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抗菌药物泰地唑胺的构效关系及合成研究进展
[作者简介] 曹玉婷,女,硕士研究生,主要从事医药及医药中间体 合成研究。联系电话: 18502970763,E-mail: 228311654@ qq. com。 [通讯作者] 刘骞峰,男,高级工程师,主要从事医药及医药中间体合 成研究。联系电话: ( 029) 68669086,E-mail: liu. qianfeng@ xarlm. com。
图 1 泰地唑胺的结构式
2 构效关系 随着 唑烷酮类抗生素的发展,化学家们对该
类化合物的构效关系进行了一系列的研究。研究表 明[22],环 A 和环 B 之间不应有基团。若在环 A 与 环 B 之间插 入 羰 基、磺 酰 基 或 亚 磺 酰 基 其 活 性 消 失[23]。 唑烷酮母核 5 位碳原子一般为 S 构型,R 构型则没有抗菌活性。C 环和 D 环与 23sRNA 碱基 的相互作用可以获得更高的抗菌活性。因此,引入 了 D 环的泰地唑胺可与靶部位形成氢键,进一步稳 定药物与靶点的相互作用,在抗菌活性上则更胜一 筹。过去曾认为 C-5 位乙酰胺基甲基是 唑烷酮类 化合物保持抗菌活性的最好基团[24],然 而,C-5 位 为羟甲基的泰地唑胺才对利奈唑胺耐药菌株表现 出了良好活性。这是由于 cfr 基因( 氯霉素氟苯尼 考耐药基因) 的甲基化作用,通过空间位阻使得利 奈唑胺的乙 酰 胺 基 难 以 与 靶 点 结 合,从 而 导 致 耐 药性。泰地唑胺则以较小的羟基避免了甲基化导 致的空间位 阻,进 而 对 耐 药 菌 株 产 生 良 好 的 抗 菌 活性[25]。
泰地唑胺 利 用 磷 酸 化 的 前 药,泰 地 唑 胺 磷 酸 盐。显著改 善 其 在 水 中 的 溶 解 性,提 高 口 服 生 物 利用 度,同 时 掩 蔽 的 C-5 羟 基 从 与 单 胺 氧 化 酶 ( MAO) 作用。其磷酸基团易被血液磷酸酶裂解, 但不减弱抗菌效力[26]。结构式见图 2。
3 作用机制 唑烷酮类抑菌剂,主要通过抑制蛋白质的合
成发挥抗 菌 活 性。作 用 于 50S 核 糖 体 亚 基 的 23S rRNA 基因组分的 V 域,抑制肽键形成过程中肽链 由 A 位点向 P 位点的结合,从而抑制 70S 复合物的 形成。并非像氯霉素和林可霉素通过与 P 位点结 合来抑制肽基转移酶。一些研究表明[27 - 28], 唑烷 酮类抗菌剂与其他蛋白质合成抑制剂一样,可以减 少葡萄球菌和链球菌产生的某些毒素。 4 体外抗菌活性
然而,目前报道多为对泰地唑胺药理和临床方 面的研究进展。因此,有必要对其结构特征、构效关 系、作用机制、体外抗菌活性及化学合成方法作全面
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的综述,以期为进一步设计新的抗菌药物及合成途 径提供参考。 1 化学结构
泰地唑胺 为 第 2 代 唑 烷 酮 类 抗 生 素,已 于 2014 年 6 月 20 日 获 美 国 FDA 批 准 上 市,商 品 名 为: Sivextro( 磷酸泰地唑胺) 。该药进入人体后,在 磷酸 酶 作 用 下 转 化 为 具 有 生 物 活 性 的 泰 地 唑 胺[20 - 21]。
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此外,在人类细胞系中完成的研究结果显示,泰 地唑胺细胞内浓度高,对细胞内金葡菌、单核细胞增 生李斯特菌及嗜肺军团菌的抗菌作用强于利奈唑 胺[33]。 5 化学合成方法
图 3 Stille 偶联合成泰地唑胺
图 4 化合物 6 的合成
但该路线存在以下几个主要问题: ① 实验过程 中需要用到繁琐的过柱纯化工艺。② 偶联反应收 率低仅为 26% 。③ 所用三氟乙酸银盐以及有机锡 化合物造价高昂且均属剧毒化合物,不但对环境造 成污染对人体也有极大危害。 5. 2 Suzuki 偶联反应 美国特留斯治疗学公司公 布的专利中报道了以 Suzuki 偶联反应合成泰地唑 胺的路线[35]( 见图 5) 。从 3-氟-4-溴苯胺 7 出发,与
氯甲酸苄酯反应合成 8。8 在丁基锂条件下与硼酸 三异丙酯生成有机硼酸化合物 9。9 与 6 在钯催化 条件下发生 Suzuki 交叉偶联反应得到 10。最终,10 与 R-丁酸缩水甘油酯环合以 44. 9% 的总产率合成 泰地唑胺。该路线反应收率高,使用试剂成本低,反 应处理简单没有精馏、柱层析等繁琐操作,且制备过 程中未使用毒性大的有机溶剂及试剂,符合环保要 求,适合工业化生产。
图 5 Suzuki 偶联合成泰地唑期
该偶联还可通过化合物 8 与双联硼酸频哪醇 酯在 Pd( dppf) Cl2 催化下生成硼酸酯化合物 11, 进而与 6 发生 Suzuki 交叉偶联得到 10 。其中 Pd ( dppf) Cl2 的使用与丁基锂试剂相比使得成本大
CAO Yu-ting,LIU Qian-feng,SHEN Ning,FENG Guang-jun,FENG Jian-jun ( Faculty of Science in Xi'an University of Architecture and Technology,Xi'an Ruilian Modern
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·综述·
抗菌药物泰地唑胺的构效关系及合成研究进展
曹玉婷,刘骞峰,沈 宁,冯光军,丰建军 ( 西安建筑科技大学理学院,西安瑞联近代电子材料有限责任公司,西安 710000)
[摘要] 泰地唑胺是 2014 年于美国上市的第 2 代 唑烷酮类抗菌药物具有良好的抗革兰氏阳性菌作 用。本文对其结构特征、构效关系、作用机制、体外抗菌活性及化学合成方法进行来了全面的综述。
目前,大部分抗生素均出现了相应抗药性致病 菌株[5 - 6],革兰阳性菌的耐药性问题尤为突出。如, 耐甲氧西林金黄色葡萄球菌( MRSA) 、耐青霉素和 红霉素的肺炎链球菌( PRSP) 、耐万古霉素金黄色葡 萄球菌( VRSA) ,以及大量多重耐药性菌株的不断 翻新和蔓延,使 得 临 床 上 可 用 抗 菌 药 物 非 常 有 限 , 对人类健 康 造 成 严 重 危 害。因 此,攻 克 耐 药 性 细
[Key words] tedizolid; structure-activity relationships; chemical synthesis
临床实践中经常遇到的急性细菌性皮肤及其附 属结构感染病例,通常由革兰阳性球菌所致[1]。该 类感染病原体多样、发病率高、情况复杂、病情多变。 严重感染时会出现心动过速、血压下降甚至危及生 命[2 - 3]。随着现代医学的发展,各种侵入性诊疗手 段增多及抗菌药物使用缺乏合理性导致感染源、感 染人群和感染途径大大增加[4]。
Electronic Chemical Co. ,Ltd. ,Xi'an 710000,China)
[Abstract] Tedizolid as the second generation of oxazolidinones has been approved by the U. S Food and Drug Administration in 2014,which has good activity against Gram-positive bacteria. In this paper,the structural characteristics,structure-activity relationships,mechanism of action,in vitro antimicrobial activity,and chemical synthesis methods of tedizolid were reviewed.
泰地唑胺对于临床相关大部分革兰氏阳性病原 体具有抗菌作用,例如葡萄球菌、甲氧西林敏感的金 黄色葡萄球菌( MSSA) 、酿脓链球菌、无乳链球菌、 肠球菌和凝固酶阴性葡萄球菌等。另外,该药抗菌 活性 强 于 利 奈 唑 胺。 包 括 通 过 染 色 体 编 码 23S rRNA 或核糖体蛋白( L3 和 L4) 基因突变对利奈唑 胺耐药的金黄色葡萄球菌[29 - 32]。对临床分离革兰 阳性菌的体外药效学研究显示,对于金黄色葡萄球 菌菌 株,泰 地 唑 胺 最 小 抑 制 浓 度 ( MIC ) 范 围 为 0. 125 ~ 0. 5 μg·mL - 1 。进一步评价表明,对于 95% 的 MRSA 菌株和 72% 的 MSSA 菌株具有 0. 25 μg· mL - 1 或更低的 MIC[31]。对于耐青霉素肺炎链球菌 体外敏感性结果表明,其 MIC 为 0. 125 ~ 0. 25 μg· mL - 1 ,MIC50 ( 抑制 50% 以上细菌生长的抗菌药物 浓度) 为 0. 25 μg·mL - 1 。在 MIC 90( 抑制 90% 以上 细菌生长的抗菌药物浓度) 情况下泰地唑胺( 0. 25 μg·mL - 1 ) 为利奈唑胺( 1 μg·mL - 1 ) 的 4 倍。对于 葡萄球菌和肠球菌( 包括 MRSA 以及 VRE) 的抗菌 后效应两者持续时间相似,但在抗菌后亚抑菌浓度 后效应方面利奈唑胺则略逊一筹。
泰地唑胺化学名称( R) -3-( 4-( 2-( 2-甲基四唑5-基) 吡啶-5-基) -3-氟苯基) -5-羟甲基恶唑烷-2-酮, 分子式: C17 H15 FN6 O3 。结构式见图 1。
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图 2 泰地唑胺、磷酸泰地唑胺、利奈唑胺结构式
[关键词] 泰地唑胺; 构效关系; 化学合成 [中图分类号] R978 [文献标志码] A [文章编号] 1003 - 3734( 2016) 09 - 1024 - 05
Progress in studies of tedizolid synthesis and structure-activity relationship