CN103880930A - 万古霉素类衍生物及其制备方法和药用用途 - Google Patents

Abstract

万古霉素类衍生物及其制备方法和药用用途。本发明属于医药技术领域，涉及通式（1）的氮杂环取代的糖肽抗菌素衍生物、其药学上可接受的盐、其异构体，及该些化合物的制备方法，以及该些化合物在用于制备治疗或预防细菌感染性疾病的药物中的用途。经体外抑菌实验表明，本发明中的化合物具有比万古霉素或去甲万古霉素更高的抗菌活性（>60倍），尤其是对多种格兰氏阳性菌的抑菌活性明显高于万古霉素和去甲万古霉素。因而可用于制备含有所述的衍生物作为有效成分的药物，尤其是抗细菌感染的药物。

Description

万古霉素类衍生物及其制备方法和药用用途

技术领域

本发明属于医药技术领域，具体涉及氮杂环取代的糖肽抗菌素衍生物、其药学上可接受的盐、其异构体，及该些化合物的制备方法，以及该些化合物在用于制备治疗或预防细菌感染性疾病的药物中的用途。 

背景技术

据报道，糖肽类抗菌素是一类结构十分复杂的对革兰氏阳性耐药细菌有效的抗菌素，在临床上应用较多的该类抗菌素包括万古霉素、去甲万古霉素和替考拉宁等。它们在结构上都具有相似的七肽氧联的杯状刚性骨架体系和特殊的胺基糖取代基。其中，万古霉素作为具有代表性和应用最广泛的天然糖肽类抗菌素早在1950年代就从土壤放线菌（Amycolatopsis orientalis）的发酵液中分离得到，它的抗菌作用机制是与细菌细胞壁肽聚糖前体的三肽序列残基（L-Lys-D-Ala-D-Ala）结合，从而抑制细胞壁的合成。这一特殊的作用机制使得万古霉素与青霉素和头孢菌素等类型的抗菌素不容易发生交叉耐药性，因此在临床上被广泛用于各种耐药性革兰氏阳性菌，特别是耐甲氧西林葡萄球菌（MRSA）、凝固酶阴性葡萄球菌和肠球菌等院内感染的治疗，曾被誉为“抵抗格兰阳性细菌的最后一道防线”。 

但是，随着上个世纪80年代首次检测耐万古霉素的肠球菌（VRE）以来，肠球菌对万古霉素的耐药性变得越来越普遍。特别是最近十年来，具有高毒力的耐万古霉素金葡菌（VRSA）的出现，使得对耐药细菌所引起的感染性疾病的治疗面临新的重大挑战。因此发展新一代对耐药革兰氏阳性菌有效的糖肽类抗菌素具有重要意义。在过去的20年中，运用结构修饰的策略制备合成活性万古霉素类似物取得了一些重要进展，2009年9月，FDA批准了第一个用于复杂皮肤和皮下组织感染的万古霉素修饰产物Telavancin，商品名Vibativ。除此之外，另外两个半合成糖肽类衍生物Oritavancin，和Dalbavancin也已经完成III期临床研究，正在进行最后的新药申请阶段。作为第二代糖肽类抗生素的显著代表，它们在结构上的特点除了具有七肽氧连的杯状骨架结构之外，在糖基上都具有烷基或芳香基疏水性侧链。构效关系的研究表明，疏水测链的引入是导致糖肽类抗生素对耐药菌恢复抗菌活性的重要原因，抗菌机制研究显示它们不仅仅增加了与细胞壁前体的D-Ala-D-Ala肽残基的亲和力，更可能涉及到对合成细胞壁转糖反应蛋白（转糖酶）的抑制作用，从而达到抑制敏感菌和耐药菌的目的。这种多重抗菌作用机制不仅可以增强对耐药细菌的抑制活性，还可以进一步减少细菌对其新 耐药性的产生，从而克服糖肽类抗菌素在临床上广泛应用的主要障碍。 

发明内容

本发明的目的是提供新的氮杂环取代的糖肽抗菌素衍生物、其药学上可接受的盐、其异构体，及该些化合物的制备方法，以及该些化合物在用于制备治疗或预防细菌感染性疾病的药物中的用途。 

本发明提供了通式（1）所示的化合物、其药学上可接受的盐及其异构体： 

其中，R₁代表氢或甲基， 

R₂代表羟基、氨基、C_1-6的取代胺基， 

R₃代表氢或CH₂NR₆R₇，其中R₆和R₇分别代表氢或取代或非取代的烷基、烯基、环烷基、环烯基、芳香烷基、烷氧基，或者R₆与R₇连接起来形成环状基团， 

R₄代表氢或取代或非取代的C_1-12的烷基、环烷基、杂环烷基、芳香基、杂芳香取代基，以及C_1-12的烷基酰基、芳香基酰基和烷基磺酰基， 

R₅代表氢或C_1-6的烷基， 

n为0-4的整数。 

本发明中，优选的化合物中： 

R₁代表氢或甲基， 

R₂代表羟基， 

R₃代表氢或CH₂NR₆R₇，其中，R₆和R₇为氢或C_1-6烷基或氧取代烷基， 

R₄代表氢或取代或非取代的C_1-12的脂肪烷基和具有芳香取代基的C_1-12烷基，以及C_1-12的烷基酰基和烷基磺酰基， 

R₅代表氢。 

n为0-2的整数。 

本发明进一步优选的化合物中： 

R₁代表氢或甲基， 

R₂代表羟基， 

R₃代表氢或CH₂NHR₆，其中，R₆代表氢或C_1-6烷基或氧取代烷基， 

R₄代表氢或取代或非取代的C_1-12的脂肪烷基和具有芳香取代基的C_1-12烷基，以及C_1-12的烷基酰基， 

R₅代表氢， 

n为0-2的整数。 

本发明更优选的化合物中： 

R₁代表氢或甲基， 

R₂代表羟基， 

R₃代表氢或-CH₂NHCH₂PO₃H₂， 

R₄代表取代或非取代的C_1-12的脂肪烷基和具有芳香取代基的C_1-12烷基，以及C_1-12的烷基酰基， 

R₅代表氢， 

n为0-2的整数。 

本发明中，上述通式（1）所示的新型（去甲）万古霉素衍生物可用下述方法和步骤制备，但本发明化合物的制备方法不限于这些方法： 

以万古霉素为原料，在有或没有碱存在下，在没有溶剂条件下或在溶剂中与下述通式（2）所示的化合物进行反应： 

其中R₄、R₅和n的定义与前述相同。该制备方法中，所使用的碱的例子包括有机碱，如三乙胺、吡啶、N,N-二异丙基乙胺、4-二甲胺基吡啶、1，8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一碳烯和1，2，2，6，6-五甲基哌啶等，或无机碱，如碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠和碳酸氢钾等；该制备方法中所使用的溶剂可以是任何一种溶剂，只要溶剂本身在反应中是惰性的，且不会抑制反应，所述的溶剂包括卤代烃溶剂，如二氯甲烷、1，2-二氯乙烷和氯仿等，芳香族烃类溶剂，如苯和甲苯等，非质子传递性溶剂，丙酮、乙腈、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲亚砜、和六甲基磷酰胺等，酯类溶剂，如乙酸乙酯和乙酸甲酯等，醚类溶剂，如四氢呋喃、乙醚和1，4-二氧六环等，有机碱溶剂，如吡啶、甲基吡啶、卢替啶和克立啶等，质子溶剂，如水和甲醇等，或所述的溶剂的混合物；该制备方法中，反应可在冰冷却下至120℃的温度范围内进行； 

得到如通式（3）所示的产物： 

其中R₄、R₅和n与前述定义相同；通式（3）所示的化合物，参照文献方法（M.R.Leadbetter et al.,The Journal of Antibiotics,2004,57(5),326-336和M.N.Preobrazhenskaya et al.,The Journal of Antibiotics,2007,60(4),235-244）在缩合剂存在下，在DMF溶剂中与通式RRNH所 示的化合物进行反应； 

得通式（4）所示的产物： 

其中R₂、R₄、R₅和n的定义与前述相同，通式（4）所示的化合物，参照文献相同的修饰合成方法【P.A.Pavlov et al.,The Journal of Antibiotics,1997,50(6),509-513,和M.R.Leadbetter et al.,The Journal of Antibiotics,2004,57(5),326-336】与取代胺和甲醛在碱性条件下进行Mannich反应； 

得通式（5）所示的产物： 

其中R₂、R₃、R₄、R₅和n的定义与前述相同。 

本发明的化合物可用于制备药物，尤其是抗细菌感染的药物。本发明的一个实施例中对通式（1）所示的化合物的体外抑菌实验表明，其对多种格兰氏阳性菌的抑菌活性明显高于万古霉素和去甲万古霉素。 

本发明提供了一类新的（去甲）万古霉素衍生物在制备抗菌药物上的应用，其中的化合物具有比万古霉素或去甲万古霉素更高的抗菌活性（>60倍），因而可用于制备含有这种衍生物作为有效成分的药物。 

本发明的新的（去甲）万古霉素衍生物可制成包含安全有效量该（去甲）万古霉素衍生物及药用载体的各种制剂。 

本发明中，“安全有效量”指的是：化合物的量足以明显改善病情，而不至于产生严重的副作用。安全有效量根据治疗对象的年龄、病情、疗程等来确定。 

本发明中，“药用载体”指的是：一种或多种相容性固体或液体填料或凝胶物质,它们适合于人使用，而且必须有足够的纯度和足够低的毒性。 

本发明中，“相容性”指的是组合物中各组份能和本发明的化合物以及它们之间相互掺和，而不明显降低化合物的药效。 

本发明中，药学上可以接受的载体部分例子有糖（如葡萄糖、蔗糖、乳糖等），淀粉（如玉米淀粉、马铃薯淀粉等），纤维素及其衍生物（如羧甲基纤维素钠、乙基纤维素钠、纤维素乙酸酯等），明胶，滑石，固体润滑剂（如硬脂酸、硬脂酸镁），硫酸钙，植物油（如豆油、芝麻油、花生油、橄榄油等），多元醇（如丙二醇、甘油、甘露醇、山梨醇等），乳化剂（如吐温）、润湿剂（如十二烷基硫酸钠），着色剂，调味剂，稳定剂，抗氧化剂，防腐剂，无热原水等。 

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步阐述，但这些实施例绝不是对本发明的任何限制。 

实施例1 

氮杂环氨基取代万古霉素的合成 

如Scheme2所示，取10ml反应管，加入万古霉素盐酸盐(80mg,0.054mmol)，用0.8ml干燥DMF溶解，加入（2）（R₄=nC₁₀H₂₁,n=2）26mg(0.108mmol)。滴加DIEA(37μl，28mg,0.216mmol),Ar保护，室温反应31h。然后加入NaCNBH320mg(0.324mmol),加 入0.8ml甲醇溶解后，滴加TFA25μl(37mg,0.324mmol)，室温反应15h。减压蒸馏除去反应液中的甲醇，加入50ml乙醚，析出白色固体，吸去上清液，残余物用乙醚洗涤30ml*2，干燥后用用甲醇：水=1:4溶解上样，RP-18硅胶柱层，CH3OH:H2O=1:4→1:1洗脱，得到粉末状固体(3)a19mg,收率20%。1H NMR(DMSO-d6)δ7.53-7.39(m,7H),7.32-7.08(m,9H),3.82(s,1H),1.28(s,3H),1.05(d,J=6.0Hz,3H),0.90-0.80(m,6H). 

根据相同的方法，高收率制得了(3)b-h所代表的化合物。 

化合物（3）a-h的质谱数据（ESI-MS） 

实施例2 

最终产物（3）a-h对金黄色葡萄球菌ATCC25923，粪肠球菌ATCC29212，耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌09-250，耐万古霉素肠球菌193，186，435进行了体外抑菌活性的测试。方法，按照2006年CLSI（临床实验室标准化协会）推荐的琼脂二倍稀释法进行抗菌药物最低抑菌浓度测定（Minimal Inhibitory concentration MIC）进行。实验设计：取不同种类及不同浓度的抗菌药物1ml倒入9cm无菌空平皿中，然后将冷至55℃左右的无菌M-H琼脂19ml立即倾注于平板上，与药液充分混匀，使培养基抗菌药物最终浓度为128、64、32、16、8、4、2、1、0.5、0.25、0.125、0.06μg/ml；同时制备不含抗菌药物的M-H平板作对照。细菌接种将已经孵育18小时的细菌用接种针加入到无菌生理盐水中，配制成浓度为0.5麦氏单位的菌液，然后用无菌盐水稀释10倍，将细菌悬液加入96孔板，根据接种平板的数量，加入不同浓度的菌液。用微量多点接种仪（每点含菌10⁴CFU）将细菌接种到含不同浓度抗菌药物的上述琼脂表面。将点种后的平板在35℃温箱中培养18h～24h。检查各平板接种部位是否有菌生长，试验菌不生长的最低抗菌药物浓度，即为该药的MIC，结果如表1所示。 

表1 

实施例3体内抗菌保护试验 

1）试验菌株 

临床分离株：耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌11002。 

2）实验动物系统： 

动物级别：清洁级。 

性别和数量：KM小鼠共300只，雌雄各半，各150只。 

动物体重：体重18-22g。 

实验动物来源：中科院上海斯莱科实验动物中心，许可证号SCXK(沪)2011-0005。 

动物饲养与管理：SPF级环境动物室，实验动物使用许可证号：SYXK（沪）2009-0068。 

动物喂养：动物均喂以标准灭菌全价鼠饲料，动物饮用水采用饮水瓶供应，动物自由饮水。动物饲养：造模前每笼饲养动物10只，造模后5只/笼饲养。动物设定室温20℃～22℃，湿度40%～70%，光照12小时明暗交替。垫料每周至少更换2次，同时更换饲养盒，遇有异常情况时随时更换饲养盒。每天更换消毒饮水瓶和瓶塞，每两周消毒1次笼架。所有换洗的笼具清洗后均采用高压灭菌。 

3）体内保护试验方法 

菌液配备 

将试验用菌于感染前一天，挑取2-3个单菌落接种于2ml MH肉汤，37℃培养6h，取此菌液0.1ml转种于10mlMH肉汤中，37℃培养18h，该菌液即为原菌液。将该菌液用0.5%干酵母液进行倍比稀释备用（当日新鲜配制）。 

最小致死菌量(MLD)试验 

取健康昆明种小鼠，体重18～22克，随机分组，每组10只小鼠，雌雄各半，吸取上述 不同稀释浓度菌液，分别腹腔注射入小鼠体内，每鼠0.5ml，感染后观察7-14天，并记录小鼠死亡数，以引起小鼠100%死亡的最低菌量作为最小致死菌量(MLD)，用该菌量作为体内保护试验的感染菌量。 

药液配备： 

试验用药均用生理盐水（静脉注射、皮下注射）配置，或用0.5%CMC（羧甲基纤维素）将所需试验的药物制备成颗粒均匀的混悬液（口服灌胃）。 

体内保护实验方法 

在预试验中求出小鼠感染受试菌后，100%小鼠死亡与未出现死亡的药物剂量浓度后，在该剂量范围内设5个剂量组，精确称取药物，按效价将其换算到有效药物重量，用生理盐水将各受试药物稀释至所需浓度，并设空白感染受试菌对照组和未感染受试菌的空白对照组。 

将小鼠于试验前16小时停食供水，按体重随机分组，每组10只小鼠，雌雄各半，分别于腹腔感染试验菌液，每鼠0.5ml，感染后即刻按设计剂量尾静脉注射给药，0.5ml/鼠；给药后观察并记录小鼠死亡数，连续观察14天，根据小鼠死亡数，用孙瑞元等主编DAS10.0软件按Bliss法计算半数有效剂量ED50及95%可信限（或用SPSS12.0软件进行统计）。 

4）体内保护性试验结果 

根据3e和3f的体外抗菌活性，选择临床分离菌株观察对对感染小鼠的体内保护试验结果，结果表明（如表2所示），3e和3f对耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌具有明显的保护作用，作用强于万古霉素。 

表2  3e和3f对小鼠腹腔感染致病菌所致败血症的体内疗效结果 

Claims (5)

1.式（1）所示的糖肽类抗菌素衍生物：

其中，R₁代表氢或甲基；R₂代表羟基、氨基、C_1-6的取代胺基；R₃代表氢或CH₂NR₆R₇，其中R6和R7分别代表氢或取代或非取代的烷基、烯基、环烷基、环烯基、芳香烷基、烷氧基，或者R₆与R₇连接起来形成环状基团。R₄代表氢或取代或非取代的C_1-12的烷基、环烷基、杂环烷基、芳香基、杂芳香取代基，以及C_1-12的烷基酰基、芳香基酰基和烷基磺酰基；R₅代表氢或C_1-6的烷基；n为0-4的整数。

2.如权利要求1所述的糖肽类抗菌素衍生物，其特征在于，其中的化合物中，所述的R₁代表氢或甲基，R₂代表羟基，R₃代表氢或CH₂NR₆R₇，其中，R₆和R₇为氢或C_1-6烷基或氧取代烷基，R₄代表氢或取代或非取代的C_1-12的脂肪烷基和具有芳香取代基的C_1-12烷基，以及C_1-12的烷基酰基和烷基磺酰基，R₅代表氢，n为0-2的整数。

3.如权利要求1所述的糖肽类抗菌素衍生物，其特征在于，其中的化合物中，所述的R₁代表氢或甲基，R₂代表羟基，R₃代表氢或CH₂NHR₆，其中，R₆代表氢或C_1-6烷基或氧取代烷基，R₄代表氢或取代或非取代的C_1-12的脂肪烷基和具有芳香取代基的C_1-12烷基，以及C_1-12的烷基酰基，R₅代表氢，n为0-2的整数。

4.如权利要求1所述的糖肽类抗菌素衍生物，其特征在于，其中的化合物中，所述的R₁代表氢或甲基，R₂代表羟基，R₃代表氢或-CH₂NHCH₂PO₃H₂，R₄代表取代或非取代的C_1-12的脂肪烷基和具有芳香取代基的C_1-12烷基，以及C_1-12的烷基酰基，R₅代表氢，n为0-2的整数。

5.权利要求1，2，3或4所述的糖肽类抗菌素衍生物在制备抗菌药物中的用途。