制备可通过常规的、物理的或化学诱变剂来进行，例如用紫外线照射培养物或用亚硝基胍处理等。亦可使用重组DNA技术进行突变种或突变株的制备。

本发明的第四个方面涉及一种药物组合物，其包含治疗有效量的式I化合物或其药学上可接受的盐。

该组合物可以是适合口服给药的形式(例如片剂、硬或软胶囊、水或油混悬剂、乳剂、可分散的粉末或颗粒剂等)、适合于吸入给药的形式(例如细分散的粉末或液体气雾剂)、适合于胃肠外注射的形式(例如用于静脉内、皮下、肌肉内、血管内或输注给药的无菌溶液剂、粉针剂、混悬剂或乳剂)、适合于局部给药的形式(例如软膏、凝胶、水或油溶液或混悬液)、适合于直肠给药的形式(例如栓剂)。

上述组合物可以用常规药学上可接受的载体以常规方法制得。例如，口服给药的组合物可首先将该化合物与常规的药学上可接受的载体如赋形剂、崩解剂、粘合剂、润滑剂、包衣剂、着色剂等混合，将其制成所需的剂型，如颗粒剂、胶囊、片剂等。

本发明化合物的施用量可根据用药途径、患者的年龄、体重、所治疗疾病的类型、严重程度等变化，其日剂量可以是0.1～50mg/Kg，每日给药一到四次。一般来讲，通过胃肠外注射的形式给药时给药剂量较低，优选口服给药。

本发明的第五方面涉及本发明化合物及其药物组合物在制备用于预防或治疗细菌感染的药物中的用途。本发明的化合物具有显著的抗菌效果，尤其对革兰氏阳性菌(例如，金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌)显示很强的抗菌活性。

附图说明

图1是式I化合物的HRESI-TOF-MS(高分辨电喷雾飞行时间质谱)。

图2是式I化合物的红外吸收图谱。

图3是式I化合物在DMSO-d₆中的¹H-NMR光谱(500MHz)。

图4是式I化合物在DMSO-d₆中的¹³C-NMR光谱(500MHz)。

图5是式I化合物在DMSO-d₆中的¹H-¹³C远程相关HMBC NMR光谱(500MHz)。

图6是式I化合物在DMSO-d₆中的¹H-¹³C相关HSQC NMR光谱(500MHz)。

图7是式I化合物在DMSO-d₆中的¹³C谱DEPT NMR光谱(500MHz)。

图8是式I化合物在DMSO-d₆中的¹H-¹³H COSY NMR光谱(500MHz)。

图9是式I化合物在DMSO-d₆中的¹H-¹³C NOESY NMR光谱(500MHz)。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步的描述，然而，本发明中这些和其他实施例仅用于阐明并不限制本发明的范围。同样，本发明不限于本文描述的任何具体优选的实施方案。本领域技术人员应该理解，对本发明技术特征所作的等同替换，或相应的改进，仍属于本发明的保护范围之内。

实施例1：菌株SIPI-2010406的性质

(1)SIPI-2010406的形态学性质

菌落形态：观察在高氏一号培养基上的形态，从而来判断形态特征。在高氏一号培养基上生长旺盛，圆形菌落直径1～2mm，气丝白色，基丝浅黄色，孢子灰黑色，无可溶性色素。

微观形态：用放大400倍和1000倍的光学显微镜直接检验放在玻片上的孢子链形态。在酵母麦芽提取物琼脂培养基(麦芽提取物，英国Oxoid公司)上培养7、14和21天后观测。从底物中大量的分支菌丝中生出气生菌丝体，气丝生长到一定阶段成为孢子丝，孢子链成紧密长螺旋形，气丝白色，基丝浅黄色，孢子灰黑色，无可溶性色素。

(2)培养特性

依据Shirling和Gottlieb(Int.J.Syst.Bacteriol，(1996)16：313-340)的方法，对SIPI-2010406的生长、一般培养特点和碳的利用情况进行观察。染色用Kelly，The ISCC-NBS COLORCHARTS Standard sample NO 2106，1964中的颜色图谱作为标准进行描述。

SIPI-2010406在28℃，在诸如酵母麦芽提取物琼脂培养基(ISP 2)、燕麦片培养基(ISP3)、无机盐淀粉琼脂培养基(ISP4)、葡萄糖天门冬素琼脂培养基(ISP 5)、酪蛋白培养基(ISP7)、察氏琼脂培养基和马丁氏培养基上都生长良好。其菌落形态肉眼观察为典型链霉菌，表1记录了它们在不同琼脂培养基上的生长特征。

表1 SIPI-2010406在不同培养基上的生长特性

特征培养基	气生菌丝	基内菌丝	可溶性色素
				ISP2	棉絮状，较稀疏，浅灰色	深黄	无
ISP3	白色，绒状或棉絮状	淡黄	无
				ISP4	白色，粉状或绒状	淡黄	无
ISP5	白色，无气丝或者很少	淡黄	无
				ISP 7	透明，边缘整齐	深黄色	黑色
察氏	白色，绒状或棉絮状	淡黄	无
				马丁氏	白色，稀疏，粉状至绒状	灰褐色	褐色

(3)生理生化特征：

明胶液化；淀粉水解强(白色菌落周围产生浅黄色透明斑，其上加碘液不变色，其周围培养基变蓝色)；在纤维素上微弱生长；牛奶凝固后胨化，在酪氨酸培养基上产黑色素，硫化氢产生阳性。

(4)碳源利用：

碳源利用：可很好的利用L-鼠李糖，甘露糖，D-蔗糖，棉子糖，麦芽糖，甘露醇，D-果糖，D-阿拉伯糖。

(5)16S rDNA序列测定

用27f和1492r引物(Lane，1991)扩增得到16S rDNA序列并测序。

经测定，该菌株16S rDNA大小为1479bp，具有如SEQ ID No：1的序列，将该序列在GenBank数据库作blast比较，然后将相关序列从GenBank数据库调入MEGA进行比对，选择Kimura2-parameter(Kimura，1980)计算进化距离，构建Neighbor-Joining(N-J)树，并进行Bootstrap分析，证明该菌与一株Streptomyces variabilis strain HBUM174570(变异链霉菌)同源性较高，初步鉴定该菌株为变异链霉菌属，命名为变异链霉菌(Streptomyces variabilis)SIPI-2010406，于2012年4月26日在武汉的中国典型培养物保藏中心进行保藏，保藏号为CCTCC NO：M 2012146。

实施例2：式I化合物的制备及纯化

(1)式I化合物的制备

a)种子培养基的组成：

葡萄糖30g，蛋白胨5g，花生粉30g，酵母抽提物5g，CaCO₃ 5g，蒸馏水1000ml，用适量盐酸或氢氧化钠调节pH为6.5。

b)发酵培养基的组成：

可溶性淀粉50g，葡萄糖30g，酵母抽提物10g，NaCl 5g，大豆分离蛋白20g，K₂HPO₄ 5g，CaCO₃ 1g，蒸馏水1000ml，用适量盐酸或氢氧化钠调节pH为7.0。

c)将-20℃保存的变异链霉菌SIPI-2010406在无菌条件下接种于5个60ml/750ml三角瓶(培养基为种子培养基)中，并在28℃以220rpm振荡培养30小时，作为种子培养液。将300ml的种子培养液接种于装有经高温灭菌的3L发酵培养基的5L发酵罐中。该发酵罐的工作参数是：温度设为28℃，搅速设为500r/min，pH约7，视泡沫情况加入消泡剂。经过45小时培养从发酵罐中可获得2.5L液体培养物。

(2)式I化合物的纯化

a)抽提液浓缩

称量发酵液离心后所得下层菌体，约265g，加入5倍体积的甲醇，用搅拌器将菌体与甲醇混合均匀，然后置于摇床上振荡过夜(转速120rpm)，过滤，滤饼继续加入5倍体积甲醇，振荡过夜，共重复三次，这样做可将菌体中产物尽量抽提完全。

合并三次滤液减压浓缩至200ml，用等体积的乙酸乙酯萃取三次，合并乙酸乙酯层，依次加入适量的无水硫酸钠与等体积的饱和NaCl水溶液除去与乙酸乙酯互溶的水分及部分水溶性杂质，最后减压浓缩至干，得到粗抽提物约2g。

b)硅胶柱层析纯化

用丙酮溶解粗抽提物拌样、干燥。100g柱层析硅胶(200目)干法装柱，样品置于柱顶，进行硅胶柱层析。溶剂系统采用乙酸乙酯-丙酮-醋酸＝3∶1∶0.1，洗脱大约1000ml。采用自动部分收集器收集10ml/份，用HPLC检测，式I所示化合物在洗脱500ml后开始出现，合并含有式I所示化合物的洗脱液，减压浓缩至干，得到半纯化固体516.73mg。

c)反相C18层析纯化

取硅胶纯化并干燥后的样品，用50％的甲醇水溶液溶解，称取120g反相C18填料(50μm)(日本YMC公司生产)用甲醇充分溶胀后装柱，装柱时应尽量排去空气，柱体积约150ml，用50％的甲醇水溶液作为初始浓度平衡反相C18柱，待样品溶液慢慢泵入柱后，开始进行等度洗脱，分别配制55％，60％，65％，70％及75％的甲醇溶液进行洗脱，每个浓度洗脱3个柱体积，洗脱结束后，用HPLC检测，合并式I所示化合物所在洗脱液，减压浓缩至干得到半纯化固体221.6mg，测定其纯度约90％。

d)制备HPLC纯化

为了得到纯度更高的样品，可再用制备型HPLC进行纯化。色谱条件如下：

色谱柱：SunFire Prep C18 OBD(10μm)(19×150mm)，美国Waters公司生产

检测波长：254nm

流动相：A)0.1％TFA(三氟乙酸)/水溶液(v/v)；

B)0.1％TFA(三氟乙酸)/乙腈(v/v)

流速：10mL/min

梯度洗脱方法：

表2 HPLC梯度洗脱表

表2中，0-10分钟，以A相为90％，B相为10％洗脱；10-20分钟，A相从90％逐渐降至80％，同时B相从10％逐渐升至20％，进行洗脱；20-60分钟，A相从80％逐渐降至50％，同时B相从20％逐渐升至50％，进行洗脱。

收集：4mL/管，收集主峰进行分析，合并纯度在95％以上的样品。

经过上述纯化步骤，共获得纯度为97.69％的无定形粉末状的式I所示化合物190.9mg。

实施例3：式I化合物的鉴定及分析

将实施例2得到的化合物经质谱、红外、核磁等测定后解析确证其化学结构。

式I化合物的理化性质如下所示：

推定的化学结构式：

表3A 式I化合物在DMSO-d₆中的¹H-NMR光谱(见图3)数据

表3B 式I化合物在DMSO-d₆中的¹³C NMR光谱(见图4)数据

实施例4：本发明化合物的抑菌活性测定

使用常量肉汤稀释法测定对于枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度(MIC)。

(1)材料：

枯草芽孢杆菌ATCC 6633、金黄色葡萄球菌ATCC 25923、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、MH肉汤培养基。

(2)方法：

a)受试物贮存液的配制

配制浓度为250μg/ml的式I化合物的溶液，置于-20℃环境中保存备用。

b)培养基的配制

称取MH肉汤培养基21g，溶于蒸馏水中并定容至1L，121℃高温灭菌30min。

c)接种物的配备

用接种环挑取形态相似待检菌落3～5个，接种于4～5ml的MH肉汤中，35℃孵育2～6h。增菌后的对数生长期菌液用MH肉汤校正浓度至0.5麦氏比浊标准，约含1～2×10⁸CFU/ml。用MH肉汤将上述菌悬液进行1∶100稀释后备用。

d)MIC测定

取无菌试管(13×100mm)13支，排成一排，除第1管加入1.6ml MH肉汤外，其余每管加入MH肉汤1ml，向第1管中加入受试物贮存液(250μg/ml)0.4ml，混匀，然后吸取1ml至第2管，混匀后再从第2管吸取1ml至第3管，如此连续倍比稀释至第11管，并从第11管中吸取1ml弃去，此时第1-11管的药物浓度依次为50、25、12.5、6.25、3.125、1.56、0.78、0.39、0.19、0.098、0.049μg/ml。然后向1-12管中加入上述制备好的接种物各1ml，使每管最终菌液浓度约为5×10⁵CFU/ml。第1管至第11管药物浓度分别为25、12.5、6.25、3.125、1.56、0.78、0.39、0.19、0.098、0.049、0.024μg/ml，第12管为不含抗菌药物的阴性对照，第13管为不含抗菌药物及接种物的空白对照。

将所有13支管子塞好塞子，置于35℃普通空气孵箱中孵育16～20h。

检查阴性对照管(第12管)的细菌生长情况是否良好，同时检查接种物的传代培养情况确定其未被污染。以肉眼观察，药物最低浓度管无细菌生长者，即为受试菌的MIC。

d)结果：

式I化合物的体外抗菌活性测定结果如表4所示。从表4的MIC测定结果看，式I化合物对革兰氏阳性菌有着强烈的抑制作用，其中对金黄色葡萄球菌的MIC为0.098μg/ml。

表4式I化合物的体外抗菌活性

Claims

1.式I化合物或其药学上可接受的盐：

2.一种生产式I化合物的方法，包括：(a)在培养基中培养变异链霉菌(Streptomycesvariabilis)SIPI-2010406或其天然或人工突变株；(b)以常规方式分离和纯化化合物。

3.权利要求2所述的方法，其中所述菌株是变异链霉菌(Streptomyces variabilis)SIPI-2010406。

4.变异链霉菌(Streptomyces variabilis)SIPI-2010406 CCTCC NO：M 2012146。

5.一种药物组合物，包含治疗有效量的式I化合物或其药学上可接受的盐。

6.权利要求1的化合物在制备治疗细菌感染的药物中的用途。

7.权利要求6的用途，其中所述化合物用于治疗革兰氏阳性菌感染。