TWI584806B - 燕麥麴黴素之用途及製備方法 - Google Patents

燕麥麴黴素之用途及製備方法 Download PDF

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燕麥麴黴素之用途及製備方法
本揭示內容係有關於燕麥麯黴素衍生物的新穎用途及其製造方法。
目前全球最迫切需要解決的公共衛生議題乃是抗藥性微生物的蔓延,導致臨床上沒有有效藥物可治療細菌感染,不僅造成醫療照護成本上升,同時因感染所致的死亡率也居高不下。
格蘭氏陽性細菌顧名思義是指在格蘭氏染色法下外觀呈現深藍色的細菌,其特徵是部分細胞壁乃是由肽聚醣(peptidoglycan)和多醣類(polysaccarides)組成。已知有6種格蘭氏陽性細菌屬會對人類健康造成威脅,其中最惡名昭彰的是鏈球菌屬、葡萄球菌屬細菌以及腸球菌屬,且其中多種細菌發展出多重抗藥性,例如可耐甲氧西林的金黃色葡萄球菌(methicillin-resistant Staphylococcus aureus,MRSA)或是可耐萬古黴素的金黃色葡萄球菌。也因為萬古黴素被廣泛用來治療MRSA,導 致腸球菌屬細菌也開始出現抗藥性菌株。已知有多種腸球菌是造成腦膜炎、尿道感染、腸胃炎或是心內膜炎的主因,一旦抗藥性腸球菌屬細菌蔓延,日後上述這些疾病的治療將變得更為棘手。
有鑑於此,相關技術領域需要一種新的抗生素,其係能抑制格蘭氏陽性細菌的生長,特別是具有抗藥性的格蘭氏陽性細菌生長。
發明內容旨在提供本揭示內容的簡化摘要,以使閱讀者對本揭示內容具備基本的理解。此發明內容並非本揭示內容的完整概述,且其用意並非在指出本發明實施例的重要/關鍵元件或界定本發明的範圍。
本揭示內容是基於意外發現特定的燕麥麯黴素衍生物具有可抑制格蘭氏陽性細菌,包括具抗藥性之格蘭氏陽性細菌,生長的活性。因此,該些燕麥麯黴素衍生物可用來開發能治療與格蘭氏陽性細菌感染相關疾病,例如肺炎、敗血症、角膜感染、皮膚感染、中樞神經系統感染、或中毒性休克症候群(toxic shock syndrome)的藥物。
因此,本揭示內容第一目的係提供一種燕麥麯黴素衍生物的新穎用途,所述燕麥麯黴素衍生物係可 用來製備一種能治療受到格蘭氏陽性細菌感染之個體的藥物。所述燕麥麯黴素衍生物具有下式(I)或(II)所示的結構: 其中,R是直鏈或具支鏈的C2-10烷基或直鏈或具支鏈的C2-10烯基。
依據特定實施方式,該式(I)或(II)化合物的R基是C3-6烷基。在一較佳實例中,該式(I)或(II)化合物的R基是正-己基。
依據某些實施方式,該格蘭氏陽性細菌是炭疽桿菌(Bacillus anthracis)、枯草桿菌(Bacillus subtilis)、仙人掌桿菌(Bacillus cereus)、白喉桿菌(Corynebacterium diptheriae)、破傷風梭孢桿菌(Clostridium tetani)、肉毒梭孢桿菌(Clostridium botulinum)、產氣莢膜梭菌(Clostridium perfringes)、艱難梭狀桿菌(Clostridium difficile)、閃爍梭菌(Clostridium scindens)、腸道草色鏈球菌(Enterococcim Streptococcus viridians)、糞腸球菌(Enterococcus faecalis)、豬丹毒桿菌(Erysipelothrix rhusiopathiae)、大腸桿菌(Escherichia Coli)、李斯特氏單核菌(Listeria monocytogens)、粉刺丙酸桿菌(Propionbacterium acnes)、紅球菌(Rhodococcus equi)、無乳葡萄球菌(Staphylococcus agalactiae)、金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、表皮葡萄球菌(Staphylococcus epidermidis)、肺炎葡萄球菌(Staphylococcus pneumonia)、致熱性葡萄球菌(Staphylococcus pyrogens)、或腐生葡萄球菌(Staphylococcus saprophyticus)。
依據一特定實施方式,該格蘭氏陽性細菌是金黃色葡萄球菌。在一實例中,該金黃色葡萄球菌是可耐甲氧西林的金黃色葡萄球菌(MRSA)。在另一實例中,該金黃色葡萄球菌是可耐萬古黴素的金黃色葡萄球菌。
依據另一特定實施方式,該格蘭氏陽性細菌是糞腸球菌。在一實例中,該糞腸球菌是可耐萬古黴素的糞腸球菌。
因此,本發明第二方面是提供一種可抑制格蘭氏陽性細菌生長的組合物,可用以治療一罹患與格蘭氏陽性細菌感染相關疾病的個體。所述組合物包含一治療有效量之上述式(I)或(II)化合物,以及一藥學上可接受載體。
所述式(I)或(II)化合物的含量佔整體組合物 重量約0.1%至99%(重量%)。在某些實施方式中,式(I)或(II)化合物佔整體組合物重量的至少1%(重量%)。在特定實施方式中,式(I)或(II)化合物佔整體組合物重量的至少5%(重量%)。在另一些實施方式中,式(I)或(II)化合物佔整體組合物重量的至少10%(重量%)。在又另一些實施方式中,式(I)或(II)化合物佔整體組合物重量的至少25%(重量%)。
依據某些較佳實施方式,所述組合物更包含一抗生素。適合與本發明組合物一同使用的抗生素實例包括,但不限於,青黴素(penicillin)、氨苄青黴素(ampicillin)、阿莫西林(amoxycillin)、頭孢子菌素(ceftazidime)、碳青黴烯(carbapenem)、林可黴素(lincomycin)、安來黴素(enramycin)、純黴素(virginiamycin)、鏈黴素(streptomycin)、環丙沙星(ciprofloxacin)、多西環素(doxycycline)、慶大黴素(gentamycin)、氯黴素(chloramphenicol)、甲氧苄氨嘧啶(trimethoprim)、磺胺甲噁唑(sulfamethoxazole)、四環黴素(tetracyclin)、噁喹酸(oxolinic acid)、氟甲喹(flumequin)及其之組合。
因此,本發明第三方面是提供一種可治療一患有與格蘭氏陽性細菌感染相關疾病之個體的方法。所述方法包含施用一治療有效量之上述式(I)或(II)化合物 至所述個體,以減緩和/或減輕該與格蘭氏陽性細菌感染相關疾病的病徵。
依據某些實施方式,該個體皮膚上有有(skin abscess)、褥瘡(furuncle)或疥瘡(skin boil),因而造成格蘭氏陽性細菌感染。
依據某些實施方式,該與格蘭氏陽性細菌感染相關疾病為肺炎、敗血症、角膜感染、皮膚感染、中樞神經系統感染、或中毒性休克症候群。
依據某些較佳實施方式,所述方法更包含在施用上述式(I)或(II)化合物之前、同時或之後,施用其他已知可用以改善該與格蘭氏陽性細菌感染相關疾病病癥的藥物(例如,抗生素)至所述個體。
本發明第四方面是提供一種製備上述式(I)或(II)化合物的方法。所述方法包含以下步驟:(1)以雙丙酮葡萄糖作為起始物,反應生成化合物5;(2)令該化合物5與威第烯試劑(Wittig reagent)反應,以生成化合物6;(3)將該化合物6還原成化合物7;(4)在酸性環境下,令該化合物7與1,4-環氧己烷反應,以生成化合物8;(5)將該化合物8氧化成化合物9; (6)令該化合物9與二乙胺反應生成該式(I)化合物;(7)在鹼性環境下,令該式(I)化合物進行開環反應,以生成化合物11;(8)在三級胺存在下,令該化合物11與氯化三甲基矽及甲醇反應,以生成化合物12;及(9)在四級銨鹽存在下,將該化合物12水解以獲得式(II)化合物;其中,所述化合物5、6、7、8、9、10、11和12分別具有如下結構式:
依據特定實施方式,所述步驟(1)包含以下步驟:(a)令該雙丙酮葡萄糖與氯鉻酸吡啶鹽反應生成化合物2;(b)令該化合物2與膦醯乙酸三乙酯反應以生成化合物3;(c)在酸性環境下,令化合物3進行開環反應,以生成化合物4;及(d)令該化合物4依序與一氧化劑和一還原劑反應後而生成該醛類化合物5;其中,所述化合物2、3、和4分別具有如下結構式:
依據特定實施方式,所述步驟(2)中該威第烯試劑是溴化C4-12烷基三苯膦或溴化C4-12烯基三苯膦 (C4-12alkyltriphenylphosphonium bromide)。在一實例中,該威第烯試劑是溴化己烷基三苯膦。
依據特定實施方式,所述步驟(6)包含:(e)在惰性環境下,令該化合物9與甲基鎂碳酸酯(methyl methoxymagnesium carbonate,MMC)反應;(f)令步驟(e)之產物依序與酸及二乙胺反應,以生成該式(I)化合物。
依據較佳實施方式,適合用於步驟(7)的鹼包含氫氧化鉀或氫氧化鈉;適合用於步驟(9)的四級銨鹽為四丁基氟化銨、四丁基氯化銨、四丁基溴化銨、四丁基碘化銨、四丁基高氯酸銨、四丁基六氟磷酸銨、或四丁基醋酸銨。在一特定實施方式中,所述步驟(7)係讓該式(I)化合物與氫氧化鉀反應,而生成該化合物11;所述步驟(9)係在四丁基氟化銨存在下,將化合物12水解而生成該式(II)化合物。
本揭示內容的一或多個實施方式,將詳述於下文實施方式中。透過以下的詳細說明與附隨之申請專利範圍將可更了解上述本揭示內容的特徵。需知,以上的概述及以下的詳細說明僅為例示,目的是用來闡述本揭示內容,而非用以限制本揭示內容之範疇。
為讓本發明的上述與其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂,所附圖式之說明如下:第1圖為MRSA(照片(a)-(f))與鮑氏不動桿菌(照片(g)-(l))的TEM照片,其中照片(a)和(g)為未經處理控制組照片,照片(b)和(h)為以128μg/mL之化合物10d處理1小時,照片(c)和(i)為以128μg/mL之化合物13d處理1小時,照片(d)和(j)為以128μg/mL之化合物14處理1小時,照片(e)和(k)為以128μg/mL之化合物15處理1小時,以及照片(f)和(l)為經過64μg/mL磷黴素處理;及第2圖為依據本發明一實施方式所繪示之小鼠巨嗜細胞存活比例,其中該小鼠巨嗜細胞係分別經過12.5、25、50或100μM之實施例2化合物處理24小時。
根據慣常的作業方式,圖中各種特徵與元件並未依比例繪製,其繪製方式是為了以最佳的方式呈現與本發明相關的具體特徵與元件。此外,在不同圖式間,以相同或相似的元件符號來指稱相似的元件/部件。
為了使本揭示內容的敘述更加詳盡與完備,下文針對本發明實施態樣與具體實施例提出說明性的描述;但這並非實施或運用本發明具體實施例的唯一形式。實施方式中涵蓋了多個具體實施例的特徵以及用以建構 與操作這些具體實施例的方法步驟與其順序。然而,亦可利用其他具體實施例來達成相同或均等的功能與步驟順序。
除非本說明書另有定義,此處所用的科學與技術詞彙之含義與本發明所屬技術領域中具有通常知識者所理解與慣用的意義相同。此外,在不和上下文衝突的情形下,本說明書所用的單數名詞涵蓋該名詞的複數型;而所用的複數名詞時亦涵蓋該名詞的單數型。
雖然用以界定本發明較廣範圍的數值範圍與參數皆是約略的數值,此處已儘可能精確地呈現具體實施例中的相關數值。然而,任何數值本質上不可避免地含有因個別測試方法所致的標準偏差。在此處,「約」通常係指實際數值在一特定數值或範圍的正負10%、5%、1%或0.5%之內。或者是,「約」一詞代表實際數值落在平均值的可接受標準誤差之內,視本發明所屬技術領域中具有通常知識者的考量而定。除了實驗例之外,或除非另有明確的說明,當可理解此處所用的所有範圍、數量、數值與百分比(例如用以描述材料用量、時間長短、溫度、操作條件、數量比例及其他相似者)均經過「約」的修飾。因此,除非另有相反的說明,本說明書與附隨申請專利範圍所揭示的數值參數皆為約略的數值,且可視需求而更動。至少應將這些數值參數理解為所指出的 有效位數與套用一般進位法所得到的數值。
1.名詞定義
除非本說明書另有定義,所述「烷基」一詞係指具有1至20個碳原子,且為直鏈、支鏈和/或環狀(「環烷基」)的烴基(即,1-10、1-9、1-8、1-7、1-6、1-5、1-4、1-3、1-2或1個碳原子)。舉例而言,烷基群組包含甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、叔丁基、異丁基、2-異丙基-3甲基丁基、戊基、戊-2-基、正-己基、異己基、庚基、庚-2-基、4,4-二甲基戊基、辛基、2,2,4-三甲基戊基、壬基、癸基、十一烷基和十二烷基。環烷基結構可以是單環狀或多環狀,且其實例包括環丙基、環丁基、環戊基和環己基。除非另有定義者外,每一烷基團主鏈上還可非必要地含有取代基,因此,所述「烷基」一詞係指無取代基的烷基(unsubstituted alkyl)或帶有一或多個取代基的烷基(substituted alkyl)。在特定的實施方式中,所述烷基團是沒有取代基的C2-10烷基,較佳是沒有取代基的C2-6烷基;更佳是沒有取代基的C4-6烷基。
除非本說明書另有定義,所述「烯基」是指具有2至20個碳原子,且為直鏈、支鏈和/或環狀的烴基(即,2-10、2-9、2-8、2-7、2-6、2-5、2-4、2-3或2個碳原子),其中烯基包含一或多個碳-碳雙鍵。烯基結構的實例包含乙烯基、丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、異丁烯 基、1-戊烯基、2-戊烯基、3-甲基-1-丁烯基、2-甲基-2丁烯基、2,3-二甲基-2-丁基、1-己烯基、2-己烯基、3-己烯基、1-庚烯基、2-庚烯基、3-庚烯基、1-辛烯基、2-辛烯基、3-辛烯基、1-壬烯基、2-壬烯基和3-壬烯基。一或多個碳-碳雙鍵可以在烴基的內部(如2-丁烯基)或位在終端(如1-丁烯基)。除非另有定義者外,每個烯基團還可非必要地含有取代基於其主鏈上,因此,所述「烯基」一詞係指無取代基的烯基(unsubstituted alkenyl)或帶有一或多個取代基的烯基(substituted alkenyl)。在特定的實施方式中,所述烯基團是沒有取代基的C2-10烯基,較佳是沒有取代基的C2-6烯基;更佳是沒有取代基的C4-6烯基。
除非本說明書另有定義,所述「取代(substituted)」當描述一化學結構或化學基團時,係指一衍生物其結構或基團中一或多個氫原子,被一原子、化學基團或官能基取代;即,但不限於,-OH、-CHO、烷氧基、烷醯氧基(如,-OAc)、烯基、烷基(例如,甲基、乙基、丙基、叔丁基)、芳香基、芳氧基、鹵素或鹵烷基(例如,-CCl3、-CF3、-C(CF3)3)。
在特定的實施方式中,所述「取代(substituted)」,當描述一化學結構或化學基團時,係指一衍生物其結構或基團中一或多個氫原子被一或多個本發 明所定義的取代基所取代,例如被烷氧基、烷基、芳香基、鹵素、鹵烷基或羥基所取代。
除非本說明書另有定義,某一化合物的「治療有效量」係指在治療或管理一疾病或病況時,足以提供一治療效果的量,或以延遲或減少該疾病或病況相關的徵狀。一化合物的治療有效量係指一治療藥劑量,若單獨使用或與其他藥劑併用,能提供一治療或管理疾病或病徵的治療效果。所述「治療有效量」一詞,可以涵蓋改善整體的治療效果、減少或防止一疾病或病況相關症狀的發生或增強其他治療藥劑的效果。
除非本說明書另有定義,所述「治療(treat,treating or treatment)」係指施用於一患有特定疾病或病徵的個體之行為,其中該行為可減低個體的疾病或病徵、或一或多個症狀的嚴重度,或減緩或延緩疾病或病徵的進程。在特定實施方式中,所述「治療」是指施用一治療有效量之本發明化合物,以抑制或降低個體體內格蘭氏陽性菌的數量至少約80%,例如約80%、85%、90%、95%或99%(此係相較於未經治療的個體而言),因而達到減緩或減輕該個體因感染格蘭氏陽性菌所造成的疾病或病徵、或一或多個症狀的嚴重度,或減緩或延緩該疾病或病徵的進程。舉例來說,藉由對一被格蘭氏陽性菌感染之個體,施用一有效治療量之本發明化合物,而達成 抑制或降低該個體體內格蘭氏陽性菌的數量,進而能減緩或減輕該個體因感染格蘭氏陽性菌所造成的肺炎、敗血症、角膜感染、皮膚感染、中樞神經系統感染、或中毒性休克症候群(toxic shock syndrome)的病徵,因而達成治療目的。
除非本說明書另有定義,所述「格蘭氏陽性細菌」包括需氧型格蘭氏陽性微球菌屬細菌、需氧型格蘭氏陽性桿菌屬細菌、厭氧型格蘭氏陽性微球菌屬細菌以及厭氧型格蘭氏陽性桿菌屬細菌。需氧型格蘭氏陽性微球菌屬細菌包括,但不限於,無乳葡萄球菌(Staphylococcus agalactiae)、金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、表皮葡萄球菌(Staphylococcus epidermidis)、肺炎葡萄球菌(Staphylococcus pneumonia)、致熱性葡萄球菌(Staphylococcus pyrogens)、腐生葡萄球菌(Staphylococcus saprophyticus)、大腸桿菌(Escherichia Coli)、腸道草色鏈球菌(Enterococcim Streptococcus viridians)、及糞腸球菌(Enterococcus faecalis)。需氧型格蘭氏陽性桿菌屬細菌包括,但不限於,炭疽桿菌(Bacillus anthracis)、仙人掌桿菌(Bacillus cereus)、枯草桿菌(Bacillus subtilis)、比非德氏菌(Biofidobacteria bifidum)、乳酸菌屬細菌(Lactobacillius sp.)、李斯特氏單核菌(Listeria monocytogens)、諾卡氏菌屬細菌(Norcardia sp.)、紅球菌(Rhodococcus equi)、豬丹毒桿菌(Erysipelothrix rhusiopathiae)、白喉桿菌(Corynebacterium diptheriae)、及粉刺丙酸桿菌(Propionbacterium acnes)。厭氧型格蘭氏陽性微球菌屬細菌包括,但不限於,消化鏈球菌。厭氧型格蘭氏陽性桿菌屬細菌包括,但不限於,放線菌(Actinomyces sp.)、肉毒梭孢桿菌(Clostridium botulinum)、艱難梭狀桿菌(Clostridium difficile)、產氣莢膜梭菌(Clostridium perfringes)、破傷風梭孢桿菌(Clostridium tetani)、及閃爍梭菌(Clostridium scindens)。
需要注意的是,若無特定指明一結構的立體化學部分或一部份結構(例如,以粗線或虛線表示的部分),則此結構或部分結構應解釋成可涵蓋所有的立體異構物。同樣地,當化合物含有一或多個不對稱中心,但其名稱並未具體定義該些不對稱中心所能涵蓋的立體化學結構時,則應將該化合物的範圍解釋成可涵蓋其純的光學異構物及由該些光學異構物所組成的混合物。再者,圖中所示具有不飽和價數的任一原子,均假設其可連接足夠的氫原子使其價數達到飽和。
2.燕麥麯黴素衍生物(Avenaciolide Derivatives)
本案發明人意外地發現具有以下式(I)或(II) 結構的化合物,具有可抑制格蘭氏陽性細菌生長的活性,因此可做為一種用來製備可治療格蘭氏陽性細菌感染之藥物的先導化合物;
其中,R是直鏈、支鏈或環狀的C2-10烷基或C2-10烯基。
依據某些特定實施方式,該式(I)化合物之R基為C3-6烷基。在一實例中,該式(I)化合物是R基為C3烷基,包括但不限於,正-丙基及異丙基。在另一實例中,該式(I)化合物中R基為C4烷基,包括但不限於,正-丁基、異丁基(或稱第二丁基)和叔丁基。在又一實例中,該式(I)化合物中R基為C5烷基,包括但不限於,正-戊基、異戊基和新戊基。在再一實例中,該式(I)化合物中R基為C6烷基,包括但不限於,正-己基、2-甲基-1-戊基、3-甲基-1-戊基、1,2-二甲基-1-丁基、2,2-二甲基-1-丁基、3,3-二甲基-1-丁基、和1,2,2-三甲基-1-丙基。
依據某些特定實施方式,該式(II)化合物之R基為C3-6烷基。在一實例中,該式(II)化合物R基為C3 烷基,包括但不限於,正-丙基及異丙基。在另一實例中,該式(II)化合物中R基為C4烷基,包括但不限於,正-丁基、異丁基(或稱第二丁基)和叔丁基。在又一實例中,該式(II)化合物中R基為C5烷基,包括但不限於,正-戊基、異戊基和新戊基。在再一實例中,該式(II)化合物中R基為C6烷基,包括但不限於,正-己基、2-甲基-1-戊基、3-甲基-1-戊基、1,2-二甲基-1-丁基、2,2-二甲基-1-丁基、3,3-二甲基-1-丁基、和1,2,2-三甲基-1-丙基。
較佳是,該式(I)或(II)化合物之R基為正-己基(即,化合物10d和化合物13d)。
上述任一式(I)或(II)化合物均為燕麥麯黴素(avenaciolides)衍生物,公開文獻中已揭示某些燕麥麯黴素的合成方法,例如,本發明化合物10d的合成方法已揭示在下列文獻中,Steven et al.,J.Org.Chem.(1992)57,2228-2235;Chen et al.,J.Org.Chem.(1999)64,8311-8318及Santos et al.,J.Org.Chem.(2013)78,1519-1524。
另一種獲得燕麥麯黴素的方式是自費希爾麴菌(Neosartoya fischeri)的發酵物中進行單離。參見Yang et al.,Plant Med(2010)76:1701-1705的文章,其中揭示了利用管柱層析方式,例如高效液相層析(high performance liquid chromatography,HPLC),而自費希爾 麴菌的發酵物中單離出包括本發明化合物13d在內的數種燕麥麯黴素衍生物。
本發明式(I)或(II)化合物可包含一或多個立體中心;因此,所述化合物以不同的異構式存在,例如,外消旋鏡像異構物的混合物和/或非鏡像異構物的混合物。本發明涵蓋該些化合物的鏡像異構物,以及該些鏡像異構物和/或非鏡像異構物的混合物。鏡像異構物可利用不對稱合成法進行製備,或是利用常規技術將之分離,例如,透過結晶、色層分析以及利用分離劑(resolving agent)加以分離。從外消旋混合物中分離出鏡像異構物的較佳方法為利用HPLC。另一方面,也可在一溶劑中透過與一分離劑(resolving agent)之光學活性形式反應,而從外消旋異構物中將兩鏡像異構物彼此分離。視所用分離劑光學形式,可使二鏡像異構物中的其中一種異構物以一不溶性鹽類的形式被分離出來,相較於殘留於溶液內的異構物而言,被分離出來的異構物具有高產率和高光學純度。本發明更包含所述化合物之立體異構物的混合物。再者,本發明亦涵蓋所述化合物的構型異構物(即,反式和順式異構物,無論是否包含雙鍵),包括異構物所之混合物、純異構物或實質上為純異構物的形式。
2.合成方法
本發明也包含一種以雙丙酮葡萄糖(diacetone glucose,DAG)作為起始化合物來製備式(I)或(II)化合物之燕麥麯黴素衍生物。
大致來說,本發明方法包含以下步驟:(1)以雙丙酮葡萄糖作為起始物,反應生成化合物5;(2)令該化合物5與威第烯試劑(Wittig reagent)反應,以生成化合物6;(3)將該化合物6還原成化合物7;(4)在酸性環境下,令該化合物7與1,4-環氧己烷反應,以生成化合物8;(5)將該化合物8氧化成化合物9;(6)令該化合物9與二乙胺反應生成該式(I)化合物;(7)在鹼性環境下,令該式(I)化合物進行開環反應,以生成化合物11;(8)在三級胺存在下,令該化合物11與氯化三甲基矽及甲醇反應,以生成化合物12;及(9)在四級銨鹽存在下,將該化合物12水解以獲得式(II)化合物;其中,所述化合物5、6、7、8、9、10、11和12分 別具有如下結構式:
依據特定實施方式,步驟(1)係包含;(a)令雙丙酮葡萄糖與氯鉻酸吡啶鹽反應生成化合物2;(b)令該化合物2與膦醯乙酸三乙酯反應以生成化合物3; (c)在酸性環境下,令化合物3進行開環反應,以生成化合物4;及(d)令該化合物4依序與一氧化劑和一還原劑反應,而獲得該醛類化合物5;其中,所述化合物2、3、和4分別具有如下結構式:
適合用於上述步驟(d)中的氧化劑的實例包括高碘酸之鹼金屬鹽,例如高碘酸鈉和高碘酸鉀;還原劑的實例包括硼氫化物或鋁氫化物之鹼金屬鹽(如,硼氫化鈉和鋁氫化鋰)。在一實例中,上述步驟(d)中該化合物4是依序與高碘酸鈉(氧化劑)和硼氫化鈉(還原劑)反應而生成化合物5。
依據某些實施方式,步驟(2)中所述威第烯試劑是溴化C4-12烷基三苯膦或溴化C4-12烯基三苯膦(C4-12alkyltriphenylphosphonium bromide)。在一較佳實例中,該威第烯試劑是溴化正己基三苯膦。
依據某些實施方式,在步驟(3)中係藉由催化劑(如10%鉑/碳)存在下,以氫氣該化合物6還原成化合 物7。
依據某些實施方式,在步驟(5)中係利用瓊斯氧化反應(Jones oxidation),將該化合物8中的二級醇氧化成酮,而生成化合物9。此瓊斯氧化反應係以瓊斯試劑來進行,其係將三氧化鉻溶於稀硫酸與丙酮中而成的溶液。在某些實施方式中,也可以重鉻酸鉀(potassium dichromate)來取代三氧化鉻。
依據某些實施方式,步驟(6)包含:(e)在惰性環境下,令該化合物9與甲基鎂碳酸酯反應;及(f)令步驟(e)之產物依序與酸及二乙胺反應,以生成該式(I)化合物。
依據特定實施方式,該式(I)化合物之R基為C3-6烷基。在一實例中,該式(I)化合物中R基為C3烷基,包括但不限於,正-丙基及異丙基。在另一實例中,該式(I)化合物是中R基為C4烷基,包括但不限於,正-丁基、異丁基(或稱第二丁基)和叔丁基。在又一實例中,該式(I)化合物中R基為C5烷基,包括但不限於,正-戊基、異戊基和新戊基。在再一實例中,該式(I)化合物R基為C6烷基,包括但不限於正-己基、2-甲基-1-戊基、3-甲基-1-戊基、1,2-二甲基-1-丁基、2,2-二甲基-1-丁基、3,3-二甲基-1-丁基、和1,2,2-三甲基-1-丙基。較佳是,該式(I)化合物中R基為正-己基(即,化合物10d)。
依據某些實施方式,適合用於步驟(7)的鹼包含氫氧化鉀或氫氧化鈉。
依據某些實施方式,適合用於步驟(9)中的四級銨鹽可選自以下群組:四丁基氟化銨、四丁基氯化銨、四丁基溴化銨、四丁基碘化銨、四丁基高氯酸銨、四丁基六氟磷酸銨及四丁基醋酸銨。依據一特定實例,該四級銨鹽為四丁基氟化銨。
依據特定實施方式,該式(II)化合物的R基為C3-6烷基。在一實例中,該式(I)化合物中R基為C3烷基,包括但不限於,正-丙基及異丙基。在另一實例中,該式(I)化合物中R基為C4烷基,包括但不限於,正-丁基、異丁基(或稱第二丁基)和叔丁基。在又一實例中,該式(I)化合物中R基為C5烷基,包括但不限於,正-戊基、異戊基和新戊基。在再一實例中,該式(I)化合物中R基為C6烷基,包括但不限於,正-己基、2-甲基-1-戊基、3-甲基-1-戊基、1,2-二甲基-1-丁基、2,2-二甲基-1-丁基、3,3-二甲基-1-丁基、和1,2,2-三甲基-1-丙基。較佳是,該式(II)化合物R基為正-己基(即,化合物13d)。
3.用途
本發明也包含一種治療一受到格蘭氏陽性細菌感染之個體的方法。所述方法包含施予一治療有效量之式(I)或(II)化合物至該個體,以減緩、減輕和/或預防 與格蘭氏陽性細菌感染相關疾病的徵狀。
臨床上可造成個體感染之格蘭氏陽性細菌包括,但不限於,炭疽桿菌、枯草桿菌、仙人掌桿菌、白喉桿菌、破傷風梭孢桿菌、肉毒梭孢桿菌、產氣莢膜梭菌、艱難梭狀桿菌、閃爍梭菌、腸道草色鏈球菌、糞腸球菌、豬丹毒桿菌、大腸桿菌、李斯特氏單核菌、粉刺丙酸桿菌紅球菌、無乳葡萄球菌、金黃色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、肺炎葡萄球菌、致熱性葡萄球菌和腐生葡萄球菌。
依據某些實施方式,該個體皮膚上有膿瘡(skin abscess)、褥瘡(furuncle)或疥瘡(skin boil),因而導致細菌侵入引發感染。所述與格蘭氏陽性細菌感染相關的疾病包括,但不限於,肺炎、敗血症、角膜感染、皮膚感染、中樞神經系統感染、或中毒性休克症候群(toxic shock syndrome)。
以敗血症為例,臨床上最常見會引發敗血症的格蘭氏陽性菌株至少包括金黃色葡萄球菌和肺炎葡萄球菌,但上述任何一種格蘭氏陽性細菌都有可能引發敗血症。因此,在某些實施方式中,所述方法係關於治療一受到金黃色葡萄球菌或肺炎葡萄球菌感染而引發敗血症之個體的方法。依據特定實施方式,該金黃色葡萄球菌是抗藥性金黃色葡萄球菌,例如抗甲氧西林金黃色葡 萄球菌(methicillin-resistant Staphylococcus aureus,MRSA)。在其他實施方式中,所述方法則係關於治療一受到糞腸球菌感染之個體的方法。依據特定實施方式,該糞腸球菌是可耐萬古黴素(vancomycin)的糞腸球菌。
一般來說,所述式(I)或(II)化合物的用量約為1-100毫克/公斤體重,例如約1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100毫克/公斤體重;較佳是介於約20-80毫克/公斤體重,例如約20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80毫克/公斤體重;更佳是介於約40-60毫克/公斤體重,例如約40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、 55、56、57、58、59、60毫克/公斤體重。此用量可於一天內單次施用或分多次施用,例如一天內分2、3或4次施用。所述式(I)或(II)化合物的施用劑量將會視個體受感染的具體徵狀,以及個體的年齡、性別和生理狀況而定。上述因子之重要性在所屬領域中眾所周知,並可由醫師基於其經驗來決定。
在某些實施方式中,所述方法更包含在施予式(I)或(II)化合物之前、之後或同時,對該個體施予另一抗菌劑或抗生素。適合的抗生素實例包括,但不限於,青黴素(penicillin)、氨苄青黴素(ampicillin)、阿莫西林(amoxycillin)、頭孢子菌素(Ceftazidime)、碳青黴烯(carbapenem)、林可黴素(lincomycin)、安來黴素(enramycin)、純黴素(virginiamycin)、鏈黴素(streptomycin)、環丙沙星(ciprofloxacin)、多西環素(doxycycline)、慶大黴素(gentamycin)、氯黴素(chloramphenicol)、甲氧苄氨嘧啶(trimethoprim)、磺胺甲噁唑(sulfamethoxazole)、四環黴素(tetracyclin)、噁喹酸(oxolinic acid)、氟甲喹(flumequin)及其之組合。
4.藥學配方
本發明也包含提供一種用以治療與格蘭氏陽性細菌感染相關疾病的藥學組合物,以抑制格蘭氏陽性細菌的生長。所述藥學組合物包含一治療有效量之本發 明式(I)或(II)化合物;及其藥學上可接受的載體。
若以上述藥學組合物總重量為基準,本發明之式(I)或(II)化合物約佔該藥學組合物總重量的0.1%至99%(重量%)。在某些實施方式中,本發明之式(I)或(II)化合物的量至少約佔該藥學組合物總重量的1%。在特定的實施方式中,所述式(I)或(II)化合物的量至少約佔該藥學組合物總重量的5%。在其他實施方式中,所述式(I)或(II)化合物的量至少約佔該藥學組合總重量的10%。在另一實施方式中,所述式(I)或(II)化合物的量至少約佔該藥學組合物總重量的25%。
在部分較佳的實施方式中,所述藥學組合物更包含一抗生素。所述抗生素實例包括,但不限於,青黴素、氨苄青黴素、阿莫西林、頭孢子菌素、碳青黴烯、林可黴素、安來黴素、純黴素、鏈黴素、環丙沙星、多西環素、慶大黴素、氯黴素、甲氧苄氨嘧啶、磺胺甲噁唑、四環黴素、噁喹酸、氟甲喹及其之組合。
所述藥學組合物為單一劑型並可經由口服、黏膜(如,經鼻、舌下、陰道、經頰或直腸)、腸胃外(即,皮下注射、靜脈注射、彈丸注射(bolus injection)、肌肉內注射、動脈注射或經皮方式施用至個體體內。所述劑型實例包含,但不限於:錠劑(tablets)、剝半錠劑(caplets)、膠囊(capsules)(如,軟式彈性明膠膠囊(soft elastic gelatin capsules))、藥包(cachets)、口含片(troches)、喉片(lozenges)、分散劑(dispersions)、栓劑(suppositories)、軟膏(ointments)、粥狀敷劑(cataplasms)(又稱,糊劑(poultices))、貼劑(pastes)、粉末(powders)、敷料(dressings)、乳霜(creams)、膏劑(plasters)、溶液(solutions)、貼片(patches)、氣霧劑(aerosols)(如,鼻噴劑或吸入劑)、凝膠(gels)。本發明之藥學組合物可以是液態的劑型,適用於口服或經黏膜的方式施用至患者,包含懸浮液(如,水溶性或非水溶性液體懸浮液,水包油乳劑或油包水乳劑)、溶液和酏劑(elixirs);再者,本發明藥學組合物亦可為適用於腸胃外方式施用的液體劑型;以及,該藥學組合物可以是無菌固體(如,晶體(crystalline)或非晶型固體(amorphous solids)),可再調配以提供腸胃外施用的適當液體劑型。
可針對不同的施用途徑來對本發明化合物進行配方。舉例而言,若以口服方式施用,則需於本發明化合物外塗覆一腸衣膜,以保護本發明化合物,避免其於經過腸胃道時被降解。所述配方亦可含有其他成分,使其能將有效成分傳遞至作用位置。舉例而言,可以利用脂質體配方,以避免有效成分在體內遭受酵素降解、在循環系統中傳送,並且使有效成分通過細胞膜傳送至胞內位置。
另外,可添加溶解劑、乳化劑或界面活性劑將水溶性較差的化合物配方成液體劑型。所述添加劑包含但不限於,環糊精(cyclodextrin)(如,α-環糊精或β-環糊精)和非水溶液溶劑,其包含但不限於,乙醇、異丙醇、碳酸乙酯、乙酸乙酯、苯甲醇、苯甲酸苯甲酯、丙二醇、1,3-丁二醇、二甲基甲醯胺、二甲基亞碸(dimethyl sulfoxide,DMSO)、生物相容性油(biocompatible oils)(如,棉籽油、花生油、玉米油、胚芽油、橄欖油、蓖麻油和芝麻油、甘油、四氫呋喃甲醇、聚乙二醇、山梨糖醇酐的脂肪酸酯(fatty acid esters of sorbitan)和以上化合物的混合物(如,DMSO和玉米油之混合物)。
所述藥學組合物配方的類型和型態,依施用用途而異。舉例而言,相較於用於慢性治療的劑型而言,用於急性治療的劑型會包含較高量的單一或多種活性成分。相對地,不經腸胃道的劑型可含較少量的單一或多種活性成分,其用量低於以口服劑型治療相同疾病所使用的活性成分用量。本發明亦涵蓋其他施用途徑所使用的劑型,其會隨著所屬技術領域通常技術內容而改變(參見Remington’s Pharmaceutical Sciences,18th ed.,Mack Publishing,Easton PA(1990))。
4.1口服劑型
適用於口服的本發明藥學組合物可以是離散 劑型,包含但不限於,片劑(即,咀嚼片(chewable tablets))、錠劑、膠囊和液體(即,調味糖漿)。可根據眾所接受的藥學製程來製備上述口服劑型,如Remington’s Pharmaceutical Sciences(18th ed.,Mack Publishing,Easton PA(1990))中所述的製程。所述口服劑型包含一預設活性成分的量,且可依據習知技術的藥學方法製備而成。可依照通常的藥學製程製備一般的口服劑型,將其配方成至少含有一種賦形劑。本發明配方也可搭配使用多種不同形式的賦形劑,視特定施用途徑所需劑型而定。
基於片劑和膠囊易於施用的特性,此二劑型為口服劑量劑型最佳的形式。視使用需求,可藉由標準水溶液或非水溶液技術進行配方;亦可藉由常規藥學製程製備所述劑型。通常藥學組合物和劑型是透過將活性成分與液體載體或磨碎的固體載體混合來製備,或同時將活性成分和液體或固體載體混合,再將產物定型至預設形式。此外,固體劑型還可含有崩解劑,以增加溶解率;且固體劑型亦可含有潤滑劑,以利製造各種劑型(例如,片劑)。
4.2不經腸胃道的劑型
不經腸胃道劑型的施用途徑包含,但不限於,皮下注射、靜脈注射(含彈丸注射),肌肉內注射、動脈注 射。當施用不經腸胃道的劑型,必需避免患者遭受污染物質感染,致使體內產生對抗污染物的免疫反應,因此,不經腸胃道的劑型必須是無菌的。不經腸胃道劑型包含,但不限於,用於注射的液態配方、粉末狀配方且其可溶解或懸浮於藥學上可接受注射的載體,以及乳狀配方。
不經腸胃道劑型可包含習知的載體。舉例而言,包含,但不限於,水和水溶性載體。所述水溶性載體包含,但不限於,氯化鈉溶液、林格氏溶液和葡萄糖溶液;水混溶性載體(water-miscible vehicles)的實例包含,但不限於,乙醇、聚乙二醇和聚丙二醇;且非水溶性載體包含,但不限於,玉米油、棉籽油、花生油、芝麻油、油酸乙酯、豆蔻酸異丙酯(isopropyl myristate)和苯甲酸苯甲酯。
4.3經皮膚、局部和黏膜劑型
經皮膚、局部和黏膜劑型包含,但不限於眼藥水溶液(ophthalmic solutions)、噴霧劑、氣霧劑、乳霜、乳液、軟膏、凝膠、溶液、乳化劑、懸浮液或其他所屬領域具有通常知識者已知的型式(參見Remington’s Pharmaceutical Sciences,18th eds.,Mack Publishing,Easton PA(1990))。經皮膚劑型包含「儲液型(reservoir type)」和「基質型(matrix type)」的貼片,所述貼片可施用於皮膚且經一特定貼附期間後,活性成分能穿透皮膚 進入人體體內。
適用於本劑型的賦形劑(即,載體和稀釋劑)以及其他化學領域已知可應用至經皮膚、局部和黏膜劑型的物質皆可應用至所述配方,且針對特定組織所給予藥學組合物或劑型亦可應用至所述配方當中。
針對特定的治療組織,在施用本發明之活性成分的同時或前/後,可給予額外的成分。舉例而言,可額外添加穿透增強劑(penetration enhancers),協助傳遞活性成分至組織中。
可調整藥學組合物或劑型的pH值以改善單一或多種活性成分的傳遞效率。再者,可藉由調整溶劑載體的極性、離子強度或張力,以改善傳遞效率。除此之外,可於本發明藥學組合物或劑型中添加硬脂酸鹽,以改變一或多個活性成份的親水性或親脂性,進而改善傳遞的效率。據此,硬脂酸鹽可作為脂質載體,亦可作為乳化劑或表面活性劑或作為一傳遞增強劑或穿透增強劑。另外,亦可利用活性成分的各種鹽類、水合物或溶劑化物進一步調整最終組合物之特性。
為了使本揭示內容的敘述更加詳盡與完備,下文針對了本發明的實施態樣與具體實施例提出了說明性的描述;但這並非實施或運用本發明具體實施例的唯一形式。實施方式中涵蓋了多個具體實施例的特徵以及 用以建構與操作這些具體實施例的方法步驟與其順序。然而,亦可利用其他具體實施例來達成相同或均等的功能與步驟順序。
實施例
材料與方法
細菌菌株及其培育方法
本發明使用了多株細菌,包括鮑氏不動桿菌(Acinetobacter baumannii)17978、金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)ATCC 29213、可耐甲氧西林的金黃色葡萄球菌(Methicillin-resistant S.aureus,MRSA)ATCC 33592、枯草桿菌(Bacillus subtilis)ATCC 23857、及大腸桿菌(Escherichia Coli)ATCC 25922,均係購自ATCC(American Type Culture Colection),並培養在內含Mueller-Hinton(MH)的瓊脂盤或是內含MH的培養液中。
細胞株及其培育方法
在本發明中使用了小鼠巨嗜細胞株RAW 264.7。將細胞培養在RPMI 1640培養基中,並添加10%經過熱失活處理的胎牛血清(fetal calf serum,FCS),並維持在37℃的潮溼環境下(5% CO2及95%空氣)。
最低抑制濃度(minimum inhibition concentration,MIC)
MIC是依照臨床及實驗室標準委員會(Clinical and Laboratory Standard Institute,CLSI)所頒布的標準測試方法來測定。這是一種用來測定某一抗菌劑或抗微生物生長表面在與微生物接觸後24小時內,其抑制微生物生長或殺死微生物能力高低的標準試驗,因此,MIC代表任一抗菌劑或抑菌表面其抑制所接種微生物經過一夜培育後肉眼可見之生長程度的最低濃度。
操作時,先以磷酸鹽緩衝液(PBS)對欲測定的細菌進行一系列稀釋,使其在600nm下的吸光值為0.1。在上述細菌懸浮液中加入適量的培養基,使最終細菌濃度為5 x105CFU/毫升。取98μL內含欲檢測菌株的溶液,並加入2μL所欲測試的化合物,使待測化合物在菌株溶液中的最終濃度介於約0.004-256μg/mL。以PBS稀釋每一內含待測化合物的菌株溶液後,將其塗佈並培養在瓊脂盤上,接著,將瓊脂盤放入培養箱,在37℃下培育隔夜。計算瓊脂盤上的細菌數目,然後比較控制組(即,未經待測化合物處理)與試驗組(即,經待測化合物處理)細菌數目減少的對數值。
細胞存活分析(AlamaBlue Cell Viability Assay)
以非螢光的藍色刃天青(resazurin)染料是否被轉變成可發出螢光的粉紅色7-羥基吩噁嗪酮鈉鹽 (resorufin)來檢測細胞是否仍處於生長狀態。此試驗原理是基於若細胞持續在培養基中生長,可維持培養基於一種還原狀態下,若細胞生長受到抑制,則會使培養基環境轉變成氧化狀態,導致培養基中的氧化還原指示劑(即,刃天青)會從氧化態(非螢光、藍色)轉變成還原態(螢光、粉紅色)。因此可透過監控590nm下的螢光訊號(激發光波長介於530-560nm間)來得知細胞的生長程度。
於此試驗中,首先在96-孔培養盤內,將細胞以5,000個細胞/100μL/培養孔的濃度培育約24小時,接著,每一培養孔內加入10μL的AlamarBlueTM溶液(購自AbD Serotec Ltd.,Oxford,UK),以及不同濃度(12.5、25、50或100μM)的待測化合物(如,本發明實施例2之化合物),繼續培育24小時。之後,再以530nm的螢光激發波長照射細胞培養盤,並觀察590nm發射波長下的螢光訊號。藉由不同濃度之試驗化合物所產生之劑量反應曲線,即可得知細胞存活率。
拍攝穿透式電子顯微鏡(TEM)照片
於37℃下,以每一待測化合物(如,化合物10d或化合物13d)之4倍MIC濃度來處理處於指數生長下的細菌約1小時,之後,將細菌固定,以薄層電子顯微鏡(Thin-layer TEM)(FEI Technai G2 F20 S-Twin)拍攝TEM照片。
測定MurA酵素活性
在標準測試中,是將細菌(如,MRSA或大腸桿菌)的MurA酵素與其受質UNAG(UDP-N-乙醯葡萄糖胺)及待測化合物直接混合,然後在37℃下培育10分鐘。但為了不讓UNAG影響待測化合物與酵素彼此結合的過程,在預培育階段時只先混合待測化合物與MurA酵素,但不添加UNAG,直到加入第二種受質PEP後,才啟動酵素反應。在每100μL的反應溶液中含有:25nM的大腸桿菌或野生型MRSA的MurA酵素;310μM的UNAG;620μM的PEP;50mM的HEPES;pH 7.6;1%之DMSO(v/v)。讓反應在37℃下進行約60分鐘後,加入100μL的Lanzetta試劑,以中止酵素反應。Lanzetta試劑中含有約3:1比例之孔雀石綠溶液(0.045%(w/v))和七鉬酸銨(8.4%(w/v)溶於8N氯化氫中),其中包含0.03%(w/v)的染料安定劑(Tergitol NP-40)。10分鐘後,以FlexStation 3 Microplate Reader(Molecular Device)來讀取溶液在620nm下的吸光值。最後,透過8種化合物濃度的至少5重複試驗,來繪出可代表酵素活性的劑量-反應曲線,並由曲線中推算出每一待測化合物的IC50濃度。
實施例1 合成式(I)及(II)化合物
以下述方法來合成式(I)及(II)化合物,並透過NMR確認結構。
1.1合成化合物2
在燒瓶中,將1毫莫耳的雙丙酮葡萄糖(化合物1)與1.5毫莫耳溶於二氯甲烷(5毫升)之氯鉻酸吡啶鹽(pyridinium dichromate,PDC)及800毫克新鮮的活性分子篩粉末6(3A,Aldrich)混合,然後加入100微升無水醋酸,在室溫下以磁攪拌子攪拌,並透過薄層色層層析追蹤反應程度。反應係採如下方式進行:讓反應混合物與矽藻土一起攪拌約20分鐘,過濾,以甲苯進行減壓蒸餾以移除吡啶和/或殘存的醋酸。以碳氫化物溶劑或二乙醚清洗所得深棕色產物,以無水硫酸鎂粉末過濾殘餘水分後可得純化產物。以乙酸乙酯類的無水、非極性溶劑來收集無法溶於上述溶劑的產物,以矽膠過濾後可得純的化合物2(產率70%)。
1H-NMR,400MHz,2%CD3OD/CDCl3)δ 5.47(1H,s),5.08(1H,s),4.44(1H,m),4.02(1H,d,J=5),3.98(2H,d,J=7),1.27(12H,s).
13C-NMR,400MHz,DMSO-d6)δ 203(C=O),119.2(C),116.5(C),107.7(CH),80.5(CH),77.9(CH), 68.2(CH),64.8(CH2),26.2(4 CH3).
1.2合成化合物3
在燒瓶中,將11毫升溶有膦醯乙酸三乙酯(triethyl phosphonoacetate)(11毫升)和叔-丁基氧化鉀(t-BuOk)(2.5克)的冰冷二甲基甲醯胺(DMF)溶液,緩緩地加到33毫升溶有化合物2(5.5克)的冰冷二甲基甲醯胺中。將反應混合物溫度保持在0℃下約1小時,接著提高到室溫左右並保持在此溫度下約48小時(或是直到所有反應物都被消耗殆盡為止,可利用在矽膠上進行薄層色層層析,並以體積比95/5之苯/甲醇作為發展溶劑來追蹤反應程度)。透過減壓蒸餾移除溶劑,以乙醚(150毫升)萃取殘餘物2次,並以水清洗乙醚層,以無水硫酸鎂粉末過濾,再經減壓蒸餾移除殘餘水分後可得順式及反式兩種產物的混合物。
將部分上述混合物(0.35克)載入矽膠G中,以體積比95/5之苯/甲醇作為發展溶劑,經此製備性薄層色層層析後可得0.29克的兩種不飽和糖(比例約為1:3)。 將4.7克此不飽和糖混合物溶在140毫升的乙醇中,加入10%鉑和碳(2.2克)作為催化劑並通入氫氣,約有380毫升氣體(約1莫耳當量)被吸收。過濾移除催化劑,蒸餾後可得粗產物,經石油醚或是水-甲醇(1:4)再結晶後可得化合物3(4克,產率85%)。熔點:57-58℃;[α]22D+65°(c2,酒精)
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ 5.24(1H,d,J=6.25),4.21(1H,m),4.20(1H,m),4.05(1H,m),3.98(2H,d,J=4),3.68(OCH3,s),2.79(1H,m),2.27(2H,d J=3.8),1.27(12H,s).
13C NMR(125MHz,CDCl3)δ 173.1(C=O),121.9(C),119.5(C),110.4(CH),88.8(CH),78.7(CH),73.4(CH),67.0(CH2),51.9(CH3),32.8(CH2),26.5(2 CH3),26.2(2 CH3),25.2(CH).
1.3合成化合物4
將化合物3部分水解後即可得化合物4。
將4.5毫升溶有0.78克化合物3的甲醇溶液中加入4.5毫升約0.8%的硫酸,令反應混合物在室溫下靜置約3小時,接著以碳酸鋇中和反應混合物,再煮沸 數分鐘使沉澱凝集後過濾。收集濾液並蒸發至乾。在殘餘物中加入20毫升的水及4毫升氯仿並劇烈攪拌,以無水硫酸鈉將氯仿層萃出物乾燥後、過濾、並蒸發至乾後可得0.04克的起始物。將溶液蒸發至乾後以乙醇萃洗殘餘物,再以煮沸的氯仿萃取所得油狀物,以硫酸鎂乾燥、過濾、減壓乾燥後可得0.662克的油狀化合物4。
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ 5.24(1H,d,J=6.25),4.20(1H,dd,J=2.2,1.2),3.81(1H,dd),3.81(2H,s),3.68(3H,s),3.65(1H,s),3.62(1H,m),3.58(1H,s),2.79(1H,m),2.27(2H,d,J=),1.27(6H,s).
13C NMR(125MHz,CDCl3)δ 173.1(C=O),121.9(C),110.4(CH),88.8(CH),75.3(CH),70.6(CH),64.7(CH2),51.9(CH3),32.8(CH2),26.5(CH3),24.9(CH).
1.4合成化合物5
在燒瓶內加入1.5毫升溶有化合物4(0.005克)的水溶液與0.3毫升乙醇,接著加入0.25毫升(0.0045克)偏高碘酸鉀溶液。將反應混合物物留置在室溫下約0.5 小時後,加入硼酸氫鈉(0.02克),繼續將反應混合物物留置在室溫下約35分鐘,接著加入醋酸(10%,0.25毫升)以分解硼酸氫鈉。減壓蒸餾後以乙醇萃洗所得殘餘物3次,以濾紙色層分析將產物加以分離(以水作為發展溶劑),可得0.005克的化合物5。
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ 9.72(1H,s),5.24(1H,d,J=3.8),4.60(1H,dd,J=2.1,1.8),4.20(1H,s),3.68(3H,s),3.02(1H,m),2.27(2H,d,J=),1.27(6H,s).
13C NMR(125MHz,CDCl3)δ 200.8(C=O),173.1(C=O),121.9(C),112.5(CH),88.0(CH),85.8(CH),51.9(CH3),26.8(CH2),26.5(CH3),23.3(CH).
1.4合成化合物6a、6b、6c、6d
以1:1比例將三苯膦和溴化烷(依所欲製備的化合物R基決定所用烷類,在此實施例中使用溴化丙烷、溴化丁烷、溴化戊烷和溴化己烷)混合後,在氮氣下將此混合物溶液迴流約10小時,可製得溴化烷基三苯膦,過 濾收集固體,以無水二乙醚清洗後減壓乾燥可得膦鎓鹽(產率約70-80%)。將膦鎓鹽(0.018莫耳)溶在無水四氫呋喃(THF)(37毫升),加入丁基鋰(0.011莫耳),在氮氣下攪拌混合物約0.5小時醛類產物。將5毫升溶有此醛化合物(0.009莫耳)的無水THF溶液逐滴地加入上述混合物中並在室溫下攪拌約3小時,減壓移除THF,加入水,再以二乙醚萃取可得粗產物,以矽膠管柱層析(己烷:乙酸乙酯=3:1)進行純化。
化合物6a
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ 5.68(1H,d,3J=4.1),5.61(1H,dt,J=10.9,7.5),5.28(1H,ddt,J=10.9,9.7,and 4.77(1H,t,J=4.1),4.53(t,J=9.7),3.69(3H,s,OCH3),2.63(2H,dd,J=16.7,10.5),2.27(1H,dd,J=16.7,4.1),1.96(2H,m),1.44(2H,m),1.27(6H,s),0.9(3H,s).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ 172.54(C=O),136.41(=CH),126.45(=CH),111.44(CH),104.97(C),80.57(CH),51.75(OCH3),46.02(CH),33.94(CH2),28.90(2CH3),26.62(CH),17.28(CH2),15.10(CH2),13.79(CH3)
化合物6b
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ 5.68(1H,d,3J=4.1),5.61(1H,dt,J=10.9,7.5),5.28(1H,ddt,J=10.9,9.7,and 4.77(1H,t,J=4.1),4.53(t,J=9.7),3.69(3H,s,OCH3),2.63(2H,dd,J=16.7,10.5),2.27(1H,dd,J=16.7,4.1),1.96(2H,m),1.44(2H,m),1.29(2H,m), 1.27(6H,s),0.9(3H,s).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ 172.54(C=O),136.41(=CH),126.45(=CH),111.44(CH),104.97(C),80.57(CH),51.75(OCH3),46.02(CH),33.94(CH2),28.90(2CH3),26.62(CH),22.1(CH2),17.28(CH2),15.10(CH2),13.79(CH3)
化合物6c
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ 5.68(1H,d,3J=4.1),5.61(1H,dt,J=10.9,7.5),5.28(1H,ddt,J=10.9,9.7,and 4.77(1H,t,J=4.1),4.53(t,J=9.7),3.69(3H,s,OCH3),2.63(2H,dd,J=16.7,10.5),2.27(1H,dd,J=16.7,4.1),1.96(2H,m),1.44(2H,m),1.29(4H,m),1.27(6H,s),0.9(3H,s).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ 172.54(C=O),136.41(=CH),126.45(=CH),111.44(CH),104.97(C),80.57(CH),51.75(OCH3),46.02(CH),33.94(CH2),28.90(2CH3),26.62(CH),22.4(CH2),22.1(CH2),17.28(CH2),15.10(CH2),13.79(CH3)
化合物6d
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ 5.68(1H,d,3J=4.1),5.61(1H,dt,J=10.9,7.5),5.28(1H,ddt,J=10.9,9.7,and 4.77(1H,t,J=4.1),4.53(t,J=9.7),3.69(3H,s,OCH3),2.63(2H,dd,J=16.7,10.5),2.27(1H,dd,J=16.7,4.1),1.96(2H,m),1.44(2H,m),1.29(6H,broad),1.27(6H,s),0.9(3H,s).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ 172.54(C=O),136.41(=CH),126.45(=CH),111.44(CH),104.97(C),80.57(CH),51.75(OCH3),46.02(CH),33.94(CH2),28.90(2CH3),26.62(CH),22.4(CH2),22.28(CH2),22.1(CH2),17.28(CH2),15.10(CH2),13.79(CH3)
1.5合成化合物7a、7b、7c、7d
在100毫升0.035M的化合物6(a,b,c,d)的乙酸乙酯溶液中加入50毫克鉑/碳(10%),並通入氫氣,然後在室溫下攪拌混合物約16小時,過濾移除催化劑後收集濾液,可得化合物7(a,b,c,d)。
化合物7a:
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ 5.24(1H,d,3J=3.8),4.2(1H,dd,J=4.5,3.8),3.8(1H,ddd,J=10.2,7.9,2.4),and 3.69(3H,s,OCH3),2.66(H,dd,J=16.9,10.2),2.32(1H,dd,J=16.9,4.5),2.04(1H,tt,J=10.2,4.5),1.42(2H,m),1.31(2H,m),1.27(6H,m),1.25(4H,m),0.9(3H,s).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ 173.1(C=O),121.9(C),110.1(CH),88.5(CH),83.0(CH),51.75(OCH3),33.1(CH2),32.5(CH2),32.1(CH2),31.1(CH),26.5(2CH3),25.7(CH2),22.7(CH2),14.1(CH3)
化合物7b:
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ 5.24(1H,d,3J=3.8),4.2(1H,dd,J=4.5,3.8),3.8(1H,ddd,J=10.2,7.9,2.4),and 3.69(3H,s,OCH3),2.66(H,dd, J=16.9,10.2),2.32(1H,dd,J=16.9,4.5),2.04(1H,tt,J=10.2,4.5),1.42(2H,m),1.31(2H,m),1.29(2H,m),1.27(6H,m),1.25(4H,m),0.9(3H,s).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ 173.1(C=O),121.9(C),110.1(CH),88.5(CH),83.0(CH),51.75(OCH3),33.1(CH2),32.5(CH2),32.1(CH2),31.1(CH),26.5(2CH3),25.7(CH2),23.7(CH2),22.7(CH2),14.1(CH3)
化合物7c:
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ 5.24(1H,d,3J=3.8),4.2(1H,dd,J=4.5,3.8),3.8(1H,ddd,J=10.2,7.9,2.4),and 3.69(3H,s,OCH3),2.66(H,dd,J=16.9,10.2),2.32(1H,dd,J=16.9,4.5),2.04(1H,tt,J=10.2,4.5),1.42(2H,m),1.31(2H,m),1.29(4H,m),1.27(6H,m),1.25(4H,m),0.9(3H,s).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ 173.1(C=O),121.9(C),110.1(CH),88.5(CH),83.0(CH),51.75(OCH3),33.1(CH2),32.5(CH2),32.1(CH2),31.1(CH),26.5(2CH3),25.7(CH2),23.7(CH2),22.7(2CH2),14.1(CH3)
化合物7d:
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ 5.24(1H,d,3J=3.8),4.2(1H,dd,J=4.5,3.8),3.8(1H,ddd,J=10.2,7.9,2.4),and 3.69(3H,s,OCH3),2.66(H,dd,J=16.9,10.2),2.32(1H,dd,J=16.9,4.5),2.04(1H,tt,J=10.2,4.5),1.42(2H,m),1.31(2H,m),1.29(6H,m),1.27(6H,m),1.25(4H,m),0.9(3H,s).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ 173.1(C=O),121.9(C),110.1(CH),88.5(CH),83.0(CH),51.75(OCH3),33.1(CH2),32.5(CH2),32.1(CH2),31.1(CH),26.5(2CH3),25.7(CH2),23.7(CH2), 22.7(2CH2),22.5(CH2),14.1(CH3)
1.6合成化合物8a、8b、8c、8d
在40毫升0.061M溶有化合物7(a,b,c,d)的1,4-二噁己烷(或1,4-環氧己烷)溶液中加入16毫升2%的硫酸,並迴流3小時。待冷卻至室溫後,加入250毫升二乙醚,以水、飽和碳酸氫鈉溶液清洗有機層,然後以硫酸鎂乾燥並減壓濃縮。以矽膠管柱層析(己烷:乙酸乙酯=1:1)來純化粗產物,可得化合物8(a,b,c,d)之順反異構物混合物(α:β=1:2)。
化合物8a
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ 6.07(1H,d,J=3.8),4.69(1H,d,J=4.2),3.73(1H,d,J=6.0),and 3.65(3H,s,OCH3),2.4(H,m),2.38(2H,m),1.42(2H,m),1.31(2H,m),1.29(4H,m),0.88(3H,s).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ 176.1(C=O),102.8(CH),93.2(CH),88.9(CH),32.8(CH2),32.1(CH2),31.0(CH2),25.7(CH2),22.7(CH2),22.6(CH),14.1(CH3)
化合物8b
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ 6.07(1H,d, J=3.8),4.69(1H,d,J=4.2),3.73(1H,d,J=6.0),and 3.65(3H,s,OCH3),2.4(H,m),2.38(2H,m),1.42(2H,m),1.31(2H,m),1.29(2H,m),1.29(4H,m),0.88(3H,s).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ 176.1(C=O),102.8(CH),93.2(CH),88.9(CH),32.8(CH2),32.1(CH2),31.8(CH2),31.0(CH2),25.7(CH2),22.7(CH2),22.6(CH),14.1(CH3)
化合物8c
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ 6.07(1H,d,J=3.8),4.69(1H,d,J=4.2),3.73(1H,d,J=6.0),and 3.65(3H,s,OCH3),2.4(H,m),2.38(2H,m),1.42(2H,m),1.31(2H,m),1.29(4H,m),1.29(4H,m),0.88(3H,s).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ 176.1(C=O),102.8(CH),93.2(CH),88.9(CH),32.8(CH2),32.1(CH2),31.8(CH2),31.0(CH2),29.9(CH2),29.3(CH2),26.7(CH2),22.6(CH),14.1(CH3)
化合物8d
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ 6.07(1H,d,J=3.8),4.69(1H,d,J=4.2),3.73(1H,d,J=6.0),and 3.65(3H,s,OCH3),2.4(H,m),2.38(2H,m),1.42(2H,m),1.31(2H,m),1.29(6H,m),1.29(4H,m),0.88(3H,s).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ 176.1(C=O),102.8(CH),93.2(CH),88.9(CH),32.8(CH2),32.1(CH2),31.8(CH2),31.0(CH2),29.9(CH2),29.6(CH2),29.3(CH2),26.7(CH2),22.6(CH),14.1(CH3)
1.7合成化合物9a、9b、9c、9d
在30毫升0.054M溶有化合物8(a,b,c,d)的丙酮溶液中逐滴加入瓊斯試劑(以26.7克氧化鉻及23毫升濃鹽酸和高達100毫升的水製成),直到混合物呈現棕橘色且此顏色不再褪去。加入50毫升二氯甲烷後攪拌約10分鐘,加入30毫升水。以水和飽和碳酸氫鈉溶液清洗有機層,然後以硫酸鎂乾燥並減壓濃縮可得化合物9(a,b,c,d)。
化合物9a
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ 4.76(1H,d,J=3.8),4.28(1H,dd,J=10.8,4.2),3.31(1H,m),2.38(2H,m),1.53(2H,m),1.31(2H,m),1.25(4H,m),0.88(3H,s).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ 176.1(C=O),173.1(C=O),86.5(CH),80.5(CH),35.0(CH2),31.8(CH2),31.4(CH2),25.6(CH2),22.7(CH2),20.2(CH)14.1(CH3)
化合物9b
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ 4.76(1H,d,J=3.8),4.28(1H,dd,J=10.8,4.2),3.31(1H,m),2.38(2H,m),1.53(2H,m),1.31(2H,m),1.29(2H,m),1.25(4H,m),0.88(3H,s).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ 176.1(C=O),173.1(C=O), 86.5(CH),80.5(CH),35.0(CH2),31.8(CH2),31.4(CH2),29.3(CH2),25.6(CH2),22.7(CH2),20.2(CH)14.1(CH3)
化合物9c
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ 4.76(1H,d,J=3.8),4.28(1H,dd,J=10.8,4.2),3.31(1H,m),2.38(2H,m),1.53(2H,m),1.31(2H,m),1.29(4H,m),1.25(4H,m),0.88(3H,s).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ 176.1(C=O),173.1(C=O),86.5(CH),80.5(CH),35.0(CH2),31.8(CH2),31.4(CH2),29.6(CH2),29.3(CH2),25.6(CH2),22.7(CH2),20.2(CH)14.1(CH3)
化合物9d
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ 4.76(1H,d,J=3.8),4.28(1H,dd,J=10.8,4.2),3.31(1H,m),2.38(2H,m),1.53(2H,m),1.31(2H,m),1.29(6H,m),1.25(4H,m),0.88(3H,s).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ 176.1(C=O),173.1(C=O),86.5(CH),80.5(CH),35.0(CH2),31.8(CH2),31.4(CH2),29.6(2CH2),29.3(CH2),25.6(CH2),22.7(CH2),20.2(CH)14.1(CH3)
1.8合成化合物10a、10b、10c、10d
在氮氣下將化合物9(a,b,c,d)(0.94毫莫耳)溶在2M之甲基鎂碳酸酯(methyl methoxymagnesium carbonate,MMC)的DMF(4毫升)溶液中,在120℃下迴流5小時後,將反應混合物倒入11毫升之冰冷的鹽酸混合 液(6M HCl和乙醚,1:5),並搖晃直到所有沉澱都溶解為止。以水清洗有機層後以硫酸鎂乾燥。減壓移除溶劑可得雙內酯碳酸的無色油。將醋酸鈉(0.2克)溶在醋酸(8毫升)中並與甲醛(6毫升)和二乙胺(2毫升)混合成一混合溶液。將2毫升此混合溶液加到上述所獲得的雙內酯碳酸中並劇烈搖晃直到CO2不再釋出為止(約2-3分鐘)。讓混合物在蒸氣浴下加熱約5分鐘,待冷卻後將其倒入水(20毫升)和乙醚(35毫升)中。以水和飽和碳酸氫鈉溶液清洗清洗乙醚相,然後以硫酸鎂乾燥,接著再以矽膠管柱層析純化(己烷:乙酸乙酯=3:1),可得化合物10(a,b,c,d)。
化合物10a
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ 6.31(1H,d,J=2.5),5.79(1H,d,J=2.2),4.8(1H,d,J=8.3),4.32(1H,m),3.31(1H,m),1.53(2H,m),1.31(2H,m),1.25(4H,m),0.89(3H,s).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ 173.7(C=O),170.6(C=O),136.1(=C),124.6(=CH2),90.6(CH),88.3(CH),38.4(CH),31.9(CH2),31.8(2CH2),22.7(CH2),14.1(CH3)
化合物10b
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ 6.31(1H,d,J=2.5),5.79(1H,d,J=2.2),4.8(1H,d,J=8.3),4.32(1H,m),3.31(1H,m),1.53(2H,m),1.31(2H,m),1.25(4H,m),1.29(2H,m),0.89(3H,s).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ 173.7(C=O),170.6(C=O),136.1(=C),124.6(=CH2),90.6 (CH),88.3(CH),38.4(CH),31.9(CH2),31.8(2CH2),26.0(CH2),22.7(CH2),14.1(CH3)
化合物10c
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ 6.31(1H,d,J=2.5),5.79(1H,d,J=2.2),4.8(1H,d,J=8.3),4.32(1H,m),3.31(1H,m),1.53(2H,m),1.31(2H,m),1.25(4H,m),1.29(4H,m),0.89(3H,s).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ 173.7(C=O),170.6(C=O),136.1(=C),124.6(=CH2),90.6(CH),88.3(CH),38.4(CH),31.9(CH2),31.8(CH2),29.6(CH2),29.3(CH2),26.0(CH2),22.7(CH2),14.1(CH3)
化合物10d
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ 6.31(1H,d,J=2.5),5.79(1H,d,J=2.2),4.8(1H,d,J=8.3),4.32(1H,m),3.31(1H,m),1.53(2H,m),1.31(2H,m),1.25(4H,m),1.29(6H,m),0.89(3H,s).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ 173.7(C=O),170.6(C=O),136.1(=C),124.6(=CH2),90.6(CH),88.3(CH),38.4(CH),31.9(CH2),31.8(CH2),29.6(2CH2),29.3(CH2),26.0(CH2),22.7(CH2),14.1(CH3)
1.9合成化合物11a、11b、11c、11d
在5毫升溶有化合物10(a,b,c,d)(0.51毫莫耳) 的甲醇溶液中加入氫氧化鉀(0.51毫莫耳),在70℃下迴流約4小時,待冷卻至室溫後以1M的硫酸氫鉀酸化後加入甲醇稀釋。過濾取出沉澱,以甲醇清洗並將濾液減壓濃縮,以矽膠管柱純化所得粗產物可得無色固體(0.43毫莫耳,產率約85%)。
化合物11a
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ 6.51(1H,s,),5.79(1H,s),4.7(1H,d,J=8.3),4.56(1H,m),3.37(1H,m),1.69(2H,m),1.47(2H,m),1.26(4H,m),0.89(3H,s).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ 176.9(C=O),170.4(C=O),135.1(=C),129.9(=CH2),82.8(CH),68.9(CH),46.8(CH),34.9(CH2),31.9(CH2),31.8(CH2),22.7(CH2),14.1(CH3)
化合物11b
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ 6.51(1H,s,),5.79(1H,s),4.7(1H,d,J=8.3),4.56(1H,m),3.37(1H,m),1.69(2H,m),1.47(2H,m),1.26-1.29(6H,m),0.89(3H,s).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ 176.9(C=O),170.4(C=O),135.1(=C),129.9(=CH2),82.8(CH),68.9(CH),46.8(CH),34.9(CH2),31.9(CH2),29.3(CH2),26.0(CH2),22.7(CH2),14.1(CH3)
化合物11c
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ 6.51(1H,s,),5.79(1H,s),4.7(1H,d,J=8.3),4.56(1H,m),3.37(1H,m),1.69(2H,m),1.47(2H,m),1.26-1.29(8H,m),0.89 (3H,s).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ 176.9(C=O),170.4(C=O),135.1(=C),129.9(=CH2),82.8(CH),68.9(CH),46.8(CH),34.9(CH2),31.9(CH2),29.6(CH2),29.3(CH2),26.0(CH2),22.7(CH2),14.1(CH3)
化合物11d
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ 6.51(1H,s,),5.79(1H,s),4.7(1H,d,J=8.3),4.56(1H,m),3.37(1H,m),1.69(2H,m),1.47(2H,m),1.26-1.29(10H,m),0.89(3H,s).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ 176.9(C=O),170.4(C=O),135.1(=C),129.9(=CH2),82.8(CH),68.9(CH),46.8(CH),34.9(CH2),31.9(CH2),29.6(2CH2),29.3(CH2),26.0(CH2),22.7(CH2),14.1(CH3).
1.10合成化合物12a、12b、12c、12d
室溫下,於吡啶中以叔丁基二甲基氯矽烷(TMSCl)來處理化合物11(a,b,c,d),可獲得相對的矽基化產物。接著將此矽基化產物(1毫升,16.1毫莫耳)加到溶有碳酸(1.51克)、碳酸鉀(917毫克,6.63毫莫耳)的丙酮溶液(15毫升)。14小時後,以矽藻土過濾所得懸浮物,真空濃縮濾液後可得殘餘物(1.35克),再以矽膠管柱色層層析(己烷:乙酸乙酯,10:1→7:1)純化此殘餘物可得化合 物12(a,b,c,d)(935毫克,產率約79%)。
化合物12a
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ 6.51(1H,s,),5.79(1H,s),4.7(1H,d,J=8.3),4.56(1H,m),3.79(OCH3,t),3.37(1H,m),1.69(2H,m),1.47(2H,m),1.26(4H,m),0.98(9H,s),0.89(3H,s),0.21(6H,s).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ 176.9(C=O),170.4(C=O),135.1(=C),129.9(=CH2),82.8(CH),68.9(CH),52.5(OCH3),46.8(CH),34.9(CH2),31.9(CH2),31.8(CH2),25.9(3CH3),22.7(CH2),14.1(CH3),-2.3(2CH3)
化合物12b
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ 6.51(1H,s,),5.79(1H,s),4.7(1H,d,J=8.3),4.56(1H,m),3.79(OCH3,t),3.37(1H,m),1.69(2H,m),1.47(2H,m),1.26-1.29(6H,m),0.98(9H,s),0.89(3H,s),0.21(6H,s).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ 176.9(C=O),170.4(C=O),135.1(=C),129.9(=CH2),82.8(CH),68.9(CH),52.5(OCH3),46.8(CH),34.9(CH2),31.9(CH2),29.3(CH2),25.9(3CH3),26.0(CH2),22.7(CH2),14.1(CH3),-2.3(2CH3)
化合物12c
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ 6.51(1H,s,),5.79(1H,s),4.7(1H,d,J=8.3),4.56(1H,m),3.79(OCH3,t),3.37(1H,m),1.69(2H,m),1.47(2H,m),1.26-1.29(8H,m),0.98(9H,s),0.89(3H,s),0.21(6H,s).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ 176.9(C=O),170.4(C=O),135.1(=C),129.9(=CH2),82.8(CH),68.9(CH),52.5 (OCH3),46.8(CH),34.9(CH2),31.9(CH2),29.6(CH2),29.3(CH2),26.0(CH2),25.9(3CH3),22.7(CH2),14.1(CH3),-2.3(2CH3)
化合物12d
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ 6.51(1H,s,),5.79(1H,s),4.7(1H,d,J=8.3),4.56(1H,m),3.79(OCH3,t),3.37(1H,m),1.69(2H,m),1.47(2H,m),1.26-1.29(10H,m),0.98(9H,s),0.89(3H,s),0.21(6H,s).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ 176.9(C=O),170.4(C=O),135.1(=C),129.9(=CH2),82.8(CH),68.9(CH),52.5(OCH3),46.8(CH),34.9(CH2),31.9(CH2),29.6(2CH2),29.3(CH2),26.0(CH2),25.9(3CH3),22.7(CH2),14.1(CH3),-2.3(2CH3)
1.11合成化合物13a、13b、13c、13d
在0℃下,於由溶有化合物12(99毫克,0.27毫莫耳)的叔丁基二甲基矽烷醚與醋酸(49毫克,0.8毫莫耳)的THF(5.8毫升)溶液組成的混合溶液中,加入Bu4NF的THF(1M,0.4毫升,0.4毫莫耳)溶液。在室溫下攪拌約20小時後以飽和碳酸氫鈉(10毫升)將反應淬熄,再以乙酸乙酯萃洗2次(每次20毫升)。將有機層合併後以鹽 水清洗2次(每次20毫升)後以硫酸鈉乾燥。過濾並真空濃縮後可得粗產物(100毫克),再以矽膠管柱色層層析(己烷:乙酸乙酯,3:2)純化可得化合物13(a,b,c,d)。
化合物13a
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ 6.42(1H,s,),5.79(1H,s),4.7(1H,d,J=8.3),4.56(1H,m),3.79(OCH3,t),3.37(1H,m),1.69(2H,m),1.47(2H,m),1.26(4H,m),0.89(3H,s).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ 176.9(C=O),170.4(C=O),135.1(=C),129.9(=CH2),82.8(CH),68.9(CH),52.5(OCH3),46.8(CH),34.9(CH2),31.9(CH2),31.8(CH2),22.7(CH2),14.1(CH3)
化合物13b
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ 6.42(1H,s,),5.74(1H,s),4.7(1H,d,J=8.3),4.56(1H,m),3.79(OCH3,t),3.37(1H,m),1.69(2H,m),1.47(2H,m),1.26-1.29(6H,m),0.89(3H,s).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ 176.9(C=O),170.4(C=O),135.1(=C),129.9(=CH2),82.8(CH),68.9(CH),52.5(OCH3),46.8(CH),34.9(CH2),31.9(CH2),29.3(CH2),26.0(CH2),22.7(CH2),14.1(CH3)
化合物13c
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ 6.42(1H,s,),5.74(1H,s),4.7(1H,d,J=8.3),4.56(1H,m),3.79(OCH3,t),3.37(1H,m),1.69(2H,m),1.47(2H,m),1.26-1.29(8H,m),0.89(3H,s).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ 176.9(C=O),170.4(C=O),135.1(=C),129.9(=CH2),82.8(CH),68.9(CH),52.5(OCH3),46.8(CH),34.9(CH2), 31.9(CH2),29.6(CH2),29.3(CH2),26.0(CH2),22.7(CH2),14.1(CH3)
化合物13d
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ 6.42(1H,s,),5.74(1H,s),4.7(1H,d,J=8.3),4.56(1H,m),3.79(OCH3,t),3.37(1H,m),1.69(2H,m),1.47(2H,m),1.26-1.29(10H,m),0.89(3H,s).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ 176.9(C=O),170.4(C=O),135.1(=C),129.9(=CH2),82.8(CH),68.9(CH),52.5(OCH3),46.8(CH),34.9(CH2),31.9(CH2),29.6(2CH2),29.3(CH2),26.0(CH2),22.7(CH2),14.1(CH3)
實施例2 自費希爾麴菌中單離出燕麥麯黴素衍生物
大致依照公開方法(Yang et al.,Planta Med(2010)76:1701-1705.)自費希爾麴菌(Neosartoya fischeri)中單離出數種燕麥麯黴素衍生物。
簡言之,在每一個容量為1公升的燒瓶內加入10公克BactoTM麥芽抽出物(Becton Dickinson)和500毫升去離子水,接著將費希爾麴菌菌絲接種入燒瓶內,在25-30℃下發酵約30天。收集並過濾約180公升費希爾麴菌發酵液,以50公升乙酸乙酯將發酵液進行分餾,之後真空乾燥(0.6克)。將殘餘物溶解在25毫升甲醇中,載入Sephadex LH-20管柱(內徑3公分,長度65公分)中,以甲醇(2.5毫升/分鐘)進行沖提。收集每一沖提部分, 以薄層色層分析及高效能液態色層分析來分析並確認所單離出來的4種燕麥麯黴素衍生物,包括化合物10d、化合物13d、化合物14及化合物15,其鑑定後分別具有如下結構:
實施例3 燕麥麯黴素衍生物抑制格蘭氏陽性細菌生長
依照材料方法所揭示測定MIC的步驟,以實施例2中單離出來的4種燕麥麯黴素衍生物(即,化合物10d、13d、14及15)來測試其抑制格蘭氏陰性菌(即,鮑氏不動桿菌17978)及格蘭氏陽性菌(包括金黃色葡萄球菌ATCC 29213、可耐甲氧西林的金黃色葡萄球菌(MRSA)ATCC 33592、枯草桿菌ATCC 23857、及大腸桿菌ATCC 25922)生長的效果,其中磷黴素(fosfomycin)是作為參考藥物,結果總結於表1中。
由表1結果可知,化合物10d及13d抑制格蘭氏陽性細菌(如,金黃色葡萄球菌、可耐甲氧西林的金黃色葡萄球菌(MRSA)、枯草桿菌以及大腸桿菌)生長的效果,遠高於其抑制格蘭氏陰性細菌(如,鮑氏不動桿菌)生長的效果,其中化合物10d及13d對格蘭氏陽性菌的MIC濃度分別約在16-32μg/mL間,對格蘭氏陰性菌的MIC濃度則約為256μg/mL。此外,化合物14與化合物15(未顯示數據)兩化合物則都不具有顯著的抑菌效果。此一MIC試驗結果可進一步由穿透式顯微鏡(TEM)照片確認,詳述如下。
請參照第1圖,相較於控制組(第1(a)圖),當以化合物10d或化合物13d(128μg/mL)處理MRSA 1小時後,可發現MASR細胞壁被破壞並出現裂縫(第1(b)及1(c)圖)。相對的,同樣處理條件卻對鮑氏不動桿菌(其為格蘭 氏陰性菌)沒有影響,參見第1(g)、1(h)及1(i)圖照片;其中第1(g)圖照片為未經處理的鮑氏不動桿菌照片,第1(h)及1(i)圖照片則分別為以化合物10d或化合物13d(128μg/mL)處理1小時後所拍攝的照片。
以化合物14(128μg/mL之)分別處理MRSA及鮑氏不動桿菌1小時後所拍攝的照片呈現在第1(d)及1(j)圖,其中化合物14對MRSA的細胞壁完整性有輕微的影響,但對鮑氏不動桿菌則完全沒有作用。
至於化合物15,則對MRSA及鮑氏不動桿菌兩種細菌都沒有抑制效果(參見第1(e)和1(k)圖照片)。第1(f)及1(l)圖照片顯示經過磷黴素(64μg/mL)處理過的MRSA和鮑氏不動桿菌;可清楚看到磷黴素處理會破壞兩種細菌的細胞壁。
比較上述試驗所用化合物結構上的差異可推知,若燕麥麯黴素衍生物要具備能破壞細菌細胞壁的生物活性,則其結構上必須具有α,β-不飽和羰基結構,以化合物15為例,其結構上不含α,β-不飽和羰基,因此,完全沒有生物活性(即,破壞細菌細胞壁完整性)。據此,推論化合物10d或化合物13d的生物活性應是透過抑制掌管細菌細胞壁上肽聚醣生合成反應之MurA酵素(UDP-N-乙醯葡萄糖胺烯醇式丙酮酸轉移酶)活性來達成。因此,直接測試各待測化合物是否具有足以抑制MRSA 細菌中掌管細胞壁肽聚醣生合成反應之MurA酵素(UDP-NAG烯醇式丙酮酸轉移酶)的活性。
依據「材料與方法」所揭示的步驟,以化合物10d、13d、14及磷黴素分別處理來自大腸桿菌、野生型MRSA或MRSAC119D突變株之MurA酵素,並測量酵素活性的變化,其中MurAWT代表野生型的MurA酵素,MurAC119D代表MurA酵素中第119位置上的胱胺酸(C)被置換成天門冬胺酸(D);結果整合於表2中。
已知MRSAC119D突變株(其MurA蛋白質第119位置的胱胺酸被置換成天門冬胺酸)對磷黴素具有抗性,因此,一如預期,如表2所示,磷黴素並無法有效抑制MRSAC119D突變株之MurA活性。相反的,化合物10d、13d、14對大腸桿菌的MurA都有抑制效果,其IC50分別介於約0.9-10.8μM間。化合物10d及13d同樣也可抑制野生型MRSA及MRSAC119D突變株的MurA活性, IC50分別介於約0.9-21.5μM間。至於化合物14,則可稍微抑制野生型MRSA的MurA活性,其IC50約為71μM,但對MRSAC119D突變株的MurA活性則完全沒有抑制效果。
實施例4 燕麥麯黴素衍生物抑制巨嗜細胞生長
在本實施例中,進一步測試本發明實施例2所單離出來的4種燕麥麯黴素衍生物是否可抑制哺乳動物細胞的生長。
依照材料方法所揭示測定細胞存活方法,以不同濃度的實施例2化合物,處理小鼠巨嗜細胞約24小時,再透過螢光分析來檢測經處理後仍然存活的細胞比例,結果繪示於第2圖中。
如第2圖所示,化合物15完全不會影響巨嗜細胞的生長;至於化合物10d、13d和14,其在低濃度下(如,12.5或25μM)對細胞生長的影響也非常有限,只有當濃度達到50或100μM時,才會顯著地抑制細胞生長。
綜合以上結果可知,本發明化合物(如,化合物10d及13d)具有抑制格蘭氏陽性菌(至少包括大腸桿菌、枯草桿菌、金黃色葡萄球菌以及具有抗藥性之金黃色葡萄球菌)生長的能力,且其抑菌效果係透過抑制掌管細菌細胞壁上肽聚醣生合成反應之MurA酵素活性來達成,可 破壞細菌細胞壁的完整性,造成細菌死亡(參見實施例3)。此外,在本發明化合物(如,化合物10d及13d)可有效抑制格蘭氏陽性菌生長的濃度下(如,16-32μg/mL),其並不會影響哺乳動物體內免疫細胞的生長(參見實施例4)。因此,本發明化合物具有可開發成新一代抗生素的潛力,以對抗包括諸如大腸桿菌、枯草桿菌、金黃色葡萄球菌之類的格蘭氏陽性菌生長。更重要的是,本發明化合物具有可抑制具抗藥性金黃色葡萄球菌生長的能力,可解決目前臨床上欠缺新一代抗生素以對抗抗藥性細菌生長的難題。
雖然上文實施方式中揭露了本發明的具體實施例,然其並非用以限定本發明,本發明所屬技術領域中具有通常知識者,在不悖離本發明之原理與精神的情形下,當可對其進行各種更動與修飾,因此本發明之保護範圍當以附隨申請專利範圍所界定者為準。

Claims (16)

  1. 一種燕麥麯黴素衍生物之用途,其係可用來製造一種可治療受到格蘭氏陽性細菌感染之個體的藥物,其中該燕麥麯黴素衍生物具有如下式(II)之結構: 其中,R是直鏈、支鏈或環狀的C2-10烷基或C2-10烯基。
  2. 如請求項1所述之用途,其中R是正-己基。
  3. 如請求項1所述之用途,其中該格蘭氏陽性細菌是炭疽桿菌(Bacillus anthracis)、枯草桿菌(Bacillus subtilis)、仙人掌桿菌(Bacillus cereus)、白喉桿菌(Corynebacterium diptheriae)、破傷風梭孢桿菌(Clostridium tetani)、肉毒梭孢桿菌(Clostridium botulinum)、產氣筴膜梭菌(Clostridium perfringes)、艱難梭狀桿菌(Clostridium difficile)、閃爍梭菌(Clostridium scindens)、腸道草色鏈球菌(Enterococcim Streptococcus viridians)、糞腸球菌(Enterococcus faecalis)、豬丹毒桿菌(Erysipelothrix rhusiopathiae)、李斯特氏單核菌(Listeria monocytogens)、粉刺丙酸桿菌(Propionbacterium acnes)、紅球菌(Rhodococcus equi)、無乳葡萄球菌(Staphylococcus agalactiae)、金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、表皮葡萄球菌(Staphylococcus epidermidis)、肺炎葡萄球菌(Staphylococcus pneumonia)、致熱性葡萄球菌(Staphylococcus pyrogens)、或腐生葡萄球菌(Staphylococcus saprophyticus)。
  4. 如請求項3所述之用途,其中該格蘭氏陽性細菌是金黃色葡萄球菌。
  5. 如請求項4所述之用途,其中該金黃色葡萄球菌是可耐甲氧西林的金黃色葡萄球菌(methicillin-resistant Staphylococcus aureus,MRSA)。
  6. 如請求項3所述之用途,其中該格蘭氏陽性菌是糞腸球菌。
  7. 如請求項6所述之用途,其中該格蘭氏陽性菌是可耐萬古黴素(vancomycin)的糞腸球菌。
  8. 如請求項1所述之用途,其中該個體患有肺炎、敗血症、角膜感染、皮膚感染、中樞神經系統感染、或中毒性休克症候群(toxic shock syndrome)。
  9. 如請求項1所述之用途,其中該個體皮膚有膿瘡(skin abscess)、褥瘡(furuncle)或疥瘡(skin boil)。
  10. 一種製備式(II)化合物的方法, 其中R是直鏈、支鏈或環狀的C2-10烷基或C2-10烯基,所述方法包含:(1)以雙丙酮葡萄糖作為起始物,反應生成化合物5;(2)令該化合物5與威第烯試劑(Wittig reagent)反應,以生成化合物6;(3)將該化合物6還原成化合物7;(4)在酸性環境下,令該化合物7與1,4-環氧己烷反應,以生成化合物8; (5)將該化合物8氧化成化合物9;(6)令該化合物9與二乙胺反應生成一式(I)化合物;(7)在鹼性環境下,令該式(I)化合物進行開環反應,以生成化合物11;(8)在三級胺存在下,令該化合物11與氯化三甲基矽及甲醇反應,以生成化合物12;及(9)在四級銨鹽存在下,將該化合物12水解以獲得式(II)化合物;其中,所述化合物5、6、7、8、9、10、11、12和式(I)化合物分別具有如下結構式:
  11. 如請求項10所述之方法,其中該步驟(1)包含:(a)令該雙丙酮葡萄糖與氯鉻酸吡啶鹽反應生成化合物2;(b)令該化合物2與膦醯乙酸三乙酯反應以生成化合物3;(c)在酸性環境下,令化合物3進行開環反應,以生成化合物4;及(d)令該化合物4依序與一氧化劑和一還原劑反應而獲得該醛類化合物5;其中,所述化合物2、3、和4分別具有如下結構式:
  12. 如請求項11所述之方法,其中該步驟(2)中所述威第烯試劑是溴化C4-12烷基三苯膦或溴化C4-12烯基三苯膦(C4-12alkyltriphenylphosphonium bromide)。
  13. 如請求項12所述之方法,其中該威第烯試劑是溴化己烷基三苯膦。
  14. 如請求項11所述之方法,其中該步驟(6)包含:(e)在惰性環境下,令該化合物9與甲基鎂碳酸酯反應;及(f)令步驟(e)之產物依序與酸及二乙胺反應,以生成該式(I)化合物。
  15. 如請求項11所述之方法,其中在該步驟(7)中,該鹼為氫氧化鉀或氫氧化鈉。
  16. 如請求項11所述之方法,其中在該步驟(9)中,該四級銨鹽為四丁基氟化銨、四丁基氯化銨、四丁基溴 化銨、四丁基碘化銨、四丁基高氯酸銨、四丁基六氟磷酸銨、或四丁基醋酸銨。
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