CN108059627A - 一种抗结核杆菌化合物及其制备和应用 - Google Patents

一种抗结核杆菌化合物及其制备和应用 Download PDF

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杨再昌
杨小生
郝小江
潘卫东
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Abstract

本发明公开了一种抗结核杆菌化合物及其制备和应用，所述的抗结核杆菌化合物这样制备：称取100‑140毫克羟甲基糠醛，溶解在80‑120毫升的甲醇溶液中，置圆底烧瓶中，在搅拌下，缓慢滴加氨基硫脲水溶液反应后，硅胶柱色谱纯化，即得。所述化合物或该化合物与在药学上可接受的盐，用于治疗哺乳动物（包括人）的结核杆菌感染。本发明的化合物由氨基硫脲与羟甲基糠醛反应制备，制成的化合物不仅可用于治疗哺乳动物（包括人）的结核杆菌感染；还能与酸或碱形成在药学上可接受的盐，用于治疗哺乳动物（包括人）的结核杆菌感染。以满足全球对抗耐药结核杆菌药物不断增长的需求。

Description

一种抗结核杆菌化合物及其制备和应用
技术领域
本发明涉及一种化合物及其制备方法和应用，特别是一种抗结核杆菌化合物及其制备和应用。
背景技术
结核杆菌(Mycobacterium tuberculosis)是引起肺结核和肺外结核的病原体，1882年由德国医生科赫首次分离。结核病在世界范围内广泛存在，世界卫生组织(WHO)2017年发布的资料表明，2016年全世界活动性结核病例为八百六十万，一百三十万人死于结核病。中国是结核杆菌感染的重灾区之一，卫生部分别在1979、1985、1990、2000和2010年对我国结核病进行了流行病学抽样调查，以2010年调查结果为例：全国15岁及以上人群活动性肺结核的患病率为459/10万，西部地区活动性和涂阳肺结核患病率为695/10万，形势十分严峻。
使用抗痨药物可以有效控制活动性结核，但是给药时间长。WHO制定的治疗方案为：先服用“异烟肼(INH)+利福平(RIF)+吡嗪酰胺(PZA)+乙胺丁醇(EMB)”2个月，再服用“异烟肼(INH)+利福平(RIF)”4个月，共服药6个月。由于治疗时间长，患者不能坚持用药，复发率较高。为了缩短给药时间，研究机构在不断寻找抗结核新药，其中美国强生制药有限公司研发的新药Bedaquiline于2012年底获得FDA的批准，成为40多年以来第一种以新机制(抑制结核杆菌ATP合成酶)对抗结核的药物。然而，该药刚上市就引来了对其肝毒性、心脏毒性和疗效判断标准质疑的声音，可见研发新型抗结核药物仍然任重道远。
除活动性结核外，更为棘手的是全球大约有近20亿人已经成为结核杆菌潜伏感染者，结核杆菌以休眠方式(dormant)或称为非复制方式(nonreplicating)存在于感染者体内，大约有10％的潜伏性感染者可转化成活动性结核病人。因此，要彻底消除结核，必须了解休眠型结核杆菌的生物学特征、探讨新的治疗策略和开发新型药物或疫苗。
在抗痨药物的选择压力下，结核杆菌的耐药问题日趋严重，耐药结核杆菌流行情况以中国、印度、非洲和俄罗斯最为严重，是造成结核死亡的主要原因。因此，全球对抗耐药结核杆菌药物存在着不断增长的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗结核杆菌化合物及其制备和应用。本发明的化合物由氨基硫脲与羟甲基糠醛反应制备，制成的化合物不仅可用于治疗哺乳动物(包括人)的结核杆菌感染；还能与酸或碱形成在药学上可接受的盐，用于治疗哺乳动物(包括人)的结核杆菌感染。以满足全球对抗耐药结核杆菌药物不断增长的需求。
本发明的技术方案：一种抗结核杆菌化合物，所述化合物的结构式为：
前述的抗结核杆菌化合物中，所述化合物的合成路线为：
一种前述的抗结核杆菌化合物的制备方法，称取100-140毫克羟甲基糠醛，溶解在80-120毫升的甲醇溶液中，置圆底烧瓶中，在搅拌下，缓慢滴加氨基硫脲水溶液反应后，硅胶柱色谱纯化，即得。
前述的抗结核杆菌化合物的制备方法中，所述的缓慢滴加氨基硫脲水溶液反应后；是反应温度为58-62℃，反应时间为20-28小时。
前述的抗结核杆菌化合物的制备方法中，所述的氨基硫脲水溶液是；氨基硫90-92毫克溶于100毫升水，混匀，得到。
前述的抗结核杆菌化合物的制备方法中，所述的硅胶柱洗脱剂是；DCM/MeOH为体积比90-110:1的构成的硅胶柱。
一种前述的抗结核杆菌化合物的应用，前述化合物或该化合物与在药学上可接受的盐，用于治疗哺乳动物(包括人)的结核杆菌感染。
前述的抗结核杆菌化合物的应用中，所述该化合物与在药学上可接受的盐；是该化合物与酸或碱形成在药学上可接受的盐。
前述的抗结核杆菌化合物的应用中，所述的碱为有机碱、无机碱或碱性氨基酸；所述的酸为有机酸、无机酸或酸性氨基酸。
前述的抗结核杆菌化合物的应用中，所述的有机碱为三甲基胺、三乙基胺、吡啶、甲基吡啶、乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇；所述的无机碱为钠、钾、钙、镁、铝或氨；所述的碱性氨基酸为精氨酸、赖氨酸或鸟氨酸；所述的有机酸为甲酸、乙酸、三氟乙酸、富马酸、草酸、酒石酸、马来酸、柠檬酸、琥珀酸、苹果酸、甲磺酸、苯磺酸或对-甲苯磺酸；所述的无机酸为盐酸、氢硼酸、硝酸、硫酸或磷酸；所述的有机酸为甲酸、乙酸、三氟乙酸、富马酸、草酸、酒石酸、马来酸、柠檬酸、琥珀酸、苹果酸、甲磺酸、苯磺酸或对-甲苯磺酸；所述的酸性氨基酸为天冬氨酸或谷氨酸盐。
为验证本发明的有益效果，发明人进行了大量的实验研究，部分实验过程和结果如下：
实验例1：呋喃硫代酰胺抗敏感和耐药结核杆菌的体外试验
改良罗氏培养基40.84g，加入12ml的甘油，加蒸馏水600ml煮沸5-10分钟，115℃20分钟灭菌，待冷至55℃左右时以无菌操作加入1000ml无菌搅匀的全蛋液，混匀，分装在15mm×150mm的试管，每管5ml。
称取本发明化合物(按实施例1进行制备)，也称为呋喃硫代酰胺，用二甲基亚枫(DMSO)溶解，分别加入到含有改良罗氏培养基试管中，每个浓度做3管，平行做2次，阳性对照为异烟肼、利福平，设3个浓度(异烟肼为：16、8、4μg/ml，利福平为32、16、8μg/ml)，阴性对照为含5％DMSO的无药培养基，放置成斜面，80℃下加热灭菌1h，隔夜后相同条件下加热灭菌1h。接种H37Rv菌(购自ATCC)、广泛耐药菌株(A、B、C、D，分离自临床病人)悬液(108CFU/ml)20μl，使菌液由上往下分布在培养基斜面上，结核分支杆菌接种好后，管口塞紧，置于37℃的电热恒温培养箱中培养20天。在培养时间内，前10天，3～4天观察一次,10天后,每天观察一次,待空白对照的菌落长到培养基斜面的2/3时,可终止培养,记录结果。结果采用菌落计数法，每管菌落数低于5个(含5个)视为有效，其中菌落0～1个记“+++”，2～4个记“++”，5个记“+”，菌落数在6个以上视为无效，记“-”。
结果见表1。呋喃硫代酰胺对敏感菌株的MIC值为8μg/ml，比异烟肼高，与利福平接近。呋喃硫代酰胺对四株广泛耐药菌株有较强的抑制作用，MIC值均为8μg/ml，四株广泛耐药菌株对异烟肼、利福平存在明显的抗性。可见本发明的化合物(按实施例1进行制备)，即(E)-2-((5-羟甲基)呋喃-2-)亚甲基)肼-1-硫代酰胺具有明显的抗敏感菌和广泛耐药菌的作用。
表1呋喃硫代酰胺的体外抗结核作用
实验例2：呋喃硫代酰胺抗休眠型结核杆菌体外试验
本发明化合物(按实施例1进行制备)，即呋喃硫代酰胺溶解在7H9培养基中，浓度分别为8、16、32、64μg/ml，每个浓度10管，阴性对照为7H9培养基(10管)，阳性对照为异烟肼(8、16、32、64μg/ml)，每管总体积5ml。灭菌后加入OADC营养液，每管接种等量休眠型结核杆菌菌液(H37Rv)，置37℃摇摆培养箱中(80r/min)，于培养后7、14、21日每管分别取100μl培养物与100μl的7H9培养液混合，然后取100μl均匀接种在7H11平板培养基上，再置37℃培养箱中静置培养30日，记录每管菌落数。
结果见表2。呋喃硫代酰胺在低浓度时(8μg/ml)即显示出对休眠型结核杆菌具有抑制和杀灭作用，当浓度提高后(16μg/ml)，7天内即可杀死休眠型结核杆菌。而异烟肼在高浓度(64μg/ml)虽然能大大降低休眠型结核杆菌的数量，但是未能全面杀灭休眠型结核杆菌。可见呋喃硫代酰胺具有强大的杀死休眠型结核杆菌的作用。
表2呋喃硫代酰胺的抗休眠型结核杆菌作用
实验例3：以观察小鼠死亡为指标的呋喃硫代酰胺治疗试验
选择体重18-22克的健康昆明鼠，雌雄各半，分为：本发明化合物(按实施例1进行制备，即呋喃硫代酰胺)，呋喃硫代酰胺低剂量(5mg/Kg)、呋喃硫代酰胺中剂量(10mg/Kg)、呋喃硫代酰胺中剂量(20mg/Kg)、异烟肼(5mg/Kg)、感染对照、正常对照共6组，每组10只小鼠。试验前摸索出当每只小鼠尾静脉注射1mg菌量时，大约1半小鼠在12-16天内死亡。
取在改良培养基上培养14天得人型结核杆菌(H37Rv)和耐药菌株，分别在玛瑙钵中碾磨成5mg/ml的菌悬液(含0.05％吐温80的灭菌生理盐水溶液)，除正常对照组外，其余各组小鼠每只经尾静脉注入菌液0.2ml。
感染次日灌胃给药，每日1次，直至感染组小鼠全部死亡后，停止给药，治疗结果用存活率表示。
敏感菌株感染治疗试验结果见表3，可见呋喃硫代酰胺在低剂量(5mg/Kg)时，对感染小鼠具有治疗作用，但相同剂量下的治疗效果不如异烟肼，提高剂量1倍后，存活率提高到90-100％。从表4看出，异烟肼对耐药菌株感染小鼠的治疗效果不理想，在实验结束后仅存活2只，而呋喃硫代酰胺显示出良好的治疗效果。
表3结核杆菌小鼠感染敏感菌株(H37Rv)后呋喃硫代酰胺的治疗试验
结核杆菌小鼠感染耐药菌株后呋喃硫代酰胺的治疗试验，结果见表4.
表4结核杆菌小鼠感染耐药菌株后呋喃硫代酰胺的治疗试验
实验例4：呋喃硫代酰胺的小鼠急性毒性试验
选择体重18-22克的健康昆明鼠，雌雄各半，本发明化合物(按实施例1进行制备，即呋喃硫代酰胺)呋喃硫代酰胺的给药剂量分别为：100、60、36、22、13mg/Kg，每个剂量10只小鼠，一次灌胃给药后，观察记录7天内小鼠死亡数，计算LD50值。
结果见表5。经过计算呋喃硫代酰胺对小鼠的LD50值为大约42mg/Kg。
表5不同剂量的呋喃硫代酰胺致死小鼠试验
有益效果：本发明的化合物由氨基硫脲与羟甲基糠醛反应制备，制成的化合物不仅可用于治疗哺乳动物(包括人)的结核杆菌感染；还能与酸或碱形成在药学上可接受的盐，用于治疗哺乳动物(包括人)的结核杆菌感染。以满足全球对抗耐药结核杆菌药物不断增长的需求。
可以通过向病人给予有效治疗量的本发明的化合物，以能达到预期效果所必需的量和时间给药。本发明化合物的“有效治疗量”指的是治疗结核杆菌感染的足够的量，然而要理解的是，在本发明的化合物和组合物的每日用的总量由在可靠医学判断范围内的主治医师决定。对于任何特定病人的具体的有效治疗剂量标准取决于各种因素，包括所要治疗的病和病的严重程度；所使用具体化合物的活性；所使用的具体组合物；年龄，体重，综合的健康状态，性别和病人的饮食；给药的时间，给药的途径，所用的具体化合物的排泄时间；治疗的持续时间；和所使用的具体化合物联合使用或一致的药物等医药领域技术人员已知的因素。
将本发明化合物以单一或分开的剂量给予人类或其它的哺乳动物的每日总剂量可以是，例如从0.1到20mg/kg体重，或更常见从1到30mg/kg体重。单一剂量组合物可含有组成日剂量的量或它的约数。一般来说，按照本发明，疗法包括每天以一剂或多剂形式给予需要这种治疗的病人20mg到300mg的本发明的化合物。
下面实施例对发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
具体实施方式
实施例1：
抗结核杆菌化合物的合成：
合成路线：
抗结核杆菌化合物的制备方法：称取126毫克羟甲基糠醛，溶解在100毫升的甲醇中，置圆底烧瓶中，在搅拌下，缓慢滴加氨基硫脲水溶液，反应温度为58-62℃，连续反应20-28小时，硅胶柱色谱纯化(100∶1DCM/MeOH)，即得。
所述的氨基硫脲水溶液是；氨基硫91毫克溶于100毫升水，混匀，得到。
用途：用于治疗哺乳动物(包括人)的结核杆菌感。

Claims (10)

1.一种抗结核杆菌化合物，其特征在于：所述化合物的结构式为：
2.如权利要求1所述的抗结核杆菌化合物，其特征在于：所述化合物的合成路线为：
3.一种如权利要求1或2所述的抗结核杆菌化合物的制备方法，其特征在于：称取100-140毫克羟甲基糠醛，溶解在80-120毫升的甲醇溶液中，置圆底烧瓶中，在搅拌下，缓慢滴加氨基硫脲水溶液反应后，硅胶柱色谱纯化，即得。
4.如权利要求3所述的抗结核杆菌化合物的制备方法，其特征在于：所述的缓慢滴加氨基硫脲水溶液反应后；是反应温度为58-62℃，反应时间为20-28小时。
5.如权利要求3所述的抗结核杆菌化合物的制备方法，其特征在于：所述的氨基硫脲水溶液是；氨基硫90-92毫克溶于100毫升水，混匀，得到。
6.如权利要求3所述的抗结核杆菌化合物的制备方法，其特征在于：所述的硅胶柱洗脱剂是；DCM/MeOH为体积比90-110:1的构成的硅胶柱。
7.一种如权利要求1-6所述的抗结核杆菌化合物的应用，其特征在于：该化合物或该化合物与在药学上可接受的盐，用于治疗哺乳动物(包括人)的结核杆菌感染。
8.如权利要求7所述的抗结核杆菌化合物的应用，其特征在于：所述该化合物与在药学上可接受的盐；是该化合物与酸或碱形成在药学上可接受的盐。
9.如权利要求8所述的抗结核杆菌化合物的应用，其特征在于：所述的碱为有机碱、无机碱或碱性氨基酸；所述的酸为有机酸、无机酸或酸性氨基酸。
10.如权利要求9所述的抗结核杆菌化合物的应用，其特征在于：所述的有机碱为三甲基胺、三乙基胺、吡啶、甲基吡啶、乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇；所述的无机碱为钠、钾、钙、镁、铝或氨；所述的碱性氨基酸为精氨酸、赖氨酸或鸟氨酸；所述的有机酸为甲酸、乙酸、三氟乙酸、富马酸、草酸、酒石酸、马来酸、柠檬酸、琥珀酸、苹果酸、甲磺酸、苯磺酸或对-甲苯磺酸；所述的无机酸为盐酸、氢硼酸、硝酸、硫酸或磷酸；所述的有机酸为甲酸、乙酸、三氟乙酸、富马酸、草酸、酒石酸、马来酸、柠檬酸、琥珀酸、苹果酸、甲磺酸、苯磺酸或对-甲苯磺酸；所述的酸性氨基酸为天冬氨酸或谷氨酸盐。
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