CN1458932A - 作为抗菌剂的3－(杂芳基乙酰氨基)－2－氧代－氮杂环丁烷－1－磺酸衍生物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及新的式(I)3－(杂芳基乙酰氨基)－2－氧代－氮杂环丁烷－1－磺酸的外消旋物及旋光异构体的顺式(Syn)异构体及其在治疗革兰氏阴性致病菌引起的感染方面的应用。

Description

作为抗菌剂的3-(杂芳基乙酰氨基)-2- 氧代-氮杂环丁烷-1-磺酸衍生物
本发明涉及新的3-(杂芳基乙酰氨基)-2-氧代-氮杂环丁烷-1-磺酸的外消旋物及旋光异构体的顺式(Syn)异构体及其在治疗革兰氏阴性致病菌引起的感染方面的应用。
                       发明背景
细菌是适应性极强的微生物，具有适应不利条件并在此等条件下生存的能力。世界各地医院与诊所的医生面对新种耐药细菌感染的蔓延正在失去解决办法，这些感染包括葡萄球菌、链球菌、肠球菌和假单胞菌引起的感染。
由于靶位的变化，通透性的改变或到达活性部位之前活性成分的流出及抗生素的失活，细菌对现行抗生素的耐药性一直在急剧上升。
鉴于已经证明的临床效力和它们优越的安全性，β-内酰胺类抗生素(青霉素类、头孢菌素类、单环β-内酰胺类和碳青霉烯类)是治疗多种感染性疾病最常用的一组抗生素。革兰氏阳性病原体对β-内酰胺类抗生素产生的细菌耐药性主要是由青霉素结合蛋白(PBP’s)的变化，活性成分的流出以及活性成分的失活所致。而革兰氏阴性病原体对β-内酰胺类抗生素产生细菌耐药性的原因除了革兰氏阳性病原体的那些原因外还包括外膜通透性的改变。
为了克服外膜通透性改变这一问题，近年来已经报道了大量含铁螯合邻苯二酚基团和二羟基吡啶酮基团的β-内酰胺化合物(头孢烯和单环菌素)(第29届ICAAC，Houston Texas，1989年9月18日，文摘号355,356；第30届ICAAC，Atlanta，Georgia，1990年10月22日，文摘号458；Antimicrobial Agents and Chemotherapy1991，35，104-110)。这些化合物的强效活性是由于它们利用了转运透过细菌外膜的TonB依赖性铁转运系统所致(AntimicrobialAgents and Chemotherapy 1995，39，613-619)。
单环菌素是一类抗菌剂，已经用于治疗革兰氏阴性微生物引起的感染。目前临床使用的有氨曲南(Aztreonam)和卡芦莫南(Carumonam)。直接连接在单环菌素母核中肟侧链上的喹喔啉正在研制之中(Curr.Opin.Anti-infect.Drugs 1999，1(1)，96-100；Antimicrobial Agents and Chemotherapy 1997，41，1010-1016)。另外，通过亚甲基间隔基以相反的取向与肟侧链连接的二羟基吡啶已被报道为β-内酰胺酶抑制剂(USP-5888998(1999))。
本发明描述了一类二羟基吡啶酮基团直接或通过适当的间隔基连接到单环菌素母核中肟侧链上的化合物，及其在治疗革兰氏阴性感染，特别是假单胞菌引起的感染方面的应用。绿脓杆菌依旧是极为常见的机会性病原体，在免疫减弱患者体中能引起多种感染。这些感染常伴有明显的病态，并且难以治疗。
                     发明概述
本发明之目的是提供新的式I 3-(杂芳基乙酰氨基)-2-氧代-氮杂环丁烷-1-磺酸化合物的外消旋物及旋光异构体的顺式(Syn)异构体，它们对革兰氏阴性菌，特别是假单胞菌菌株具有抗菌活性。
本发明的进一步目的是提供包含式I化合物和可药用的载体或稀释剂的药物组合物。
本发明的另一个目的是提供一种治疗包括假单胞菌在内的革兰氏阴性致病菌引起的细菌性感染的方法。
               发明详述
本发明提供了新的式I 3-(杂芳基乙酰氨基)-2-氧代-氮杂环丁烷-1-磺酸的外消旋物及旋光异构体的顺式(Syn)异构体：
Figure A0181573100081
其中
M为氢或可药用的成盐阳离子；
X为CH，N或C-卤代；
R为C1-C3烷基，该烷基是未取代的或被至少一个(a)卤原子(b)其中R5为氢，CONH2或2，5-二羟基-4-氧代-1，4-二氢吡啶-2-基-羰基的OR5取代，并且其中的C1烷基不能同时被卤原子和OR5取代；
R1和R2独立地为OH，COOH，CONH2，任选取代的苯基或C1-C3烷基；或者
R1和R2一起表示-O-CH＝CH-CH2-，-O-CH2-CH2-O-，-CH2-CH2-CH2-，-CH2-CH2-CH2-CH2-，-CH＝CH-CH＝CH-或-CH＝C(OH)-C(OH)-CH-，它们与其所键合的碳原子一起形成五元或六元环；
R3和R4独立地为氢，任选取代的C1-C3烷基，任选取代的苯基或C3-C6环烷基；
R3和R4一起表示C3-C6环烷基。
本文所用术语“C1-C3烷基”是指选自甲基、乙基、丙基和异丙基的含1-3个碳原子的直链或支链烷基。
本文所用术语“C3-C6环烷基”是指选自环丙基、环丁基、环戊基和环己基的含3-6个碳原子的饱和脂环烃基。
本文所用术语“卤原子”是指氟、氯、或溴。
正如本文所用，应用于基团的术语“取代的”是指被1、2或3个选自OH、NH2、二甲氨基、卤原子、OCH3、COOH、CONH2、NO2或CN的取代基取代。
本文所用术语“外消旋物”是指具有零旋光度的式I分子的非对映异构体混合物。
本文所用术语“旋光异构体”是指的式I分子中不对称碳原子处的纯净单一R和S非对映异构体。
本文所用术语“可药用的成盐阳离子”是指碱金属(例如钠、钾)，碱土金属(例如钙、镁)，有机碱(例如三乙胺、乙醇胺、N-甲基吗啉)或碱性氨基酸(例如赖氨酸、精氨酸、鸟氨酸或组氨酸)。此外，当式I中M为氢时，通过与式I分子中存在的碱性氮原子相互作用可以形成两性离子物(内盐)。
本发明的优选实施方案提供了新的式I 3-(杂芳基乙酰氨基)-2-氧代-氮杂环丁烷-1-磺酸的外消旋物及旋光异构体的顺式(Syn)异构体：
Figure A0181573100091
其中
M为氢或可药用的成盐阳离子；
X为CH；
R为CH3，CH2F或CH2OCONH2；
R1为OH，
R2为氢；
R1和R2一起表示形成六元环的-CH＝C(OH)-C(OH)-CH-；
R3和R4独立地为氢；
R3和R4一起表示环丙基。
这里所用术语“外消旋物”是指具有零旋光度的式I分子的非对映异构体混合物。
这里所用术语“旋光异构体”是指式I分子中不对称碳原子处的纯净单一R和S非对映异构体。
这里所用术语“可药用的成盐阳离子”是指碱金属(例如钠，钾)。此外，当式I中的M为氢时，通过与式I分子中存在的碱性氮原子相互作用而可以形成两性离子物(内盐)。
本发明化合物可以单独或与其它药物联合用于治疗革兰氏阴性菌(包括但不限于假单胞菌，阴沟肠杆菌(E.eloaecae)，费氏柠檬酸杆菌(C.freundii)，摩氏摩根菌(M.Morganii)，肺炎杆菌和大肠杆菌)在包括人在内的哺乳动物体内引起的细菌性感染。这些化合物可以以药物剂型形式给药，包括肠胃外制剂如注射剂、栓剂、气雾剂等，以及口服制剂如片剂，包衣片剂、粉剂、颗粒剂、胶囊剂、液剂等。上述各种制剂均采用本领域公知的方法配制。
对于口服给药固体制剂的配制，包括向本发明化合物中加入赋形剂，并且如果需要的话，还可以加入粘合剂、崩解剂、润滑剂、着色剂、矫味剂、调味剂等，然后按常规方式制备片剂、包衣片剂、颗粒剂、粉剂、胶囊剂等。
对于注射剂的配制，包括向本发明活性成分中加入pH调节剂、缓冲剂、稳定剂、等渗剂，然后按常规方式制备供皮下、肌内或静脉给药用的注射剂。
对于栓剂的配制，是向本发明活性成分中加入基质，并且如果需要的话还加入表面活性剂，然后用常规方法制备栓剂。
适用于口服固体制剂的赋形剂是本领域普遍使用的那些赋形剂，其有用实例为诸如乳糖、蔗糖、氯化钠、淀粉、碳酸钙、高岭土、结晶纤维素、甲基纤维素、甘油、藻酸钠、阿拉伯胶之类载体，诸如聚乙烯醇、聚乙烯醚、聚乙烯吡咯烷酮、乙基纤维素、阿拉伯胶、schellac、蔗糖、水、乙醇、丙醇、羧甲基纤维素、磷酸钾之类粘合剂，诸如硬脂酸镁、滑石之类润滑剂，并且进一步包括诸如普通着色剂、崩解剂之类的添加剂。适用于栓剂的基质例如为油质基质如可可脂、聚乙二醇、羊毛脂、脂肪酸三甘油酯、witepsol(商标，Dynamite Nobel有限公司)等。液体制剂可以为水性或油性悬浮剂、溶液、糖浆剂、酏剂等，它们可以按照常规方法利用添加剂制得。
本发明药物组合物中化合物I的加入量随剂型、化合物的溶解度和化学性质、给药途径、给药方案等因素而变化。在口服制剂情形下上述加入量优选为约1-25w/w％，而在注射剂即肠胃外制剂情形下则优选为约0.1-5w/w％。
本发明化合物I的剂量应根据个体情况，考虑症状、受治疗者的年龄和性别等因素而定。通常，口服给药情形下成人每天的剂量为约50-1500mg，分2-4个分剂量给用，而注射(例如静脉注射)给药情形下成人每天的剂量为2ml(约1-100mg)，每天给药一次，其中如果需要的话注射剂可以用生理盐水或葡萄糖注射液稀释，并且在至少5分钟内缓慢给药。而就栓剂而言，剂量为约1-1000mg，每天一次或以6-12小时的间隔分两次给药，其中栓剂可以通过插入直肠内的方式施用。
通过式(II)3-氨基-氮杂环丁烷-2-酮磺酸与式III的杂芳基羧酸反应，继而脱保护保护基，可以制备具有式I的本发明化合物。
                        方案1
Figure A0181573100121
某些通式IV衍生物的制备如下：使3-氨基氮杂环丁烷-2-酮磺酸(II)在二环己基碳二亚胺(DCC)存在下与杂芳基羧酸(III)反应，或者在碱存在下与化合物(III)的酰氯反应，或者在本领域专业知识范围内与化合物(III)的活化酯反应。
另一方面，式I化合物也可以如下制备：
Figure A0181573100131
化合物II(R＝CH3)的制备按照合成方案2进行，参见J.Org.Chem.1982，47，5160-5167中的描述。
                        方案2
Figure A0181573100132
R＝反式CH3，苏氨酸衍生得到
R＝顺式CH3，别苏氨酸衍生得到
化合物II(R＝CH2F，CH2OCONH2)以普通中间体V为原料按照合成方案3制备，参见J.Antibiotics 1983，36，1201-1204和J.Antibiotics 1985，38，346-357中的描述。
                      方案3
Figure A0181573100141
普通中间体V按照方案4中描述的合成路线制备。化合物VI的非对映异构体用旋光拆分方法分离(J.Antibiotics 1985，38，346).
                      方案4
             *表示碳3和4处的顺式异构体
化合物III的制备由2-杂芳基-2-氧代乙酸(VII)与O-杂芳基羟胺(VIII)在室温下反应完成，结果唯一地获得顺式异构体。化合物VIII以杂芳基甲醇为原料按方案5所述制得(J.Antibiotics 1990，43，189-198)。
                      方案5
                DEAD＝偶氮二羧酸二乙酯
在上述描述中(方案1-5)，各反应物是和适当溶剂一起在高温或低温下反应足够时间，从而能够使反应完全进行。反应条件取决于反应物的性质和反应性。凡当反应中使用碱时，它们均选自三乙胺、三丁胺、三辛胺、吡啶、4-二甲氨基吡啶、二异丙基乙胺、1，5-二氮杂二环[4.3.0]壬-5-烯，1，8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯，碳酸钠，碳酸氢钠，碳酸钾，碳酸氢钾或碳酸铯。
保护基的脱保护或者通过氢解法进行，或者使用适当酸如盐酸、三氟乙酸或乙酸在溶剂如甲醇、乙醇、丙醇或乙酸乙酯中水解完成。氢化反应通常是在金属催化剂如Pd、Pt或Rh存在下在常压或高压下进行。
反应所选溶剂取决于所用反应物，并且选自如苯、甲苯、乙腈、四氢呋喃、乙醇、甲醇、氯仿、乙酸乙酯、二氯甲烷、二甲基甲酰胺、二甲亚砜、六甲基磷酰三胺之类的溶剂。同样还可以使用溶剂混合物。
反应温度一般在-70℃到150℃之间。反应物之间的摩尔比优选为1∶1-1∶5。反应时间在0.5-72小时内变化，这取决于各反应物。
本发明用下列非限制性实施例进一步说明。
                        实施例1
(3S)-反式-3-[(2-氨基)噻唑-4-基)-(Z)-2-{(1，5-二羟基-4-吡啶酮-2-基甲氧基)亚氨基}乙酰氨基]-4-甲基-2-氧代氮杂环丁烷-1-磺酸，钠盐
步骤1：1，5-二苄氧基-2-(N-邻苯二甲酰亚氨基)氧基甲基-4-吡啶酮
Figure A0181573100161
氮气氛下，用三苯膦处理1，5-二苄氧基-2-羟甲基-4-吡啶酮(20.0g，0.041mol)和N-羟基邻苯二甲酰亚胺(6.64g，0.048mol)在THF(200ml)与干燥DMF(200ml)的混合液中形成的溶液，并冷却到0℃。然后在10分钟内向反应混合物中逐滴加入偶氮二羧酸二乙酯，0℃搅拌1小时，之后用乙酸乙酯和水稀释。分离有机层，以水和盐水洗涤，硫酸钠干燥，过滤并真空蒸发。所得粗产物用硅胶柱色谱法提纯，使用EA∶己烷(1∶2-1∶0)梯度混合液洗脱。得到纯净标题化合物。
收率：19.0g，73％
1HNMR(DMSO-d6)：δ4.78(s，2H)，6.24(s，1H)，6.29(s，1H)，6.46(s，1H)，7.18-7.38(m，
20H)，7.62(s，1H)，7.85(s，4H).
步骤2：2-(2-三苯甲基氨基)-噻唑-4-基)-(Z)-2-[1，5-二苄氧基-4-吡啶酮-2-基甲氧基]-亚氨基乙酸
Figure A0181573100171
用肼(0.76ml)处理1，5-二苄氧基-2-(N-邻苯二甲酰亚氨基)氧基甲基-4-吡啶酮(10g，15.8 mmol)的乙醇(98％，100ml)溶液。加热回流混合物1小时，冷却到室温。过滤所获得的悬浮液，蒸发滤液至干，再用氯仿处理。滤出析出的固体，浓缩母液，并将得到的残留物溶于乙醇(98％)，然后用2-氧代-2-[(N-三苯甲基氨基)噻唑-5-基]乙酸(6.38g)的氯仿溶液处理。室温搅拌反应混合物18小时，之后真空蒸发。将所得残留物溶于乙酸乙酯，加己烷稀释。过滤析出的固体，干燥得到2-(2-三苯甲基氨基)噻唑-4-基)-(Z)-2-[1，5-二苄氧基-4-吡啶酮-2-基甲氧基]亚氨基乙酸。
收率：11.2g，79％.
1HNMR(DMSO-d6)：δ4.62(s，2H)，6.03(s，1H)，6.28(s，1H)，6.40(s，1H)，6.66(s，1H)，
7.18-7.35(m，35H)，7.48(s，1H)，8.64(s，1H).
步骤3：(3S)-反式-3-[2-(2-三苯甲基氨基)噻唑-4-基)-(Z)-2-{(1，5-二苄氧基-4-吡啶酮-2-基甲氧基)亚氨基}乙酰氨基]-4-甲基-2-氧代氮杂环丁烷-1-磺酸
室温搅拌由(3S)-反式-3-氨基-4-甲基-2-氧代氮杂环丁烷-1-磺酸[7.30g，40.52mmol，J.Org.Chem.，47，5160，(1982)]、2-(2-三苯甲基氨基)噻唑-4-基)-(Z)-2-[1，5-二苄氧基-4-吡啶酮-2-基甲氧基]亚氨基乙酸(步骤2，6.50g，40.51mmol)、DCC(9.15g，44.34mmol)和1-羟基苯并三唑(5.47g，40.5mmol)在干燥DMF(400ml)中形成的混合物共计30分钟，然后向此混合物中加入NaHCO3(3.40g，40.52mmol)。混合物在氮气氛围中室温搅拌过夜，过滤。真空蒸发母液除去DMF，将所得残留物溶于乙酸乙酯和蒸馏水中，调节至pH～3。有机层用无水硫酸钠干燥，过滤，真空蒸发。
将如此得到的产物用HP-20柱色谱提纯，使用水∶乙腈(1∶0-1∶9)梯度混合液洗脱，得标题化合物。再次使用乙酸乙酯∶甲醇(1∶0-9∶1)梯度混合液进行硅胶柱层析，得标题化合物。
收率：37.00g，85.9％。
1HNMR(DMSO-d6)：δ1.29(d，3H，J＝6.0Hz)，3.54-3.61(m，1H)，4.30-4.35(m，1H)，4.70(s，
2H)，5.98(s，1H)，6.29(s，2H)，6.71(s，1H)，7.25-7.35(m，35H)，7.51(s，1H)，8.83(s，1H)，
9.39(d，1H，J＝7.7Hz).
步骤4：(3S)-反式-3-[(2-氨基)噻唑-4-基)-(Z)-2-{(1，5-二羟基-4-吡啶酮-2-基甲氧基)亚氨基}乙酰氨基]-4-甲基-2-氧代氮杂环丁烷-1-磺酸
Figure A0181573100181
-10℃、氮气氛下，用三氟乙酸(25ml)处理(3S)-反式-3-[2-(2-三苯甲基氨基)噻唑-4-基)-(Z)-2-{(1，5-二苄氧基-4-吡啶酮-2-基甲氧基)亚氨基}乙酰氨基]-4-甲基-2-氧代氮杂环丁烷-1-磺酸(5.00g，4.703mmol)在干燥茴香醚(14ml)中的悬浮液，之后0℃搅拌2小时。减压蒸发溶剂，残留物用乙醚-己烷和乙酸乙酯混合液(1∶1∶1)研制。过滤所得固体，用乙醚-己烷和乙酸乙酯混合液(1∶1∶1)洗涤，得一固体物。将上述固体物进一步通过HP-20柱色谱提纯，使用蒸馏水和乙腈(1∶0-9∶1)的梯度混合液洗脱，冻干合适馏分，得标题化合物。
收率：2.7g，92％；mp：200℃(分解).
1HNMR(DMSO-d6)：δ1.41(d，3H，J＝6.2Hz)，3.70-3.80(m，1H)，4.46(dd，1H，J＝2.4Hz和
5.2Hz)，5.30(s，2H)，6.85(s，1H)，7.05(s，1H)，7.35(br，s，2H)，8.17(s，1H)，9.50(d，1H，
J＝7.7Hz).
步骤5：(3S)-反式-3-[(2-氨基)噻唑-4-基)-(Z)-2-{(1，5-二羟基-4-吡啶酮-2-基甲氧基)亚氨基}乙酰氨基]-4-甲基-2-氧代氮杂环丁烷-1-磺酸，钠盐
Figure A0181573100191
冷却(3S)-反式-3-[(Z)-(2-氨基)噻唑-4-基)-2-{(1，5-二羟基-4-吡啶酮-2-基甲氧基)亚氨基}乙酰氨基]-4-甲基-2-氧代氮杂环丁烷-1-磺酸(1.30g，2.66mmol)的蒸馏水(15ml)悬浮液到～5-6℃，搅拌下分多次加入NaHCO3(s，0.223g，2.654mmol)。这样在10分钟内获得一清亮透明溶液，过滤，冻干得到(3S)-反式-3-[{(2-氨基)噻唑-4-基)-(Z)-2-{(1，5-二羟基-4-吡啶酮-2-基甲氧基)亚氨基}乙酰氨基]-4-甲基-2-氧代氮杂环丁烷-1-磺酸，钠盐。
收率：1.32g，97.13％.
1HNMR(DMSO-d6)：δ1.42(d，3H，J＝6.1Hz)，3.70-3.80(m，1H)，4.48-4.53(m，1H)，5.13(s，
2H)，6.64(s，1H)，6.79(s，1H)，7.24(br，s，2H)，7.68(s，1H)，9.52(d，1H，J＝7.0Hz).
                   实施例2
3-[2-(2-氨基噻唑-4-基)-(Z)-2-{(1，5-二羟基-4-吡啶酮-2-基甲氧基)亚氨基}乙酰氨基]-4-氨基甲酰氧基甲基-2-氮杂环丁烷酮-1-磺酸，钠盐
步骤1：3-[2-(2-三苯甲基氨基)-噻唑-4-基)-(Z)-2-{(1，5-二苄氧基-4-吡啶酮-2-基甲氧基)亚氨基}乙酰氨基]-4-氨基甲酰氧基甲基-2-氮杂环丁烷酮
2-(2-三苯甲基氨基)-噻唑-4-基)-(Z)-2-[1，5-二苄氧基-4-吡啶酮-2-基甲氧基]亚氨基乙酸(0.34g，0.377mmol)的干燥DMF(20ml)溶液用DCC(0.078g，0.377mmol)和1-羟基苯并三唑(0.050g，0.0377mmol)处理。混合物在氮气氛下室温搅拌30分钟，然后向此混合物中加入NaHCO3(0.032g，0.377mmol)和3-氨基-4-氨基甲酰氧基甲基-2-氮杂环丁烷酮(0.06g，0.377mmol)/DMF(5ml)。室温下搅拌反应混合物18小时，真空除去DMF。所得产物用硅胶柱色谱法提纯，以乙酸乙酯和甲醇(10∶1-9.5∶0.5)梯度混合液洗脱，得标题化合物。
收率：0.2g，97.13％。
1MR(DMSO-d6)：δ3.80-3.92(m，2H)，3.97-4.05(m，1H)，4.70(s，2H)，5.17-5.25(m，
1H)，6.00(s，1H)，6.31(s，1H)，6.53(br，s，2H)，6.74(s，1H)，7.24-7.38(m，35H)，7.58(s，1H)，
8.50(s，1H)，8.80(s，1H)，9.29(d，1H， J＝9.0Hz).
步骤2：3-[{2-(2-三苯甲基氨基)噻唑-4-基)}-(Z)-2-{(1，5-二苄氧基-4-吡啶酮-2-基甲氧基)亚氨基}乙酰氨基]-4-氨基甲酰氧基甲基-2-氮杂环丁烷酮-1-磺酸
用三氧化硫-吡啶配合物(0.153g，0.96mmol)处理3-[{2-(2-三苯甲基氨基)噻唑-4-基)}-(Z)-2-{(1，5-二苄氧基-4-吡啶酮-2-基甲氧基)亚氨基}乙酰氨基]-4-氨基甲酰氧基甲基-2-氮杂环丁烷酮(0.25g，0.244mmol)的吡啶(2ml)溶液，并在70℃下加热混合物45分钟。冷却反应混合物到室温，用乙醚处理，过滤固体物，依次用蒸馏水、乙醚洗涤，干燥得到顺式-3-[{2-(2-三苯甲基氨基)噻唑-4-基)}-(Z)-2-{(1，5-二苄氧基-4-吡啶酮-2-基甲氧基)亚氨基}乙酰氨基]-4-氨基甲酰氧基甲基-2-氮杂环丁烷酮-1-磺酸。
收率：0.23g，85％。
步骤3：3-[2-(2-三苯甲基氨基)-噻唑-4-基)-(Z)-2-{(1，5-二苄氧基-4-吡啶酮-2-基甲氧基)亚氨基}乙酰氨基]-4-氨基甲酰氧基甲基-2-氮杂环丁烷酮-1-磺酸，钠盐
用NaHCO3(s，0.050g，0.595mmol)处理3-[2-(2-三苯甲基氨基)-噻唑-4-基)-(Z)-2-{(1，5-二苄氧基-4-吡啶酮-2-基甲氧基)亚氨基}乙酰氨基]-4-氨基甲酰氧基甲基-2-氮杂环丁烷酮-1-磺酸(0.390g，0.353mmol)在蒸馏水(10ml)中的悬浮液，并在室温下搅拌30分钟，然后冻干所形成的清亮溶液。所得固体物用HP-20柱色谱提纯，以蒸馏水和乙腈(1∶0-3∶7)梯度混合液洗脱，冻干合适馏分，得3-[2-(2-三苯甲基氨基)-噻唑-4-基)-(Z)-2-{(1，5-二苄氧基-4-吡啶酮-2-基甲氧基)亚氨基}乙酰氨基]-4-氨基甲酰氧基甲基-2-氮杂环丁烷酮-1-磺酸，钠盐。
收率：0.21g，52％
步骤4：3-[2-(2-氨基噻唑-4-基)-(Z)-2-{(1，5-二羟基-4-吡啶酮-2-基甲氧基)亚氨基}乙酰氨基]-4-氨基甲酰氧基甲基-2-氮杂环丁烷酮-1-磺酸
Figure A0181573100221
氮气氛下，冷却3-[2-(2-三苯甲基氨基)噻唑-4-基)-(Z)-2-{(1，5-二苄氧基-4-吡啶酮-2-基甲氧基)亚氨基}乙酰氨基]-4-氨基甲酰氧基甲基-2-氮杂环丁烷酮-1-磺酸，钠盐(0.8g，0.874mmol)在茴香醚(5ml)中的悬浮液到～0℃，用三氟乙酸(25ml)处理，并在低于10℃下搅拌混合物2小时，之后再用乙醚处理。过滤析出的固体，用丙酮洗涤，再溶于乙腈/蒸馏水混合液中，冷冻干燥得标题化合物。
收率：0.34g，89％；mp：190℃(分解).
1HNMR(DMSO-d6)：δ3.90-4.30(m，3H)，5.22-5.40(m，5H)，6.50(br，s，2H)，6.82(s，1H)，
6.95(s，1H)，7.33(br，s，2H)，8.00(s，1H)，9.45(d，1H，J＝7.5Hz).
步骤5：3-[2-(2-氨基噻唑-4-基)-(Z)-2-{(1，5-二羟基-4-吡啶酮-2-基甲氧基)亚氨基}乙酰氨基]-4-氨基甲酰氧基甲基-2-氮杂环丁烷酮-1-磺酸，钠盐
Figure A0181573100231
向3-[2-(2-氨基噻唑-4-基)-(Z)-2-{(1，5-二羟基-4-吡啶酮-2-基-甲氧基)亚氨基}-乙酰氨基]-4-氨基甲酰氧基甲基-2-氮杂环丁烷酮-1-磺酸(40mg，0.073mmol)的蒸馏水悬浮液中加入NaHCO3(s，6mg，0.073mmol)。搅拌5分钟后，冷冻干燥混合物，得一固体标题化合物。
收率：30mg，71％
1HNMR(DMSO-d6)：δ4.03-4.15(m，2H)，4.20-4.33(m，1H)，5.12(s，2H)，5.26-5.37(m，
1H)，6.54(br，s，2H)，6.70(s，1H)，6.77(s，1H)，7.24(br，s，2H)，7.72(s，1H)，9.38(d，1H)
J＝7.5Hz).
                     实施例3
3-[2-(2-氨基噻唑-4-基)-(Z)-2-{(1，5-二羟基-4-吡啶酮-2-基-甲氧基)亚氨基}乙酰氨基]-4-氟甲基-2-氮杂环丁烷酮-1-磺酸，钠盐
步骤1：3-[2-(2-三苯甲基氨基)-噻唑-4-基)-(Z)-2-{(1，5-二苄氧基-4-吡啶酮-2-基甲氧基)亚氨基}乙酰氨基]-4-氟甲基-2-氮杂环丁烷酮-1-磺酸
用Pd-C(0.3g)处理3-(N-苄氧基羰基)氨基-4-氟甲基-2-氮杂环丁烷酮-1-磺酸，叔丁基铵盐(0.5g，0.89mmol)在DMF(20ml)中的溶液，并在50psi下氢化此悬浮液5小时。悬浮液通过硅藻土过滤，顺序向滤液中加入DCC(0.18g，0.89mmol)、1-HBT(0.12g，0.89mmol)和2-{(2-三苯甲基氨基)-噻唑-4-基}-(Z)-2-[1，5-二苄氧基-4-吡啶酮-2-基甲氧基]亚氨基乙酸(0.4g，0.89mmol)。室温搅拌反应混合物18小时，之后真空蒸发。将残留物溶于丙酮，用九氟硼酸钾(0.6g)/丙酮处理，进一步搅拌18小时。蒸发溶剂，残留物用乙酸乙酯-乙醚-己烷(1∶1∶1)混合液处理。过滤析出的固体，用硅胶柱色谱提纯，以乙酸乙酯和甲醇(10∶1-9∶1)梯度混合液洗脱，得标题化合物。
收率：0.22g，42.8％
1HNMR(DMSO-d6)：δ4.00..4.20(m，2H)，4.40-4.50(m，1H)，4.67(s，2H)，5.16-5.24(m，
1H)，6.00(s，1H)，6.32(s，1H)，6.37(s，1H)，6.67(s，1H)，7.27-7.43(m，35H)，7.63(s，1H)，
8.85(s，1H)，9.46(d，1H，J＝9.0Hz).
步骤2：3-[2-(2-氨基噻唑-4-基)-(Z)-2-{(1，5-二羟基-4-吡啶酮-2-基甲氧基)亚氨基}-乙酰氨基]-4-氟甲基-2-氮杂环丁烷酮-1-磺酸，钠盐
Figure A0181573100251
-10℃、氮气氛下，用三氟乙酸(20ml)处理3-[2-(2-三苯甲基氨基)噻唑-4-基)-(Z)-2-{(1，5-二苄氧基-4-吡啶酮-2-基甲氧基)亚氨基}乙酰氨基]-4-氟甲基-2-氮杂环丁烷酮-1-磺酸(0.5g，0.46mmol)在茴香醚(2ml)中的悬浮液，继而在5-10℃下搅拌2小时。真空蒸发反应混合物，残留物用乙醚：乙酸乙酯和己烷(1∶1∶1)的混合物研制。过滤析出的固体，再溶于乙腈与水的混合液中，冷冻干燥。所得粗产物进一步用HP-20柱色谱提纯，使用蒸馏水和乙腈(1∶0-9.4∶0.6)梯度混合液洗脱，得3-[2-(2-氨基噻唑-4-基)-(Z)-2-{(1，5-二羟基-4-吡啶酮-2-基甲氧基)亚氨基}-乙酰氨基]-4-氟甲基-2-氮杂环丁烷酮-1-磺酸。
收率：80mg，34％；M.pt.：200℃(分解)
1HNMR(DMSO-d6)：δ3.83-4.35(m，2H)，4.47-4.63(m，1H)，4.68-4.85(m，1H)，5.28(s，
2H)，6.29(s，1H)，7.03(s，1H)，7.30(br，s，3H)，8.12(s，1H)，9.45(d，1H，J＝8.1Hz).
步骤3：3-[2-(2-氨基噻唑-4-基)-(Z)-2-{(1，5-二羟基-4-吡啶酮-2-基甲氧基)亚氨基}-乙酰氨基]-4-氟甲基-2-氮杂环丁烷酮-1-磺酸，钠盐
Figure A0181573100252
向3-[2-(2-氨基噻唑-4-基)-(Z)-2-{(1，5-二羟基-4-吡啶酮-2-基-甲氧基)亚氨基}-乙酰氨基]-4-氟甲基-2-氮杂环丁烷酮-1-磺酸(80mg，0.158mmol)的蒸馏水悬浮液中加入NaHCO3(s，13mg，0.155mmol)。搅拌混合物5分钟，冷冻干燥得3-[2-(2-氨基噻唑-4-基)-(Z)-2-{(1，5-二羟基-4-吡啶酮-2-基甲氧基)亚氨基}-乙酰氨基]-4-氟甲基-2-氮杂环丁烷酮-1-磺酸，钠盐。
收率：75mg，89％.
1HNMR(DMSO-d6)：δ3.83-4.30(m，2H)，4.47-4.64(m，1H)，4.73-4.84(m，1H)，5.13(s，
2H)，5.30(s，1H)，6.55(s，1H)，6.74(s，1H)，7.27(br，s，2H)，7.57(s，1H)，9.57(br，s，1H).
                   抗菌活性试验
按照NCCLS文件中描述的标准微量肉汤稀释法测试本发明化合物抑制表-1中所列细菌的最低抑菌浓度(MIC)。最低抑菌浓度以μg/ml为单位表示。
                              表1：式I化合物的抗菌活性
    微生物                      试验化合物(MIC μg/ml)
    1      3     4   氨曲南 卡芦莫南
    大肠杆菌(E coli)TEM-2     0.06     0.06     0.06     0.06     0.06
    肺炎杆菌(K.pneumoniae)K-1150     0.13     0.06     0.06     0.06     0.06
    摩氏摩根菌(M.Morganii)K 1250     0.06     0.13     0.06     0.06     0.06
    费氏柠檬酸杆菌(C.freundii)K 500     0.13     0.50     0.50     0.13     0.06
    阴沟肠杆菌(E.cloaacae)S 480-2     0.06     0.25     2.0     0.13     0.06
    绿脓杆菌(P.aeruginosa)CL 1267     0.06     0.06     0.06     32     8.0
    绿脓杆菌(P.aeruginosa)S 1598     0.13     0.13     0.13     32     8
    绿脓杆菌(P.aeruginosa)PD 2721     4.0     128     32     64     32

Claims (20)

1.选自式I 3-(杂芳基乙酰氨基)-2-氧代-氮杂环丁烷-1-磺酸的外消旋物和旋光异构体的顺式异构体的化合物：
其中
M为氢或可药用的成盐阳离子；
X为CH，N或C-卤素；
R为C1-C3烷基，该烷基是未取代的或被至少一个(a)卤原子(b)其中R5为氢，CONH2或2，5-二羟基-4-氧代-1，4-二氢吡啶-2-基-羰基的OR5取代，其中C1不能同时被卤原子和OR5取代；
R1和R2独立地为OH，COOH，CONH2，NH2，二甲氨基，OCH3，NO2，CN，任选取代的苯基或C1-C3烷基；或者
R1和R2一起表示-O-CH＝CH-CH2-，-O-CH2-CH2-O-，-CH2-CH2-CH2-，-CH2-CH2-CH2-CH2-，-CH＝CH-CH＝CH-或-CH＝C(OH)-C(OH)＝CH-，它们与其所键合的碳原子一起形成五元或六元环；和
R3和R4独立地为氢，任选取代的C1-C3烷基，任选取代的苯基或C3-C6环烷基；或者
R3和R4一起表示C3-C6环烷基。
2.权利要求1所述的式I化合物，其中R，R1，R2，R3和R4中至少一个选自甲基、乙基、丙基和异丙基。
3.权利要求1所述的式I化合物，其中R3和R4独立地表示选自环丙基、环丁基、环戊基和环己基的含3-6个碳原子的饱和脂环烃基。
4.权利要求1所述的式I化合物，其中卤原子选自氟、氯和溴。
5.权利要求1所述的式I化合物，其中所述取代基1个、2个或3个选自OH、NH2、二甲氨基、卤原子、OCH3、COOH、CONH2、NO2或CN的取代基。
6.权利要求1所述的式I化合物，其中可药用的成盐阳离子选自碱金属、碱土金属、有机碱或碱性氨基酸。
7.制备权利要求1中的化合物的两性离子物的方法，其中M为氢，且其中所述化合物与式I分子中存在的碱性氮原子相互作用。
8.式I化合物：
Figure A0181573100031
其中
M为氢或可药用的成盐阳离子；
X为CH；
R为CH3，CH2F或CH2OCONH2；
R1为OH，
R2为氢；或者
R1和R2一起表示-CH＝C(OH)-C(OH)＝CH-，它与R1和R2所键合的碳一起形成六元环；和
R3和R4独立地为氢；或者
R3和R4一起表示环丙基。
9.适于治疗哺乳动物细菌性感染的药物组合物，其包括权利要求1或权利要求8所述的化合物或其可药用盐以及可药用的载体。
10.权利要求1或权利要求8所述化合物在治疗温血动物细菌性感染方面的应用。
11.一种治疗需此治疗的受治疗者细菌性感染的方法，包括对需此治疗的受治疗者给药治疗有效量的权利要求1或权利要求8的化合物。
12.一种口服制剂，其包括约1-25w/w％的权利要求1或权利要求8的化合物。
13.一种肠胃外给药制剂，其包括约0.1-5w/w％的权利要求1或权利要求8的化合物。
14.权利要求11的方法，其中权利要求1或权利要求8的化合物的治疗有效量包括对于成人每天约50mg-1500mg权利要求1或权利要求8的化合物的口服剂量，分为2-4个分剂量形式。
15.权利要求11的方法，其中权利要求1或权利要求8的化合物的治疗有效量包括约1-100mg权利要求1或权利要求8的化合物的注射剂量。
16.权利要求17的方法，其中权利要求1或权利要求8的化合物的治疗有效量用生理盐水或葡萄糖注射液稀释。
17.权利要求11的方法，其中权利要求1或权利要求8的化合物的治疗有效量包括含约1-1000mg权利要求1或8的化合物的栓剂。
18.制备式I化合物的方法，包括(a)使式(II)的3-氨基-氮杂环丁烷-2-酮磺酸与式(III)的杂芳基羧酸反应，和(b)脱保护保护基。
19.权利要求1所述的式I化合物，其中外消旋物是具有零分子旋光度的非对映异构体混合物。
20.权利要求1所述的式I化合物，其中旋光异构体是分子中不对称碳原子处的纯净R和S非对映异构体。
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