具有抗MRSA活性的碳青霉烯类新化合物的合成与抗菌活性研究

摘要　随着硫霉素的问世和青霉素、头孢菌素耐药菌的出现，碳青霉烯类抗生素已成为当前　治疗院内严重感染，包括多重耐药菌感染的一类有效的抗菌药物。虽然，亚胺培南、美罗培南等已上市的碳青霉烯具有很强的抗菌活性、超广的抗菌谱，并对β—内酰胺酶稳定，但对甲氧西林耐药的金黄色葡萄球菌(methicillin—resistant Straphylococcus aureus，MRSA)缺乏有效的抗菌活性。从1961年第一次发现MRSA以来，MRSA现已成为全世界范围内最常见的院内感染病原菌。由于该菌不仅对各类β—内酰胺类抗生素具有内在的耐药性，而且通过获得其它耐药基因而呈现出对其它类抗生素的多重耐药性，给临床治疗带来了严重问题。目前，万古霉素(Vancomycin)作为临床上治疗MRSA感染的一线用药，但因其具有副作用，限制了它在临床上的应用。而且，随着万古霉素在临床上的广泛应用，万古霉素耐药的MRSA和肠球菌的出现，已成为临床上更为棘手的问题。因而，迫切需要探寻新的具有强抗MRSA活性的碳青霉烯类抗生素。
　　碳青霉烯对MRSA缺少有效活性，推测可能与大多数青霉素和头孢菌素一样，不能很好地与MRSA特有的青霉素结合蛋白PBP2a(或PBP2，)相结合。因而，在碳青霉烯中引入与PBP2a的“结合元素”，提高与PBP2a的亲合力，有可能提高碳青霉烯的抗MRSA活性。根据这一设计思路，我们设计了l，3，4—噻二唑碳青霉烯类新化合物60a—f。通过三氟甲磺酸酐活化1—β甲基碳青霉烯双环母核，将制备的5—取代的2—巯基—1，3，4—噻二唑侧链引入碳青霉烯双环母核的C—2位，脱去保护基，成功地合成了1，3，4—噻二唑碳青霉烯类新化合物60a—f’钾盐。并测定了新化合物60a—e的体外抗菌活性。
　　在合成的新化合物中60a、b的活性最强，其抗菌活性与对照药泰能、美罗培南、万古霉素相比：(1)对MSSA抗菌活性明显优于万古霉素及美罗培南16倍；与泰能相等。(2)对MRSA抗菌活性略弱于万古霉素；明显优于美罗培南4倍及与泰能16倍。(3)对肺炎球菌敏感菌抗菌活性明显优于万古霉素和泰能16倍，优于美罗培南32倍；对肺炎球菌耐药菌抗菌作用明显优于万古霉素和泰能2倍，优于美罗培南8倍。(4)对肠球菌敏感菌抗菌活性与万古霉素和泰能相等，是美罗培南2倍；对肠球菌耐药菌抗菌活性略弱于万古霉素，明显优于美罗培南32倍及与泰能16倍。(5)抗革兰阴性菌作用明显弱于美罗培南；但对绿脓杆菌显示有一定的抗菌活性，与泰能的抗菌作用相比差别不大。
　　从以上结果可以看出，合成的碳青霉烯类新化合物60a、60b抗革兰阳性菌活性除MSSA弱于泰能外，对MRSA、肺炎球菌、肠球菌活性均强于泰能和美罗培南。与临床上的抗MRSA抗生素—万古霉素相比对MSSA、肺炎球菌活性强于万古霉素，抗MRSA、肠球菌活性比万古霉素稍弱。经过进一步的生物学性质的研究和结构改造，有望开发成为抗MRSA的新一代碳青霉烯类抗生素。
　　随着硫霉素的问世和青霉素、头抱菌素耐药菌的出现，碳青霉烯类抗生素已成为当前治疗院内严重感染，包括多重耐药茵感染的一类有效的抗菌药物。虽然，亚胺培南、美罗培南等已上市的碳青霉烯具有很强的抗菌活性、超广的抗菌谱，并对β—内酰胺酶稳定，但对甲氧西林耐药的金黄色葡萄球菌(methicilliH—resistant Straphylococcus aureus，MRSA)缺乏有效的抗菌活性。从1961年第一次发现MRSA以来，MRSA现已成为全世界范围内最常见的院内感染病原菌。由于该菌不仅对各类β—内酰胺类抗生素具有内在的耐药性，而且通过获得其它耐药基因而呈现出对其它类抗生素的多重耐药性，给临床治疗带来了严重问题。目前，万古霉素(vancomycin)作为临床上治疗MRSA感染的一线用药，但因其具有副作用，限制了它在临床上的应用。而且，随着万古霉素在临床上的广泛应用，万古霉素耐药的MRSA和肠球菌的出现，已成为临床上更为棘手的问题。因而，迫切需要探寻新的具有强抗MRSA活性的碳青霉烯类抗生素。
　　碳青霉烯对MRSA缺少有效活性，推测可能与大多数青霉素和孢菌素一样，不能很好地与MRSA特有的青霉素结合蛋白PBP2a(或PBP2’)相结合。因而，在碳青霉烯中引入与PBP2a的“结合元素”，提高与PBP2a的亲合力，有可能提高碳青霉烯的抗MRSA活性。根据这一设计思路，我们设计合成了碳青霉烯类新化合物60a—f，并测定了新化合物60a—e的体外抗菌活性。
　　(一)1，3．4—噻二唑碳青霉烯类新化合物的合成
　　如前所述，为了寻找具有抗MRSA活性的新碳青霉烯类抗生素，我们设计将5—位取代的2—疏基—1，3，4—噻二唑引入1—β甲基碳青霉烯双环母核的C—2位，合成碳青霉烯新化合物。我们先选取具有代表性的取代基：2—吡啶基、苯基、甲基、氨基、酰胺基，进行初步的合成，并测定其体外抗菌活性，望能发现对MRSA具有有效活性的l，3，4—噻二唑碳青霉烯新化合物，进一步进行深入的构效关系研究，合成出具有开发前景的抗MRSA碳青霉烯类抗生素。
　　1．侧链5—取代的2—巯基—1，3，4—噻二唑引入
　　将制备的侧链5—取代的2—巯基—1，3，4—噻二唑引入碳青霉烯双环母核的C—2位，我们采用与活化的1—β甲基碳青霉烯双环母核的烯醇磷酸酯在二异丙基乙基胺的存在下，进行反应，但未能得到预期产物。这可能是由于侧链5—取代的2—巯基—l，3，4—噻二唑存在异构现象：其酮式结构的存在，减弱了硫的亲核性，使反应活性降低。
　　根据亲核取代反应机理，将制备的烯醇三氟甲磺酸酯(57)代替烯醇磷酸酯，使反应活性增强；同时将侧链制成硫醇锂盐，增强其亲核性，在无水四氢吱喃中，成功地在碳青霉烯双环母核的C—2位引入5—位取代的2—巯基—1，3，4—噻二唑侧链，得到产物(58)。
　　2．羟基脱保护
　　以二甲基甲酰胺、N—甲基毗咯烷酮作溶剂，与氟化氢铵在室温反应96h，即可脱去羟基的叔丁基二甲基硅醚保护，得到产物(59)。