新型萘酰亞胺咪唑類化合物的設(shè)計(jì)合成及其抗微生物活性研究.pdf

1、萘酰亞胺是一類具有廣泛醫(yī)藥價(jià)值的含氮芳香雜環(huán)，尤其是作為抗癌藥物。到目前為止，已經(jīng)有許多萘酰亞胺衍生物如氨萘非特、米托萘胺等作為抗癌藥物進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段。然而，近些年來(lái)隨著抗生素等藥物在臨床上的不合理使用甚至濫用以及耐藥菌株的不斷出現(xiàn)，萘酰亞胺類化合物被發(fā)現(xiàn)具有較大的潛力作為抗細(xì)菌、抗真菌藥物。一些研究表明萘酰亞胺衍生物能夠與生物體內(nèi)的脫氧核糖核酸(DNA)或拓?fù)洚悩?gòu)酶作用，有效抑制細(xì)菌DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過(guò)程，從而抑制菌株的生長(zhǎng)。因此，

2、設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)新型的萘酰亞胺類抗微生物藥物已經(jīng)成為醫(yī)藥領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。
　　咪唑環(huán)作為一種重要的五元雜環(huán)存在于許多活性天然產(chǎn)物如組胺、維生素B12、DNA和血紅蛋白，基于咪唑類的活性分子研究也異?；钴S。許多咪唑類化合物已經(jīng)應(yīng)用于臨床如抗微生物藥物甲硝唑、奧硝唑、塞克硝唑、咪康唑以及酮康唑等。由此可見(jiàn)，咪唑類化合物具有較大的開(kāi)發(fā)潛力作為抗細(xì)菌和抗真菌藥物。
　　鑒于此，綜合萘酰亞胺類化合物在國(guó)內(nèi)外抗細(xì)菌和抗真菌領(lǐng)域的研究與開(kāi)發(fā)現(xiàn)

3、狀以及本課題組的研究基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)合成了一系列新型的萘酰亞胺咪唑類化合物，探索了目標(biāo)化合物的制備方法與條件，并對(duì)其進(jìn)行了體外抗細(xì)菌和抗真菌活性測(cè)試以及構(gòu)效關(guān)系的研究，同時(shí)對(duì)高活性的目標(biāo)分子進(jìn)行了耐藥性、殺菌動(dòng)力學(xué)以及細(xì)胞毒性等研究。利用紫外、熒光光譜法探究了高活性目標(biāo)分子的抗菌作用機(jī)制以及人血清白蛋白的體外運(yùn)輸行為，主要工作概括如下：
　　(1)新型脂肪胺類萘酰亞胺甲硝唑化合物的合成：以4-溴-1,8-萘酸酐為原料，與氨水反應(yīng)得到中間

4、體 II–2，再在 DMF做溶劑，碳酸鉀堿性條件下與氯丙酮于100 oC條件下反應(yīng)生成中間體II–3。經(jīng)溴化得到化合物II–4后，與2-甲基-5-硝基咪唑在DMF溶劑中，碳酸鉀堿性條件下反應(yīng)得到化合物II–5。通過(guò)硼氫化鈉甲醇中還原得到萘酰亞胺甲硝唑化合物II–6。將中間體II–6在DMSO作溶劑，氧化亞銅做催化劑，碳酸鉀堿性條件下，分別與不同的直鏈脂肪胺反應(yīng)得到目標(biāo)化合物II–7a–g。
　　(2)新型脂環(huán)胺類萘酰亞胺甲硝唑化合

5、物的合成：以4-溴-1,8-萘酸酐為原料， 依次親核取代、溴化、親核取代以及還原反應(yīng)得到中間體 II–6，之后中間體 II–6在乙二醇甲醚作溶劑的條件下，不同的脂肪環(huán)胺如哌啶、嗎啉、吡咯烷和哌嗪反應(yīng)得到III–7a–d。哌嗪與不同的溴化物在乙醇溶液中回流反應(yīng)得到III–8a–j，進(jìn)一步與萘酰亞胺中間體II–6反應(yīng)得到目標(biāo)化合物III–9a–j。
　　(3)新型萘酰亞胺咪唑類化合物的合成：以4-溴-1,8-萘酸酐為原料，依

6、次親核取代、溴化反應(yīng)得到中間體II–4，進(jìn)一步與不同的烷基取代的咪唑化合物在DMF溶劑中，碳酸鉀堿性條件下反應(yīng)得到化合物IV–5a–f。最后在甲醇作溶劑，硼氫化鈉還原得到萘酰亞胺咪唑類化合物IV–6a–f。
　　(4)所有的新化合物均經(jīng)NMR、IR和HRMS等現(xiàn)代波譜手段證實(shí)。
　　(5)評(píng)估了中間體以及目標(biāo)化合物的體外抗細(xì)菌、抗真菌活性。結(jié)果表明乙胺修飾的萘酰亞胺甲硝唑化合物II–7b具有最優(yōu)的抗菌活性，尤其是對(duì)變形桿菌和

7、痢疾桿菌，MIC值分別為0.002和0.01μmol/mL。相對(duì)于脂肪胺類化合物，癸基化合物 III–9e也表現(xiàn)出相當(dāng)?shù)目咕钚郧逸^寬的抗菌譜，對(duì)肺炎克雷伯氏桿菌和鮑曼不動(dòng)桿菌有較強(qiáng)的抗菌活性，MIC值均為0.013μmol/mL。萘酰亞胺咪唑化合物IV–5f和IV–6d雖表現(xiàn)出相對(duì)中等強(qiáng)度的抗細(xì)菌和抗真菌活性，但明顯高于中間體II–5和 II–6。因此進(jìn)一步修飾烷基咪唑類萘酰亞胺化合物有望開(kāi)發(fā)活性更好的抗菌藥物。
　　(6)構(gòu)效

8、關(guān)系表明氨基對(duì)脂肪胺類甲硝唑化合物有積極的影響，能夠大大地提高目標(biāo)分子的抗細(xì)菌和抗真菌活性。烷基鏈的長(zhǎng)度對(duì)生物活性有一定的影響，同時(shí)在烷基鏈引入羥基或者是仲胺的修飾都未能有效提高目標(biāo)分子的抗細(xì)菌和抗真菌活性。此外，烯鍵和三鍵的引入能夠大大降低甲硝唑化合物的活性。咪唑類型對(duì)抗細(xì)菌和抗真菌活性有較大的影響，咪唑、2-甲基咪唑以及2-乙基咪唑萘酰亞胺基本沒(méi)有明顯的生物活性，而2-正丙基咪唑和2-乙基-4-甲基咪唑修飾的萘酰亞胺化合物表現(xiàn)出相對(duì)

9、好的抗細(xì)菌和抗真菌活性。
　　(7)為了進(jìn)一步評(píng)價(jià)其抗菌潛力，對(duì)II–7b進(jìn)行了耐藥性和殺菌動(dòng)力學(xué)研究，結(jié)果顯示II–7b表現(xiàn)出較低的耐藥性以及較快的殺菌速度。同時(shí)利用紫外光譜法測(cè)定 II–7b與小牛胸腺 DNA的相互作用，探究其初步的作用機(jī)制是通過(guò)嵌入 DNA阻斷 DNA的復(fù)制來(lái)發(fā)揮抗菌作用。同時(shí)現(xiàn)代分子模擬對(duì)接軟件結(jié)果顯示化合物II–7b可以與拓?fù)洚悩?gòu)酶II絡(luò)合物中的堿基形成多個(gè)氫鍵，從而起到抑菌作用。此外利用熒光光譜法研究I

10、I–7b與人血清蛋白之間的相互作用結(jié)果表明II–7b能夠有效地被人血清蛋白運(yùn)輸通過(guò)形成超分子復(fù)合物。
　　(8)研究發(fā)現(xiàn)化合物III–9e能夠快速殺死多藥耐藥菌鮑曼不動(dòng)桿菌，且不易發(fā)展耐藥性。藥物聯(lián)用研究表明化合物與參考藥物氯霉素、諾氟沙星和克林沙星聯(lián)用表現(xiàn)出更好的抗菌效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于單獨(dú)使用。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)化合物 III–9e能夠有效地滲透鮑曼不動(dòng)桿菌的細(xì)胞膜。分子對(duì)接模擬結(jié)果預(yù)示化合物 III–9e能夠通過(guò)氫鍵與細(xì)菌DNA回旋酶結(jié)