CN108503585A - PeniciloneB的氨基酸衍生物及其作为抗菌药物的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及peniciloneB的氨基酸衍生物及其作为抗菌药物的应用，具体涉及一种式I化合物、其立体异构体、其互变异构体、其溶剂化物、其前药、其药学上可接受的盐或其盐的溶剂化物，其特征在于式I化合物具有如下结构：
Description
技术领域
本发明属于药物化学领域，具体涉及一种penicilone B的氨基酸衍生物及其作为抗菌药物的应用。本发明penicilone B的氨基酸衍生物显示了良好的抗菌活性，尤其是对甲氧西林耐药的金黄色葡萄球菌(MRSA)和万古霉素耐药的粪肠球菌(VER)。
背景技术
耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(methicillin-resistant Staphylococcus aureus,MRSA)是临床感染的首要致病菌，在世界范围内广泛流行，具有高感染率、高致死率等特点，并且感染率逐年持续升高。MRSA可导致机体各种感染，并且由于其表现出的多重耐药性以及耐药性的快速变迁给临床治疗带来了极大困难。在我国，MRSA是主要的耐药菌之一。万古霉素一直作为MRSA感染治疗的最后防线，但是随着临床上大规模的使用和误用，对万古霉素耐药的金黄色葡萄球菌已开始出现。一旦MRSA对抗生素表现出普遍耐药，将严重威胁患者的生命安全。因此，开发针对MRSA感染的新型抗菌药已成为国内外研究热点，对人类社会的可持续发展具有重要意义。
发明内容
发明人先前从海洋真菌Penicillium sp.HK1-6中分离得到penicilones A-D化合物，其对耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌(MRSA)：S.aureus ATCC43300和S.aureusATCC33591以及耐万古霉素的粪肠球菌(VER)：E.faecalis ATCC51299均显示出很强的抗菌活性(中国发明专利申请号：CN201711417393.6)。海洋真菌Penicillium sp.HK1-6的菌种保藏信息可参见，在先中国发明专利申请(申请号CN201610831163.3或CN201711417393.6)。Penicilones A-D(即化合物1-4)的结构如下：
Penicilones A-D(即化合物1-4)的详细制备方法与结构确证数据，可参见发明人在先申请(CN201711417393.6)。
Penicilones A-D的结构类型属于azaphilone类型，azaphilone类化合物是一类真菌色素，遇到伯胺时，其结构中的吡喃氧可被伯胺中的氮取代，变为红色。本发明的目的在于提供系列penicilone B即化合物2的氨基酸衍生物及其应用。
本发明提供一种式I化合物、其立体异构体、其互变异构体、其溶剂化物、其前药、其药学上可接受的盐或其盐的溶剂化物，其特征在于式I化合物具有如下结构：
其中R为氨基酸残基。
R进一步优选如下基团：
本发明所述的―氨基酸残基”是指氨基酸中去掉氨基(NH2)后残留的基团(例如Ala的氨基酸残基为)，上述氨基酸包括羧基端成酯的氨基酸(优选成甲酯、乙酯、苄酯等)，进一步优选任选羧基端成酯(优选成甲酯、乙酯、苄酯等)的Ala、Glu、Leu、Ser、Arg、Gln、Lys、Thr、Asn、Gly、Met、Trp、Asp、His、Phe、Tyr、Cys、Ile、Val等氨基酸残基。
本发明式I化合物结构中的R定义为氨基酸残基，而氨基酸残基基团中的表示该氨基酸残基与式I结构中N的键接位点。
本发明提供式I化合物的制备方法，包括如下步骤：(1)将penicilone B溶于溶剂(溶剂优选二氯甲烷、THF、氯仿、DMF、丙酮、吡啶、三乙胺、甲醇、乙醇、水等中的一种或几种混合)，(2)室温下加入适量氨基酸(如Ala、Glu、Leu、Ser、Arg、Gln、Lys、Thr、Asn、Gly、Met、Trp、Asp、His、Phe、Tyr、Cys、Ile、Val等)搅拌反应2-30min，(3)TLC检测反应原料(penicilone B)几乎完全消失，减压浓缩得反应混合物，(4)步骤(3)浓缩得到的反应混合物经硅胶柱层析，以85％以上的收率得到含有相应氨基酸残基的式I化合物。
本发明的提供一种抗耐药菌药物，其特征在于包含上述式I化合物、其立体异构体、其互变异构体、其溶剂化物、其前药、其药学上可接受的盐或其盐的溶剂化物作为有效成分。所述耐药菌选自耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌(MRSA，优选S.aureus ATCC43300、S.aureus ATCC33591)和耐万古霉素的粪肠球菌(VER，优选E.faecalis ATCC51299)。
本发明提供一种药物组合物，其特征在于包含上述式I化合物、其立体异构体、其互变异构体、其溶剂化物、其前药、其药学上可接受的盐或其盐的溶剂化物，和至少一种其他抗菌药物，以及药学上可接受的载体、稀释剂或赋形剂。该药物组合物优选注射剂、口服制剂、冻干粉针剂、悬浮剂等。所述药物组合物用于预防和/或治疗由耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌(MRSA，优选S.aureus ATCC43300、S.aureus ATCC33591)和耐万古霉素的粪肠球菌(VER，优选E.faecalis ATCC51299)感染引起的疾病。
本发明提供上述式I化合物、其立体异构体、其互变异构体、其溶剂化物、其前药、其药学上可接受的盐或其盐的溶剂化物在制备抗耐药菌药物中的用途。所述耐药菌选自耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌(MRSA，优选S.aureus ATCC43300、S.aureus ATCC33591)和耐万古霉素的粪肠球菌(VER，优选E.faecalis ATCC51299)。
本发明提供上述式I化合物、其立体异构体、其互变异构体、其溶剂化物、其前药、其药学上可接受的盐或其盐的溶剂化物在制备药物中的用途，所述药物用于预防和/或治疗由S.aureus ATCC43300、S.aureus ATCC33591、S.aureus ATCC25923、S.aureusATCC29213、E.faecalis ATCC51299、E.faecium ATCC35667感染引起的疾病。
本发明提供上述式I化合物、其立体异构体、其互变异构体、其溶剂化物、其前药、其药学上可接受的盐或其盐的溶剂化物在制备抗耐药菌药物先导化合物中的应用。所述耐药菌选自耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌(MRSA，优选S.aureus ATCC43300、S.aureusATCC33591)和耐万古霉素的粪肠球菌(VER，优选E.faecalis ATCC51299)。
本发明提供上述式I化合物、其立体异构体、其互变异构体、其溶剂化物、其前药、其药学上可接受的盐或其盐的溶剂化物在制备抗耐药菌候选药物中的应用。所述耐药菌选自耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌(MRSA，优选S.aureus ATCC43300、S.aureus ATCC33591)和耐万古霉素的粪肠球菌(VER，优选E.faecalis ATCC51299)。
本发明的目的在于提供一种针对耐药菌——MRSA和VER具有很强抑制活性的penicilone B的氨基酸衍生物，本发明提供的式I化合物、其立体异构体、其互变异构体、其溶剂化物、其前药、其药学上可接受的盐或其盐的溶剂化物对MRSA和VER的抑制活性强于cohaerins A-B、sclerotiorin，同时其毒副作用小于cohaerins A-B、sclerotiorin。
本发明中术语―药学上可接受的盐”是指非毒性的无机或有机酸和/或碱的加成盐，可参见―Salt selection for basic drugs”,Int.J.Pharm.(1986),33,201–217。这些盐可在式I化合物最后分离和纯化过程中原位制备，或通过使碱或酸官能团分别与适当的有机或无机酸或者碱反应而分别制备。具有代表性的盐包括但不限于下列：乙酸盐、己二酸盐、藻酸盐、柠檬酸盐、天冬氨酸盐、苯甲酸盐、苯磺酸盐、硫酸氢盐、丁酸盐、樟脑酸盐、二葡糖酸盐、环戊烷丙酸盐、十二烷硫酸盐、乙磺酸盐、葡庚糖酸盐、甘油磷酸盐、半硫酸盐、庚酸盐、己酸盐、富马酸盐、盐酸盐、氢溴酸盐、氢碘酸盐、2-羟基乙磺酸盐、乳酸盐、马来酸盐、甲磺酸盐、烟酸盐、2-萘磺酸盐、草酸盐、扑酸盐、果胶酸盐、过硫酸盐、3-苯基丙酸盐、苦味酸盐、新戊酸盐、丙酸盐、琥珀酸盐、硫酸盐、酒石酸盐、硫氰酸盐、对-甲苯磺酸盐和十一酸盐。此外，碱性含氮基团可以被如下试剂季铵盐化：低级烷基卤化物，例如甲基、乙基、丙基和丁基氯化物、溴化物和碘化物；二烷基硫酸酯，例如二甲基、二乙基、二丁基和二戊基硫酸酯；长链卤化物，例如癸基、十二烷基、十四烷基、十八烷基氯化物、溴化物和碘化物；芳烷基卤化物，例如苄基和苯乙基溴化物等。如此可获得水或油溶性或可分散的产物。
可以用于形成药学上可接受的酸加成盐的酸的实例包括如下的酸：无机酸，例如盐酸、硫酸、磷酸；有机酸，例如草酸、马来酸、甲烷磺酸、琥珀酸、柠檬酸、富马酸、葡萄糖醛酸、甲酸、乙酸、丁二酸。碱性加成盐可以在式I化合物的最后分离和纯化过程中原位制备，或通过使羧酸基团与适当的碱(例如药学上可接受的金属阳离子的氢氧化物、碳酸盐或碳酸氢盐)反应分别制备，或者与氨或有机伯、仲或叔胺反应制备。药学上可接受的盐包括但不限于：基于碱金属和碱土金属的阳离子，例如钠、锂、钾、钙、镁、铝盐等，以及非毒性铵、季铵和胺阳离子，包括但不限于铵、四甲基铵、四乙基铵、甲基胺、二甲基胺、三甲基胺、三乙胺、乙胺等。用于形成碱加成盐的其它代表性的有机胺包括二乙胺、乙二胺、乙醇胺、二乙醇胺、哌嗪等。
本发明中术语―溶剂化物”是指本发明式I化合物或其盐与有机溶剂和/或水形成的溶剂合物，有机溶剂优选丙酮、乙腈、甲醇、乙醇，形成的溶剂化物优选式式I化合物或其盐的一水合物、二水合物、三水合物、一甲醇合物、二甲醇合物、一乙腈合物、二乙腈合物、一丙酮合物、二丙酮合物、半富马酸盐一水合物、富马酸盐二水合物、富马酸盐一乙醇合物等。进一步优选一水合物、富马酸盐二水合物、富马酸盐一乙醇合物。
本发明式I化合物存在各种互变异构形式(其中分子的一个原子的质子转移到另一个原子上，分子的原子之间的化学键随后进行重排)。参见，例如，March，高等有机化学：反应、机理及结构(Advanced Organic Chemistry：Reactions，Mechanisms andStructures)，第四版，JohnWiley&Sons，第69-74页(1992)。本文中所使用的术语―互变异构体”是指通过质子转移而产生的化合物，应当理解的是，所有的互变异构形式(只要在它们可能存在)均包括在本发明范围内。例如当式I化合物中含有酰胺键、烯醇键、咪唑等官能团时存在的一对可以互相转换的一对互变异构体。
本发明化合物，包括式I化合物或其立体异构体以及其任何药学上可接受的盐、酯、代谢物和前药，可以包含不对称取代的碳原子。此类不对称取代的碳原子可以使得本发明化合物以对映异构体、非对映异构体以及其它立体异构形式存在，它们可以根据绝对立体化学而定义为例如(R)-或(S)-构型。因此，本发明化合物的所有此类可能的异构体、光学纯形式的单一立体异构体、它们的混合物、外消旋混合物(或―外消旋物”)、非对映异构体混合物、单一非对映异构体均包含在本发明中。本文中所使用的术语―S”和―R”构型根据下面定义：IUPAC 1974Recommendations forSection E，Fundamental Stereochemistry，Pure Appl.Chem.45：13-30(1976)。术语α和β用于环状化合物的环位置。参照平面的α-侧为优选的取代基位于较低编号位置的一侧。位于参照平面相反一侧的那些取代基采用β描述符。需要注意的是，该用法与用于环状立体母核的用法有所区别，在环状母核中―α”是指―平面下面”并代表绝对构型。本文中所使用的术语α和β构型根据Chemical AbstractsIndex Guide-Appendix IV(1987)第203段定义。
具体实施方式
为了便于对本发明的进一步理解，下面提供的实施例对其做了更详细的说明。但是这些实施例仅供更好的理解发明而并非用来限定本发明的范围或实施原则，本发明的实施方式不限于以下内容。
实施例1式I化合物(即化合物101-121)的制备
称取化合物2(48mg，0.1mmol)溶于5mL二氯甲烷中，室温下加入丙氨酸Ala(0.11mmol)，室温搅拌反应10min后(反应液由亮黄色变为橙红色)，TLC检测反应原料几乎完全消失，减压浓缩，经硅胶柱层析(二氯甲烷/甲醇＝15/1至10/1)，得到化合物101(52mg，94.5％，ESI-MS(m/z)：548.3[M-H]-)。
按照该实施例类似的方法，称取一定量的penicilone B(例如48mg)，以适量的溶剂(优选二氯甲烷、THF、氯仿、DMF、丙酮、吡啶、三乙胺、甲醇、乙醇、水等中的一种或几种混合)将penicilone B溶解，室温下加入适量(penicilone B摩尔量的1.1-1.5倍)的氨基酸(如Glu、Leu、Ser、Arg、Gln、Lys、Thr、Asn、Gly、Met、Trp、Asp、His、Phe、Tyr、Cys、Ile、Val等)搅拌反应2-30min，TLC检测反应原料(penicilone B)几乎完全消失，减压浓缩后，经硅胶柱层析，能以85％以上的收率得到含有相应氨基酸残基的式I化合物(102-121，见表1)。(注意：当penicilone B与氨基酸Arg或Lys反应时可产生两种比例接近1：1的化合物，例如化合物105和106、108和109)。
本发明所有式I化合物(即化合物101-121)均经1H NMR、13C NMR、ESI-Ms进行结构确证，以及HPLC纯度测定，部分化合物经CD、1H-1H COSY、HMQC、HMBC、NOESY、Mosher’s方法进行结构确证，限于篇幅，本发明仅在表1中列出质谱数据。
实施例2
本发明式I化合物按照文献方法(Pierce C.G.；Uppuluri P.；Teistan A.R.；Wormley Jr.F.L.；Mowat E.；Ramage G.；Lopez-ribot J.L.Nat.Protoc.2008,3,1494-1500)，测试6株革兰氏阳性菌：耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌2株：S.aureus ATCC43300和S.aureus ATCC33591，敏感型金黄色葡萄球菌2株：S.aureus ATCC25923和S.aureusATCC29213，耐万古霉素的粪肠球菌1株：E.faecalis ATCC51299，敏感型屎肠球菌1株：E.faecium ATCC35667；1株革兰氏阴性菌：大肠杆菌E.coli ATCC25922。
表1式I化合物的质谱数据及抗菌活性测试结果
表2化合物1-4、cohaerins A-B、sclerotiorin及苯唑西林钠、万古霉素盐酸盐的抗菌活性测试结果
表1-2中―A”表示MIC≤1.56μg/mL，―B”表示1.56μg/mL<MIC≤3.13μg/mL，―C”表示6.25μg/mL<MIC≤12.5μg/mL，―D”表示MIC>100μg/mL。
上述活性测试结果表明，本发明所有式I化合物、其立体异构体、其互变异构体、其药学上可接受的盐对耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌：S.aureus ATCC43300和S.aureusATCC33591都显示出很强的抗菌活性，其MIC均小于或等于1.56μg/mL，远优于苯唑西林钠的抗菌活性(MIC>100μg/mL)，与万古霉素盐酸盐的抗菌活性相当；同时本发明化合物对耐万古霉素的粪肠球菌E.faecalis ATCC51299也显示出很强的抑菌活性(MIC≤3.13μg/mL)，优于万古霉素盐酸盐的抑菌活性(6.25μg/mL<MIC≤12.5μg/mL)。而且本发明式I化合物的抗菌活性(尤其是耐药菌)与其类似物cohaerins A-B、sclerotiorin相比具有显著提高(活性增加30-60倍)，相比化合物1-4也有一定程度的提高。
此外，本发明式I化合物、其立体异构体、其互变异构体、其药学上可接受的盐不仅具有显著的抗MRSA活性，而且其具有较低的毒副作用。细胞毒活性测试，化合物1–4和表1中的化合物在20μM浓度时均未显示明显的细胞毒活性。相反cohaerins A-B、sclerotiorin在相同浓度条件下则显示出较大的细胞毒性。
可见本发明式I化合物、其立体异构体、其互变异构体、其溶剂化物、其前药、其药学上可接受的盐或其盐的溶剂化物可用于制备预防和/或治疗由耐药菌(尤其是耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌和耐万古霉素的粪肠球菌)感染引起的疾病的药物先导化合物、候选药物、药物。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考文献，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。本发明中所使用的中英文简称、代号等均可在参考文献或现有技术的技术手册、教科书、工具书中找到。此外应理解，在阅读了本发明的上述内容之后，本领域的技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (8)
1.一种式I化合物、其立体异构体、其互变异构体、其溶剂化物、其前药、其药学上可接受的盐或其盐的溶剂化物，其特征在于式I化合物具有如下结构：
其中R为氨基酸残基。
2.权利要求1所述的一种式I化合物、其立体异构体、其互变异构体、其溶剂化物、其前药、其药学上可接受的盐或其盐的溶剂化物，其特征在于R选自如下基团：
3.一种抗耐药菌药物，其特征在于包含权利要求1-2任一项所述的式I化合物、其立体异构体、其互变异构体、其溶剂化物、其前药、其药学上可接受的盐或其盐的溶剂化物作为有效成分。所述耐药菌选自耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌(MRSA，优选S.aureusATCC43300、S.aureus ATCC33591)和耐万古霉素的粪肠球菌(VER，优选E.faecalisATCC51299)。
4.一种药物组合物，其特征在于包含权利要求1-2任一项所述的式I化合物、其立体异构体、其互变异构体、其溶剂化物、其前药、其药学上可接受的盐或其盐的溶剂化物，和至少一种其他抗菌药物，以及药学上可接受的载体、稀释剂或赋形剂。该药物组合物优选注射剂、口服制剂、冻干粉针剂、悬浮剂等。所述药物组合物用于预防和/或治疗由耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌(MRSA，优选S.aureus ATCC43300、S.aureus ATCC33591)和耐万古霉素的粪肠球菌(VER,优选E.faecalis ATCC51299)感染引起的疾病。
5.权利要求1-2任一项所述的式I化合物、其立体异构体、其互变异构体、其溶剂化物、其前药、其药学上可接受的盐或其盐的溶剂化物在制备抗耐药菌药物中的用途。所述耐药菌选自耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌(MRSA，优选S.aureus ATCC43300、S.aureusATCC33591)和耐万古霉素的粪肠球菌(VER，优选E.faecalis ATCC51299)。
6.权利要求1-2任一项所述的式I化合物、其立体异构体、其互变异构体、其溶剂化物、其前药、其药学上可接受的盐或其盐的溶剂化物在制备药物中的用途，所述药物用于预防和/或治疗由S.aureus ATCC43300、S.aureus ATCC33591、S.aureus ATCC25923、S.aureusATCC29213、E.faecalis ATCC51299、E.faecium ATCC35667感染引起的疾病。
7.权利要求1-2任一项所述的式I化合物、其立体异构体、其互变异构体、其溶剂化物、其前药、其药学上可接受的盐或其盐的溶剂化物在制备抗耐药菌药物先导化合物中的应用。所述耐药菌选自耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌(MRSA，优选S.aureus ATCC43300、S.aureus ATCC33591)和耐万古霉素的粪肠球菌(VER，优选E.faecalis ATCC51299)。
8.权利要求1-2任一项所述的式I化合物、其立体异构体、其互变异构体、其溶剂化物、其前药、其药学上可接受的盐或其盐的溶剂化物在制备抗耐药菌候选药物中的应用。所述耐药菌选自耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌(MRSA，优选S.aureus ATCC43300、S.aureusATCC33591)和耐万古霉素的粪肠球菌(VER，优选E.faecalis ATCC51299)。
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| Title |
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| DANG NGOC QUANG，等: "Cohaerins C–F, four azaphilones from the xylariaceous fungus Annulohypoxylon cohaerens", 《TETRAHEDRON》 * |
| MIN CHEN，等: "Penicilones A−D, Anti-MRSA Azaphilones from the Marine-Derived Fungus Penicillium janthinellum HK1‑6", 《J. NAT. PROD.》 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108503585B (zh) | 2019-10-25 |
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