一种协同抗生素靶向治疗金黄色葡萄球菌感染的抗菌药物及其合成方法和应用技术

本发明专利技术基于β‑内酰胺类抗生素分子母核结构之β‑内酰胺环，设计、合成了一类针对金黄色葡萄球菌的新型抗菌药物ASC，ASC不仅本身是一类抗菌试剂，而且还是一类β‑内酰胺类抗生素耐药靶蛋白金属β‑内酰胺酶的广谱型抑制剂，ASC可协同β‑内酰胺类、氨基糖苷类和四环素类三类7‑8种抗生素靶向性治疗金黄色葡萄球菌的感染。联用1μg/mL剂量的ASC，使得这些抗生素的活力提高4‑128倍。

【技术实现步骤摘要】
一种协同抗生素靶向治疗金黄色葡萄球菌感染的抗菌药物及其合成方法和应用
本专利技术涉及一类用于靶向性治疗金黄色葡萄球菌的新型抗菌药物及其合成方法和应用，属药物化学领域。
技术介绍
金属β-内酰胺酶（Metallo-β-lactamases,MβLs）介导的“超级细菌”耐药导致几乎所有临床上使用的抗生素失效。因而，对产MβLs耐药细菌的监测与抑制是世界卫生组织（WHO）、各国政府及医药行业目前密切关注的热点。抗生素在临床、农业和畜牧业方面的过度使用，导致大量的耐药细菌产生，使得在选择对付这些耐药细菌的药物时存在巨大的选择压力。近年来，临床上分离到的产MβLs的菌种如铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌、鲍曼不动杆菌以及炭疽芽胞杆菌等明显增加，且其耐药性越来越强，以至发展到携带NDM-1的“超级细菌”自2010年起在全球蔓延，迄今尚无任何药物对付。回顾抗生素的耐药历史，一个新抗生素的投入使用，长则4年，短则不到1年就出现了相应的耐药细菌。可见，新抗生素的开发速度远远跟不上细菌耐药发生的步伐。故而，依靠不断研发新抗生素来对付耐药细菌的路走不通。应对抗生素耐药的理想策略是，研究和发展MβLs的抑制剂，以其与抗生素协同来抑制。自青霉素被发现以来，β-内酰胺类抗生素已经发展成为临床上的主力抗菌药物，目前临床上使用的抗菌药物约60%为β-内酰胺类抗生素。β-内酰胺类抗生素是广谱抗菌药物，也是治疗细菌感染最成功的药物之一。β-内酰胺类抗生素有上百种，按结构其主要分为四类：青霉素类、碳青霉烯类、头孢菌素类和单酰胺环类。β-内酰胺类抗生素分子均含有一个β-内酰胺环，其侧链的结构变化形成了不同的抗生素。β-内酰胺类抗生素的作用机制通常是抑制转肽酶的合成，从而阻止细胞壁的合成。抗生素在临床、农业和畜牧业方面的过度使用，导致大量的耐药细菌产生。细菌对β-内酰胺类抗生素产生耐药性的机理有多种，其中最重要的机理是产生β-内酰胺酶。细菌通过生产β-内酰胺酶催化水解β-内酰胺类抗生素的β-内酰胺环而呈现出耐药性。目前，已经确定的β-内酰胺酶有1000多种，这些酶被归类为A，B，C和D四组。其中A、C和D组酶被称之为丝氨酸β-内酰胺酶（Serine-β-lactamases,SβLs），其丝氨酸残基扮作亲核基团进攻β-内酰胺环之羰基碳以水解抗生素而发挥作用。而B组酶，即金属β-内酰胺酶（Metallo-β-lactamases，MβLs），其活性的正常发挥通常依赖于Zn(II)离子。根据基因序列和与Zn(II)离子结合方式的不同，MβLs被进一步归类为B1、B2、B3三个亚组。MβLs水解几乎所有已知的抗生素，但是，迄今临床上还没有任何药物可以用来处理携带MβLs的超级耐药细菌。鉴于β-内酰胺酶介导的细菌耐药对人类健康的威胁日益严重，人们做了大量的研究在寻找β-内酰胺酶的抑制剂。1972年，丝氨酸β-内酰胺酶的抑制剂克拉维酸被发现。1984年，克拉维酸作为第一个丝氨酸β-内酰胺酶的抑制剂被FDA批准用于临床。克拉维酸分子含有一个β-内酰胺环，可与靶蛋白活性中心结合形成一个酰基酶复合物，然后重排形成酰胺中间体而不可逆性抑制酶的活性。随后，克拉维酸与阿莫西林联用开发出阿莫西林-克拉维酸钾片（也称为奥格门丁），成功地实现了β-内酰胺酶抑制剂与β-内酰胺抗生素的协同抑菌效能。这是人类历史上第一次使用协同理念治疗耐药细菌感染。但遗憾的是，克拉维酸与抗生素的联用却对产金属β-内酰胺酶的耐药细菌无效。金黄色葡萄球菌（Staphylococcusaureus）为革兰氏阳性菌，属于厚壁菌，常见于人体的鼻腔、呼吸道和皮肤组织。近年来，金葡菌已成为全球主要致病菌之一，部分原因是因为它在公共场所的广泛传播，增加了反复传染的风险。另外，金葡菌对抗生素的耐药性越来越明显。金葡菌可产生多种酶，例如保护细菌细胞的凝固酶、分解透明质酸的透明质酸酶、降解脂肪的脂肪酶、溶解纤维蛋白的葡萄菌激酶、破坏DNA的脱氧核桃核苷酸酶,以及造成金葡菌对抗生素耐药的β-内酰胺酶等。金葡菌可以释放出青霉素酶，该酶可以水解抗生素的β-内酰胺环，使得此类抗生素失去对细菌的破坏作用。综上，β-内酰胺酶介导的细菌耐药对人类健康的威胁日益严重。尽管克拉维等丝氨酸β-内酰胺酶抑制剂联用抗生素对革兰氏阴性耐药菌具有良好的抑制效果。然而，其对携带金属β-内酰胺酶的耐药细菌却无效。迄今，临床上没有任何药物可以用来处理携带金属β-内酰胺酶的超级耐药细菌。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一类兼具抗菌试剂和细菌耐药靶酶抑制剂的靶向性治疗金黄色葡萄球菌感染的新型抗菌药物ASC及其合成方法。为了实现上述目的，本专利技术通过下述技术方案来实现：结构通式（I）所示化合物，其中R1为，R为-NH2、-CHO、-COOH、-OH、-Cl或-Br；R2为-NH2或-H；R3为X为N或S。上述化合物的制备方法，包括以下步骤：（1）在三乙胺存在下，A1在乙腈中用R3-Cl酰化制备得A2；（2）A2在丙酮中加入碘化钠碘代反应制得A3；（3）在N-甲基吗啉存在下，A3在氯仿中与如下巯基唑类化合物反应制得A4；（4）在苯甲醚存在下，A4在二氯甲烷中用三氟乙酸脱保护基得到ASC；。具体地说，上述步骤（1）中，将A1与2,6-二甲基吡啶溶解于乙腈冷却至0℃，滴加酰氯，然后加入等摩尔比的三乙胺，搅拌过夜后升至室温；减压蒸馏除去溶剂，所得残留溶于乙酸乙酯，用饱和碳酸氢钠溶液及饱和食盐水各洗涤一次，有机相用无水硫酸镁干燥、抽滤、减压蒸馏得A2。上述步骤（2）中，将A2与碘化钠溶于丙酮，室温搅拌，除去溶剂后所得残留加入水、乙酸乙酯萃取，合并有机相，饱和硫代硫酸钠溶液及饱和食盐水洗涤，有机相用无水硫酸镁干燥、减压蒸馏制得A3。上述步骤（3）中，在N-甲基吗啉存在下，TLC跟踪，待A3与B4在氯仿中反应结束后升温至室温，除去溶剂，柱硅胶分离纯化得到A4。上述步骤（4）中，在苯甲醚存在下，A4在二氯甲烷中用三氟乙酸脱保护基，待反应结束后，减压蒸馏除去溶剂，所得残留用乙醚洗涤得ASC。上述化合物在制备协同抗生素靶向性治疗金黄色葡萄球菌感染药物中的应用。本专利技术提供的ASC不仅本身是一类抗菌试剂，而且还是一类β-内酰胺类抗生素耐药靶蛋白金属β-内酰胺酶的广谱型抑制剂。ASC可协同β-内酰胺类、氨基糖苷类和四环素类三类7-8种抗生素（青霉素G、氨苄西林、头孢唑林钠、头孢曲松钠、头孢噻肟钠、亚胺培南、卡那霉素、四环素等）靶向性治疗金黄色葡萄球菌的感染。联用1μg/mL剂量的ASC，使得这些抗生素的活力提高4-128倍。ASC与氨苄西林展现出最佳协同抑菌效能，即联用1μg/mL剂量的ASC，使用目前临床上剂量1/128的氨苄西林就可灭活金黄色葡萄球菌；一个2μg/mL剂量的ASC-NA几乎100%地治疗金黄色葡萄球菌的感染，其效能维持至少48小时以上。附图说明图1是ASC-NA对金黄色葡萄球菌灭活效能随时间及其浓度的变化。具体实施方式下面通过具体实例进一步说明本专利技术的实施方式，但并不用于限制本专利技术的实施范围。中间产物B4的合成路线：（1）将B1与水合肼按1:1的摩尔比混合后升温至80℃，反应回流8-12h后冷却至室温，在冷却过程中有大量白色固体B2形成；（2）将B2溶于足本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.结构通式（I）所示化合物，

【技术特征摘要】
1.结构通式（I）所示化合物，其中R1为，R为-NH2、-CHO、-COOH、-OH、-Cl或-Br；R2为-NH2或-H；R3为X为N或S。2.权利要求1所述化合物的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）在三乙胺存在下，A1在乙腈中用R3-Cl酰化制备得A2；（2）A2在丙酮中加入碘化钠碘代反应制得A3；（3）在N-甲基吗啉存在下，A3在氯仿中与如下巯基唑类化合物反应制得A4；（4）在苯甲醚存在下，A4在二氯甲烷中用三氟乙酸脱保护基得到ASC；。3.根据权利要求2所述化合物的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，将A1与2,6-二甲基吡啶溶解于乙腈冷却至0℃，滴加酰氯，然后加入等摩尔比的三乙胺，搅拌过夜后升至室温；减压蒸馏除去溶剂，所得残留溶于乙酸乙酯，用饱和碳酸氢钠溶液及饱和食盐水各洗涤一次，有...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨科武，许立伟，张亦琳，刘雅，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61