CN108658971B - 四氢黄连素噻二酮类化合物及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及四氢黄连素噻二酮类化合物及其制备方法和应用，属于化学合成技术领域，四氢黄连素噻二酮类化合物如通式I‑X所示，该类化合物对革兰阳性菌、革兰阴性菌和真菌的生长都具有一定的抑制活性，可用于制备抗细菌和/或抗真菌药物，且没有明显的耐药性，还可与诺氟沙星和氟康唑联用更高效地抑制细菌和真菌的生长，也可以嵌入DNA，作为DNA嵌入剂使用，并且制备原料简单，廉价易得，合成路线短，对抗感染方面的应用具有重要意义。

Description

四氢黄连素噻二酮类化合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于化学合成技术领域，具体涉及四氢黄连素噻二酮类化合物及其制备方法和应用。
背景技术
天然黄连素是一类具有稠环芳香烃结构的季胺类异喹啉生物碱，其独特的稠环芳香烃结构及正负离子中心易于通过静电、氢键、π-π堆积、疏水作用等多种非共价键力与生物体内的多种酶、蛋白质及其他活性位点发生作用，因而表现出多种生物活性。但由于黄连素具有较大的刚性使其在水中溶解度小，导致其吸收差、生物利用度低、患者用药次数多、耐受性与疗效差等缺点，进而直接限制了它在临床中的应用。四氢黄连素作为黄连素的类似物，在一定程度上改善了分子柔性，有利于提高溶解度进而提高生物利用度，因此近些年在药物化学领域表现出巨大的开发价值和广阔的应用前景，使得越来越多的研究工作致力于以四氢黄连素为基本骨架的药物研发，包括在抗细菌、抗真菌、抗病毒、抗结核、抗癌、抗糖尿病、消炎镇痛、抗老年痴呆症等多个方面的积极探索。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一在于提供四氢黄连素噻二酮类化合物及其可药用盐；目的之二在于提供四氢黄连素噻二酮类化合物及其可药用盐的制备方法；目的之三在于提供四氢黄连素噻二酮类化合物及其可药用盐在制备抗细菌和/或抗真菌药物中的应用，从而为临床抗微生物治疗提供更多高效、安全的候选药物，有助于解决日趋严重的耐药性、顽固的致病性微生物以及新出现的有害微生物等临床治疗问题；目的之四在于提供四氢黄连素噻二酮类化合物及其可药用盐在制备DNA嵌入剂中的应用；目的之五在于提供四氢黄连素噻二酮类化合物及其可药用盐与诺氟沙星和氟康唑联用在制备抗细菌和/或抗真菌药物中的应用。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
1、四氢黄连素噻二酮类化合物及其可药用盐，结构如通式I-X所示：
其中，
通式II中n为0～17的整数；
通式III中Y为碳或氮杂原子；
通式V中R1为羟基、甲氧基、乙氧基、甲基或芳基；
通式VI中R2为氢、甲基或芳基；
通式VII中m为0或1，Z为CH2、O、NH或N-R5，所述R5为烷基或卤苄基；
通式VIII中R3和R4为氢、烷基或芳基；
通式X中X1、X2和X3为氢、氟、氯、三氟甲基、氰基、硝基或甲氧基。
优选的，
通式II中n为1、3、5、7、9或11的整数；
通式III中Y为碳或氮杂原子；
通式V中R1为甲基或乙氧基；
通式VI中R2为氢；
通式VII中m为1，Z为O；
通式VIII中R3和R4为异丙基；
通式X中X1为氟，X2为氢、X3为氢。
优选的，为下述化合物中的任一种：
优选的，所述可药用盐为硫酸盐、盐酸盐、硝酸盐或醋酸盐。
2、所述的四氢黄连素噻二酮类化合物及其可药用盐的制备方法，所述方法包括如下步骤：
a、中间体XI的制备：吗啉与氯乙酰氯经N-酰胺化即得中间体XI；
b、中间体XII的制备：以黄连素为起始原料经去甲基化反应得到小檗红碱，所述小檗红碱再经还原反应得到9-羟基四氢黄连素，所述9-羟基四氢黄连素与六次甲基四胺在三氟乙酸中反应即得中间体XII；
c、中间体XIII的制备：将中间体XII溶于N,N-二甲基甲酰胺，在碳酸钾作用下与卤代化合物发生亲核取代反应即得中间体XIII；所述中间体XIII的结构如通式XIII:1-16；
其中，
通式XIII:1-6中n为1、3、5、7、9或11的整数；
通式XIII:7-8中Y为碳或氮杂原子；
通式XIII:10-11中R1为甲基或乙氧基；
d、通式I-X所示的四氢黄连素噻二酮类化合物的制备：将中间体XII或XIII溶于溶剂后与2,4-噻二酮在六氢吡啶的催化下发生缩合反应，即制得通式I-X所示的四氢黄连素噻二酮类化合物；
e、通式I-X所示的四氢黄连素噻二酮类化合物的可药用盐的制备：将通式I-X所示的四氢黄连素噻二酮类化合物溶于有机溶剂中，加入可药用酸反应至无沉淀生成为止，即制得通式I-X所示的四氢黄连素噻二酮类化合物的可药用盐。
优选的，
步骤b中，所述去甲基化反应的温度为190℃；所述还原反应的试剂为硼氢化钠；所述9-羟基四氢黄连素与六次甲基四胺的物质的量之比为1:1.2；
步骤c中，所述中间体XII、卤代化合物和碳酸钾的物质的量之比为1:1.5:1.5；
步骤d中，所述缩合反应的溶剂为无水乙醇；所述中间体XII或XIII与2,4-噻二酮的物质的量之比为1:1.2；
步骤e中，所述机溶剂为氯仿、丙酮、乙腈、乙醚和四氢呋喃中的一种或多种。
3、所述的四氢黄连素噻二酮类化合物及其可药用盐在制备抗细菌和/或抗真菌药物中的应用。
优选的，所述细菌为金黄色葡萄球菌、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、克雷白氏肺炎杆菌、大肠杆菌、粪肠球菌、鲍曼不动杆菌、铜绿假单胞菌中的任一种或多种；所述真菌为热带假丝酵母菌、烟曲霉菌、白色念珠菌、近平滑假丝酵母菌中的任一种或多种。
4、所述的四氢黄连素噻二酮类化合物及其可药用盐在制备DNA嵌入剂中的应用，所述DNA为耐甲氧西林金黄色葡萄球菌DNA。
5、所述的四氢黄连素噻二酮类化合物及其可药用盐与诺氟沙星和氟康唑联用在制备抗细菌和/或抗真菌药物中的应用。
本发明的有益效果在于：本发明利用药物设计拼合原理，首次将2,4-噻二酮结构引入到四氢黄连素，设计合成了一系列结构新颖的四氢黄连素噻二酮类化合物这些化合物经体外抗微生物活性检测发现对革兰氏阳性菌(耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、粪肠球菌、金黄色葡萄球菌、金黄色葡萄球菌ATCC25923、金黄色葡萄球菌ATCC29213)、革兰氏阴性菌(克雷白氏肺炎杆菌、大肠杆菌、大肠杆菌25922、铜绿假单胞菌、铜绿假单胞菌27853、鲍曼不动杆菌)和真菌(白色念珠菌、热带假丝酵母菌、烟曲霉菌、白色念珠菌ATCC90023、近平滑假丝酵母菌ATCC20019)都有一定抑制活性，可以用于制备抗细菌和/或抗真菌药物，且没有明显的耐药性，还可与诺氟沙星和氟康唑联用更高效地抑制细菌和真菌的生长，从而为临床抗微生物治疗提供更多高效、安全的候选药物，有助于解决日趋严重的耐药性、顽固的致病性微生物以及新出现的有害微生物等临床治疗问题。此外，本发明的四氢黄连素噻二酮类化合物还可用于制备DNA嵌入剂，并且制备原料简单，廉价易得，合成路线短，对抗感染方面的应用具有重要意义。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为化合物II-2与诺氟沙星分别对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的抑制作用图；
图2为化合物II-2对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌细胞膜的渗透性作用图；
图3为化合物II-2与耐甲氧西林金黄色葡萄球菌DNA之间的相互作用图(DNA的浓度为4.17×10-5mol/L，化合物II-2的浓度从0至2.25×10-5mol/L)。
图4为化合物II-2与中性红分别与耐甲氧西林金黄色葡萄球菌DNA之间的竞争作用图(DNA与中性红的浓度分别4.17×10-5mol/L与2×10-5mol/L，化合物II-2的浓度从0至1.75×10-5mol/L)。
具体实施方式
下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。
实验例1
中间体XI的制备
吗啉与氯乙酰氯经N-酰胺化即得中间体XI。
实验例2
中间体XII的制备
以黄连素为起始原料在190℃下经去甲基化反应得到小檗红碱，以硼氢化钠为还原反应的试剂将小檗红碱经还原反应得到9-羟基四氢黄连素，在150mL圆底烧瓶中加入9-羟基四氢黄连素(15g，46mmol)和六次甲基四胺(7.71g,55mmol)，以三氟乙酸(100mL)作溶剂，120℃下搅拌反应，薄层色谱跟踪至反应结束。用质量分数10％的稀硫酸水解，再用饱和碳酸氢钠溶液调pH为中性，用乙酸乙酯溶液萃取，再经浓缩、重结晶、干燥等后处理即得化合物XI(11.68g)，产率77.9％。其中9-羟基四氢黄连素以盐酸小檗碱(黄连素)为起始原料经去甲基化反应得到小檗红碱，再经还原反应得到9-羟基四氢黄连素。
实验例3
中间体XIII:1-16的制备
参考文献“G,W.W.；Gopala,L.；Bheemanaboina,R.R.Y.；Zhang,G.B.；Li,S.；Zhou,C.H.Discovery of 2-aminothiazolyl berberine derivatives as effectivelyantibacterial agents toward clinically drug-resistant Gram-negativeAcinetobacter baumanii.Eur.J.Med.Chem.2018,146,15-37.所述方法进行制备。
实验例4
化合物I的制备
在100mL圆底烧瓶中加入化合物XII(312mg,0.88mmol)，无水乙醇(50mL)，室温搅拌下加入2,4-噻二酮(124mg,1.06mmol)和哌啶(14mg)，升温至70℃，搅拌至大部分原料溶解后于80℃回流，薄层色谱跟踪至反应结束。冷却至室温，加1mL水析出固体，抽滤，滤渣经柱层析分离、重结晶、干燥等后处理即得化合物I(201mg)，产率64.4％；橘黄色粉末；熔点：199-201℃；1H NMR(600MHz,DMSO-d6)δ9.63(s,1H,OH),7.87(s,1H,C＝CH),7.06(s,1H,THPB-1-H),6.89(s,1H,THPB-11-H),6.67(s,1H,THPB-4-H),5.98(s,2H,OCH2O),4.05(s,1H,CH),3.84(s,3H,OCH3),3.53–3.42(m,2H,THPB-8-2H),3.35(s,1H,THPB-13-H),3.23(s,1H,THPB-13-H),3.12(s,1H,THPB-5-H),2.91(s,1H,THPB-5-H),2.63(s,1H,THPB-6-H),2.60(s,1H,THPB-6-H)ppm。
实验例5
化合物II-1的制备
在100mL圆底烧瓶中加入化合物XIII-1(350mg,0.92mmol)，无水乙醇(50mL)，室温搅拌下加入2,4-噻二酮(129mg,1.12mmol)和哌啶(14mg)，升温至70℃，搅拌至大部分原料溶解后于80℃回流，薄层色谱跟踪至反应结束。冷却至室温，加1mL水析出固体，抽滤，滤渣经柱层析分离、重结晶、干燥等后处理即得化合物II-1(216mg)，产率61.7％；黄色粉末；熔点：>250℃；1H NMR(600MHz,DMSO-d6)δ7.88(s,1H,C＝CH),7.07(s,1H,THPB-1-H),6.97(s,1H,THPB-11-H),6.69(s,1H,THPB-4-H),5.99(s,2H,OCH2O),4.12(s,1H,CH),4.07(s,2H,CH2CH3),3.83(s,3H,OCH3),3.49(s,2H,THPB-8-2H),3.44(s,1H,THPB-13-H),3.14(s,1H,THPB-13-H),2.93(s,1H,THPB-5-H),2.89(s,1H,THPB-5-H),2.64(s,1H,THPB-6-H),2.62(s,1H,THPB-6-H),1.30(s,3H,CH2CH3)ppm。
实验例6
化合物II-2的制备
在100mL圆底烧瓶中加入化合物XIII-2(278mg,0.68mmol)，无水乙醇(45mL)，室温搅拌下加入2,4-噻二酮(96mg,0.82mmol)和哌啶(14mg)，升温至70℃，搅拌至大部分原料溶解后于80℃回流，薄层色谱跟踪至反应结束。冷却至室温，加1mL水析出固体，抽滤，滤渣经柱层析分离、重结晶、干燥等后处理即得化合物II-2(177mg)，产率63.7％；黄色粉末；熔点：205-207℃；1H NMR(600MHz,DMSO-d6)δ7.89(s,1H,C＝CH),7.08(s,1H,THPB-1-H),6.98(s,1H,THPB-11-H),6.70(s,1H,THPB-4-H),5.99(s,2H,OCH2O),4.12(s,1H,CH),4.00(s,2H,CH2CH2CH2CH3),3.83(s,3H,OCH3),3.50(s,2H,THPB-8-2H),3.45(s,2H,THPB-13-2H),2.91(s,2H,THPB-5-2H),2.65(s,1H,THPB-6-H),2.62(s,1H,THPB-6-H),1.69(s,2H,CH2CH2CH2CH3),1.47(s,2H,CH2CH2CH2CH3),0.95(s,3H,CH2CH2CH2CH3)ppm。
实验例7
化合物II-3的制备
在100mL圆底烧瓶中加入化合物XIII-3(315mg,0.72mmol)、无水乙醇(50mL)，室温搅拌下加入2,4-噻二酮(101mg,0.86mmol)和哌啶(14mg)，升温至70℃，搅拌至大部分原料溶解后于80℃回流，薄层色谱跟踪至反应结束。冷却至室温，加1mL水析出固体，抽滤，滤渣经柱层析分离、重结晶、干燥等后处理即得化合物II-3(213mg)，产率67.6％；黄色粉末；熔点：150-152℃；1H NMR(600MHz,DMSO-d6)δ7.87(s,1H,C＝CH),7.06(s,1H,THPB-1-H),6.95(s,1H,THPB-11-H),6.68(s,1H,THPB-4-H),5.98(s,2H,OCH2O),4.10(s,1H,CH),3.99(s,2H,CH2(CH2)4CH3),3.82(s,3H,OCH3),3.50(s,2H,THPB-8-2H),3.42(s,1H,THPB-13-H),3.10(s,1H,THPB-13-H),2.92(s,1H,THPB-5-H),2.88(s,1H,THPB-5-H),2.64(s,1H,THPB-6-H),2.61(s,1H,THPB-6-H),1.68(s,2H,CH2CH2(CH2)3CH3),1.43(s,2H,(CH2)2CH2(CH2)2CH3),1.31(s,4H,(CH2)3(CH2)2CH3),0.89(s,3H,(CH2)5CH3)ppm。
实验例8
化合物II-4的制备
在100mL圆底烧瓶中加入化合物XIII-4(412mg,0.89mmol)、无水乙醇(55mL)，室温搅拌下加入2,4-噻二酮(124mg,1.06mmol)和哌啶(14mg)，升温至70℃，搅拌至大部分原料溶解后于80℃回流，薄层色谱跟踪至反应结束。冷却至室温，加1mL水析出固体，抽滤，滤渣经柱层析分离、重结晶、干燥等后处理即得化合物II-4(287mg)，产率69.7％；黄色粉末；熔点：116-118℃；1H NMR(600MHz,DMSO-d6)δ7.87(s,1H,C＝CH),7.06(s,1H,THPB-1-H),6.96(s,1H,THPB-11-H),6.68(s,1H,THPB-4-H),5.98(s,2H,OCH2O),4.09(d,J＝15.8Hz,1H,CH),4.03–3.94(m,2H,CH2(CH2)6CH3),3.82(s,3H,OCH3),3.51(s,2H,THPB-8-2H),3.43(s,1H,THPB-13-H),3.11(s,1H,THPB-13-H),2.92(s,1H,THPB-5-H),2.88(s,1H,THPB-5-H),2.64(s,1H,THPB-6-H),2.61(s,1H,THPB-6-H),1.68(s,2H,CH2CH2(CH2)5CH3),1.42(s,2H,(CH2)2CH2(CH2)4CH3)),1.27(s,8H,(CH2)3(CH2)4CH3),0.87(s,3H,(CH2)7CH3)ppm。
实验例9
化合物II-5的制备
在100mL圆底烧瓶中加入化合物XIII-5(375mg,0.76mmol)、无水乙醇(50mL)，室温搅拌下加入2,4-噻二酮(106mg,0.91mmol)和哌啶(14mg)，升温至70℃，搅拌至大部分原料溶解后于80℃回流，薄层色谱跟踪至反应结束。冷却至室温，加1mL水析出固体，抽滤，滤渣经柱层析分离、重结晶、干燥等后处理即得化合物II-5(204mg)，产率54.5％；黄色粉末；熔点：140-142℃；1H NMR(600MHz,DMSO-d6)δ7.88(s,1H,C＝CH),7.06(s,1H,THPB-1-H),6.96(s,1H,THPB-11-H),6.68(s,1H,THPB-4-H),5.98(s,2H,OCH2O),4.10(s,1H,CH),4.01(s,2H,CH2(CH2)8CH3),3.82(d,J＝5.3Hz,3H,OCH3),3.51(s,2H,THPB-8-2H),3.46(s,1H,THPB-13-H),3.10(s,1H,THPB-13-H),2.91(s,1H,THPB-5-H),2.64(s,1H,THPB-5-H),2.61(s,1H,THPB-6-H),1.70–1.65(m,2H,CH2CH2(CH2)7CH3),1.42(s,2H,(CH2)2CH2(CH2)6CH3),1.27(s,12H,(CH2)3(CH2)6CH3),0.85(s,3H,(CH2)9CH3)ppm。
实验例10
化合物II-6的制备
在100mL圆底烧瓶中加入化合物XIII-6(362mg,0.70mmol)、无水乙醇(50mL)，室温搅拌下加入2,4-噻二酮(98mg,0.84mmol)和哌啶(14mg)，升温至70℃，搅拌至大部分原料溶解后于80℃回流，薄层色谱跟踪至反应结束。冷却至室温，加1mL水析出固体，抽滤，滤渣经柱层析分离、重结晶、干燥等后处理即得化合物II-6(201mg)，产率55.5％；黄色粉末；熔点：173-175℃；1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ7.87(s,1H,C＝CH),7.07(s,1H,THPB-1-H),6.96(s,1H,THPB-11-H),6.68(s,1H,THPB-4-H),5.98(s,2H,OCH2O),4.11(s,1H,CH),4.01(s,2H,CH2(CH2)10CH3),3.82(s,3H,OCH3),3.51(s,2H,THPB-8-2H),3.46(s,1H,THPB-13-H),3.11(s,1H,THPB-13-H),2.91(s,2H,THPB-5-H),2.64(s,1H,THPB-6-H),2.60(s,1H,THPB-6-H),1.68(s,2H,CH2CH2(CH2)9CH3),1.42(s,2H,(CH2)2CH2(CH2)8CH3),1.24(s,16H,(CH2)3(CH2)8CH3),0.84(s,3H,(CH2)11CH3)ppm。
实验例11
化合物III-1的制备
在100mL圆底烧瓶中加入化合物XIII-7(203mg,0.52mmol)、无水乙醇(40mL)，室温搅拌下加入2,4-噻二酮(73mg,0.62mmol)和哌啶(14mg)，升温至70℃，搅拌至大部分原料溶解后于80℃回流，薄层色谱跟踪至反应结束。冷却至室温，加1mL水析出固体，抽滤，滤渣经柱层析分离、重结晶、干燥等后处理即得化合物III-1(150mg)，产率73.8％；黄色粉末；熔点：>250℃；1H NMR(600MHz,DMSO-d6)δ7.89(s,1H,C＝CH),7.08(s,1H,THPB-1-H),7.03(s,1H,THPB-11-H),6.69(s,1H,THPB-4-H),5.96(d,J＝24.1Hz,2H,OCH2O),5.10(s,2H,CH2CN),4.15(d,J＝15.9Hz,1H,CH),3.87(s,3H,OCH3),3.54(s,2H,THPB-8-2H),3.48(s,1H,THPB-13-H),3.13(s,1H,THPB-13-H),2.89(s,2H,THPB-5-2H),2.65(s,1H,THPB-6-H),2.62(s,1H,THPB-6-H)ppm。
实验例12
化合物III-2的制备
在100mL圆底烧瓶中加入化合物XIII-8(198mg,0.51mmol)、无水乙醇(40mL)，室温搅拌下加入2,4-噻二酮(72,0.61mmol)和哌啶(14mg)，升温至70℃，搅拌至大部分原料溶解后于80℃回流，薄层色谱跟踪至反应结束。冷却至室温，加1mL水析出固体，抽滤，滤渣经柱层析分离、重结晶、干燥等后处理即得化合物III-2(78mg)，产率39.7％；黄色粉末；熔点：195-197℃；1H NMR(600MHz,DMSO-d6)δ7.89(s,1H,C＝CH),7.08(s,1H,THPB-1-H),6.99(s,1H,THPB-11-H),6.69(s,1H,THPB-4-H),5.98(s,2H,OCH2O),4.83(s,2H,CH2),4.19(s,1H,CH),3.85(s,3H,OCH3),3.54(s,4H,THPB-8-2H,THPB-13-H,C≡CH),3.12(s,1H,THPB-13-H),2.89(s,2H,THPB-5-2H),2.65(s,1H,THPB-6-H),2.62(s,1H,THPB-6-H)ppm。
实验例13
化合物IV的制备
在100mL圆底烧瓶中加入化合物XIII-9(160mg,0.41mmol)、无水乙醇(50mL)，室温搅拌下加入2,4-噻二酮(58mg,0.49mmol)和哌啶(14mg)，升温至70℃，搅拌至大部分原料溶解后于80℃回流，薄层色谱跟踪至反应结束。冷却至室温，加1mL水析出固体，抽滤，滤渣经柱层析分离、重结晶、干燥等后处理即得化合物IV(75mg)，产率46.9％；红褐色粉末；熔点：114-116℃；1H NMR(600MHz,DMSO-d6)δ7.87(s,1H,1H,C＝CH),7.07(s,1H,THPB-1-H),6.98(s,1H,THPB-11-H),6.68(s,1H,THPB-4-H),6.05(dd,J＝16.2,10.4,5.8Hz,1H,CH2CH＝CH2),5.98(s,3H,OCH2O),5.37(dd,J＝17.2,1.6Hz,1H,CH2CH＝CH),5.23(dd,J＝10.4,1.6Hz,1H,CH2CH＝CH),4.56(m,J＝7.1,6.3Hz,2H,CH2CH＝CH2),4.12–4.06(m,1H,CH),3.84(s,3H,OCH3),3.49(s,2H,THPB-8-2H),3.43(s,1H,THPB-13-H),3.12(s,1H,THPB-13-H),2.90(s,2H,THPB-5-H),2.63(s,1H,THPB-6-H),2.61(s,1H,THPB-6-H)ppm。
实验例14
化合物V-1的制备
在100mL圆底烧瓶中加入化合物XIII-10(508mg,1.24mmol)、无水乙醇(60mL)，室温搅拌下加入2,4-噻二酮(174mg,1.49mmol)和哌啶(14mg)，升温至70℃，搅拌至大部分原料溶解后于80℃回流，薄层色谱跟踪至反应结束。冷却至室温，抽滤，滤渣用甲醇洗2至3遍后，经抽滤、干燥即得化合物V-1(405mg)，产率79.7％；黄色粉末；熔点：235-237℃；1H NMR(600MHz,DMSO-d6)δ7.87(s,1H,C＝CH),7.08(s,1H,THPB-1-H),6.97(s,1H,THPB-11-H),6.69(s,1H,THPB-4-H),5.99(s,2H,OCH2O),4.79(s,2H,CH2COCH3),4.25(s,1H,CH),3.81(s,3H,OCH3),3.50(s,2H,THPB-8-2H),3.48(s,1H,THPB-13-H),3.11(s,1H,THPB-13-H),2.89(s,2H,THPB-5-2H),2.65(s,1H,THPB-6-H),2.62(s,1H,THPB-6-H),2.15(s,3H,CH2COCH3)ppm。
实验例15
化合物V-2的制备
在100mL圆底烧瓶中加入化合物XIII-11(477mg,1.09mmol)、无水乙醇(55mL)，室温搅拌下加入2,4-噻二酮(153mg,1.30mmol)和哌啶(14mg)，升温至70℃，搅拌至大部分原料溶解后于80℃回流，薄层色谱跟踪至反应结束。冷却至室温，滤渣用甲醇洗2至3遍后，经抽滤、干燥等后处理即得化合物V-2(280mg)，产率58.9％；红褐色粉末；熔点：204-206℃；1HNMR(600MHz,CDCl3)δ7.96(s,1H,C＝CH),6.93(s,1H,THPB-1-H),6.74(s,1H,THPB-11-H),6.60(s,1H,THPB-4-H),5.93(s,2H,OCH2O),4.82(s,2H,CH2),4.42(s,1H,CH),4.25(s,2H,CH2CH3),3.85(s,3H,OCH3),3.61(s,2H,THPB-8-2H),3.29(s,1H,THPB-13-H),3.22(s,1H,THPB-13-H),3.10(s,1H,THPB-5-H),2.82(s,1H,THPB-5-H),2.68(s,2H,THPB-6-2H),1.31(s,3H,CH2CH3)ppm。
实验例16
化合物VI的制备
在100mL圆底烧瓶中加入化合物XIII-12(175mg,0.44mmol)、无水乙醇(40mL)，室温搅拌下加入2,4-噻二酮(62mg,0.53mmol)和哌啶(14mg)，升温至70℃，搅拌至大部分原料溶解后于80℃回流，薄层色谱跟踪至反应结束。冷却至室温，加1mL水析出固体，抽滤，滤渣经柱层析分离、重结晶、干燥等后处理即得化合物VI(78mg)，产率44.5％；黄色粉末；熔点：195-197℃；1H NMR(600MHz,DMSO-d6)δ7.88(s,1H,C＝CH),7.08(s,1H,THPB-1-H),6.97(s,1H,THPB-11-H),6.69(s,1H,THPB-4-H),5.99(s,2H,OCH2O),4.82(s,1H,CH2CH2OH),4.26(s,1H,CH),4.11(s,1H,CH2CH2OH),4.01(s,1H,CH2CH2OH),3.83(s,3H,OCH3),3.65(s,2H,CH2CH2OH),3.51(s,2H,THPB-8-2H),3.46(s,1H,THPB-13-H),3.13(s,1H,THPB-13-H),2.89(s,2H,THPB-5-2H),2.65(s,1H,THPB-6-H),2.63(s,1H,THPB-6-H)ppm。
实验例17
化合物VII的制备
在100mL圆底烧瓶中加入化合物XIII-13(480mg,0.99mmol)、无水乙醇(55mL)，室温搅拌下加入2,4-噻二酮(140mg 1.19mmol)和哌啶(14mg)，升温至70℃，搅拌至大部分原料溶解后于80℃回流，薄层色谱跟踪至反应结束。冷却至室温，滤渣用甲醇洗2至3遍后，经抽滤、干燥等后处理即得化合物VII(351mg)，产率72.9％；黄色粉末；熔点：>250℃；1H NMR(600MHz,DMSO-d6)δ7.87(s,1H,C＝CH),7.08(s,1H,THPB-1-H),6.97(s,1H,THPB-11-H),6.69(s,1H,THPB-4-H),5.98(s,2H,OCH2O),4.87(s,2H,CH2),4.24(s,1H,CH),3.83(s,3H,OCH3),3.58(s,4H,morpholine-4H),3.53(s,2H),3.48(s,1H,THPB-13-H),3.45(s,4H,morpholine-4H),3.10(s,1H,THPB-13-H),2.93(s,1H,THPB-5-H),2.89(s,1H,THPB-5-H),2.65(s,1H,THPB-6-H),2.62(s,1H,THPB-6-H)ppm。
实验例18
化合物VIII的制备
在100mL圆底烧瓶中加入化合物XIII-14(342mg,0.69mmol)、无水乙醇(40mL)，室温搅拌下加入2,4-噻二酮(97mg,0.83mmol)和哌啶(14mg)，升温至70℃，搅拌至大部分原料溶解后于80℃回流，薄层色谱跟踪至反应结束。冷却至室温，滤渣用甲醇洗2至3遍后，经抽滤、干燥等后处理即得化合物VIII(275mg)，产率80.4％；黄色粉末；熔点：>250℃；1H NMR(600MHz,DMSO-d6)δ7.87(s,1H,C＝CH),7.08(s,1H,THPB-1-H),6.96(s,1H,THPB-11-H),6.68(s,1H,THPB-4-H),5.96(d,J＝23.5Hz,2H,OCH2O),4.76(s,2H,CH2),4.22(s,1H,CH),3.82(s,3H,OCH3),3.50(s,2H,THPB-8-2H),3.46(s,2H,THPB-13-H,CH(CH3)2),3.09(s,1H,THPB-13-H),2.91(s,2H,THPB-5-2H),2.65(s,1H,THPB-6-H),2.62(s,1H,THPB-6-H),1.31(s,6H,CH(CH3)2),1.18(s,6H,CH(CH3)2)ppm。
实验例19
化合物IX的制备
在100mL圆底烧瓶中加入化合物XIII-15(248mg,0.61mmol)、无水乙醇(40mL)，室温搅拌下加入2,4-噻二酮(85mg,0.72mmol)和哌啶(14mg)，升温至70℃，搅拌至大部分原料溶解后于80℃回流，薄层色谱跟踪至反应结束。冷却至室温，加1mL水析出固体，抽滤，滤渣经柱层析分离、重结晶、干燥等后处理即得化合物IX(123mg)，产率49.6％；黄色粉末；熔点：>250℃；1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.97(s,1H,C＝CH),6.94(s,1H,THPB-1-H),6.74(s,1H,THPB-11-H),6.60(s,1H,THPB-4-H),5.94(s,2H,OCH2O),4.08(s,1H,CH),4.01(s,2H,CH2CH),3.89(s,3H,OCH3),3.84(s,1H,CH2CH),3.58(s,2H,THPB-8-2H),3.32(s,1H,THPB-13-H),3.22(s,1H,THPB-13-H),3.11(s,2H,THPB-5-2H),2.81(s,2H,oxirane-2H),2.67(s,2H,THPB-6-2H)ppm。
实验例20
化合物X的制备
在100mL圆底烧瓶中加入化合物XIII-16(258mg,0.56mmol)，无水乙醇(40mL)，室温搅拌下加入2,4-噻二酮(79mg,0.67mmol)和哌啶(14mg)，升温至70℃，搅拌至大部分原料溶解后于80℃回流，薄层色谱跟踪至反应结束。冷却至室温，加1mL水析出固体，抽滤，滤渣经柱层析分离、重结晶、干燥等后处理即得化合物X(135mg)，产率52.3％；黄色粉末；熔点：174-176℃；1H NMR(600MHz,DMSO-d6)δ7.88(s,1H,C＝CH),7.54(s,1H,Ph-3-H),7.44(s,1H,Ph-4-H),7.24(s,2H,Ph-5,6-2H),7.05(s,1H,THPB-1-H),7.00(s,1H,THPB-11-H),6.67(s,1H,THPB-4-H),5.97(s,2H,OCH2O),5.16(s,2H,Ph-1-CH2),4.03(s,1H,THPB-CH),3.88(s,3H,OCH3),3.49(s,2H,THPB-8-2H),3.40(s,1H,THPB-13-H),3.00(s,1H,THPB-13-H),2.87(s,2H,THPB-5-2H),2.61(s,2H,THPB-6-2H)ppm。
实施例21、四氢黄连素噻二酮类化合物的体外抗微生物活性
采用符合美国国家委员会制定的临床实验标准(Clinical and LaboratoryStandards Institute,CLSI)的96孔微量稀释法，检查实施例4–20制得的四氢黄连素噻二酮类化合物对革兰氏阳性菌(耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、粪肠球菌、金黄色葡萄球菌、金黄色葡萄球菌ATCC25923、金黄色葡萄球菌ATCC29213)、革兰氏阴性菌(克雷白氏肺炎杆菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌、铜绿假单胞菌ATCC27853、大肠杆菌ATCC25922、鲍曼不动杆菌)和真菌(白色念珠菌、热带假丝酵母菌、烟曲霉菌、白色念珠菌ATCC90023、近平滑假丝酵母菌ATCC20019)的最低抑制浓度(MIC)，将待测化合物用少量二甲亚砜溶解，再加水稀释制成浓度为1.28mg/mL的溶液，再用培养液稀释至128μg/mL，35℃培养24–72小时，将培养板至振荡器上充分摇匀后，在波长490nm处测定MIC，结果见表1–3。
表1、实施例4–20制得的四氢黄连素噻二酮类化合物体外抗革兰阳性菌活性数据(MIC，μmol/mL)
从表1可以看出，本发明实施例4-20制得的化合物I-X，对所测试的革兰阳性菌表现出一定的抑制作用，无取代的化合物I对所测试革兰阳性菌的活性相对较差，特别的，溴丁烷取代化合物II-2分别对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)的MIC值均为0.008μmol/mL，是黄连素活性的86倍，诺氟沙星活性的3倍，烷基取代物随着碳链的增长活性呈降低趋势。而且活性数据显示部分化合物对一些革兰阳性菌的生物活性与参考药物诺氟沙星相媲美，甚至更强。此外，由耐药性测试结果附图1可以看出，相比较参考药物诺氟沙星，化合物II-2对耐药菌MRSA的抑制活性基本不变。化合物II-2对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌细胞膜的渗透性作用结果见图2。
表2、实施例4–20制得的四氢黄连素噻二酮类化合物体外抗革兰阴性菌活性数据(MIC，μmol/mL)
从表2可以看出，本发明实施例4-20制得的化合物I-X，对所测试的革兰阴性菌表现出一定的抑制作用，特别的，溴丁烷取代四氢黄连素噻二酮II-2对铜绿假单胞菌27853表现出很好的抗菌活性，MIC值达0.008μmol/mL。此外，活性数据显示部分化合物抗革兰阴性菌活性可与参考药物诺氟沙星相媲美，甚至更强。
表3、实施例4–20制得的四氢黄连素噻二酮类化合物的体外抗真菌活性数据(MIC，μmol/mL)
从表3可以看出，本发明实施例4-20制得的化合物I-X，对所测试的真菌表现出一定的抑制作用，特别的，溴丁烷取代四氢黄连素噻二酮II-2分别对白色念珠菌ATCC90023和热带假丝酵母菌ATCC22019表现出较高的抗菌活性，MIC值分别为0.016和0.008μmol/mL。部分化合物的抗细菌活性可与参考药物氟康唑相媲美，甚至更强。
实施例22
采用棋盘滴定法，检查实施例5制得的溴丁基取代的四氢黄连素噻二酮化合物与参考药物诺氟沙星和氟康唑分别对细菌(MRSA、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌27853)和真菌(白念ATCC90023、热带假丝酵母菌ATCC22019)的最低抑制浓度(MIC)，每种抗菌药物最高从2倍MIC浓度开始，35℃培养24–72小时，将培养板至振荡器上充分摇匀后，在波长490nm处测定MIC。通过计算分级抑菌浓度指数(Fractional inhibitoryconcentration,FIC)判断相互作用，FIC＝联合用药时甲药MIC/单独应用甲药时MIC+联合用药时乙药MIC/单独应用乙药时MIC，FIC指数≤0.5为协同作用，0.5～1为累加作用，>1且<2为无关作用，≥2为拮抗作用，结果见表4。
表4、实施例5制得的四氢黄连素噻二酮类化合物与诺氟沙星和氟康唑药物连用数据(MIC，μg/mL)
RD：参考药物；N：诺氟沙星；F：氟康唑。
由表4可以看出，化合物II-2与诺氟沙星对MRSA和铜绿假单胞菌27853显示出累加效应，化合物II-2与诺氟沙星的组合，其可靶向DNA促旋酶，显示出对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌具有协同作用。值得注意的是，分子II-2与诺氟沙星联用对大肠杆菌具有极好的协同作用(FIC＝0.008)，相对于诺氟沙星的单独使用，诺氟沙星的抗菌效果提高了256倍至0.5μg/mL(MIC＝128μg/mL，同时，II-2的MIC值从64μg/mL提高到0.25μg/mL。此外，化合物II-2和氟康唑联用也可观察到对白色念珠菌ATCC 90023具有很好的协同作用(FIC＝0.033)，而对近平滑念珠菌ATCC 22019表现出拮抗作用。结果表明，这种类型的化合物II-2与诺氟沙星和氟康唑的药物组合提供了用不同作用方式解决药物抗性的希望。
实施例23
四氢黄连素噻二酮类化合物作为DNA嵌入剂
本发明实施例5制得的化合物II-2能作为人工嵌入剂有效的嵌入DNA。利用紫外吸收光谱与DNA探针中性红(Neutral red)检测其嵌入效果见图3、4。
实施例24
四氢黄连素噻二酮类化合物的制药用途
根据上述抗微生物活性检测结果，本发明的四氢黄连素噻二酮类化合物具有较好的抗细菌、抗真菌活性，可以制成抗细菌、抗真菌药物供临床使用。这些药物既可以是单方制剂，例如由一种结构的四氢黄连素噻二酮类化合物与药学上可接受的辅料制成；也可以是复方制剂，例如由一种结构的四氢黄连素噻二酮类化合物与已有抗细菌、抗真菌活性成分(如诺氟沙星、磺胺甲噁唑、氟康唑、磷氟康唑、伊曲康唑等)以及药学上可接受的辅料制成，或者由不同结构的几种四氢黄连素噻二酮类化合物与药学上可接受的辅料制成。所述制剂类型包括但不限于片剂、胶囊剂、散剂、颗粒剂、滴丸剂、注射剂、粉针剂、溶液剂、混悬剂、乳剂、栓剂、软膏剂、凝胶剂、膜剂、气雾剂、透皮吸收贴剂等剂型，以及各种缓释、控释制剂和纳米制剂。
1、化合物II-2片剂的制备
处方：化合物II-2 10g，乳糖187g，玉米淀粉50g，硬脂酸镁3g，体积百分浓度为70％的乙醇溶液适量，共制成1000片。
制法：将玉米淀粉与105℃干燥5小时备用；将化合物II-2与乳糖、玉米淀粉混合均匀，用70％的乙醇溶液制软材，过筛制湿颗粒，再加入硬脂酸镁，压片，即得；每片重250mg，活性成分含量为10mg。
2、化合物II-2胶囊剂的制备
处方：化合物II-2 25g，改性淀粉(120目)12.5g，微晶纤维素(100目)7.5g，低取代羟丙纤维素(100目)2.5g，滑石粉(100目)2g，甜味剂1.25g，橘子香精0.25g，色素适量，水适量，制成1000粒。
制法：将处方量的化合物II-2微粉化粉碎成极细粉末后，与处方量的改性淀粉、微晶纤维素、低取代羟丙纤维素、滑石粉、甜味剂、橘子香精和色素混匀，用水制软材，12–14目筛制粒，40–50℃干燥，过筛整粒，装入空胶囊，即得；每片重50mg，活性成分含量为25mg。
3、化合物II-3颗粒剂的制备
处方：化合物II-3 26g，糊精120g，蔗糖280g。
制法：将化合物II-3、糊精、蔗糖混合均匀，湿法制粒，60℃干燥，分装，即得。
4、化合物VI注射剂的制备
处方：化合物VI 10g，丙二醇500mL，注射用水500mL，共制成1000mL。
制法：称取化合物VI、加入丙二醇和注射水，搅拌溶解，再加入1g活性炭，充分搅拌后静置15分钟，用5μm钛棒过滤脱炭，再依次用孔径为0.45μm和0.22μm的微孔滤膜精滤，最后灌封于10mL安瓿中，100℃流通蒸气灭菌45分钟，即得。
5、化合物V-1粉针剂的制备
制法：化合物V-1无菌粉末在无菌条件下分装，即得。
6、化合物IV滴眼剂的制备
处方：化合物IV 3.78g，氯化钠0.9g，苯乙醇3g，硼酸缓冲溶液适量，蒸馏水加至1000mL。
制法：称取化合物IV、氯化钠加至500mL蒸馏水中，溶解完全后用硼酸缓冲溶液调节PH至6.5，加蒸馏水至1000mL，搅拌均匀，微孔滤膜过滤，灌装，密封，100℃流通蒸气灭菌1小时，即得。
7、化合物IV搽剂的制备
处方：化合物IV 4g，钾肥皂7.5g，樟脑5g，蒸馏水加至100mL。
制法：将樟脑用体积百分浓度为95％的乙醇溶液溶解，备用；将钾肥皂加热液化，备用，称取化合物IV，在不断搅拌下加入钾肥皂液和樟脑乙醇溶液，再逐渐加入蒸馏水，乳化完全后再加入蒸馏水至全量，即得。
8、化合物III-2栓剂的制备
处方：化合物III-2 4g，明胶14g，甘油70g，蒸馏水加至100mL，公制100枚。
制法：称取明胶和甘油，加蒸馏水至100mL，水浴60℃加热熔化呈糊状时加入化合物III-2，搅拌均匀，近凝固时倒入阴道栓模具中，冷却凝固，即得。
9、化合物I软膏剂的制备
处方：化合物I 0.5–2g，十六醇6–8g，白凡士林8–10g，液体石蜡8–19g，单甘脂2–5g，聚氧乙烯(40)硬脂酸脂2–5g，甘油5–10g，尼泊金乙酯0.1g，蒸馏水加至100g。
制法：将十六醇、白凡士林、液体石蜡、单甘脂和聚氧乙烯(40)硬脂酸脂加热完全溶化后混匀，保温80℃，作为油相备用；将尼泊金乙酯加入甘油和蒸馏水中，加热至85℃溶解，再在不断搅拌下加入油相，乳化后加入化合物I，搅拌冷却，即得。
10、化合物II-2与氟康唑复方粉针剂的制备
处方：化合物II-2 50g，氟康唑50g，苯甲酸钠1g，共制成100瓶。
制法：取处方量的化合物II-2、氟康唑和苯甲酸钠，在无菌状态下混合均匀，分装100瓶，即得。
11、化合物IV气雾剂的制备
处方：化合物IV 2.5g，Span20 3g，滑石粉(100目)4g，三氯一氟甲烷加至适量。
制法：将化合物IV、Span20和滑石粉分别置真空干燥箱内干燥数小时，置干燥器内冷却至室温，用气流粉碎机粉碎成微粉，再按处方量混匀，灌入密闭容器内，加入三氯一氟甲烷至规定量，即得。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.四氢黄连素噻二酮类化合物及其可药用盐，其特征在于，结构如通式I-X所示：
其中，
通式II中n为0～17的整数；
通式III中Y为碳或氮杂原子；
通式V中R1为甲基或乙氧基；
通式VI中R2为氢；
通式VII中m为1，Z为O；
通式VIII中R3和R4烷基；
通式X中X1、X2和X3为氢或氟。
2.根据权利要求1所述的四氢黄连素噻二酮类化合物及其可药用盐，其特征在于，
通式II中n为1、3、5、7、9或11的整数；
通式III中Y为碳或氮杂原子；
通式V中R1为甲基或乙氧基；
通式VI中R2为氢；
通式VII中m为1，Z为O；
通式VIII中R3和R4为异丙基；
通式X中X1为氟，X2为氢、X3为氢。
3.根据权利要求2所述的四氢黄连素噻二酮类化合物及其可药用盐，其特征在于，为下述化合物中的任一种：
4.根据权利要求2所述的四氢黄连素噻二酮类化合物及其可药用盐，其特征在于，所述可药用盐为硫酸盐、盐酸盐、硝酸盐或醋酸盐。
5.权利要求1-4任一项所述的四氢黄连素噻二酮类化合物及其可药用盐的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
a、中间体XI的制备：吗啉与氯乙酰氯经N-酰胺化即得中间体XI；
b、中间体XII的制备：以黄连素为起始原料经去甲基化反应得到小檗红碱，所述小檗红碱再经还原反应得到9-羟基四氢黄连素，所述9-羟基四氢黄连素与六次甲基四胺在三氟乙酸中反应即得中间体XII；
c、中间体XIII的制备：将中间体XII溶于N,N-二甲基甲酰胺，在碳酸钾作用下与卤代化合物发生亲核取代反应即得中间体XIII；所述中间体XIII的结构如通式XIII:1-16；
其中，
通式XIII:1-6中n为1、3、5、7、9或11的整数；
通式XIII:7-8中Y为碳或氮杂原子；
通式XIII:10-11中R1为甲基或乙氧基；
d、通式I-X所示的四氢黄连素噻二酮类化合物的制备：将中间体XII或XIII溶于溶剂后与2,4-噻二酮在六氢吡啶的催化下发生缩合反应，即制得通式I-X所示的四氢黄连素噻二酮类化合物；
e、通式I-X所示的四氢黄连素噻二酮类化合物的可药用盐的制备：将通式I-X所示的四氢黄连素噻二酮类化合物溶于有机溶剂中，加入可药用酸反应至无沉淀生成为止，即制得通式I-X所示的四氢黄连素噻二酮类化合物的可药用盐。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
步骤b中，所述去甲基化反应的温度为190℃；所述还原反应的试剂为硼氢化钠；所述9-羟基四氢黄连素与六次甲基四胺的物质的量之比为1:1.2；
步骤c中，所述中间体XII、卤代化合物和碳酸钾的物质的量之比为1:1.5:1.5；
步骤d中，所述缩合反应的溶剂为无水乙醇；所述中间体XII或XIII与2,4-噻二酮的物质的量之比为1:1.2；
步骤e中，所述机溶剂为氯仿、丙酮、乙腈、乙醚和四氢呋喃中的一种或多种。
7.权利要求1-4任一项所述的四氢黄连素噻二酮类化合物及其可药用盐在制备抗细菌和/或抗真菌药物中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述细菌为金黄色葡萄球菌、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、克雷白氏肺炎杆菌、大肠杆菌、粪肠球菌、鲍曼不动杆菌、铜绿假单胞菌中的任一种或多种；所述真菌为热带假丝酵母菌、烟曲霉菌、白色念珠菌、近平滑假丝酵母菌中的任一种或多种。
9.权利要求1-4任一项所述的四氢黄连素噻二酮类化合物及其可药用盐在制备DNA嵌入剂中的应用，其特征在于：所述DNA为耐甲氧西林金黄色葡萄球菌DNA。
10.权利要求1-4任一项所述的四氢黄连素噻二酮类化合物及其可药用盐与诺氟沙星和氟康唑联用在制备抗细菌和/或抗真菌药物中的应用。
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