1、具有抗MRSA活性的碳青霉烯類新化合物的合成與抗菌活性研究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前治療院內嚴重感染，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的抗菌活性、超廣的抗菌譜，并對內酰胺酶穩(wěn)定，但對甲氧西林耐藥的金黃色葡萄球菌(ethiillinresistantStraphylusaureus，RSA)缺乏有效的抗菌活性。從1961年第一次發(fā)現(xiàn)RSA以來，RSA現(xiàn)已成為全世界范圍內最常見的院內感染病原菌。由于該菌不僅對各類內酰胺類抗生素具有內在的耐藥性，而且通過獲得其它耐藥基因此呈現(xiàn)出對其它類抗生素

2、的多重耐藥性，給臨床治療帶來了嚴重問題。目前，萬古霉素(Vanyin)作為臨床上治療RSA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用。而且，隨著萬古霉素在臨床上的廣泛應用，萬古霉素耐藥的RSA和腸球菌的出現(xiàn)，已成為臨床上更為棘手的問題。因此，迫切需要探尋新的具有強抗RSA活性的碳青霉烯類抗生素。碳青霉烯對RSA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RSA特有的青霉素結合蛋白PBP2a(或PBP2，)相結合。因此，在碳青霉烯中引入與PBP2a的“結合元素，進步與PBP2a的親合力，有可能進步碳青霉烯的抗RSA活性。根據這一設計思路，我們設計了l，3，4噻二

3、唑碳青霉烯類新化合物60af。通過三氟甲磺酸酐活化1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噻二唑側鏈引入碳青霉烯雙環(huán)母核的2位，脫去保護基，成功地合成了1，3，4噻二唑碳青霉烯類新化合物60af鉀鹽。并測定了新化合物60ae的體外抗菌活性。在合成的新化合物中60a、b的活性最強，其抗菌活性與對照藥泰能、美羅培南、萬古霉素相比：(1)對SSA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RSA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

4、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異不大。從以上結果可以看出，合成的碳青霉烯類新化合物60a、60b抗革蘭陽性菌活性除SSA弱于泰能外，對RSA、肺炎球菌、腸球菌活性均強于泰能和美羅培南。與臨床上的抗RSA抗生素萬古霉素相比對SSA、肺炎球菌活性強于萬古霉素，抗RSA、腸球菌活性比萬古霉素稍弱。經過進一步的生物學性質的研究和構造改造，有望開發(fā)成為抗RSA的新

5、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前治療院內嚴重感染，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的抗菌活性、超廣的抗菌譜，并對內酰胺酶穩(wěn)定，但對甲氧西林耐藥的金黃色葡萄球菌(ethiilliHresistantStraphylusaureus，RSA)缺乏有效的抗菌活性。從1961年第一次發(fā)現(xiàn)RSA以來，RSA現(xiàn)已成為全世界范圍內最常見的院內感染病原菌。由于該菌不僅對各類內酰胺類抗生素具有內在的耐藥性，而且通過獲得其它耐藥基因此呈現(xiàn)出對其它類抗生素的多重耐藥性，給臨床治療帶來了嚴重問題。

6、目前，萬古霉素(vanyin)作為臨床上治療RSA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用。而且，隨著萬古霉素在臨床上的廣泛應用，萬古霉素耐藥的RSA和腸球菌的出現(xiàn)，已成為臨床上更為棘手的問題。因此，迫切需要探尋新的具有強抗RSA活性的碳青霉烯類抗生素。碳青霉烯對RSA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RSA特有的青霉素結合蛋白PBP2a(或PBP2)相結合。因此，在碳青霉烯中引入與PBP2a的“結合元素，進步與PBP2a的親合力，有可能進步碳青霉烯的抗RSA活性。根據這一設計思路，我們設計合成了碳青霉烯類新化合物60af，并測定了新化合物60ae的

7、體外抗菌活性。(一)1，34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RSA活性的新碳青霉烯類抗生素，我們設計將5位取代的2疏基1，3，4噻二唑引入1甲基碳青霉烯雙環(huán)母核的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，進展初步的合成，并測定其體外抗菌活性，望能發(fā)現(xiàn)對RSA具有有效活性的l，3，4噻二唑碳青霉烯新化合物，進一步進展深化的構效關系研究，合成出具有開發(fā)前景的抗RSA碳青霉烯類抗生素。1側鏈5取代的2巰基1，3，4噻二唑引入將制備的側鏈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2位，我們采用與活化的1甲基碳青霉烯雙環(huán)

8、母核的烯醇磷酸酯在二異丙基乙基胺的存在下，進展反響，但未能得到預期產物。這可能是由于側鏈5取代的2巰基l，3，4噻二唑存在異構現(xiàn)象：其酮式構造的存在，減弱了硫的親核性，使反響活性降低。根據親核取代反響機理，將制備的烯醇三氟甲磺酸酯(57)代替烯醇磷酸酯，使反響活性增強；同時將側鏈制成硫醇鋰鹽，增強其親核性，在無水四氫吱喃中，成功地在碳青霉烯雙環(huán)母核的2位引入5位取代的2巰基1，3，4噻二唑側鏈，得到產物(58)。2羥基脫保護以二甲基甲酰胺、N甲基毗咯烷酮作溶劑，與氟化氫銨在室溫反響96h，即可脫去羥基的叔丁基二甲基硅醚保護，得到產物(59)。3羧基脫保護用Pd(PPhz)4PPhz作催化劑，與

9、2乙基己酸鉀反響，脫去烯丙基，用大孔樹脂柱層析純化，冷凍枯燥，得到目的產物(60)。其中，化合物(59f)側鏈氦基上的烯丙氧碳基保護也應同時脫去，得到產物(60f)，但別離純化得到的是少量的氨基直接與烯丙基相連的產物(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后，分解失活，而有少局部側鏈氨基脫去烯丙氧碳基后因與脫下的烯丙基反響或經六元環(huán)環(huán)狀過渡態(tài)重排生成烯丙胺產物(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60ae的抑菌試驗根據原來的設計思路，我們測定了1，3，4噻二唑碳青霉烯類新化合物60ae的體外抗菌活性。結果見表1。表

10、1碳青霉烯類新化合物I結果StrainsI(ug/l)VanyinerpeneIipene60a60b6060d60eSSAI500.50.0080.0080.0160.0160.1250.0310.062I90110.0620.0620.1250.250.1250.125RSAI501161644848I902166484161616E.faialisI500.250.50.250.0130.0130.062-I900.520.50.250.250.25-S.pneuniaeI50242248-I90425612881664-E.li.(S)I502560.0080.1258162416I9

11、02560.0310.25163241616E.li.(R)I502560.0080.12516328816I902560.0310.25166481632P.aeruginsa(S)I5025624166464-I9025624646464-P.aeruginsa(R)I50256432646464-I90256832646464-敏感金葡球菌：60aeI50、I90值均低于萬古霉素；60aeI90值高于泰能，但低于美羅培南；a的抗菌作用最強，抗菌作用的強弱依次為abde。耐藥金葡球菌：lang=EN-US60aeI50值均低于泰能、美羅培南，但高于萬古霉素；a、b的I90值低于泰能、美羅培

12、南，高于萬古霉素；、d、eI90值與美羅培南相當，但優(yōu)于泰能抗菌作用的強弱依次為bade。大腸敏感菌：60aeI90、I50值均高于泰能、美羅培南，抗茵作用強弱依次為daeb。大腸耐藥菌：60aeI90，I50值均高于泰能、美羅培南，抗菌作用強弱依次為daeb。綠膿敏感菌：60aI90，I50值均高于泰能、美羅培南，抗菌作用ab。綠膿耐藥菌：60aI90，I50值均高于泰能、美羅培南，抗菌作用ab。肺炎球菌：60aI90，I50值均低于泰能、美羅培南及萬古霉素，a，bI50值遠高于對照藥。腸球菌：60a、bI50值與泰能、美羅培南、萬古霉素相當；a、bI90值遠低于泰能、美羅培南，但高于萬古霉

13、素，60的抗菌作用弱，抗菌作用ab從以上結果可以看出：1對敏感金葡球菌，60ae抗菌作用優(yōu)于美羅培南及萬古霉素，但低于泰能；對耐藥金葡球菌的抗菌作用，a、b優(yōu)于泰能、美羅培南，比萬古霉素稍弱；、d、e與美羅培南相當，優(yōu)于泰能。260ae對大腸桿菌，綠膿桿菌無論敏感菌和耐藥菌抗菌作用均弱于泰能、美羅培南；抗大腸桿菌作用最好，a抗綠膿桿菌作用最強。360a抗肺炎球菌作用優(yōu)于泰能、美羅培南、萬古霉素，a、b抗菌作用強于。4抗腸球菌作用，a、b與泰能、美羅培南、萬古霉素相當。a、b對泰能、美羅培南耐藥的腸球菌(美羅培南的抑菌濃度(256ug1)的抗菌作用強于泰能、美羅培南，低于萬古霉素。(三)結果討論

14、：1構造與抗菌活性的關系(1)60a側鏈l，3，4具有抗RSA活性的碳青霉烯類新化合物的合成與抗菌活性研究具有抗RSA活性的碳青霉烯類新化合物的合成與抗菌活性研究噻二唑的5位為2吡啶取代，60b為苯基取代：60a抗SSA、大腸桿菌、綠膿桿菌、腸球菌活性比60b稍強，但抗RSA活性比60b稍弱，兩者活性差異不大。(2)60d與60e同為酰胺基取代，60d為乙酰胺基，60e為丙酰胺基：抗SSA、RSA、大腸桿菌活性，60d均大于60e，說明碳鏈延長抗菌活性降低；與60a、60b相比，其抗菌活性均弱于后兩者，說明酰胺基取代比雜環(huán)取代抗菌活性降低。(3)60為甲基取代：除抗大腸桿菌活性強于其它化合物外

15、，60活性均為最弱。說明烷基取代，抗菌活性降低。2新化合物60a、b抗菌活性與對照藥的比擬在合成的新化合物中，60a、b的活性最強，將其抗菌活性與對照藥泰能、美羅培南、萬古霉素進展比擬：表2碳青霉烯類新化合物與萬古霉素、泰能、美羅培南抗菌作用比擬StrainsVanyin60a,berpene60a,bIipene60a,bSSA16倍16倍1倍RSA0.5倍4倍16倍S.p.(S)16倍32倍16倍S.p.(R)2倍8倍2倍E.f.(S)1倍2倍1倍E.f.(R)0.5倍32倍16倍E.li.(S)32倍-E.1i.(R)32倍-P.a.(S)8倍0.125倍0.25倍P.a.(R)8倍0.125倍0.5倍(1)對SSA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RSA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