具有抗菌活性的芳香酚季铵盐抗菌肽模拟物及其制备方法技术

本发明专利技术属于药物化学技术领域，公开了具有抗耐药菌活性，无明显毒性的芳香酚抗菌肽模拟物及其制备方法。本发明专利技术通过3‑4步反应，得到目标产物，主要结构如下所示。体外抗菌活性实验证明，该系列大部分化合物对革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌和粪肠球菌，革兰氏阴性菌大肠埃希菌和嗜麦芽寡养单胞菌均表现出很好的活性，显示这类化合物具有优异的广谱抗菌活性；同时，其体外红细胞溶血性数据显示，毒性较小，具有很好的选择性。部分化合物对包括甲氧西林耐药的金黄色葡萄球菌（MRSA）、产NDM‑1和KPC‑2酶的临床株菌等“超级细菌”也表现出优异的抗菌活性。因此该系列化合物有望作为新的抗菌候选药物。

Antibacterial phenol mimetic quaternary ammonium salt antibacterial peptide and its preparation method

The invention belongs to the technical field of pharmaceutical chemistry, and discloses an aromatic phenol antimicrobial peptide analogue with antimicrobial activity and no obvious toxicity and a preparation method thereof. The invention obtains the target product by 3, 4 steps reaction, and the main structure is as follows. In vitro antibacterial activity test showed that most of these compounds showed good activity against Gram-positive bacteria Staphylococcus aureus and Enterococcus faecalis, Gram-negative bacteria Escherichia coli and maltophilia, indicating that these compounds had excellent broad-spectrum antibacterial activity; at the same time, their erythrocyte lysis in vitro. Hemorrhagic data showed less toxicity and good selectivity. Some compounds also showed excellent antimicrobial activity against \superbacteria\ including methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA), clinical strains producing NDM_1 and KPC_2 enzymes. Therefore, this series of compounds is expected to be a new antibacterial candidate.

【技术实现步骤摘要】
具有抗菌活性的芳香酚季铵盐抗菌肽模拟物及其制备方法
本专利技术属于药物化学
，公开了具有抗耐药菌活性，无明显毒性的芳香酚季铵盐抗菌肽模拟物及其制备方法。
技术介绍
抗生素的发现和广泛使用在人类文明的发展过程中有着不可磨灭的意义，根据不同机制分为影响细菌蛋白质合成的氨基糖苷类、四环素类、氯霉素类、大环内酯类、林可霉素类；干扰细菌细胞壁合成的β-内酰胺类；损伤细菌细胞膜的多黏菌素类及干扰叶酸代谢的磺胺类和甲氧苄啶；影响核酸代谢的喹诺酮类等。但是由于抗生素的不规范使用，出现了严峻的细菌耐药性问题，甚至交叉耐药性和多重耐药性也普遍存在。在抗生素的选择性压力下细菌为了生存通过各种耐药机理与抗生素对抗，细菌对抗药物的耐药机理主要分为以下几类：影响细胞膜渗透作用进而阻碍抗菌药物的进入；产生灭活酶或钝化酶破坏抗生素的活性；加快细菌主动外排作用，排出菌体内的抗生素；改变抗生素作用靶位等(NatureReviewsMicrobiology,2015,13,42-51)。如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)就是通过产生β-内酰胺酶水解青霉素结构中的β-内酰胺环，从而使其失去抗菌活性。而万古霉素作为对抗革兰阳性菌的“最后一道防线”，也出现了耐药倾向(Science,2008,321,356-361)。因此迫切需要开发新型对耐药菌有效的抗菌药物。为了解决细菌耐药性问题，研究人员进行很多的尝试，1981年瑞典科学家Boman首次发现，通过用蜡状芽孢杆菌诱导惜古比天蚕后产生了一种具有抗菌活性的多肽类物质-天蚕素(Nature,198l,292,246-248)。随后又发展了多种天然抗菌肽。经研究发现抗菌肽不仅具有很好的抗菌活性，而且细菌对其几乎不具有耐药性。抗菌肽主要通过自身所带正电荷基团，通过静电作用和细菌膜表面的阴离子结合，而疏水基团深入细菌膜内部破坏膜完整性，从而达到杀死细菌的目的。然而由于天然抗菌肽生产成本高，不能够批量生产，体内易被降解，部分抗菌肽毒性大，选择性弱等缺点。有不少研究人员期望根据天然抗菌肽的两亲性结构特征，合成抗菌肽模拟物来克服上述缺点。如JianfengCai课题组以呋喃妥因为母核，合成具有疏水性烷烃链和正电荷的一系列化合物，表现出很好的活性(Journalofmedicinalchemistry,2017,60,8456-8465)；再如JayantaHaldar课题组设计合成一系列对称的季铵盐化合物，通过改变中间烷烃和侧链的长度来调节活性和毒性，得到活性好，毒性低的化合物(Journalofmedicinalchemistry,2016,59,10750-10762)。通过大量文献分析，我们希望利用抗菌肽结构特征：具有正电荷和疏水性烷烃链，设计合成一系列芳香酚抗菌肽模拟物，并通过体外活性实验来验证其抗菌活性，期待能够得到活性好，毒性低，具有抗耐药性的化合物。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一系列具有广谱抗耐药菌活性，无明显毒性的芳香酚季铵盐抗菌肽模拟物，有利于新抗菌药物研发；另一目是提供其制备方法。为实现本专利技术目的，技术方案如下：该化合物具有如下结构通式I-Ⅲ：特征：该结构以对羟基苯酚作为中间连接部分，中间链长n＝2，3，4，5；两侧链长q＝5，7，9，11。即为如下化合物:2a：n＝2，q＝5；2b：n＝2，q＝7；2c：n＝2，q＝9；2d：n＝2，q＝11；2e：n＝3，q＝5；2f：n＝3，q＝7；2g：n＝3，q＝9；2h：n＝3，q＝11；2i：n＝4，q＝5；2j：n＝4，q＝7；2k：n＝4，q＝9；2l：n＝4，q＝11；2m：n＝5，q＝5；2n：n＝5，q＝7；2o：n＝5，q＝9；2p：n＝5，q＝11。特征：该结构以苯酚做为母核，中间链长为3，侧链长q＝5，7，9，11。即为如下化合物:3a：q＝5；3b：q＝7；3c：q＝9；3d：q＝11；特征：该结构以1,6-二羟基萘或者2,3-二羟基萘作为中间连接部分，中间链长为3；当1,6-二羟基萘为中间部分时，两侧链长q＝5，7，9；当2,3-二羟基萘为中间部分时，两侧链长q＝7，9。1,6-二羟基萘：3e：q＝5；3f：q＝7；3g：q＝9。2,3-二羟基萘：3h：q＝7；3i：q＝9。合成本专利技术阳离子抗菌肽模拟物(2a-2p，3a-3i)路线如下：反应条件：a)四溴化碳，三苯基膦，乙腈，室温；b)二溴烷烃，碳酸钾，丙酮，回流；路线一中间体1a-1f的制备c)乙醇，85℃-90℃高温高压反应；路线二终产物2a-2p，3a-3i的制备具体通过如下步骤实现：(1)1,4-二(2-羟基乙氧基)苯在乙腈溶液中，四溴化碳和三苯基膦作用下，生成化合物1a；在碳酸钾、丙酮溶液中，对苯二酚或者1,6-二羟基萘或者2,3-二羟基萘和二溴烷烃在氮气保护下加热回流搅拌，发生双取代反应，生成化合物1b-1f。(2)化合物1a-1f和N,N-二甲基烷烃叔胺在乙醇中，85℃-90℃反应釜中进行反应，得到一系列目标化合物2a-2p，3a-3i。本专利技术主要以苯酚作为中间连接部分，通过改变中间烷烃链和侧链的长度，用于研究不同侧链和中间烷烃链长度对活性和毒性的影响。同时我们也对中间连接部分进行改变，将对苯二酚改为2,3-二羟基萘或者1,6-二羟基萘，并对其进行活性评价。实验证实：本专利技术所述新型的芳香酚抗菌肽模拟物对革兰氏阳性菌，革兰氏阴性菌均表现出很好的活性，说明该系列化合物具有优异的抗菌活性。尤其是化合物2b，2f，2j，2n，3f，3h对金黄色葡萄球菌，大肠杆菌，粪肠球菌，嗜麦芽寡养单胞菌MIC结果在0.25-4μg/mL之间，部分化合物MIC结果明显优于阳性对照药万古霉素。上述6个化合物HC50结果均大于300μg/mL，表示无明显毒性，且具有很高的选择性。因此，本专利技术中提供的新型芳香酚抗菌肽模拟物有望作为新的抗菌候选药物进行深入的研究，并对解决目前全球面临的耐药菌问题有重要意义。附图说明图1为本专利技术化合物2n在血浆中作用不同时间对金黄色葡萄球菌的MBC值(a)及化合物2n在不同体液中对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的MBC值(b)。图2为大肠杆菌在本专利技术化合物2n不同浓度作用下细菌的存活数量。图3为本专利技术化合物2n对培养2h的大肠杆菌的杀菌速度(a)；化合物2n对培养5h的大肠杆菌的杀菌速度(b)；化合物2n对培养2h的大肠杆菌作用6h后菌液的澄清度(c)；化合物2n对培养5h大肠杆菌作用24h后菌液的澄清度(d)。图4为本专利技术化合物的作用机制。图中，(a)和(b)为金黄色葡萄球菌和大肠杆菌细胞膜去极化实验，浓度为10μg/mL；(c)和(d)为金黄色葡萄球菌和大肠杆菌内膜透化性试验，浓度为10μg/mL；(e)为大肠杆菌外膜透化性试验，浓度为10μg/mL。图5为本专利技术化合物2n作用24小时后Hela细胞的光学显微镜照片；图中(a)为没有加药物(阴性对照)；(b)药物2n浓度为16μg/mL；(c)药物2n浓度为4μg/mL；(d)Hela细胞用0.1％TritonX处理(阳性对照)，标尺为10μm。图6为Hela细胞被本专利技术化合物2n作用24小时后用钙黄绿素和碘化吡啶染色后的荧光图片。(a-c)为没有加药物(阴性对照)；(d-f)为药物2n本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.具有抗菌活性的苯酚抗菌肽模拟物，其特征在于，该化合物结构式如下：

【技术特征摘要】
1.具有抗菌活性的苯酚抗菌肽模拟物，其特征在于，该化合物结构式如下：2a：n＝2，q＝5；2b：n＝2，q＝7；2c：n＝2，q＝9；2d：n＝2，q＝11；2e：n＝3，q＝5；2f：n＝3，q＝7；2g：n＝3，q＝9；2h：n＝3，q＝11；2i：n＝4，q＝5；2j：n＝4，q＝7；2k：n＝4，q＝9；2l：n＝4，q＝11；2m：n＝5，q＝5；2n：n＝5，q＝7；2o：n＝5，q＝9；2p：n＝5，q＝11。2.如权利要求1所述的具有抗菌活性的苯酚抗菌肽模拟物，其特征在于，选如下化合物：2b，2f，2j，2n。3.具有抗菌活性的苯酚抗菌肽模拟物，其特征在于，该化合物结构式如下：3a：q＝5；3b：q＝7；3c：q＝9；3d：q＝11。4.具有抗菌活性的萘酚抗菌肽模拟物，其特征在于，该化合物结构式如下：q选5，7，9。5.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：张恩，楚文超，杨燚，秦上尚，杨倩，王亚娜，崔得运，化永刚，白鹏燕，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南,41