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摘要 隨著硫霉素的問世和青霉素、頭孢菌素耐藥菌的出現(xiàn)，碳青霉烯類抗生素已成為當(dāng)前 治療院內(nèi)嚴(yán)重感染，包括多重耐藥菌感染的一類有效的抗菌藥物。雖然，亞胺培南、美羅培南等已上市的碳青霉烯具有很強(qiáng)的抗菌活性、超廣的抗菌譜，并對β—內(nèi)酰胺酶穩(wěn)定，但對甲氧西林耐藥的金黃色葡萄球菌(methicillin—resistant Straphylococcus aureus，MRSA)缺乏有效的抗菌活性。從1961年第一次發(fā)現(xiàn)MRSA以來，MRSA現(xiàn)已成為全世界范圍內(nèi)最常見的院內(nèi)感染病原菌。由于該菌不僅對各類β—內(nèi)酰胺類抗生素具有內(nèi)在的耐藥性，而且通過獲得其它耐藥基因而呈現(xiàn)出對其它類抗生素的多重耐藥性，給臨床治療帶來了嚴(yán)重問題。目前，萬古霉素(Vancomycin)作為臨床上治療MRSA感染的一線用藥，但因其具有副作用，限制了它在臨床上的應(yīng)用。而且，隨著萬古霉素在臨床上的廣泛應(yīng)用，萬古霉素耐藥的MRSA和腸球菌的出現(xiàn)，已成為臨床上更為棘手的問題。因而，迫切需要探尋新的具有強(qiáng)抗MRSA活性的碳青霉烯類抗生素。
碳青霉烯對MRSA缺少有效活性，推測可能與大多數(shù)青霉素和頭孢菌素一樣，不能很好地與MRSA特有的青霉素結(jié)合蛋白PBP2a(或PBP2，)相結(jié)合。因而，在碳青霉烯中引入與PBP2a的“結(jié)合元素”，提高與PBP2a的親合力，有可能提高碳青霉烯的抗MRSA活性。根據(jù)這一設(shè)計思路，我們設(shè)計了l，3，4—噻二唑碳青霉烯類新化合物60a—f。通過三氟甲磺酸酐活化1—β甲基碳青霉烯雙環(huán)母核，將制備的5—取代的2—巰基—1，3，4—噻二唑側(cè)鏈引入碳青霉烯雙環(huán)母核的C—2位，脫去保護(hù)基，成功地合成了1，3，4—噻二唑碳青霉烯類新化合物60a—f’鉀鹽。并測定了新化合物60a—e的體外抗菌活性。
在合成的新化合物中60a、b的活性最強(qiáng)，其抗菌活性與對照藥泰能、美羅培南、萬古霉素相比：(1)對MSSA抗菌活性明顯優(yōu)于萬古霉素及美羅培南16倍；與泰能相等。(2)對MRSA抗菌活性略弱于萬古霉素；明顯優(yōu)于美羅培南4倍及與泰能16倍。(3)對肺炎球菌敏感菌抗菌活性明顯優(yōu)于萬古霉素和泰能16倍，優(yōu)于美羅培南32倍；對肺炎球菌耐藥菌抗菌作用明顯優(yōu)于萬古霉素和泰能2倍，優(yōu)于美羅培南8倍。(4)對腸球菌敏感菌抗菌活性與萬古霉素和泰能相等，是美羅培南2倍；對腸球菌耐藥菌抗菌活性略弱于萬古霉素，明顯優(yōu)于美羅培南32倍及與泰能16倍。(5)抗革蘭陰性菌作用明顯弱于美羅培南；但對綠膿桿菌顯示有一定的抗菌活性，與泰能的抗菌作用相比差別不大。
從以上結(jié)果可以看出，合成的碳青霉烯類新化合物60a、60b抗革蘭陽性菌活性除MSSA弱于泰能外，對MRSA、肺炎球菌、腸球菌活性均強(qiáng)于泰能和美羅培南。與臨床上的抗MRSA抗生素—萬古霉素相比對MSSA、肺炎球菌活性強(qiáng)于萬古霉素，抗MRSA、腸球菌活性比萬古霉素稍弱。經(jīng)過進(jìn)一步的生物學(xué)性質(zhì)的研究和結(jié)構(gòu)改造，有望開發(fā)成為抗MRSA的新一代碳青霉烯類抗生素。
隨著硫霉素的問世和青霉素、頭抱菌素耐藥菌的出現(xiàn)，碳青霉烯類抗生素已成為當(dāng)前治療院內(nèi)嚴(yán)重感染，包括多重耐藥茵感染的一類有效的抗菌藥物。雖然，亞胺培南、美羅培南等已上市的碳青霉烯具有很強(qiáng)的抗菌活性、超廣的抗菌譜，并對β—內(nèi)酰胺酶穩(wěn)定，但對甲氧西林耐藥的金黃色葡萄球菌(methicilliH—resistant Straphylococcus aureus，MRSA)缺乏有效的抗菌活性。從1961年第一次發(fā)現(xiàn)MRSA以來，MRSA現(xiàn)已成為全世界范圍內(nèi)最常見的院內(nèi)感染病原菌。由于該菌不僅對各類β—內(nèi)酰胺類抗生素具有內(nèi)在的耐藥性，而且通過獲得其它耐藥基因而呈現(xiàn)出對其它類抗生素的多重耐藥性，給臨床治療帶來了嚴(yán)重問題。目前，萬古霉素(vancomycin)作為臨床上治療MRSA感染的一線用藥，但因其具有副作用，限制了它在臨床上的應(yīng)用。而且，隨著萬古霉素在臨床上的廣泛應(yīng)用，萬古霉素耐藥的MRSA和腸球菌的出現(xiàn)，已成為臨床上更為棘手的問題。因而，迫切需要探尋新的具有強(qiáng)抗MRSA活性的碳青霉烯類抗生素。
碳青霉烯對MRSA缺少有效活性，推測可能與大多數(shù)青霉素和孢菌素一樣，不能很好地與MRSA特有的青霉素結(jié)合蛋白PBP2a(或PBP2’)相結(jié)合。因而，在碳青霉烯中引入與PBP2a的“結(jié)合元素”，提高與PBP2a的親合力，有可能提高碳青霉烯的抗MRSA活性。根據(jù)這一設(shè)計思路，我們設(shè)計合成了碳青霉烯類新化合物60a—f，并測定了新化合物60a—e的體外抗菌活性。
(一)1，3．4—噻二唑碳青霉烯類新化合物的合成
如前所述，為了尋找具有抗MRSA活性的新碳青霉烯類抗生素，我們設(shè)計將5—位取代的2—疏基—1，3，4—噻二唑引入1—β甲基碳青霉烯雙環(huán)母核的C—2位，合成碳青霉烯新化合物。我們先選取具有代表性的取代基：2—吡啶基、苯基、甲基、氨基、酰胺基，進(jìn)行初步的合成，并測定其體外抗菌活性，望能發(fā)現(xiàn)對MRSA具有有效活性的l，3，4—噻二唑碳青霉烯新化合物，進(jìn)一步進(jìn)行深入的構(gòu)效關(guān)系研究，合成出具有開發(fā)前景的抗MRSA碳青霉烯類抗生素。
1．側(cè)鏈5—取代的2—巰基—1，3，4—噻二唑引入
將制備的側(cè)鏈5—取代的2—巰基—1，3，4—噻二唑引入碳青霉烯雙環(huán)母核的C—2位，我們采用與活化的1—β甲基碳青霉烯雙環(huán)母核的烯醇磷酸酯在二異丙基乙基胺的存在下，進(jìn)行反應(yīng)，但未能得到預(yù)期產(chǎn)物。這可能是由于側(cè)鏈5—取代的2—巰基—l，3，4—噻二唑存在異構(gòu)現(xiàn)象：其酮式結(jié)構(gòu)的存在，減弱了硫的親核性，使反應(yīng)活性降低。
根據(jù)親核取代反應(yīng)機(jī)理，將制備的烯醇三氟甲磺酸酯(57)代替烯醇磷酸酯，使反應(yīng)活性增強(qiáng)；同時將側(cè)鏈制成硫醇鋰鹽，增強(qiáng)其親核性，在無水四氫吱喃中，成功地在碳青霉烯雙環(huán)母核的C—2位引入5—位取代的2—巰基—1，3，4—噻二唑側(cè)鏈，得到產(chǎn)物(58)。
2．羥基脫保護(hù)
以二甲基甲酰胺、N—甲基毗咯烷酮作溶劑，與氟化氫銨在室溫反應(yīng)96h，即可脫去羥基的叔丁基二甲基硅醚保護(hù)，得到產(chǎn)物(59)。
3．羧基脫保護(hù)
用Pd(PPhz)4—PPhz作催化劑，與2—乙基己酸鉀反應(yīng)，脫去烯丙基，用大孔樹脂柱層析純化，冷凍干燥，得到目標(biāo)產(chǎn)物(60)。其中，化合物(59f)側(cè)鏈氦基上的烯丙氧碳基保護(hù)也應(yīng)同時脫去，得到產(chǎn)物(60f)，但分離純化得到的是少量的氨基直接與烯丙基相連的產(chǎn)物(60f’)。推測，可能由于游離氨基很活潑，類似于硫霉素，在脫去烯丙氧碳基和烯丙基保護(hù)后，分解失活，而有少部分側(cè)鏈氨基脫去烯丙氧碳基后因與脫下的烯丙基反應(yīng)或經(jīng)六元環(huán)環(huán)狀過渡態(tài)重排生成烯丙胺產(chǎn)物(60f’)，得到穩(wěn)定，而未致分解。
(二)1，3，4—噻二唑碳青霉烯類新化合物60a—e的抑菌試驗
根據(jù)原來的設(shè)計思路，我們測定了1，3，4—噻二唑碳青霉烯類新化合物60a—e的體外抗菌活性。結(jié)果見表1。
表1 碳青霉烯類新化合物MIC結(jié)果
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Strains |
MIC
(ug/ml) |
Vanco
mycin |
Merope
nem |
Imipe
nem |
60a |
60b |
60c |
60d |
60e |
|
MSSA |
MIC50 |
0.5 |
<0.008 |
<0.008 |
0.016 |
0.016 |
0.125 |
0.031 |
0.062 |
|
MIC90 |
1 |
1 |
0.062 |
0.062 |
0.125 |
0.25 |
0.125 |
0.125 |
|
MRSA |
MIC50 |
1 |
16 |
16 |
4 |
4 |
8 |
4 |
8 |
|
MIC90 |
2 |
16 |
64 |
8 |
4 |
16 |
16 |
16 |
|
E.facialis |
MIC50 |
0.25 |
0.5 |
0.25 |
0.013 |
0.013 |
0.062 |
- |
- |
|
MIC90 |
0.5 |
2 |
0.5 |
0.25 |
0.25 |
0.25 |
- |
- |
|
S.pneumoniae |
MIC50 |
2 |
4 |
2 |
2 |
4 |
8 |
- |
- |
|
MIC90 |
4 |
256 |
128 |
8 |
16 |
64 |
- |
- |
|
E.coli.(S) |
MIC50 |
>256 |
<0.008 |
0.125 |
8 |
16 |
2 |
4 |
16 |
|
MIC90 |
>256 |
0.031 |
0.25 |
16 |
32 |
4 |
16 |
16 |
|
E.coli.(R) |
MIC50 |
>256 |
0.008 |
0.125 |
16 |
32 |
8 |
8 |
16 |
|
MIC90 |
>256 |
0.031 |
0.25 |
16 |
64 |
8 |
16 |
32 |
|
P.aeruginosa(S) |
MIC50 |
>256 |
2 |
4 |
16 |
>64 |
64 |
- |
- |
|
MIC90 |
>256 |
2 |
4 |
64 |
>64 |
>64 |
- |
- |
|
P.aeruginosa(R) |
MIC50 |
>256 |
4 |
32 |
64 |
>64 |
>64 |
- |
- |
|
MIC90 |
>256 |
8 |
32 |
64 |
>64 |
>64 |
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