JP6975487B2

JP6975487B2 - 抗菌活性を有するクロトニルアルコールカス酸エステルおよびその調製方法

Info

Publication number: JP6975487B2
Application number: JP2020169783A
Authority: JP
Inventors: ジャオ，チエンチエン; シン，リャン; ヤン，ダン; シュー，ジンウェン; ティエン，ビン; ワン，ヨンボ; プー，フアイン; シュー，ムーダン; リャン，チェンユアン; リ，ヤンジュン
Original assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Current assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Priority date: 2020-04-09
Filing date: 2020-10-07
Publication date: 2021-12-01
Anticipated expiration: 2040-10-07
Also published as: US10717699B1; JP2021167297A

Description

発明の分野
本発明は医薬化学の分野、より具体的には抗菌活性を有するクロトニルアルコールカス酸エステルおよびその調製方法に関する。

発明の背景
世界中で抗生物質が広く使用されるようになって、抗生物質の過剰使用がますます一般的になりつつある。対応する抗生物質に耐性を発現する微生物が出現し、ヒトの健康に対する新たな脅威となっている。薬剤耐性細菌の出現は、感染症の治癒の困難さを増す。現在、グラム陽性細菌、グラム陰性細菌ともに薬剤耐性の傾向があり、グラム陽性細菌の薬剤耐性の問題はより深刻である。メチシリン耐性黄色ブドウ球菌（Staphylococcus aureus）は臨床でよくみられる毒性の強い細菌である。その発見以来、ほぼ世界中に広がっており、臨床的な抗感染治療において非常に厳しい問題である。新規な抗菌薬剤の開発が急務であり、世界中の多くの製薬企業が多剤耐性細菌に対応できる新規な薬剤を積極的に探している。構造活性相関の指針のもとに既存の抗菌薬剤の化学構造を改変することは、薬剤耐性細菌の新規な薬剤を開発するための一般的な方法である。

カス酸は天然のアントラキノン化合物（式（ＩＩ）の化合物）であり、これは、種々の生物学的および薬理学的活性を有し、そしてルバーブから抽出され得る。糖・脂質代謝の改善、肝臓の保護、抗線維化、抗酸化、抗炎症、抗菌、抗がん、抗腫瘍など多くの作用を有している。しかしながら、その臨床応用はその水溶性が乏しく、生物学的利用能が低いために、かなりの程度まで制限される。

２−ブテノール（式（ＩＩＩ）の化合物）としても知られるクロトニルアルコールはα−β不飽和アルコールであり、これはアセトアルデヒドの縮合、次いでブタノールアルデヒドの脱水および水素化によって得られる。クロトンアルデヒドのメーヤワイン・ポンドルフ（Meerwein-Ponndorf）還元によっても調製できる。本品は特別のにおいがある無色の液である。クロトニルアルコールは、重要な有機中間体として、有機合成、製造可塑剤、土壌燻蒸剤、除草剤、医薬品、塗料等に広く使用されている。

本発明では、クロトニルアルコールによりカス酸を改変して、新規なクロトニルアルコールカス酸エステルを得る。予備的な抗菌活性実験は化合物が優れた抗菌活性を有し、多剤耐性細菌によって引き起こされる感染症の治療において高い医学的研究および応用価値を有することを示す。

発明の概要
一実施形態では、本発明は、下記の式（Ｉ）を有する化合物を提供する。

別の実施形態では、本発明は、式（Ｉ）の化合物を調製する方法を提供する。この方法は、式（ＩＩ）の化合物を式（ＩＩＩ）の化合物と反応させて前記式（Ｉ）の化合物を得る工程を含む。

別の実施形態では、前記式（ＩＩ）の化合物と前記式（ＩＩＩ）の化合物との反応は、下記の工程、前記式（ＩＩ）の化合物と前記式（ＩＩＩ）の化合物とを１：１〜１：１．３のモル比で反応容器中に入れる工程と、有機溶媒および触媒量のＥＤＣを加えて反応混合物を得る工程と、前記反応混合物を５０〜７５℃で１〜４時間加熱する工程と、溶離剤として石油エーテルおよび酢酸エチルを用いてシリカゲルフレッシュクロマトグラフィーカラム上で粗生成物を精製して前記式（Ｉ）の化合物を得る工程と、を含む。

別の実施形態では、前記有機溶媒は、トルエン、テトラヒドロフランまたはアセトニトリルである。

別の実施形態では、前記有機溶媒はアセトニトリルである。

別の実施形態では、前記式（ＩＩ）の化合物と前記式（ＩＩＩ）の化合物とのモル比は１：１．１である。

別の実施形態では、前記反応混合物を７５℃で加熱する。

別の実施形態では、前記反応混合物を４時間加熱する。

別の実施形態では、前記溶離剤は石油エーテル：酢酸エチル＝１：３である。

別の実施形態では、前記式（ＩＩ）の化合物と前記式（ＩＩＩ）の化合物との反応は、下記の工程、前記式（ＩＩ）の化合物、触媒、および、イオン性液体を窒素雰囲気下で反応容器中に入れる工程であって、前記触媒は１２−モリブド珪酸水和物（Ｈ_６Ｍｏ_１２Ｏ_４１Ｓｉ）である、工程、前記式（ＩＩＩ）の化合物を前記反応容器に加えて反応混合物を形成する工程、前記反応混合物を２５〜５０℃で５〜１０時間加熱する工程、前記反応混合物を分液漏斗中に入れて粗生成物を分離する工程と、メタノール中での再結晶によって前記粗生成物を精製して前記式（Ｉ）の化合物を得る工程と、前記イオン性液体をリサイクルする工程と、を含む。

別の実施形態では、前記イオン性液体は１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロホウ酸塩（［ＢＭＩＭ］［ＢＦ_４］）である。

別の実施形態では、前記式（ＩＩ）の化合物および前記式（ＩＩＩ）の化合物は、１：１〜１：１．３のモル比を有する。

別の実施形態では、前記反応混合物を２５℃で加熱する。

別の実施形態では、前記反応混合物を８時間加熱する。

前記した一般的な説明と、下記の詳細な説明とは、どちらも例示的および説明的であり、特許請求される本発明のさらなる説明を提供するように意図されていることを理解されたい。

本発明のさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれ、その一部を構成する添付の図面は本発明の実施形態を示し、説明と共に本発明の原理を説明するのに役立つ。
図１は、薬剤耐性細菌ＭＡＲＳ１８２２２に対するクロトニルアルコールカス酸エステルのin vitroでの抗菌活性の結果を示す。図２は、薬剤耐性細菌ＭＡＲＳ１８２２２に対するカス酸のin vitroでの抗菌活性の結果を示す。図３は、薬剤耐性細菌ＭＡＲＳ１８２２２に対するクロトニルアルコールのin vitroでの抗菌活性の結果を示す。図４は、薬剤耐性細菌ＭＡＲＳ１８５７５に対するクロトニルアルコールカス酸エステルのin vitroでの抗菌活性の結果を示す。図５は、薬剤耐性細菌ＭＡＲＳ１８５７５に対するカス酸のin vitroでの抗菌活性の結果を示す。図６は、薬剤耐性細菌ＭＡＲＳ１８５７５に対するクロトニルアルコールのin vitroでの抗菌活性の結果を示す。

図示の実施形態の詳細な説明
次に、本発明の実施形態を詳細に参照し、その例を添付の図面に示す。下記の実施例は本発明を説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

実施例１
（Ｅ）−ブト−２−エン−１−イル４，５−ジヒドロキシ−９，１０−ジオキソ−９，１０−ジヒドロアントラセン−２−カルボン酸塩（式（Ｉ）の化合物）の調製

２５０ｍＬの三口フラスコ中で、２００．０ｍｇ（０．７ｍｍｏｌ）のカス酸および１３４．０ｍｇ（０．７ｍｍｏｌ）のＥＤＣ（１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド）を、窒素ガス雰囲気下で９０ｍＬのアセトニトリルに溶解した。５５．６ｍｇ（０．７７ｍｍｏｌ）のクロトニルアルコールを１０ｍＬのアセトニトリルに溶解し、分液漏斗で反応液に徐々に滴下した。滴下終了後、７５℃まで昇温し、４時間反応させた。薄層クロマトグラフィーを用いて反応を完了まで追跡し、加熱を停止し、保護装置を取り外した。濃縮溶液を水洗し、酢酸エチルで抽出、乾燥、濃縮し、粗生成物を得た。粗生成物を、溶離剤として石油エーテル：酢酸エチル＝３：１０を用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィーによりさらに精製し、溶離剤を減圧下で濃縮し、乾燥させて、１７２．６ｍｇの表題化合物を収率７２．８８％で得た。

^１Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ、ＤＭＳＯ−ｄ^６）δ（ｐｐｍ）：７．８９（２Ｈ、ｄ）、７．８１（１Ｈ、ｓ）、７．４５（１Ｈ、ｓ）、７．０６（１Ｈ、ｄ）、５．８８（２Ｈ、ｔ）、５．３１（２Ｈ、ｓ）、４．５７（２Ｈ、ｓ）、１．９８（３Ｈ、ｓ）；^１３Ｃ-ＮＭＲ（４００ＭＨｚ、ＤＭＳＯ−ｄ^６）δ（ｐｐｍ）：１８５．０、１７９．５、１６４．３、１６０．８、１５９．７、１３４．２、１３３．５、１２９．５、１２９．３、１２９．１、１２０．１、１１６．３、６０．８、１７．３。

実施例２
（Ｅ）−ブト−２−エン−１−イル４，５−ジヒドロキシ−９，１０−ジオキソ−９，１０−ジヒドロアントラセン−２−カルボン酸の調製

２５０ｍＬの三つ口フラスコ中で、２００．０ｍｇ（０．７ｍｍｏｌ）のカス酸および１３４．０ｍｇ（０．７ｍｍｏｌ）のＥＤＣを、窒素ガス雰囲気下で９０ｍＬのトルエンに溶解した。５５．６ｍｇ（０．７７ｍｍｏｌ）のクロトニルアルコールを１０ｍＬのトルエンに溶解し、分液漏斗で反応液に徐々に滴下した。滴下終了後、６０℃まで昇温し、３時間反応させた。薄層クロマトグラフィーを用いて反応を完了まで追跡し、加熱を停止し、保護装置を取り外した。濃縮溶液を水洗し、酢酸エチルで抽出、乾燥、濃縮し、粗生成物を得た。粗生成物を、溶離剤として石油エーテル：酢酸エチル＝３：１０を用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィーによってさらに精製し、溶離剤を減圧下で濃縮し、乾燥させて、１３２．８ｍｇの表題化合物を収率５６．０７％で得た。

実施例３
（Ｅ）−ブト−２−エン−１−イル４，５−ジヒドロキシ−９，１０−ジオキソ−９，１０−ジヒドロアントラセン−２−カルボン酸の調製

２５０ｍＬの三つ口フラスコ中で、２００．０ｍｇ（０．７ｍｍｏｌ）のカス酸および１３４．０ｍｇ（０．７ｍｍｏｌ）のＥＤＣを、窒素ガス雰囲気下で９０ｍＬのテトラヒドロフランに溶解した。５５．６ｍｇ（０．７７ｍｍｏｌ）のクロトニルアルコールを１０ｍＬのテトラヒドロフランに溶解し、分液漏斗で反応液に徐々に滴下した。滴下終了後、５０℃まで昇温し、４時間反応させた。薄層クロマトグラフィーを用いて反応を完了まで追跡し、加熱を停止し、保護装置を取り外した。濃縮溶液を水洗し、酢酸エチルで抽出、乾燥、濃縮し、粗生成物を得た。粗生成物を、溶離剤として石油エーテル：酢酸エチル＝３：１０を用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィーによりさらに精製し、溶離剤を減圧下で濃縮し、乾燥させて、１３７．９ｍｇの表題化合物を収率５８．２３％で得た。

実施例４
（Ｅ）−ブト−２−エン−１−イル４，５−ジヒドロキシ−９，１０−ジオキソ−９，１０−ジヒドロアントラセン−２−カルボン酸の調製

２５０ｍＬの三つ口フラスコ中で、２００．０ｍｇ（０．７ｍｍｏｌ）のカス酸および１３４．０ｍｇ（０．７ｍｍｏｌ）のＥＤＣを、窒素ガス雰囲気下で９０ｍＬのトルエンに溶解した。６０．６ｍｇ（０．８４ｍｍｏｌ）のクロトニルアルコールを１０ｍＬのトルエンに溶解し、分液漏斗で反応液に徐々に滴下した。滴下終了後、６５℃に昇温し、２時間反応させた。薄層クロマトグラフィーを用いて反応を完了まで追跡し、加熱を停止し、保護装置を取り外した。濃縮溶液を水洗し、酢酸エチルで抽出、乾燥、濃縮し、粗生成物を得た。粗生成物を、溶離剤として石油エーテル：酢酸エチル＝３：１０を用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィーによりさらに精製し、溶離剤を減圧下で濃縮し、乾燥させて、１４６．５ｍｇの表題化合物を収率６１．８６％で得た。

実施例５
（Ｅ）−ブト−２−エン−１−イル４，５−ジヒドロキシ−９，１０−ジオキソ−９，１０−ジヒドロアントラセン−２−カルボン酸の調製

２５０ｍＬの三つ口フラスコ中で、２００．０ｍｇ（０．７ｍｍｏｌ）のカス酸および１３４．０ｍｇ（０．７ｍｍｏｌ）のＥＤＣを、窒素ガス雰囲気下で９０ｍＬのアセトニトリルに溶解した。６０．６ｍｇ（０．８４ｍｍｏｌ）のクロトニルアルコールを１０ｍＬのアセトニトリルに溶解し、分液漏斗で反応液に徐々に滴下した。滴下終了後、６０℃まで昇温し、３時間反応させた。薄層クロマトグラフィーを用いて反応を完了まで追跡し、加熱を停止し、保護装置を取り外した。濃縮溶液を水洗し、酢酸エチルで抽出、乾燥、濃縮し、粗生成物を得た。粗生成物を、溶離剤として石油エーテル：酢酸エチル＝３：１０を用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィーによりさらに精製し、溶離剤を減圧下で濃縮し、乾燥させて、１５９．８ｍｇの表題化合物を収率６７．４７％で得た。

実施例６
（Ｅ）−ブト−２−エン−１−イル４，５−ジヒドロキシ−９，１０−ジオキソ−９，１０−ジヒドロアントラセン−２−カルボン酸の調製

２５０ｍＬの三つ口フラスコ中で、２００．０ｍｇ（０．７ｍｍｏｌ）のカス酸および１３４．０ｍｇ（０．７ｍｍｏｌ）のＥＤＣを、窒素ガス雰囲気下で９０ｍＬのテトラヒドロフランに溶解した。５５．６ｍｇ（０．７７ｍｍｏｌ）のクロトニルアルコールを１０ｍＬのテトラヒドロフランに溶解し、分液漏斗で反応液に徐々に滴下した。滴下終了後、５５℃まで昇温し、４時間反応させた。薄層クロマトグラフィーを用いて反応を完了まで追跡し、加熱を停止し、保護装置を取り外した。濃縮溶液を水洗し、酢酸エチルで抽出、乾燥、濃縮し、粗生成物を得た。粗生成物を、溶離剤として石油エーテル：酢酸エチル＝３：１０を用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィーによりさらに精製し、溶離剤を減圧下で濃縮し、乾燥させて、１５４．３ｍｇの表題化合物を収率６５．２２％で得た。

実施例７
（Ｅ）−３，４−ジヒドロキシフェネチル３−（４−メトキシフェニル）アクリレートの調製

２５０ｍＬの三つ口フラスコ中で、２００．０ｍｇ（０．７ｍｍｏｌ）のカス酸、５５．６ｍｇ（０．７７ｍｍｏｌ）のクロトニルアルコールおよび１２．０ｍｇ（０．００７ｍｍｏｌ）のシリコモリブデン酸を、窒素雰囲気下で１００ｍＬの１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロホウ酸塩に溶解した。完全に溶解した後、２５℃まで昇温し、８時間反応させた。薄層クロマトグラフィーを用いて反応を完了まで追跡し、加熱を停止し、保護装置を取り外した。反応混合物系を層に分離させて、粗生成物を得た。粗生成物を５０ｍＬのメタノールで再結晶し、乾燥させて、１９４．８ｍｇの表題化合物を収率８２．２５％で得た。

実施例８
（Ｅ）−３，４−ジヒドロキシフェネチル３−（４−メトキシフェニル）アクリレートの調製

２５０ｍＬの三つ口フラスコ中で、２００．０ｍｇ（０．７ｍｍｏｌ）のカス酸、５５．６ｍｇ（０．７７ｍｍｏｌ）のクロトニルアルコールおよび１２．０ｍｇ（０．００７ｍｍｏｌ）のシリコモリブデン酸を、窒素雰囲気下で１００ｍＬの１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロホウ酸塩に溶解した。完全に溶解した後、５０℃まで昇温し、４時間反応させた。薄層クロマトグラフィーを用いて反応を完了まで追跡し、加熱を停止し、保護装置を取り外した。反応混合物系を層に分離させて、粗生成物を得た。粗生成物を５０ｍＬのメタノールで再結晶し、乾燥させて、１７８．７ｍｇの表題化合物を１収率７５．４５％で得た。

実施例９
式（Ｉ）の化合物の抗菌活性試験

ゲンタマイシン、セファゾリンナトリウムおよびセフトリアキソンナトリウムを陽性対照とするマイクロブロス希釈法により測定した化合物の最小発育阻止濃度（ＭＩＣ）。

実験菌株は、メチシリン耐性グラム陽性細菌：メチシリン耐性黄色ブドウ球菌（Staphylococcus aureus）ＭＲＳＡ１８−２２２、１８−５７５、多剤耐性グラム陰性細菌：バンコマイシン耐性腸球菌（enterococci）ＶＲＥ１８−８０、１８−９４、多剤耐性緑膿菌（Pseudomonas aeruginosa）ＭＤＲ−ＰＡ１８−１７７４、１８−２０２、カルバペネム耐性アシネトバクター・バウマニ（Acinetobacter baumannii）ＣＲ―ＡＢ１８−１８３、１８−５６０であった。すべての実験菌株はフダン大学（フダン大学抗生物質研究所）に所属するフアサン病院から供与され、ルーチンの同定後に使用された。

試験菌株の調製：
ＭＨＢ培地の調製：２０．０ｇのＭＨＢ培地を、１Ｌの蒸留水に加えて、完全に溶解するまで沸騰させ、コニカルボトルに充填し、１２１℃で１５分間滅菌した。

実験菌株を対数増殖期まで培養した、無菌条件下で、実験菌株を１００ｍＬのＭＨＢ培地に接種し、３７℃の恒温恒湿インキュベーター中で２０〜２２時間インキュベートした。

保存溶液の調製：
試験する試料を秤量し、１％ＤＭＳＯ溶液で溶解し、濃度２５６０μｇ／ｍＬの保存溶液を調製し、陽性標準物質を秤量し、無菌蒸留水で溶解し、濃度２５６０μｇ／ｍＬの保存溶液を調製する。

細菌懸濁液の調製：
無菌条件下で、対数増殖期まで培養した実験菌株をＭＨＢ培地で０．５ＭＣＦ濁度標準に調整し、１：１０に従って希釈し、１０^６ＣＦＵ／ｍＬの濃度の細菌懸濁液をスタンバイ用に調製した。

保存溶液の希釈および実験菌株の接種：
無菌条件下で、保存溶液を２５６μｇ／ｍＬ溶液に希釈した。無菌の９６ウェルプレートをとり、１２番目のウェルに２００μＬのＭＨＢ培地を加え、各ウェルに１００μＬのＭＨＢ培地を加える。最初のウェルに１００μＬの陽性対照溶液を加え、よく混合し、それから１００μＬを吸引し、廃棄する。２番目のウェルに１００μＬの化合物試料溶液を加え、よく混合した後、３番目のウェルに１００μＬをピペットで移す。混合後、４番目のウェルに１００μＬをピペットで移し、このようにして１１番目のウェルまで希釈する。最後に、１００μＬを１１番目のウェルからピペットで採取し、廃棄した。１２番目の穴は、薬剤を含まない増殖対照であった。これまでのところ、陽性標準物質の濃度は１２８μｇ／ｍＬであり、試料溶液の濃度はそれぞれ１２８、６４、１６、８、４、２、１、０．５、０．２５μｇ／ｍＬである。次に、調製した細菌懸濁液１０μＬを各ウェルに加えて、各ウェル中の細菌液の最終濃度を５×１０⁵ＣＦＵ／ｍＬとする。

インキュベーション：
実験菌株を接種した９６ウェルプレートを被覆し、３７℃の恒温恒湿ボックス内で２０〜２２時間インキュベートする。

ＭＩＣエンドポイントの解釈：
黒色バックグラウンド下の９６ウェルプレート中の細菌の増殖を完全に阻害することができる濃度は、細菌に対するサンプルの最低発育阻止濃度である。

図１〜１０において、１２個のウェルは１２群を表し、左から右に、陽性、１２８μｇ／ｍＬ、６４μｇ／ｍＬ、３２μｇ／ｍＬ、１６μｇ／ｍＬ、８μｇ／ｍＬ、４μｇ／ｍＬ、２μｇ／ｍＬ、１μｇ／ｍＬ、０．２５μｇ／ｍＬ、０．０６２５μｇ／ｍＬ、陰性である。図１は、薬剤耐性細菌ＭＡＲＳ１８−２２２に対するクロトニルアルコールカス酸エステルのin vitroでの抗菌活性を示す。図２は、薬剤耐性細菌ＭＡＲＳ１８−２２２に対するカス酸のin vitroでの抗菌活性を示す。図３は、薬剤耐性細菌ＭＡＲＳ１８−２２２に対するクロトニルアルコールのin vitroでの抗菌活性を示す。図４は、薬剤耐性細菌ＭＡＲＳ１８−５７５に対するクロトニルアルコールカス酸エステルのin vitroでの抗菌活性を示す。図５は、薬剤耐性細菌ＭＡＲＳ１８−５７５に対するカス酸のin vitroでの抗菌活性を示す。図６は、薬剤耐性細菌ＭＡＲＳ１８−５７５に対するクロトニルアルコールのin vitroでの抗菌活性を示す。その結果を表１に示す。

図１〜６および表１の実験結果によると、カス酸およびクロトニルアルコールは薬剤耐性細菌に対して阻止作用を示さなかったが、クロトニルアルコールカス酸エステルは薬剤耐性グラム陽性細菌ＭＲＳＡ（ＭＩＣ＝４μｇ／ｍＬ）に対して強い阻止作用を示し、陽性対照薬剤より強かった。要約すると、本発明のクロトニルアルコールカス酸はグラム陽性細菌のメチシリン耐性黄色ブドウ球菌の抗菌薬剤候補として使用することができ、さらなる前臨床研究に使用することができる。

Claims

下記の式（Ｉ）を有する化合物。
式（ＩＩ）の化合物を式（ＩＩＩ）の化合物と反応させて、前記式（Ｉ）の化合物を得る工程を含む、請求項１に記載の式（Ｉ）の化合物を調製する方法。
前記式（ＩＩ）の化合物と前記式（ＩＩＩ）の化合物との反応は、下記の工程、
前記（ＩＩ）の化合物および前記式（ＩＩＩ）の化合物を、１：１〜１：１．３のモル比で反応容器中に入れる工程と、
有機溶媒および触媒量のＥＤＣを窒素雰囲気下で加えて反応混合物を得る工程と、
前記反応混合物を５０〜７５℃で１〜４時間加熱する工程と、
溶離剤として石油エーテルおよび酢酸エチルを用いて、シリカゲルフレッシュクロマトグラフィーカラム上で粗生成物を精製して前記式（Ｉ）の化合物を得る工程と、を含む請求項２に記載の方法。
前記有機溶媒はトルエン、テトラヒドロフランまたはアセトニトリルである、前記式（ＩＩ）の化合物と前記式（ＩＩＩ）の化合物とのモル比は１：１．１である、前記反応混合物を７５℃で加熱する、前記反応混合物を４時間加熱する、および、前記溶離剤は石油エーテル：酢酸エチル＝１：３である、請求項３に記載の方法。