CN103435650B

CN103435650B - 单环β-内酰胺类化合物、制备方法及其制药用途

Info

Publication number: CN103435650B
Application number: CN201310383621.8A
Authority: CN
Inventors: 叶海; 晁阳
Original assignee: Nanjing Hairong Pharmaceutical Technology Co ltd
Current assignee: Nanjing Ruizhi Biomedical Co ltd; Nanjing Heron Pharmaceutical Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2013-08-29
Publication date: 2015-12-02
Anticipated expiration: 2033-08-29
Also published as: CN103435650A

Abstract

本发明属于药物化学领域，具体涉及一种新型的β-内酰胺类化合物及其制备方法，该类化合物具有单环β-内酰胺结构，在治疗或预防细菌感染方面具有应用价值。

Description

单环β-内酰胺类化合物、制备方法及其制药用途

技术领域

本发明属于药物化学领域，具体涉及一种新型的β-内酰胺类化合物，制备方法及其制药用途。

背景技术

β-内酰胺类抗生素经过近百年的发现和应用，已发展成为青霉素类、头孢菌素类、头霉素类、碳头孢烯类、氧头孢烯类、碳青霉烯类和单环β-内酰胺类七大类抗生素。为全人类的生命健康做出了巨大贡献，是目前临床应用最广泛的一大类抗生素。

单环β-内酰胺类抗生素不同于其他六种β-内酰胺类抗生素，母核为一个四元β-内酰胺环，作用机制独特，一般对于革兰氏阳性菌无效，对于革兰氏阴性菌药效极强。对多种β-内酰胺酶稳定，尤其是对金属β-内酰胺酶和碳青霉烯酶稳定，使其在临床治疗阴性菌感染时占据了重要地位。

自上世纪八十年代氨曲南和卡芦莫南上市后，单环β-内酰胺类抗生素上市的品种较少，伴随着随着抗生素广泛使用，细菌耐药现象日益严重，也已引起各国科学家的重视。MRSA的首次出现，引发了针对耐药菌抗生素研发的热潮。然而，对于MRSA，MRSE，甚至万古霉素耐药的VRSA，临床上均有替代药物使用。目前，药物研究届针对阴性耐药菌药物的研发似乎重视程度不足。临床上针对阴性菌感染，主要采用氨曲南或碳青霉烯类抗生素，一旦这两种抗生素发生耐药，医生将束手无策。事实上，临床上阴性菌耐药率远远超过阳性菌。

专利WO9847895公开了一种单环β-内酰胺类抗生素的结构，其中β-内酰胺环上氮的取代基为磺酸基。专利CN200680043076和CN200880009346公开了上述单环β-内酰胺抗生素与β-内酰胺酶抑制剂和碳青霉烯类抗生素的复方。但上述专利所要求的结构中并未包括本发明专利涉及的磷酰基取代的结构,现有文献也从未报道过本专利涉及的磷酰基取代的结构系列化合物的制备方法。

磷酸酯化是某些药物在体内的正常代谢过程，通常将药物磷酸酯化不会增加原药的不良反应。此外，磷酸酯化具有增加药物水溶性，提高体内的靶向性等优势。磷酸酯能够在体内适宜的pH、碱性磷酸酯酶的作用下水解，释放出原药发挥作用。目前市场上大量应用的克林霉素磷酸酯就是对抗生素进行磷酸化的成功例子。

发明内容

磷酸基为中等强度的酸性取代基，能够改变β-内酰胺环上的电子云密度，从而影响抗菌活性。发明人设计并合成了一类磷酸酯化的单环β-内酰胺类化合物，并测定了其抗菌活性。

本发明提供具有式结构的单环β-内酰胺类抗生素及其药学上可接受的盐、外消旋体、单一异构体、水合物或溶剂合物：

式

其中：

R₁代表PO(ORa)(ORb)，O-PO(ORa)(ORb)，，，或

Ra选自H，含1至3碳原子的烷基，

Rb选自H，含1至3碳原子的烷基；

R₂代表H，含1至3碳原子的烷基；

R₃代表H，含1至3碳原子的烷基；

进一步的，所述化合物选自：

进一步的，提供了一种制备上述化合物的方法，具体特征如下：

采用式A与式B化合物在缩合剂的催化下，经缩合和脱保护基步骤后制得：

其中，式B中，Rb为保护基，二苯甲基；

Rc为保护基，三苯甲基。

更进一步的，所述的制备方法，缩合步骤所采用的缩合剂为：N,N’-二环己基碳二亚胺、4-二甲氨基吡啶、羰基二咪唑、1-羟基苯并三唑。

本发明还提供了上述化合物及其药学上可接受的盐或水合物用于制备治疗或预防微生物感染药物的用途。

按美国国家临床实验室标准委员会推荐的体外抗菌实验方法（NCCLS99）中的琼脂二倍稀释法，测定各不同受试品的最低抑菌浓度MIC值（μg/ml）。受试品中水溶性样品采用无菌双蒸水溶解，其余样品采用二甲基亚砜（DMSO）溶解，无菌水稀释，稀释后DMSO浓度小于1%.测定结果如表1所示。

表1：代表性化合物不同菌株最低抑菌浓度（MIC）测定结果

具体实施方式

实施例1

（S,Z）-(3-（2-(2-氨基咪唑-4-基)-2-(((1,5-二羟基-4-氧代-1,4-二氢吡啶-2-基)甲氧基)亚胺基)乙酰胺基)-2，2-二甲基-4-氧代氮杂环丁烷-1-基)膦酸（-1）的合成

化合物-1经过以下流程1制备。

流程1

上述流程中化合物B的制备参考文献CN87104590中描述的方法进行。

化合物A1的制备：取（S）-（2,2-二甲基-4-氧代氮杂环丁烷-3-基）氨基甲酸叔丁酯2.2g，溶于30ml干燥的四氢呋喃中，-78℃下滴加入正丁基锂的正己烷溶液（2.5M）4ml，搅拌30min，加入氯磷酸1.3g，-78℃搅拌1h，向反应液中滴加入甲醇5ml，浓缩蒸除溶剂，溶于20ml二氯甲烷中，滴加入三氟乙酸二氯甲烷溶液（1:1）10ml，室温搅拌30min，减压蒸除溶剂，柱层析分离得化合物A12.4g，收率75%。

中间体C1的制备：称取（Z）-2-（2-三苯甲基氨基噻唑-4-基）-2-（1,5-二苯甲氧基-4-吡啶酮基-2-甲氧基亚氨基）乙酸4.5g，羟基苯并三唑（HOBT）0.8g，二环己基碳二亚胺1.5g溶于30mlN,N-二甲基甲酰胺（DMF），室温下搅拌1h，加入上述化合物A11.2g，室温下搅拌10h，将反应液放置入4℃冰箱12h，过滤，除去少量不溶物，滤液倒入50ml水中，用100ml二氯甲烷分3次萃取，合并有机相，浓缩，柱层析，得类白色固体中间体C13.4g。

（S,Z）-(3-（2-(2-氨基咪唑-4-基)-2-(((1,5-二羟基-4-氧代-1,4-二氢吡啶-2-基)甲氧基)亚胺基)乙酰胺基)-2，2-二甲基-4-氧代氮杂环丁烷-1-基)膦酸（-1）的制备：将上步所得中间体C13.0g溶于20ml二氯甲烷中，降温至-10℃，滴加入三氟乙酸的二氯甲烷溶液（1:1）5ml，室温下搅拌2.5h，用5%碳酸氢钠水溶液洗涤反应液至pH=7左右，有机相浓缩，柱层析，得标题化合物（S,Z）-(3-（2-(2-氨基咪唑-4-基)-2-(((1,5-二羟基-4-氧代-1,4-二氢吡啶-2-基)甲氧基)亚胺基)乙酰胺基)-2，2-二甲基-4-氧代氮杂环丁烷-1-基)膦酸（-1）1.8g。

¹HNMR（DMSO-d6）：δ：1.31（s，3H），1.47（s，3H），4.31（s，2H），4.65（s，1H）5.71（m，1H），6.77（m，2H），7.54（s，1H），7.82（s，1H），8.09（s，1H），11.87（m，2H）。

实施例2

（（S,Z）-(3-（2-(2-氨基咪唑-4-基)-2-(((1,5-二羟基-4-氧代-1,4-二氢吡啶-2-基)甲氧基)亚胺基)乙酰胺基)-2，2-二甲基-4-氧代氮杂环丁烷-1-基）膦酸甲酯（-2）的合成

化合物A2((S)-3-氨基-2,2-二甲基-4-氧代氮杂环丁烷-1-基)膦酸甲酯的制备：取（S）-（2,2-二甲基-4-氧代氮杂环丁烷-3-基）氨基甲酸叔丁酯1.0g，溶于20ml干燥的四氢呋喃中，-78℃下滴加入正丁基锂的正己烷溶液（2.5M）2ml，搅拌30min，加入氯磷酸单甲酯0.8g，-78℃搅拌1h，向反应液中滴加入甲醇3ml，浓缩蒸除溶剂，溶于10ml二氯甲烷中，滴加入三氟乙酸二氯甲烷溶液（1:1）3ml，室温搅拌30min，用5%碳酸氢钠水溶液洗涤反应液至pH=8左右，减压蒸除溶剂，柱层析分离得化合物A10.6g。

标题化合物（（S,Z）-(3-（2-(2-氨基咪唑-4-基)-2-(((1,5-二羟基-4-氧代-1,4-二氢吡啶-2-基)甲氧基)亚胺基)乙酰胺基)-2，2-二甲基-4-氧代氮杂环丁烷-1-基）膦酸甲酯（-2）的合成参照实施例1的方法操作进行。

¹HNMR（DMSO-d6）：δ：1.29（s，3H），1.45（s，3H），3.66（s，3H），4.33（s，2H），4.67（s，1H），5.,69（m，1H），6.74（m，2H），7.56（s，1H），7.88（s，1H），8.13（s，1H），11.69（m，1H）。

实施例3

(S,Z)-2-(2-氨基咪唑-4-基)-2-(((1,5-二羟基-4-氧代-1,4-二氢吡啶-2-基)甲氧基)亚胺基)-N-(2,2-二甲基-1-(2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊基-2-基)-4-氧代氮杂环丁烷-3-基)乙酰胺（-6）的合成

化合物A6：2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷的制备：称取三氯化磷15.4g溶于20ml二氯甲烷，室温下滴加入1,2-乙二醇4.6g，滴加完毕室温搅拌反应1h，减压蒸去溶剂后，减压蒸馏，收集50-53℃/3.0kPa馏分。将蒸得无色液体溶于20ml甲苯，室温搅拌下通入氧气10h，减压蒸馏，收集81-85℃/6.0kPa馏分，制得2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷（A6）9.7g。

标题化合物(S,Z)-2-(2-氨基咪唑-4-基)-2-(((1,5-二羟基-4-氧代-1,4-二氢吡啶-2-基)甲氧基)亚胺基)-N-(2,2-二甲基-1-(2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊基-2-基)-4-氧代氮杂环丁烷-3-基)乙酰胺（-6）的合成参考实施例1方法操作。

¹HNMR（DMSO-d6）：δ：1.49（s，3H），1.53（s，3H），4.21（s，2H），4.43（m，4H），5.24（m，1H），5.66（s，1H），6.99（m，2H），7.57（s，1H），7.83（s，1H），8.04（s，1H）。

实施例4

(S,Z)-2-(2-氨基咪唑-4-基)-2-(((1,5-二羟基-4-氧代-1,4-二氢吡啶-2-基)甲氧基)亚胺基)-N-(2,2-二甲基-1-(2-氧化-1,3,2-二氧磷杂环己基-2-基)-4-氧代氮杂环丁烷-3-基)乙酰胺（-7）的合成

化合物A7：2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环己烷的制备：称取三氯氧磷7.8g溶于10ml甲苯，室温下滴加入1,3-丙二醇3.9g，滴加完毕室温搅拌反应1h，减压蒸去溶剂后，残余物中加入无水乙醚10ml，0℃冷藏12h，过滤析出固体，无水乙醚5ml重结晶，得白色晶体2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环己烷（A7）3.9g。

标题化合物(S,Z)-2-(2-氨基咪唑-4-基)-2-(((1,5-二羟基-4-氧代-1,4-二氢吡啶-2-基)甲氧基)亚胺基)-N-(2,2-二甲基-1-(2-氧化-1,3,2-二氧磷杂环己基-2-基)-4-氧代氮杂环丁烷-3-基)乙酰胺（-7）的合成参考实施例1方法操作。

¹HNMR（DMSO-d6）：δ：1.51（s，3H），1.53（s，3H），2.04（m，2H），4.01（m，4H），4.23（s，2H），4.43（m，4H），5.19（m，1H），5.63（s，1H），6.94（m，2H），7.59（s，1H），7.86（s，1H），8.02（s，1H）。

实施例5

((2S,3S)-3-((Z)-2-(2-氨基咪唑-4-基)-2-(((1,5-二羟基-4-氧代-1,4-二氢吡啶-2-基)甲氧基)亚胺基)乙酰胺基)-2-甲基-4-氧代氮杂环丁烷-1-基)膦酸（-1）的合成

化合物A5((2S,3S)-3-氨基-2-甲基-4-氧代氮杂环丁烷-1-基)膦酸的制备：取((2S,3S)-（2-甲基-4-氧代氮杂环丁烷-3-基）氨基甲酸叔丁酯0.7g，溶于10ml干燥的四氢呋喃中，-78℃下滴加入正丁基锂的正己烷溶液（2.5M）1.2ml，搅拌30min，加入氯磷酸0.5g，-78℃搅拌1h，向反应液中滴加入甲醇2ml，浓缩蒸除溶剂，溶于10ml二氯甲烷中，滴加入三氟乙酸二氯甲烷溶液（1:1）3ml，室温搅拌30min，用5%碳酸氢钠水溶液洗涤反应液至pH=8左右，减压蒸除溶剂，柱层析分离得化合物A50.4g。

标题化合物((2S,3S)-3-((Z)-2-(2-氨基咪唑-4-基)-2-(((1,5-二羟基-4-氧代-1,4-二氢吡啶-2-基)甲氧基)亚胺基)乙酰胺基)-2-甲基-4-氧代氮杂环丁烷-1-基)膦酸（-1）的制备参照实施例1操作方法进行。

¹HNMR（DMSO-d6）：δ：1.31（m，3H），4.22（m，3H），5.18（s，1H），5.71（m，1H），6.70（m，2H），7.58（s，1H），7.91（s，1H），8.09（m，1H），11.92（m，2H）。

实施例6

(S,Z)-2-(2-氨基咪唑-4-基)-2-(((1,5-二羟基-4-氧代-1,4-二氢吡啶-2-基)甲氧基)亚胺基)乙酰胺基)-2-甲基-4-氧代氮杂环丁烷-1-基二羟基磷酸（-1）的合成

化合物-1经以下流程2制备

化合物D1：(S)-3-氨基-2,2-二甲基-4-氧代氮杂环丁烷-1-基磷酸酯的制备：称取(S)-(1-羟基-2,2-二甲基-4-氧代氮杂环丁烷-3-基)氨基甲酸叔丁酯2.3g，溶于30ml干燥的二氯甲烷中，加入三乙胺1ml，0-5℃滴加氯磷酸1.2g，5℃搅拌2h，过滤除去不溶物，滴加三氟乙酸的二氯甲烷溶液（1:1）2ml，室温搅拌30min，过滤除去不溶物，滤液浓缩，柱层析分离，得化合物D1共1.8g，可用于下步反应。

标题化合物(S,Z)-2-(2-氨基咪唑-4-基)-2-(((1,5-二羟基-4-氧代-1,4-二氢吡啶-2-基)甲氧基)亚胺基)乙酰胺基)-2-甲基-4-氧代氮杂环丁烷-1-基二羟基磷酸（-1）的制备参照实施例1操作进行。

¹HNMR（DMSO-d6）：δ：1.41（s，3H），1.48（s，3H），4.30（s，2H），4.62（s，1H）5.70（m，1H），6.80（m，2H），7.56（s，1H），7.84（s，1H），8.10（s，1H），11.89（m，2H）。

实施例7

(S,Z)-2-(2-氨基咪唑-4-基)-2-(((1,5-二羟基-4-氧代-1,4-二氢吡啶-2-基)甲氧基)亚胺基)-N-(2,2-二甲基-（1-(2-氧化-1,3,2-二氧磷杂环戊基-2-基)氧)-4-氧代氮杂环丁烷-3-基)乙酰胺（-2）的合成

化合物D2：(S)-3-氨基-4,4-二甲基-1-((2-氧化-1,3,2-二氧磷杂环戊基-2-基)氧)氮杂环丁烷-2-酮的制备参考实施例6中化合物D1的制备方法进行。

标题化合物(S,Z)-2-(2-氨基咪唑-4-基)-2-(((1,5-二羟基-4-氧代-1,4-二氢吡啶-2-基)甲氧基)亚胺基)-N-(2,2-二甲基-（1-(2-氧化-1,3,2-二氧磷杂环戊基-2-基)氧)-4-氧代氮杂环丁烷-3-基)乙酰胺（-2）的制备参照实施例1操作进行。

¹HNMR（DMSO-d6）：δ：1.52（s，3H），1.58（s，3H），4.24（s，2H），4.45（m，4H），5.22（m，1H），5.68（s，1H），7.01（m，2H），7.59（s，1H），7.85（s，1H），8.02（s，1H）。

实施例8

(2S,3S)-3-((Z)-2-(2-氨基咪唑-4-基)-2-(((1,5-二羟基-4-氧代-1,4-二氢吡啶-2-基)甲氧基)亚胺基)乙酰胺基)-2-甲基-4-氧代氮杂环丁烷-1-基二羟基磷酸（-1）的合成

化合物D3：((2S,3S)-3-氨基-2-甲基-4-氧代氮杂环丁烷-1-基)磷酸酯的制备参考实施例6中化合物D1的制备方法操作进行。

标题化合物(2S,3S)-3-((Z)-2-(2-氨基咪唑-4-基)-2-(((1,5-二羟基-4-氧代-1,4-二氢吡啶-2-基)甲氧基)亚胺基)乙酰胺基)-2-甲基-4-氧代氮杂环丁烷-1-基二羟基磷酸（-1）的制备参照实施例1操作进行。

¹HNMR（DMSO-d6）：δ：1.34（m，3H），4.21（m，3H），5.19（s，1H），5.73（m，1H），6.71（m，2H），7.57（s，1H），7.94（s，1H），8.10（m，1H），11.93（m，2H）。

实施例9

（S,Z）-(3-（2-(2-氨基咪唑-4-基)-2-(((1,5-二羟基-4-氧代-1,4-二氢吡啶-2-基)甲氧基)亚胺基)乙酰胺基)-2，2-二甲基-4-氧代氮杂环丁烷-1-基)膦酸二钠的合成

称取化合物（S,Z）-(3-（2-(2-氨基咪唑-4-基)-2-(((1,5-二羟基-4-氧代-1,4-二氢吡啶-2-基)甲氧基)亚胺基)乙酰胺基)-2，2-二甲基-4-氧代氮杂环丁烷-1-基)膦酸0.5g，溶于10ml甲醇中，滴加入5%碳酸氢钠水溶液1ml，搅拌10min，过滤，干燥，得白色固体0.3g，HPLC纯度99.1%。

需要说明的是，以上所述仅为本发明的部分实施例，并不用于限定本发明的范围，凡在本发明的精神和原则之内所作出的任何修改、等同的替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.具有通式I所示化学结构的化合物，

其特征在于，其中R₁、R₂、R₃选择相应的基团以构成如下的化合物：

2.权利要求1所述化合物在制备用于治疗或预防微生物感染药物中的应用。

3.一种制备如权利要求1所述化合物的方法，其特征在于该方法采用式A与式B化合物在缩合剂的催化下，经缩合和脱保护基步骤后制得：

其中，缩合剂为：N，N’-二环己基碳二亚胺，4-二甲氨基吡啶，羰基二咪唑，1-羟基苯并三唑。