CN110156737A - 一类吡喃酮化合物及其抗铜绿假单胞菌生物膜的应用 - Google Patents

一类吡喃酮化合物及其抗铜绿假单胞菌生物膜的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN110156737A
CN110156737A CN201910317077.4A CN201910317077A CN110156737A CN 110156737 A CN110156737 A CN 110156737A CN 201910317077 A CN201910317077 A CN 201910317077A CN 110156737 A CN110156737 A CN 110156737A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pseudomonas aeruginosa
compound
application
biomembrane
compounds
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910317077.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110156737B (zh
Inventor
李明凯
苏珊
尹鹏硕
李洲朋
陈光辉
王仪昆
曲迪
薛小燕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fourth Military Medical University FMMU
Original Assignee
Fourth Military Medical University FMMU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fourth Military Medical University FMMU filed Critical Fourth Military Medical University FMMU
Priority to CN201910317077.4A priority Critical patent/CN110156737B/zh
Publication of CN110156737A publication Critical patent/CN110156737A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110156737B publication Critical patent/CN110156737B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N43/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds
    • A01N43/02—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds having rings with one or more oxygen or sulfur atoms as the only ring hetero atoms
    • A01N43/04—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds having rings with one or more oxygen or sulfur atoms as the only ring hetero atoms with one hetero atom
    • A01N43/14—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds having rings with one or more oxygen or sulfur atoms as the only ring hetero atoms with one hetero atom six-membered rings
    • A01N43/16—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds having rings with one or more oxygen or sulfur atoms as the only ring hetero atoms with one hetero atom six-membered rings with oxygen as the ring hetero atom
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K31/00—Medicinal preparations containing organic active ingredients
    • A61K31/33—Heterocyclic compounds
    • A61K31/335—Heterocyclic compounds having oxygen as the only ring hetero atom, e.g. fungichromin
    • A61K31/35—Heterocyclic compounds having oxygen as the only ring hetero atom, e.g. fungichromin having six-membered rings with one oxygen as the only ring hetero atom
    • A61K31/352—Heterocyclic compounds having oxygen as the only ring hetero atom, e.g. fungichromin having six-membered rings with one oxygen as the only ring hetero atom condensed with carbocyclic rings, e.g. methantheline 
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P31/00—Antiinfectives, i.e. antibiotics, antiseptics, chemotherapeutics
    • A61P31/04—Antibacterial agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D311/00—Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one oxygen atom as the only hetero atom, condensed with other rings
    • C07D311/02—Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one oxygen atom as the only hetero atom, condensed with other rings ortho- or peri-condensed with carbocyclic rings or ring systems
    • C07D311/74—Benzo[b]pyrans, hydrogenated in the carbocyclic ring

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Communicable Diseases (AREA)
  • Oncology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Abstract

本发明涉及一类新型吡喃酮化合物及其抗铜绿假单胞菌生物膜的应用，所涉及的化合物结构式如式Ⅰ所示。所涉及的应用为本发明化合物用于制备抗铜绿假单胞菌生物膜药物的应用及本发明化合物用于制备抗铜绿假单胞菌感染药物的应用。其中：R＝2,4‑2NO2,2,6‑2Cl,3,5‑2CF3 式Ⅰ。

Description

一类吡喃酮化合物及其抗铜绿假单胞菌生物膜的应用
技术领域
本发明涉及吡喃酮类化合物及其抗铜绿假单胞菌生物膜应用。
背景技术
铜绿假单胞菌在人体皮肤、消化道和呼吸道等广泛分布，当机体抵抗力下降时可引发感染，是医院感染常见病原体，尤其在人工植入装置和导尿管等表面可形成生物膜，可保护细菌免遭机体免疫细胞的攻击，从而是临床铜绿假单胞菌难以彻底清除和细菌耐药的重要原因。此外，由于铜绿假单胞菌属于革兰阴性细菌，和葡萄球菌等临床常见革兰阳性菌的生物膜形成机制差异较大，对革兰阳性菌的生物膜有抑制作用的药物未必对铜绿假单胞菌生物膜形成有影响。因此，特异性抑制铜绿假单胞菌生物膜的药物将使细菌失去保护机制，从而暴露于机体免疫系统或增加临床抗菌药物的灭菌作用。然而截止目前，能有效抑制铜绿假单胞菌生物膜形成的药物尚未见报道。
发明内容
吡喃酮是一类重要的含氧杂环化合物，根据环中双键和羰基的位置不同，吡喃酮有α-吡喃酮和γ-吡喃酮两个异构体。吡喃酮化合物在自然界广泛分布，生物学活性丰富，在医药行业常用作抗菌药物、抗肿瘤药物和抗过敏药物的中间体，具有较好的临床应用前景。但吡喃酮结构多样，甚至相似化学结构的吡喃酮化合物由于其取代基及其取代位点的不同，活性差异较大。发明人人工合成了新型吡喃酮化学物，并在研究中意外发现所得化合物对铜绿假单胞菌生物膜的形成具有抑制作用，即具有抗铜绿假单胞菌生物膜的活性。
基于此，本发明的目的之一在于提供一类新型化学结构的吡喃酮化合物。
所提供化合物结构式如式Ⅰ所示：
其中：R＝2,4-2NO2,2,6-2Cl,3,5-2CF3
Ⅰ。
本发明的另一目的在于提供上述化合物用于制备抗铜绿假单胞菌生物膜制剂的应用。
同时，细菌生物膜(铜绿假单胞菌生物膜)是粘附在物体表面上由细菌(铜绿假单胞菌)自发形成的具有结构性的聚合物基质。生物膜可保护细菌(铜绿假单胞菌)不受抗菌药物的作用，并能降低机体免疫系统的吞噬和攻击，使细菌耐药性明显提高，给临床治疗带来极大困难。美国疾病控制与预防中心的研究表明，65％-80％的人类细菌感染与生物膜相关，50％的院内感染与医疗器械装置上的生物膜相关。因此，基于上述研究发现，本发明还提供了上述化合物作用于制备预防和治疗铜绿假单胞菌感染药物的应用。
附图说明
图1为本发明的化合物1的核磁共振图谱；
图2为本发明的化合物2的核磁共振图谱；
图3为本发明的化合物3的核磁共振图谱；
图4为本发明的化合物4的核磁共振图谱；
图5为化合物体外对铜绿假单胞菌生物膜形成的抑制作用；
图6为化合物3体内对铜绿假单胞菌导尿管生物膜形成的抑制作用；
图7为化合物3对生物膜感染实验动物膀胱铜绿假单胞菌的抑制作用；
图8为化合物3对生物膜感染实验动物肾脏铜绿假单胞菌的抑制作用。
具体实施方式
本发明合成了一类新型吡喃类化合物，并针对临床容易形成生物膜的铜绿假单胞菌，评价化合物抑制铜绿假单胞菌生物膜形成的活性。
本发明化合物的合成路线及方法为：
A：将适量的1,3-环己二酮，丙二腈和不同取代基的芳香醛按照1:1:1摩尔混合后加热至溶解；
B：加入催化量的4-二甲氨基吡啶,加热回流3-4小时；
C：冷却后固体析出，抽滤，固体再用无水乙醇重结晶，最终得纯品。
实施例：
该实施例合成通式如式Ⅱ所示的化合物：
其中：
R＝2,4-2NO2，2,6-2Cl，3,5-2CF3，2,4-2Cl。
合成方法为：
A：在250mL三口烧瓶中将适量的1,3-环己二酮，丙二腈和不同取代基的芳香醛按照1:1:1摩尔混合后加热至溶解；
B：加入催化量的4-二甲氨基吡啶,加热回流3-4小时；
C：冷却后固体析出，抽滤，固体再用无水乙醇重结晶，最终得纯品。
结构鉴定：
利用核磁共振波谱(NMR)对上述合成的系列新型吡喃类化合物进行分子量、结构和纯度等鉴定，核磁共振波谱化学结构鉴定结果见图1-4。
化合物1：
2-Amino-4-(2,4-dinitrophenyl)-3-cyano-5-oxo-4H,5H-pyrano[3,2c]chromene:
1H NMR(DMSO-d6,δ,ppm):8.695-8.701(d,1H),8.396-8.423(q,1H),7.903-7.946(q,2H),7.729-7.772(m,3H),7.476-7.556(m,2H),5.310(s,1H).
化合物2：
2-Amino-4-(2,6-dichlorophenyl)-3-cyano-5-oxo-4H,5H-pyrano[3,2c]chromene:
1H NMR(DMSO-d6,δ,ppm):7.879-7.902(q,1H),7.713-7.756(m,1H),7.475-7.547(m,5H),7.307-7.398(m,2H),5.536(s,1H).
化合物3：
2-Amino-4-(3,5-ditrifluoromethylphenyl)-3-cyano-5-oxo-4H,5H-pyrano[3,2c]chr omene:
1H NMR(DMSO-d6,δ,ppm):8.075(s,2H),8.017(s,1H),7.902-7.925(q,1H),7.717-7.760(m,1H),7.577(s,2H),7.468-7.535(m,2H),4.868(s,1H).
化合物4：
2-Amino-4-(2,4-dichlorophenyl)-3-cyano-5-oxo-4H,5H-pyrano[3,2c]chromene:
1H NMR(DMSO-d6,δ,ppm):7.893-7.917(q,1H),7.718-7.761(m,1H),7.593-7.598(d,1H),7.477-7.535(m,4H),7.345-7.410(m,2H),4.983(s,1H).
实施例合成化合物的最小抑菌浓度(MIC)的测定：
试验中所用菌株来自美国模式培养物研究所(American Type CultureCollection,ATCC)。
采用液体稀释法测定。按照256、128、64、32、16、8、4、2、1、0.5、0.25、0.125μg/ml的浓度梯度配制化合物。摇菌至A630nm＝0.5～0.6，稀释至0.5麦氏比浊标准，然后1:300稀释，取50μl的菌液加入不同浓度的化合物，37℃孵育12～16h。同时设置M-H肉汤对照和单纯细菌对照。在每管中加入10g/L(1％)氯化三苯四氮唑(TTC)10μl。37℃孵育3h后有细菌生长管呈红色，不显红色的最低药物浓度为化合物对检测菌的MIC(如表1所示)。
表1吡喃酮化合物对铜绿假单胞菌的MIC值
上述测定结果显示四个化合物在体外对铜绿假单胞菌MIC>256μg/ml，均没有抗菌活性，而对照抗生素环丙沙星和丁胺卡那能有效抗菌。
化合物对体外铜绿假单胞菌生物膜作用抑制作用的研究：
A：分别从划线培养的M-H琼脂培养基上挑取铜绿假单胞菌的单克隆菌落，接种于4mL的LB培养基中，以220r/min，37℃的条件培养至对数生长期。
B：在96孔板每孔中加入100μl的M-H肉汤培养基，吸取100μl的铜绿假单胞菌菌液加入第1孔中吹打混匀后吸取100μl加入第2孔中，依次类推，最后1孔混匀后吸取100μl弃去。
C：在酶标仪上选定630nm检测，记录OD630值为0.1时菌液所稀释的倍数(此时菌液浓度约为108CFU/mL)，将菌液用含2％葡萄糖的LB培养基稀释至相对应的倍数后再按1：100的比例向菌液稀释至106CFU/mL。
D：向96孔板每孔分别加入LB溶解的浓度为64、128和256μg/mL上述各化合物100μL后，加入已制备的浓度为106CFU/mL的菌液100μL，取一排孔加入200μL含2％葡萄糖的LB培养基作为空白对照，将96孔板放入37℃孵箱恒温孵育24h。
E：吸去上清，用0.01M的PBS洗三遍，每孔加入150μl甲醇固定30min，轻柔弃去甲醇，加入150μl 1％的结晶紫溶液染色15min。
F：轻柔吸去结晶紫溶液，用0.01M的PBS轻洗3遍，放入烘箱烘干，每孔加入33％冰醋酸溶液150μl，使用酶标仪在630nm处测吸光度。
将没有经过化合物处理的铜绿假单胞菌作为空白对照组(C)，和对照组相比，化合物1,2,3在浓度为64、128和256μg/mL时，对铜绿假单胞菌生物膜的形成具有显著的抑制作用(P<0.05)，而化合物4在上述浓度对铜绿假单胞菌生物膜的形成没有抑制作用，如图5所示。
化合物3对体内铜绿假单胞菌生物膜作用的研究：
A：挑取铜绿假单胞菌单克隆于肉汤培养基中37℃，220rpm摇菌过夜。
B：次日使用含有0.5％葡萄糖的LB培养基稀释到1×106CFU/ml备用。
C：SD大鼠使用戊巴比妥钠麻醉后固定进行腹部脱毛。剪开腹直肌暴露膀胱后，将无菌塑料插管置于膀胱中并向膀胱中注射1×105CFU/ml菌液100μl。
D：铜绿假单胞菌感染后2h分别对阴性对照组和实验组腹腔注射化合物3(2.5mg/kg、5mg/kg)进行治疗。
E：化合物3给予24h后将大鼠麻醉处死，对其腹部消毒后剪开膀胱取出植入插管。使用无菌PBS清洗2遍，洗去浮游菌和杂质，导管置于1ml PBS溶液中超声2min使生物膜脱落，10倍稀释后计算铜绿假单胞菌的CFU(图6)。取实验动物膀胱和肾脏进行称重，组织研磨后稀释，计算CFU(图7、8)。

Claims (4)

1.一类吡喃酮化合物，其结构式如式Ⅰ所示：
其中：R＝2,4-2NO2,2,6-2Cl,3,5-2CF3
Ⅰ。
2.权利要求1所述化合物用于制备抗铜绿假单胞菌生物膜制剂的应用。
3.权利要求1所述化合物用于制备预防或治疗铜绿假单胞菌感染药物的应用。
4.如权利要求3所述的应用，其特征在于，所述化合物用于制备通过抗铜绿假单胞菌生物膜预防或治疗铜绿假单胞菌感染药物的应用。
CN201910317077.4A 2019-04-19 2019-04-19 一类吡喃酮化合物及其抗铜绿假单胞菌生物膜的应用 Active CN110156737B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910317077.4A CN110156737B (zh) 2019-04-19 2019-04-19 一类吡喃酮化合物及其抗铜绿假单胞菌生物膜的应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910317077.4A CN110156737B (zh) 2019-04-19 2019-04-19 一类吡喃酮化合物及其抗铜绿假单胞菌生物膜的应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110156737A true CN110156737A (zh) 2019-08-23
CN110156737B CN110156737B (zh) 2022-07-22

Family

ID=67639763

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910317077.4A Active CN110156737B (zh) 2019-04-19 2019-04-19 一类吡喃酮化合物及其抗铜绿假单胞菌生物膜的应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110156737B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111248153A (zh) * 2020-03-27 2020-06-09 山东中医药高等专科学校 一种大鼠肺部铜绿假单胞菌生物膜感染模型及其构建方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107141300A (zh) * 2017-05-03 2017-09-08 江苏旭峰医疗科技有限公司 2‑氨基‑4‑(3‑氟甲基苯)‑3‑氰基‑5‑氧代‑4h,5h‑吡喃酮及其应用
CN107216305A (zh) * 2017-05-03 2017-09-29 中国人民解放军第四军医大学 一类苯并吡喃类化合物及其应用
US20180305321A1 (en) * 2015-10-27 2018-10-25 Katholieke Universiteit Leuven Compounds, compositions, and methods for controlling biofilms

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180305321A1 (en) * 2015-10-27 2018-10-25 Katholieke Universiteit Leuven Compounds, compositions, and methods for controlling biofilms
CN107141300A (zh) * 2017-05-03 2017-09-08 江苏旭峰医疗科技有限公司 2‑氨基‑4‑(3‑氟甲基苯)‑3‑氰基‑5‑氧代‑4h,5h‑吡喃酮及其应用
CN107216305A (zh) * 2017-05-03 2017-09-29 中国人民解放军第四军医大学 一类苯并吡喃类化合物及其应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
COLUMBUS, OHIO, US REGISTRY[ONLINE]: "STN检索报告", 《STN REGISTRY》, 30 January 2018 (2018-01-30), pages 1 - 2 *
罗礼阳 等: "香豆素类化合物的抗菌活性及其作用机制研究进展", 《山东医药》, vol. 57, no. 28, 31 December 2017 (2017-12-31), pages 102 - 105 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111248153A (zh) * 2020-03-27 2020-06-09 山东中医药高等专科学校 一种大鼠肺部铜绿假单胞菌生物膜感染模型及其构建方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110156737B (zh) 2022-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20230404076A1 (en) Antimicrobial peptide spampcin56-86 from scylla paramamosain and applications thereof
CN106518828A (zh) 酰胺类杨梅素衍生物、其制备方法及应用
Su et al. In vitro and in vivo anti-biofilm activity of pyran derivative against Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa
CN108752305A (zh) 闭环桃金娘酮类似物及在抗菌药物中的应用
CN106146603A (zh) 一种闭花木酮衍生物的制备方法
CN110156737A (zh) 一类吡喃酮化合物及其抗铜绿假单胞菌生物膜的应用
CN106674331B (zh) 抗菌脂肽bacaucin及其制备方法与应用
CN110305193B (zh) 一种抗牙龈卟啉单胞菌多肽及应用
CN103360370A (zh) 硝基咪唑衍生物的合成及其在抗菌药物方面的应用
CN107141300B (zh) 2-氨基-4-(3-氟甲基苯)-3-氰基-5-氧代-4h,5h-吡喃酮及其应用
CN108785291A (zh) 竹红菌素在制备抗白色念珠菌的产品中的应用
US8633166B2 (en) Methicillin-resistant Staphylococcus aureus active metabolites
CN105198903B (zh) 一种治疗急性上呼吸道感染的药物组合物
Nicolle et al. Susceptibility of clinical isolates of Staphylococcus saprophyticus to fifteen commonly used antimicrobial agents
CN104788416B (zh) 一种黄酮醇类天然产物衍生物及其用途
RU2297842C2 (ru) Способ профилактики микотоксикозов животных
US11214550B2 (en) Bis-cyclic guanidines as antibacterial agents
CN100441580C (zh) 喹啉二酮衍生物及其在制备抗菌药物中的应用
CN105732601B (zh) 含咪唑类功能基团的香豆素类化合物及其制备方法和应用
CN106588581A (zh) 芪类衍生物及其应用
CN101027299A (zh) 碳－和杂－环硝基呋喃抗生素及其应用
CN102370633A (zh) 一种细菌YycG组氨酸激酶抑制剂
CN109718227A (zh) 补骨脂查尔酮和异补骨脂查尔酮的用途
Mohammed Synthesis, characterization, and antibacterial activity of chalcones derivatives
CN115925585B (zh) 氯福克酚衍生物、抗菌药物及制备方法与应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant