[发明专利]新型锌离子螯合剂及其制备和在抗革兰氏阴性菌感染中的应用

说明书

技术领域：

本发明属于医药技术领域，涉及含有磷酸基、硼酸基、硅酸基和三氟乙酰基等锌离子螯合基团的化合物及其制备和在抗革兰氏阴性菌感染中的应用。

背景技术：

随着抗生素的广泛和不合理的应用，耐药菌的广泛出现并不断富集，导致耐药菌的感染性问题又一次成为严重威胁全球人类健康的疾病之一。造成感染的细菌可以分为革兰阴性菌和阳性菌，其中阴性菌的感染率明显高于阳性菌。根据中国细菌耐药性监测网(CHINET)2005-2014年连续耐药监测结果，我国大型教学型医院临床分离致病菌中，革兰阴性菌的比例明显高于阳性菌(二者比例约为7:3)，而且阴性菌所占比例呈上升趋势[胡付品,朱德妹,汪复.2014年中国CHINET细菌耐药性监测(J).中国感染与化疗杂志,2015,15(5):401-410]。2009年，Vincent等在JAMA报道的全球ICU病房感染数据同样也表明，世界范围内革兰阴性菌感染率明显高于阳性菌。因此，控制耐药革兰氏阴性菌的感染刻不容缓。

革兰氏阴性菌具有一层独特的外膜结构，是阻碍抗生素进入细菌的天然屏障，这是导致多种抗生素对革兰阴性菌疗效较差的重要原因之一。因此，相对于革兰氏阳性菌，革兰氏阴性菌的感染更难治疗。目前对耐药革兰氏阴性菌感染有效药物很少，所以针对革兰氏阴性菌寻找新的特效药物具有重要意义。

革兰氏阴性菌的外膜主要由脂多糖(LPS)构成，在外膜和内膜之间存在肽聚糖(PGN)，两者都是抗原，感染后容易引起系统性免疫反应。脂多糖由三部分构成：O-型抗原、核心多糖和类脂A(1ipid A)。类脂A(1ipid A)是革兰氏阴性菌外膜脂多糖(LPS)的膜结合区域，是外膜能够正确组装的结构基础，同时它也是保护细菌抵御外部因子(如抗生素和去污剂)的重要构成部分。它也是强有力的内毒素，可越过肠黏膜屏障入血，引起致死性败血性休克，是革兰氏阴性菌感染致病的重要原因(Wyckoff TJO,Raetz CRH,Jackman JE.Antibacterial and anti-inflammatory agents that target endotoxin.Trends Microbiol1998；6:154-9)。因此，类脂A是革兰氏阴性菌耐药和致病的重要因素，有效抑制它的生物合成，有可能控制革兰氏阴性菌感染问题。

类脂A是革兰氏阴性菌通过9种特定的酶在细胞质和细胞壁内膜表面合成的。其中类脂A合成第二步中的UDP-3-O(R-3-羟基肉豆蔻酰基)-N-乙酰葡萄糖胺脱乙酰基酶(LpxC)，是催化其合成过程中的第一个非可逆反应的关键酶，对其作用调控引起人们广泛关注。大肠杆菌中无论是LpxC酶缺失或过表达，还是引入该酶的抑制剂，都会导致大肠杆菌的死亡。另外，LpxC在革兰氏阴性菌中高度保守，并且在结构和序列上与各种哺乳动物蛋白都不存在同源性。因此，针对此靶点开发的高特异性抑制剂具有低脱靶和低毒性的特点。由于LpxC是控制革兰氏阴性菌感染的新靶标，不存在已有的耐药性，所以其抑制剂对于临床上耐药革兰氏阴性菌同样有效。

目前，针对LpxC这一靶标已有多种特异性抑制剂的报道。由于LpxC是一种锌离子金属酶，文献报道的这些抑制剂都包含一个同锌离子螯合的异羟肟酸基团和一个疏水性酶识别区，其代表性化合物见图1。这些抑制剂中研究最为深入的是ACHAOGEN公司开发的ACHN-975，该化合物已经进入临床研究，无论对于敏感型还是耐药型铜绿假单胞菌的抗菌活性，它都要明显优于妥布霉素、环丙沙星、头孢他啶、亚胺培南和粘菌素等临床上常用的一、二线抗菌药物(Developing Novel Antibacterials to Treat Multi-drug Resistant Gram-negative Bacterial Infections.Achaogen,13th Needham Healthcare Conference April 8,2014)。然而该化合物由于存在局部注射耐受性问题被从临床试验撤回。CHIR-090在酶水平的IC₅₀值和ACHN-975相当。

由于LpxC是一种锌离子金属酶，文献报道的这些抑制剂都包含一个锌离子螯合区和疏水性酶识别区。已有的小分子同LpxC共晶表明，锌离子螯合基团是该类抑制剂的药效团，是酶抑制活性必需片段；在锌离子络合基团存在下，可以对疏水性片段进行一定的替换，该片段和LpxC酶之间主要是疏水作用和π-π堆积作用，所以用疏水性片段对其进行替换仍保持较好的LpxC抑制活性。