一种绿脓杆菌代谢物及其衍生物、合成方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种绿脓杆菌代谢物及其衍生物，其结构通式如I所示。本发明专利技术提供的绿脓杆菌代谢物及其衍生物具有特定的立体构型，是一种新型的由革兰氏阴性菌绿脓杆菌分泌的金属载体，能够在金属缺失的环境下帮助绿脓杆菌获取金属离子。基于绿脓杆菌代谢物及其衍生物能够帮助绿脓杆菌获取金属离子的特性，绿脓杆菌代谢物及其衍生物与已知抗生素相连可以产生一种新的高铁霉素类抗生素。本发明专利技术还涉及一种绿脓杆菌代谢物及其衍生物的合成方法，该方法提供了具有特定立体构型的绿脓杆菌代谢物及其衍生物的全合成路线，这种模块化的合成路线可应用于类似结构化合物及相关衍生物的化学合成，为新型抗生素类药物开辟了广阔发展空间。

A metabolite of Pseudomonas aeruginosa and its derivatives, synthesis method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种绿脓杆菌代谢物及其衍生物、合成方法与应用
本专利技术涉及创新药物研发领域，具体涉及一种具有特定立体构型的绿脓杆菌代谢物及其衍生物，还涉及所述绿脓杆菌代谢物及其衍生物的化学合成方法及其在制备药物中的应用。
技术介绍
当今社会，随着抗生素越来越普遍的使用，抗生素耐药性的问题已经成为影响全球性健康的主要因素之一，临床上可供选择的抗生素也在日益减少。与革兰氏阳性菌相比，革兰氏阴性菌具有外膜的保护更加容易产生耐药性，治疗更加困难。外膜是革兰氏阴性菌细胞壁特有的结构，能够阻止许多高活性的抗革兰氏阳性菌药物进入细胞内发挥抗菌活性。现在以”特洛伊木马”的研究策略来解决革兰氏外膜造成的耐药性的问题是一种比较切实可行的方法。“特洛伊木马”的研究策略是指将细菌分泌的金属载体与抗生素相连合成高铁霉素类的抗生素，高铁霉素抗生素由于具有金属载体可以通过细菌的主动运输穿透革兰氏阴性菌的外膜。因此发现和利用细菌自身分泌的金属载体成为克服革兰氏阴性菌耐药的研究热点。Ghssein等人于2016年在Science上报道了一种新的由金黄色葡萄球菌分泌的多功能金属络合剂stapHylopine，该化合物在细菌摄取金属离子时能够与胞外的多种金属离子络合，并且被细菌的溶质结合蛋白识别，从而使胞外的金属离子进入细菌。次年，由绿脓杆菌分泌的多功能金属络合剂pseudopaline被报道，通过对革兰氏阴性菌-铜绿假单胞杆菌进行转录组学研究，研究者们发现了pseudopaline的生物合成途径，并且提出了pseudopaline的结构。遗憾的是在他们提出的结构中，谷氨酸的立体构型没有确认，而且另外两个立体中心也仅是通过生物学同位素喂养实验确定的，没有任何化学的核磁或者单晶表征证实pseudopaline的立体结构，尤其是谷氨酸片段的立体中心。因此，开发一条pseudopaline的不对称合成路线并且确定其三个手性中心的立体化学，对pseudopaline生物学的研究以及后继的创新性抗生素药物开发具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的第一目的是提供一种绿脓杆菌代谢物及其衍生物，所述绿脓杆菌代谢物及其衍生物具有特定立体构型。本专利技术提供的绿脓杆菌代谢物与已知抗生素相连可以得到高铁霉素类抗生素，具有广阔的应用前景。具体而言，本专利技术提供的绿脓杆菌代谢物及其衍生物含有如通式I所示的结构：本专利技术所述各化学式中，(S)或(R)代表相应位置手性碳的立体构型为S或R。所述通式I中，R1、R2、R3彼此独立的代表-H或-(CH2)m-NH2；其中，m代表1～10的整数；X代表C或者N，优选为C。所述-(CH2)m-NH2-基团可以是直连结构，也可以是带有支链的结构。该结构与含有活性酯基的抗生素反应，形成酰胺键(CH2)m-NHCO，将所述绿脓杆菌代谢物及其衍生物与抗生素进行偶联。作为本专利技术的一种优选方案，所述通式I中，所述R1、R2、R3中任意两个基团各自独立地代表-(CH2)m-NH2，其余一个基团代表H。作为本专利技术的一种优选方案，所述通式I中，所述R1、R2、R3中任意一个基团代表-(CH2)m-NH2，其余两个基团均代表H；更优选地，所述X为C，且R1代表-(CH2)m-NH2，其余两个基团均代表H。作为本专利技术的一种优选方案，所述通式I中，所述R1、R2、R3均代表H；更优选地，所述X为C，且R1、R2、R3均代表H。所述-(CH2)m-NH2-基团中，m进一步优选代表1～5的整数。作为本专利技术的具体优选方案，所述绿脓杆菌代谢物及其衍生物选自如下结构的化合物：其中，I-1表示的化合物即为本专利技术所述的绿脓杆菌代谢物pseudopaline，其中三个手性碳的立体构型分别为S、S、S，在本专利技术中均采用pseudopaline表示该特定构型的特定化合物。本专利技术的第二目的是提供所述绿脓杆菌代谢物及其衍生物的合成方法。具体而言，所述通式I中，当R1、R2、R3均代表H时，所述合成方法为：所述通式I中，当R1代表-(CH2)m-NH2，其中m代表1～10的整数，且R2、R3均代表H时，所述合成方法为：所述通式I中，当R2代表-(CH2)m-NH2，其中m代表1～10的整数，且R1、R3均代表H时，所述合成方法为：所述通式I中，R3代表-(CH2)m-NH2，其中m代表1～10的整数，且R1、R2均代表H时，所述合成方法为：作为本专利技术的具体实施方案：本专利技术所述化合物I-1，即pseudopaline可采用包括以下具体步骤的方法进行合成：(1)将化合物12溶解在二氯甲烷中，氩气保护，冰水浴下加入依次加入咪唑和叔丁基二甲基氯硅烷，然后室温反应12小时，冰水浴冷却加水淬灭反应，有机相水洗，旋蒸，过柱得到化合物13；(2)将所述化合物13溶于二氯甲烷，加入2，6-二甲基吡啶，冰水浴冷却加入三氟甲磺酸三甲基硅酯，室温反应1.5小时，冰水浴冷却，加入甲醇，室温搅拌3小时，然后旋蒸得到粗品，加乙酸乙酯溶解，饱和碳酸氢钠调至pH大于9，加入邻硝基苯磺酰氯，室温搅拌过夜，有机相水洗，干燥，浓缩，过柱得到化合物10；(3)将所述化合物10在冰水浴下加入到溶解有三(二亚苄基丙酮)二钯和(1R,2R)-(-)-N,N'-双(2-二苯基膦基-1-萘酰基)-1,2-环己二胺配体的四氢呋喃溶液中，加入化合物11，冰水浴下搅拌5小时，加入氢氟酸吡啶溶液，室温反应过夜。乙酸乙酯稀释，加入饱和碳酸氢钠水溶液淬灭，有机相碳酸氢钠洗涤，干燥，浓缩，过柱得到化合物15a；(4)将所述化合物8a溶于四氢呋喃，在冰水浴下加入到含有偶氮二羧酸乙酯和吡啶二苯基膦的四氢呋喃溶液中，加入化合物15a的四氢呋喃溶液。室温反应2小时，浓缩，粗品乙酸乙酯溶解，2摩尔的盐酸洗涤，有机相干燥，浓缩，过柱得化合物7a；(5)将所述化合物7a溶于二氧六环和水，加入高碘酸钠和四氧化锇在室温下进行氧化切断反应；反应2小时，加入硫代硫酸钠淬灭，乙酸乙酯稀释，水洗，5％的磷酸二氢钠洗涤，浓缩，干燥，所得产物溶解在丙酮中，冰水浴下与琼斯试剂进行醛基氧化反应，反应2小时，加入异丙醇淬灭，乙酸乙酯稀释，硫代硫酸钠洗涤，纯化后，得化合物16a；(6)将所述化合物16a溶于二氯甲烷，加入苯甲醚和三氟甲磺酸，水解脱去保护基，粗品溶解在二甲基甲酰胺中加入苯硫酚在碱性条件下脱掉邻硝基苯磺酰基保护基团，得化合物2a，即pseudopaline；(7)将所述化合物17a溶解在丙酮和水的混合物溶剂中，加入碳酸氢钠调至pH10左右，慢慢加入氯甲酸苄酯，室温反应可以得到咪唑氯甲酸苄酯保护的化合物。然后将得到的产物溶于二甲基甲酰胺，加入碳酸钾和苄溴室温搅拌得到化合物14a；(8)所述化合物14a溶于二氯甲烷和三氟乙酸，脱保护得到粗品，粗品溶于乙酸乙酯和水，加入碳酸氢钠和邻硝基苯磺酰氯反应得到化合物8a。按照上述方法，以含有相应基团的具体化合物为原料，可合成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种绿脓杆菌代谢物及其衍生物，其特征在于，含有如通式I所示的结构：/n

【技术特征摘要】
1.一种绿脓杆菌代谢物及其衍生物，其特征在于，含有如通式I所示的结构：



所述通式I中，R1、R2、R3彼此独立的代表-H或-(CH2)m-NH2；其中，m代表1～10的整数；
X代表C或者N，优选代表C。


2.根据权利要求1所述的绿脓杆菌代谢物及其衍生物，其特征在于，所述R1、R2、R3中任意两个基团各自独立地代表-(CH2)m-NH2，其余一个基团代表H；
或，所述R1、R2、R3中任意一个基团代表-(CH2)m-NH2，其余两个基团均代表H；
或，所述R1、R2、R3均代表H。


3.根据权利要求1或2所述的绿脓杆菌代谢物及其衍生物，其特征在于，所述X为C，R1代表-(CH2)m-NH2，R2、R3均代表H。


4.根据权利要求1所述的绿脓杆菌代谢物及其衍生物，其特征在于，选自如下结构的化合物：








5.权利要求1～4任意一项所述绿脓杆菌代谢物及其衍生物的合成方法，其特征在于，所述通式I中，R1、R2、R3均代表H；所述合成方法为：



所述合成方法包括以下具体步骤：
(1)所述化合物17a在碱性条件下先进行咪唑的氯甲酸苄酯保护，然后羧基进行苄基保护得到化合物14a；
(2)所述化合物14a在酸性条件下脱去保护基然后原位邻硝基苯磺酰氯保护得化合物8a；
(3)化合物12和叔丁基二甲基氯硅烷在咪唑作用下进行羟基的保护，再在三氟甲磺酸三甲基硅酯和2，6-二甲基吡啶作用下脱去叔丁基氧羰基保护基团得到自由的氨基，该氨基与邻硝基苯磺酰氯反应一锅法生成化合物10；
(4)所述化合物10在三(二亚苄基丙酮)二钯和(1R,2R)-(-)-N,N'-双(2-二苯基膦基-1-萘酰基)-1,2-环己二胺配体的作用下与化合物11反应在氨基上引入环戊烯基，然后在反应中加入氢氟酸吡啶脱去硅保护基得到化合物15a；
(5)所述化合物15a与化合物8a在偶氮二甲酸乙酯和吡啶二苯基膦的作用下生成化合物7a；
(6)所述化合物7a进行氧化切断反应后，再与琼斯试剂进行醛基氧化反应，得化合物16a；
(7)所述化合物16a在酸性条件下水解完全脱去保护基，然后碱性条件下脱去邻硝基苯磺酰基保护基得到化合物2a。


6.权利要求1～4任意一项所述绿脓杆菌代谢物及其衍生物的合成方法，其特征在于，所述通式I中，R1代表-(CH2)m-NH2，其中m代表1～10的整数；R2、R3均代表H；所述合成方法为：



所述合成方法包括以下具体步骤：
(1)所述化合物17b在碱性条件下氯甲酸苄酯保护，羧酸苄基保护得到化合物18b；
(2)所述化合物18b与化合物19b进行Sonogashira偶联反应得到化合物20b；
(3)所述化合物20b氢化还原得到化合物21b；
(4)所述化合物21b重新氯甲酸苄酯保护得到化合物22b；
(5)所述化合物22b酸性脱保护，邻硝基苯磺酰氯重新保护得到化合物8b；
(6)化合物12和叔丁基二甲基氯硅烷在咪唑作用下进行羟基的保护，再在三氟甲磺酸三甲基硅酯和2，6-二甲基吡啶作用下脱去叔丁基氧羰基保护基团得到自由的氨基，该氨基与邻硝基苯磺酰氯反应一锅法生成化合物10；
(7)所述化合物10在...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷晓光，张健，杨荣文，赵天湖，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京;11