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4″-苯并咪唑取代克拉霉素衍生物的设计、合成及活性研究

马陈晨  
【摘要】: 用于治疗呼吸道感染和皮肤软组织感染的大环内酯类抗生素由于其在临床的广泛使用,特别是滥用,导致许多细菌对该类抗生素产生了严重的耐药性,给临床治疗带来了极大困难。因此,开发新的抗耐药菌大环内酯类抗生素已成为当前药物研究的热点。 大环内酯类抗生素的抗菌机制研究表明:大环内酯抗生素的作用靶点位于核糖体上50S亚基的肽通道出口处,紧邻肽酰转移酶中心。当大环内酯抗生素与靶点结合时,会堵塞肽通道,抑制细菌蛋白质的合成,从而产生抗菌作用。细菌耐药性产生的一个重要机制为靶点修饰:耐药菌携带的erm基因表达时会产生甲基化转移酶,可对A2058靶点进行甲基化,从而导致细菌产生MLSB型耐药。因此,基于新靶点设计合成抗耐药菌大环内酯抗生素,是解决细菌耐药性的一条重要途径。 在研究各类抗生素与靶点相互作用的过程中我们发现,大环内酯结合区至酞酰转移酶中心这段通道附近,存在多个核苷酸靶点;在大环内酯C-4″位引入侧链可沿肽通道达到P或A位核苷酸靶点并与之通过氢键结合,从而产生抗耐药菌活性。基于此,以抗菌活性强大和药代动力学性质优异的克拉霉素为先导化合物,在C-4″位引入双酰肼基甲酸酯侧链,侧链末端为含有不同取代基且药理活性广泛的苯并咪唑环,设计合成了十八个新颖的苯并咪唑取代的克拉霉素双酰肼基甲酸酯类衍生物。通过MS、IR、1H NMR等方法,确定了化合物的结构,建立了一系列化合物的合成路线,优化了合成工艺,其反应条件温和,后处理简便,收率高。 本文采用96孔板微量稀释法对目标化合物进行了体外抗菌活性测定。抗菌活性如下:(1)对敏感菌活性:除M2以外,其它目标化合物对敏感S. pneumoniae菌株(MIC≤0.25μg/mL)和S. aureus菌株(MIC≤0.5μg/mL)均具有较显著的体外抗菌活性,且所有目标化合物对敏感的化脓链球菌也保持敏感的体外抗菌活性(MIC≤0.25μg/mL)。其中是化合物N4—N8抗敏感S. pneumoniae活性最强,其MIC≤0.03μg/mL,而且,M6、N4、N5和N7的对敏感S. aureus活性与对照药相比也有所提高(MIC≤0.125μg/mL),除N1,N7和N10,其余目标化合物对S.pyogenes非常敏感(MIC≤O.03μg/mL)。此外,M4—M6、N1—N5及N7对敏感S. pneumoniae, S. pyogenes和S. aureus三种菌均具有良好的体外活性。(2)对耐药菌活性:与对照药物相比,几乎所有目标化合物对三种耐药的S. pneumoniae的体外抗菌活性分别有不同程度的改善;尤其是对泵耐药的S. pneumoniae(mefA)非常敏感,绝大多数目标化合物MIC≤0.125μg/mL,其中N1-N7, N9, N11对S. pneumoniae A22072的活性更强MIC≤0.03μg/mL。大部分目标化合物对S.pneumoniae B5 (ermB)和S. pneumoniae A+B14 (ermB+mefA)的体外耐药菌活性与对照药相比也提高了4—8倍,甚至更多。化合物N1-N4,N6,N9-N11对S.pneumoniae B5 (ermB)、S. pneumoniae A22072 (mefA)和S. pneumoniae A+B14 (ermB+mefA)三种耐药菌的体外抗菌活性明显均高于对照药物EMA、CAM和AZM。 综上所述我们得到以下结论:第一,克拉霉素C-4″位侧链上含有双酰肼苯并咪唑环侧链时,与对照药物相比,绝大多数目标化合物不但对敏感S.pneumoniae和S. aureu保持了良好的体外抗菌活性,而且三种不同的耐药S.pneumoniae的体外抗菌活性均有所改善;第二,当母核C-4″位的苯并咪唑环侧链末端连有脂肪链时,单纯延长脂肪链的长度或改变脂肪链的极性对抗耐药菌活性的改善并不明显;第三,苯并咪唑环侧链末端连有苯环或取代苯环时比末端连有脂肪链对耐药的S. pneumoniae活性好,这可能是侧链的长度和刚性影响分子与靶点的结合;第四,C-4″位的苯并咪唑环侧链末端的苯环上,若在邻对位连取代基,比在间位上含有取代基体外抗菌活性改善更加显著。尤其是在邻对位连有强吸电子取代基如-OCH3、C1、CF3、Br及N02,化合物抗耐药菌活性最强,这可能是侧链的共轭效应及侧链分子的极性影响化合物与靶点的结合。 发现新颖大环内酯类抗生素解决细菌的耐药性已成为临床的迫切需要,随着人们对这类化合物的构效关系的研究,基于构效关系进行新的结构修饰和筛选方法的建立与应用,必将发现更多活性显著的新颖大环内酯类化合物,对抗细菌的多药耐药性。


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