CN108129527B

CN108129527B - 依替米星衍生物及其制备方法、其药物组合物和应用

Info

Publication number: CN108129527B
Application number: CN201810025265.5A
Authority: CN
Inventors: 陈仰; 邓盛齐; 刘瑜; 吕耷; 张晓�; 游莉; 刘家健
Original assignee: Sichuan Industrial Institute of Antibiotics
Current assignee: Chengdu University
Priority date: 2018-01-11
Filing date: 2018-01-11
Publication date: 2020-03-20
Anticipated expiration: 2038-01-11
Also published as: CN108129527A

Abstract

本发明提供了一种糖苷类分子衍生物及其制备方法和应用，属于氨基糖苷类抗生素技术领域。本发明提供了依替米星衍生物是具有如下式所示的化合物及其药学上可接受的盐或前药：其中，R¹表示氢原子、乙基或乙酰基，R²表示氢原子、乙基或乙酰基，R³表示氢原子、乙基或乙酰基，R⁴表示氢原子、乙基或乙酰基，R⁵表示氢原子、乙基或乙酰基；其中，当R¹、R²、R³中至少有一个为乙基或乙酰基；其中，当R¹为乙基时，R²和R³中至少有一个乙基或乙酰基；当R¹为乙酰基时，R²和R³可同时为氢。该类衍生物可作为新的具有低毒性、抗耐药性细菌的氨基糖苷类抗生素产品，且对耐药性细菌的抵抗效果好，具有显著的抗耐药性细菌的效果。

Description

依替米星衍生物及其制备方法、其药物组合物和应用

技术领域

本发明涉及氨基糖苷类抗生素衍生物，具体涉及一类依替米星衍生物及其制备方法，以及其药物组合物和应用。

背景技术

抗生素是治疗感染性疾病的有效手段。自上世纪40年代以来，已有一系列的氨基糖苷类抗生素在临床上得到了广泛应用，在抗感染治疗领域发挥了重要作用，例如链霉素、庆大霉素和卡那霉素等。对于某些氨基糖苷类抗生素而言，由于其具有广谱的抗菌性，快速的杀菌作用和与其它抗生素如β-内酰胺类有协同作用等，使得其特别适用于一些严重感染的治疗。

近年来，伴随着抗生素的长期使用，诱导出现了一些菌株产生了耐药性，导致全球耐抗生素问题日益严重。细菌耐药性的发展，导致某些氨基糖苷类药物的有效性已经受到多重因素的削弱，严重降低了某些氨基糖苷类药物的效能。耐药性细菌通过自身产生的氨基糖苷类钝化酶对氨基糖苷类分子结构进行修饰，导致氨基糖苷类药物疗效降低甚至失效。氨基糖苷类钝化酶是细菌对氨基糖苷类抗生素产生耐药性的最主要因素。分子生物学的基础研究表明，细菌产生的氨基糖苷类钝化酶将三磷酸腺苷(ATP)或乙酰辅酶A中的磷酸基团、腺苷酸基团或者乙酰基团转移到氨基糖苷类抗生素中某些特定位置的羟基和氨基上，进行O-磷酸化、O-腺苷化或N-乙酰化。氨基糖苷类抗生素的主要作用靶点是细菌的核糖体，被氨基糖苷类钝化酶修饰后的药物与细菌核糖体的亲和力大大降低，从而使抗生素失效，产生严重的耐药性问题。

此外，如链霉素、庆大霉素、阿米卡星、奈替米星等，许多氨基糖苷类抗生素由于其具有的耳、肾毒性，使得临床应用受到了限制。由于氨基糖苷类抗生素疗效确切，价格低廉，现在以及将来，该类药物仍将在我国临床上长期广泛应用。但目前已有某些细菌对该类药物产生严重的耐药性，同时，其本身具有耳、肾毒性，给临床用药产生了极大的不便和局限。因此，为解决这些问题，研究人员为寻找高效低毒、抗耐药菌的新型氨基糖苷类衍生物进行了探索。而能否提供新的具有低毒性、抗耐药性细菌的氨基糖苷类抗生素成为临床上亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有抗生素生产领域所面临的问题，而提供一种氨基糖苷类分子衍生物及其制备方法，以及其药物组合物和应用。该类衍生物可作为新的具有低毒性、抗耐药性细菌的氨基糖苷类抗生素产品，且对耐药性细菌的抵抗效果好，具有显著的抗耐药性细菌的效果。

依替米星(Etimicin)是半合成氨基糖苷类抗生素，其抗菌谱广而且抗菌活性强。动物耳毒性试验结果可见该品肌内注射的耳、肾毒性比其他氨基糖苷类抗生素偏低，它的C1-NH₂位置由于氨基进行了乙基化修饰，可以免受氨基乙酰化转移酶的作用，增加了对耐药菌的活性。同时，C3’和C4’位置上没有羟基，降低了耳、肾毒性。根据以往的研究表明，氨基糖苷类分子C6’氨基位置可以进行适当的结构改造，如进行烷基化、酰基化等，能增加对钝化酶的抗性，同时降低毒性。因此，本发明着重对依替米星的几个氨基位置进行了化学结构的修饰，得到了几类依替米星衍生物，并进行了化学半合成和体外抗菌活性研究。

本发明首先提供了一种依替米星衍生物，所述衍生物为具有以下通式(Ⅰ)的化合物或其盐，或其药学上可接受的盐或前药：

其中，R¹表示氢原子、乙基或乙酰基，R²表示氢原子、乙基或乙酰基，R³表示氢原子、乙基或乙酰基，R⁴表示氢原子、乙基或乙酰基，R⁵表示氢原子、乙基或乙酰基；

其中，当R¹、R²、R³中至少有一个为乙基或乙酰基；

其中，当R¹为乙基时，R²和R³中至少有一个乙基或乙酰基；当R¹为乙酰基时，R²和R³可同时为氢。

本发明提供的依替米星衍生物优选的包括如下表1中所示的四种化合物A、B、C、D：

表1

本发明还提供了以上化合物的制备方法，其基本步骤为：以依替米星为起始原料，进行选择性保护后，再进行乙酰化或乙基化，必要时可进一步地纯化或精制。

为便于制成适用于临床上的制剂，本发明中化合物还可以进一步地为与药学上可接受的酸形成的盐(酸成盐)，此处的酸成盐可以为硫酸盐、盐酸盐、磺酸盐、碳酸盐、乳酸盐、醋酸盐、枸橼酸盐、柠檬酸盐、酒石酸盐、苯磺酸盐、门冬氨酸盐、精氨酸盐、谷氨酸盐。

申请人进行的具体合成实验路线如下。

首先指出，下列缩写具有以下指明的含义：

AMG＝氨基糖苷；ET＝依替米星；Boc₂O＝二碳酸二叔丁酯；Ac₂O＝乙酸酐；DCM＝二氯甲烷；THF＝四氢呋喃；DMAP＝4-(二甲基氨基)-吡啶；DMF＝N,N-二甲基甲酰胺；DMSO＝二甲基亚砜；EA＝乙酸乙酯；EtOH＝乙醇；HONB＝双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧酸酰亚胺；pNZ-Cl＝4-硝基苄基碳酸酰氯；HONB-pNZ＝N-(4-硝基苄基碳酸酯)双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧酸酰亚胺；MeCN＝乙腈；MeOH＝甲醇；NMR＝核磁共振；pNZ＝对硝基苄氧羰基；Ac＝乙酰基；TFA＝三氟乙酸；TEA＝三乙胺；HMDS＝六甲基二硅胺；TMS-Cl＝三甲基氯硅烷；BSA＝N,O-双(三甲基甲硅烷基)乙酰胺；DIPEA＝二异丙基乙胺。

申请人进行的研究中的一般步骤如下：

用于制备下述说明书中所述氨基糖苷类材料可以通过已知方法制备或商业购买得到。对于技术人员而言，显而易见的认识到用于制备与本文要求保护的化合物相关的前体和官能团的方法通常在文献中描述。参考文献和本公开内容，技术人员完全有能力制备任何化合物。

申请人提供以下的实验设计方案用于指导读者。该方案不受限制，并且显而易见的是可以采用其他的方法来制备这些化合物。

(一)依替米星氨基取代的衍生物A的制备方案a，其反应方程式如下：

(二)依替米星氨基取代的衍生物B的制备方案b，其反应方程式如下：

(三)依替米星氨基取代的衍生物C的制备方案c，其反应方程式如下：

(四)依替米星氨基取代的衍生物D的制备方案d，其反应方程式如下：

上述依替米星氨基取代衍生物的制备方案，所采用的中间体化合物的制备方式如下：

N-(4-硝基苄基碳酸酯)双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧酸酰亚胺的制备：

步骤：将8.87克HONB溶于80mL THF中，加入6.29克三乙胺后，将体系冷却至0℃。滴加60mLpNZ-Cl的THF溶液。滴加完毕后，升至室温，反应2h后，减压下将THF蒸干。加入300mL15％NaHSO₄溶液后，再加入400mL EA。室温搅拌5h后，分液。有机相再用饱和食盐水洗两次(300mL*2)，而后用无水氯化钙干燥。减压下蒸出溶剂，得到HONB-pNZ，为白色固体，质量为15.6克，产率为87.9％。Rf＝0.85(石油醚：乙酸乙酯＝1:1)。

本发明还提供了一种药物组合物，该药物组合物包含本发明中所述的任一化合物及其药学上可接受的盐或前药与一种或多种药用载体和稀释剂构成的药物组合物，所述的药物组合物为药学上可接受的任意剂型。

本发明还提供了依替米星衍生物在制备用于治疗和/或预防感染性疾病的药物中的用途。

本发明的有益效果如下：

本发明提供了一种新的氨基糖苷类衍生物及其制备方法和应用，通过对依替米星的多个氨基位置进行化学结构的修饰，得到了多个衍生物。上述的衍生物经体外抗菌活性研究得出是具有低毒性、抗耐药性细菌的氨基糖苷类抗生素产品，且对耐药性细菌的抵抗效果好，具有显著的抗耐药性细菌的效果。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体描述，有必要指出的是，以下实施例仅仅用于对本发明进行解释和说明，并不用于限定本发明。本领域技术人员根据上述发明内容所做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

实施例1

依替米星氨基取代的衍生物A的制备(制备方案a)

1、化合物2a的制备

步骤：将5.10克依替米星溶于150mL甲醇中，加入2.14克DIPEA后，室温搅拌5分钟，然后将3.81克HONB-pNZ溶于50mL THF中，室温下滴加至反应体系中；滴加完毕后，室温搅拌过夜，减压蒸除溶剂后，硅胶柱层析分离，得到化合物2a；为白色固体，质量为2.84克，产率31.9％。¹H NMR(600MHz,CDCl₃):δ0.99(m,1H),1.11(s,3H),1.13(t,3H),1.48(m,1H),1.69(m,2H),1.96(m,1H),2.18(d,1H),2.42(d,1H),2.53(m,1H),2.60(s,3H),2.61(m,1H),2.71(m,1H),2.85(m,1H),2.89(m,2H),3.11(m,2H),3.22(t,2H),3.27(t,2H),3.38(m,1H),3.42(d,1H),3.45(s,2H),3.50(m,1H),3.54(m,1H),3.75(m,2H),3.99(m,1H),4.89(d,2H),5.14(m,2H),5.22(m,2H),7.47(d,2H),7.53(d,2H),8.19(d,2H),8.20(d,2H).¹³C NMR(150MHz,CDCl₃):δ15.27,24.25,26.11,27.23,39.21,41.65,45.46,51.01,51.41,56.49,64.98,65.31,65.73,67.55,68.82,69.79,71.12,75.78,85.39,88.95,89.85,101.32,102.77,123.88,128.0,128.45,144.17,144.51,146.63,147.72,155.86,156.12。ESIMS：分子式C₃₇H₅₃N₇O₁₅，测得m/z 836.7(M+H)。

2、化合物3a的制备

步骤：将2.45克2a溶于50mL甲醇和2mL醋酸中，加入0.46克乙醛的甲醇溶液。室温搅拌10分钟后，加入0.83克NaBH₃CN，而后室温搅拌过夜。减压下蒸除溶剂，硅胶柱层析分离，得到3a，质量为1.67克，产率为69.3％。

3、化合物A的制备

步骤：将1.27克3a溶于20mL乙醇和15mL水中，加入0.68克Na₂S₂O₄和0.52克的甲醇溶液。室温搅拌10分钟后，加入0.83克NaBH₃CN，而后室温搅拌过夜。减压下蒸除溶剂，硅胶柱层析分离，得到化合物A，质量为0.42克，产率为62.3％。¹H NMR(600MHz,D₂O):δ0.93(2H,m),1.02～1.06(m,6H),1.15(s,3H),1.41(m,1H),1.59(m,1H),1.73(m,2H),2.28(m,1H),2.43(m,1H),2.48(s,3H),2.53(m,2H),2.66～2.73(m,6H),2.85(m,1H),3.27(m,2H),3.39(t,1H),3.61(t,1H),3.76～3.80(m,2H),3.97(d,1H),4.91(d,1H),5.16(m,1H).¹³C NMR(150MHz,D₂O):δ13.6,14.0,21.8,24.9,26.5,28.7,39.9,40.5,44.8,49.3,51.6,55.2,56.9,64.1,67.3,69.2,69.7,71.6,74.8,83.5,86.1,100.8,101.9。ESIMS：分子式C₂₃H₄₇N₅O₇，测得m/z 506.7(M+H)。

实施例2

依替米星氨基取代的衍生物B的制备(制备方案b)

步骤：将2.31克依替米星溶于50mL甲醇中，加入4.41克醋酸锌后，室温搅拌10分钟。而后加入2.04克醋酸酐后，室温搅拌过夜。减压下蒸除溶剂，而后硅胶柱层析分离，得到化合物B，质量为1.79克，产率为61.3％。¹H NMR(600MHz,D₂O):δ1.18(3H,s),1.32(m,1H),1.45(m,1H),1.66(m,3H),1.91(m,2H),1.94(m,6H),1.98(s,3H),2.49(s,3H),2.59(d,1H),2.91(m,1H),3.19～3.30(m,4H),3.50(t,1H),3.59(t,1H),3.79(m,3H),3.87(m,1H),4.01(d,1H),5.03(d,1H),5.31(d,1H).ESIMS：分子式C₂₇H₄₉N₅O₁₀，测得m/z 604.7(M+H)。

实施例3

依替米星氨基取代的衍生物C的制备(制备方案c)

步骤：将1.14克化合物B溶于20mL甲醇中，加入1.04克醋酸酐后，室温搅拌过夜。减压下蒸除溶剂，而后硅胶柱层析分离，得到化合物C，质量为1.10克，产率为64.3％。¹H NMR(600MHz,D₂O):δ1.16(3H,s),1.46(m,1H),1.66(m,3H),1.89(m,1H),1.93(m,9H),1.98(s,3H),2.45(s,3H),2.55(d,1H),3.24(m,3H),3.51(m,2H),3.66(m,2H),3.79(m,2H),3.88～3.97(m,2H),4.00(d,2H),5.02(d,1H),5.30(d,1H).ESIMS：分子式C₂₉H₅₁N₅O₁₁，测得m/z646.7(M+H)。

实施例4

依替米星氨基取代的衍生物D的制备(制备方案d)

步骤：将1.37克依替米星溶于50mL甲醇中，而后加入1.89克醋酸酐后，室温搅拌过夜。减压下蒸除溶剂，而后硅胶柱层析分离，得到化合物D，质量为1.42克，产率为86.4％。¹HNMR(600MHz,D₂O):δ0.99(s,3H),1.10(m,1H),1.46(m,3H),1.66(m,4H),1.93(m,9H),1.97(s,6H),2.16(s,3H),2.55(d,1H),3.28(m,3H),3.53(m,2H),3.72(m,1H),3.80(m,2H),3.93(m,3H),4.11(d,2H),5.20(d,1H),5.33(d,1H).ESIMS：分子式C₃₁H₅₃N₅O₁₂，测得m/z 688.7(M+H)。

实验实施例1：

体外抗耐药菌活性实验

1、实验材料：阿米卡星、小诺霉素、依替米星、化合物A、B、C和D。

2、细菌菌株：临床上分离的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌2株，分别命名MRSA-1和MRSA-2。已知能明确表达N6`位置氨基乙酰化修饰酶(acc(6`))的大肠埃希氏菌EC1001；铜绿假单胞菌PAM3072；金黄色葡萄球菌Sa287。标准质控菌株：金黄葡萄球菌ATCC25923，大肠埃希菌ATCC25922，铜绿假单胞菌ATCC27853。

3、实验方法：采用琼脂糖二倍稀释法测定化合物的最低抑菌浓度。用多点接种仪将细菌接种于含不同药物浓度的琼脂平皿表面上。37℃下孵育18～20小时，以无细菌生长平皿培养基中所含药物的最低浓度为药物对该菌的最低抑菌浓度(MIC值)。

实验结果总结如下表2。

表2

注：a＝MIC为0.1μg/mL或更低；b＝MIC为大于0.1μg/mL至1μg/mL；c＝MIC为大于1μg/mL至8μg/mL；d＝MIC为大于8μg/mL。

4、实验结果：从表2可以看出化合物A对于各类别耐药性细菌的抗菌活性都最优，效果明显好过已上市的阿米卡星、小诺霉素、依替米星的三种氨基糖苷类抗生素，为治疗细菌感染疾病提供了一个可能的新方案。

Claims

1.一种依替米星衍生物的制备方法，其特征在于，所述依替米星衍生物为如下式C代表的化合物：

所述依替米星衍生物的制备方法是以依替米星为起始原料，进行选择性保护后，再进行乙酰化或乙基化，并选择性地进行纯化或精制而得，其反应方程式如下：

2.根据权利要求1所述方法制备得到的依替米星衍生物在制备用于治疗和/或预防感染性疾病的药物中的用途。