新型黄连素唑类化合物的设计合成及其抗微生物活性研究

1、新型黄连素唑类化合物的设计合成及其抗微生物活性研究黄连素广泛存在于多种植物中,在药物化学尤其是抗菌领域受到广泛关注,特别在治疗肠道感染例如肠胃炎、霍乱与痢疾等方面起着重要作用。天然黄连素是一类具有稠环芳香结构的季胺类异喹啉生物碱,其独特的结构及正离子中心易于通过静电、氢键、冗-冗堆积、疏水作用等多种非共价键力与生物体内的许多酶、蛋白质及其他活性位点发生作用,因而表现出多种生物活性。黄连素类化合物因其良好的抗菌活性且并未出现耐药菌而备受关注,显示出广阔的应用前景。唑类杂环化合物如咪唑、三唑、四唑、苯并咪唑、苯并三唑等由于其作为药物的应用潜力受到广泛关注。其特殊结构使得他们能够容易地通过弱相互作用

2、与生物分子如酶与受体等发生相互作用,因此这类杂环被广泛用于药物设计与开发。已有大量研究针对基于唑类化合物作为多靶点活性分子的研发,成为近些年来的研究热点。基于本课题组唑类抗微生物研究,参照近些年来国内外关于黄连素类药物的研究与开发现状,设计合成了一系列新型黄连素唑类化合物,并对其进行了体外抗细菌抗真菌活性及构效关系的研究,并对一些高活性化合物的耐药性等药代动力学性质进行了初步研究,探讨了一些高活性化合物的膜通透性、DNN目互作用等初步作用机制,评估了高活性分子对人类血清蛋白（HSA）的运输能力。主要工作总结如下：（1）黄连素苯并咪唾新化合物的合成：商业的黄连素在190oC真空中加热45分钟经9

3、-位选择性去甲基有效得到中间体去甲基黄连素R-1,进一步与氯乙酸在DMF460oC下发生亲核取代生成黄连素竣酸衍生物II-2。化合物II-2与邻苯二胺在盐酸溶液中于110oC下环化高收率地合成黄连素苯并咪唾H-3a-c。化合物H-3a-c在DM叶于60oC下用碳酸钾作碱分别与一系列烷基、苇基类卤化物反应制得黄连素烷基苯并咪唾类R-4a-i以及苇基类衍生物H-5a-g;(2)四氢黄连素(THPB苯并咪唾新化合物的合成：去甲基黄连素n-1按照上述合成方法得到后在甲醇中用硼氢化钠还原得到去甲基四氢黄连素m-1,再在三氟乙酸中用六次甲基四胺甲酰化,然后在90°C下用10蜥酸水解5小时生成重要

4、中间体四氢黄连素醛iii-2,不需柱纯化。中间体iii-2与一系列邻苯二胺类化合物在dmf/水体系发生环化反应生成目标化合物四氢黄连素苯并咪唾iii-3a-c及其烷基类衍生物iii-4a-d和苇基类衍生物iii-5a-i。化合物iii-5a、iii-5d、iii-5g和iii-5h在乙醴溶液中用干燥的氯化氢气体进一步转化为相应的盐酸盐iii-6a-d。咔唑与二溴己烷发生单取代反应,进一步与邻苯二胺发生取代反应生成中间体iii-9。咔哇类邻苯二胺iii-9与iii-2环化得到咔哇衍生的四氢黄连素苯并咪唾iii-10,其进一步转化为对应的盐酸盐化合物iii-11。(3)烯酮键链的四氢黄连素唑类新化

5、合物的合成:按照第二章的合成方法得到去甲基黄连素中间体ii-1；然后按照第三章的合成方法得到去甲基四氢黄连素中间体iii-1与四氢黄连素醛中间体iii-2。止匕外，以不同取代苯环和唾类化合物为起始原料经过friedel-crafts酰基化、亲电取代反应得到不同取代基唑酮类中间体，包括三唾酮类iv-7与iv-12、咪唾酮类iv-11a-e、苯并咪唾酮类iv-8a-c与iv-13a-b、苯并三唾酮类iv-13c和四唾酮类iv-14a-b。这些哇酮化合物再与中间体iii-2在1,4-二氧六环溶剂中回流即可快捷有效地缩合得到目标化合物烯酮键链的四氢黄连素唾类衍生物，包括咪哇类iv-1a-e、三唾类iv

6、-2a-b、苯并咪口坐类iv-3a-e、苯并三口坐类iv-3f和四唾类iv-4a-b;(4)四氢黄连素硝基咪唾新化合物的合成：去甲基黄连素ii-1按照第二章合成方法得到，去甲基四氢黄连素iii-1以及四氢黄连素醛出-2按照第三章合成方法得到。氯丙酮与硝基咪哇在乙月青溶液中，以碳酸钾为碱得到中间体硝基咪哇酮v-5,然后再与四氢黄连素醛iii-2缩合得到四氢黄连素硝基咪唾v-1o化合物v-1在碳酸钾作碱、乙月青为溶剂的条件下再分别与一系列取代的苇基和烷基得到目标化合物苇基类取代的四氢黄连素硝基咪唾v-2a-f和烷基取代的四氢黄连素硝基咪唾v-3a-h。(5)所有新化合物的结构均用ir、1<s

7、up>H</sup>NMR(13)^CNM由HRM等现代波谱证实；一些化合物进一步被dept-45、dept-135、1^h-1^hcosy、hmqc与hmbc等现代波谱和/或单晶x-衍射分析证实；(6)体外生物活性测试表明系列ii、iii、iv、v中一些中间体与目标化合物能够有效抑制所测微生物的生长。黄连素烷基苯并咪唾类ii-4a-i显示出与临床药物相当或更优的活性。化合物ii-4d具有最低抑菌浓度为2-8g/ml,活性优于参考药物氯霉素、诺氟

8、沙星与氟康唑。四氢黄连素5-氟苯并咪唾iii-3b与参考药物黄连素、氯霉素、诺氟沙星与氟康唾相比，表现出广谱抗菌活性。四氢黄连素咪唾iv-1c对多药耐药性的mrsa表现出较强的活性(mic=1ng/ml)。四氢黄连素硝基咪口坐v-2d(mic=4-8Ng/ml)对革兰阴性菌显示出好的活性,尤其是对于MRS、A金黄色葡萄球菌与枯草杆菌的活性优于参考药物氯霉素与诺氟沙星,所有这些高活性化合物作为临床候选药物值得进一步研究。(7)耐药性测试表明四氢黄连素苯并咪唾m-3b对MRSAL乎不产生耐药性。(8)细胞膜通透性测试表明黄连素苯并咪唾R-4d能够有效地穿透革兰氏阳性菌(MRSA与革兰氏阴性菌(E.

9、coliDH52)的细胞膜。(9)DNN目互作用表明高活性分子黄连素苯并咪唾H-4d、四氢黄连素苯并咪唾出-3b、烯酮四氢黄连素咪哇IV-1c和四氢黄连素硝基咪唾V-2d能有效地嵌入DN醺成对应的DNA超分子络合物，从而抑制细菌真菌的复制，发挥抗微生物作用；高活性分子H-4d、m-3b和VI-1c也能有效断裂pBR322DNAF口/或MRSADN颔而阻断细菌真菌的复制,显示抗微生物活性。这些高活性化合物初步显示出多靶向性。（10）研究发现，黄连素苯并咪唾H-4d和烯酮四氢黄连素咪唾IV-1c能够被HSAt效运输，其驱动力主要是氢键、疏水作用等。化合物VI-1c在金属离子Fe³⁺、K⁺、Pb²⁺与Zn²⁺离子存在时也能够被HSAT效地运输。（11）分子模拟表明四氢黄连素苯并咪唾m-3b能够通过氢键、静电相互作用与DNAK扑异构酶IA结合，从而表现出抗微生物活性；烯酮键链的四氢黄连素咪唾VI-1c也通过氢键有效地与MRSA5扑异才酶VI-DNA和回旋酶-DNA络合物中DNA1基对发生相互作用，形成更加稳定的三元超分子络合物，且化合物VI-1c与耐药突变区碱