新型異噁唑衍生物的合成及其抗菌活性

張存彥， 劉登科， 孫長海， 劉 默， 劉 巍

(1． 天津紅日藥業股份有限公司，天津 301700； 2． 天津藥物研究院，天津 300193)

噁唑烷酮類抗菌藥物是繼磺胺類和氟喹諾酮類后上市的又一類全合成抗菌藥物，對革蘭陽性菌的抗菌譜非常廣，對耐甲氧西林葡萄球菌和耐萬古霉素的葡萄球菌、耐萬古霉素腸球菌、耐青霉素肺炎球菌和厭氧菌均有抗菌活性。其作用機制是抑制mRNA與核糖體的結合。代表藥物是利奈唑胺在國外被用于治療由革蘭氏陽性菌所造成的感染。但是利奈唑胺易引起白細胞血小板減少及高血壓等不良反應。

為降低藥物的毒副作用，研究人員對噁唑烷酮的化學結構作進一步研究，其中生物電子等排體的使用是發現新藥物的重要手段。近年來，通過對異噁唑的結構改造合成具有生物活性的化合物已成為創制藥物研究的熱點之一[1～9]。

本文設計并且合成了15個新型的異噁唑衍生物。5-乙酰胺甲基-3-[3-氟-4-(1-哌嗪基苯基)]異噁唑啉(1)與氯乙酰氯反應制得中間體5-乙酰胺甲基-3-[3-氟-4-(4-氯乙酰基-1-哌嗪基苯基)]異噁唑啉(2)； 2與取代哌嗪(3a～3l)或取代六氫吡啶(3m～3o)反應合成了15個新型的異噁唑類衍生物(4a～4o)，其結構經1H NMR和FAB-MS表征。以利奈唑為陽性對照，初步測試了4a～4o對黃色葡萄球菌CMCC 26003(S.aureus26003)，藤黃八疊球菌CMCC 28001(Sarcinalutea28001)，綠膿假單胞菌CMCC 10211(P.aeruginosa10211)和肺炎克雷伯桿菌CMCC 46117(K.pneumoniae46117)的抗菌活性。

CompabcdefghRMePhPh- Ph- F--Bn OO - N -CompijklmnoR O2N-OO - HO-HO-H2NO -3,5-Me23-HO

Scheme1

1 實驗部分

1．1 儀器與試劑

YRT-3型熔點儀(溫度未校正)；Bruker AV400型核磁共振儀(DMSO-d6為溶劑，TMS為內標)；VGZAB-HS型質譜儀。

1按文獻[5，6]方法合成(白色固體，收率98%， m.p.160.3 ℃～161 ℃)；微生物鑒定培養基(pH 7.9±0.1)，北京三藥科技開發公司；S.aureus26003)，Sarcinalutea28001，P.aeruginosa10211，K.pneumoniae46117，中國藥品生物制品鑒定所。

1．2 合成

(1) 2的合成

在反應瓶中加入1 2.54 g(10 mmol)的氯仿(10 mL)溶液和三乙胺2 mL(10 mmol)，攪拌下冷卻至5 ℃，緩慢滴加氯乙酰氯(控制在5 ℃以下,有大量煙霧產生)，滴畢，反應2 h(TLC檢測)。加水30 mL，分液，水層用氯仿(2×10 mL)萃取，合并有機層，用無水硫酸鈉干燥，濃縮后經無水乙醚重結晶得白色固體2，收率98.2%, m.p.156.1 ℃～158.0 ℃;1H NMRδ: 1.81(s, 3H), 3.04～3.11(m, 5H), 3.22～3.25(t, 2H), 3.40～3.43(q, 1H), 3.62(s, 4H), 4.42(s, 2H), 4.65～4.74(m, 1H), 7.06～7.10(t, 1H), 7.35～7.42(m, 2H), 8.08～8.11(t, 1H)。

(2)4a～4o的合成(以4a為例)

在反應瓶中依次加入N-甲基哌嗪(3a) 0.28 g(2.8 mmol),氯仿10 mL,碳酸鉀0.4 g(2.8 mmol)和2 1.1 g(2．8 mmol)，攪拌下回流反應約3 h(TLC監測)。過濾，濾餅用氯仿洗滌，合并有機液，濃縮后經硅膠柱層析[洗脫劑：V(6%甲醇) ∶V(二氯甲烷)=3 ∶50]分離得4a。

用類似的方法合成4b～4o。

2 結果與討論

2．1 合成

4a～4o的實驗結果和MS數據見表1；表征數據見表2。

表1 合成4的實驗結果和MS數據Table 1 Experimental results and MS data of synthesizing 4

*m/z： {[M+H]+}

表2 4的1H NMR數據Table 2 1H NMR data of 4

續表2

Comp1H NMR δ4i1.80(s, 3H), 2.48^2.58(m, 3H), 3.03^3.10(m, 5H), 3.21^3.24(t, 2H), 3.28(s, 1H), 3.31(s, 2H), 3.35^3.42(q, 1H), 3.47(s, 4H), 3.62^3.72(d, 4H), 4.66^4.73(m, 1H), 7.00^7.03(d, 2H), 7.07^7.11(t, 1H), 7.34^7.41(t, 2H), 8.02^8.03(d, 2H), 8.08^8.11(t, 1H)4j1.76^1.76(m, 5H), 1.90^2.03(m, 2H), 2.40^2.49(m, 4H), 3.04^3.10(m, 5H), 3.22^3.23(d, 4H), 3.36^3.55(m, 6H), 3.60(s, 2H), 3.68^3.78(m, 4H), 4.61^4.73(m, 2H), 7.07^7.11(t, 1H), 7.35^7.42(m, 2H), 8.09^8.12(t, 1H)4k1.80(s, 3H), 2.49^2.55(m, 3H), 2.96(s, 3H), 3.03^3.05(d, 3H), 3.07^3.09(d, 3H), 3.21^3.24(t, 4H), 3.31(s, 1H), 3.35^3.42(q, 1H), 3.61(s, 2H), 3.73(s, 2H), 4.66^4.74(m, 1H), 6.61^6.64(t, 2H), 6.75^6.77(d, 2H), 7.05^7.10(t, 1H), 7.34^7.41(m, 2H), 8.08^8.11(s, 1H)4l1.81(s, 3H), 2.34^2.40(m, 9H), 3.01^3.08(m, 5H), 3.14(s, 2H), 3.22^3.24(t, 2H), 3.36^3.46(m, 4H), 3.59^3.70(d, 4H), 4.35(s, 1H), 4.68^4.72(m, 1H), 7.05^7.09(t, 1H), 7.35^7.41(t, 2H), 8.09^8.12(t, 1H)4m1.50^1.57(m, 2H), 1.63^1.66(d, 2H), 1.81(s, 3H), 1.94^2.03(m, 3H), 2.80^2.83(d, 2H), 3.02^3.10(d, 5H), 3.13(s, 2H), 3.22^3.24(t, 2H), 3.35^3.42(m, 1H), 3.59(s, 2H), 3.71(s, 2H), 4.67^4.72(m, 1H), 6.70(s, 1H), 7.06^7.10(t, 1H), 7.20(s, 1H), 7.35^7.41(m, 2H), 8.08^8.11(t, 1H)4n0.44^0.50(q, 1H), 0.78^0.80(d, 5H), 0.89^0.90(d, 1H), 1.46^1.65(m, 4H), 1.81(s, 3H), 2.73^2.75(d, 2H), 3.01^3.12(m, 7H), 3.22^3.25(t, 2H), 3.35^3.42(d, 1H), 3.59^3.70(d, 4H), 4.66^4.73(m, 1H), 7.04^7.09(t, 1H), 7.35^7.41(m, 2H), 8.09^8.12(t, 1H)4o1.05^1.08(m, 1H), 1.38^1.44(m, 1H), 1.59^1.63(m, 1H), 1.74^1.81(m, 5H), 1.89^1.94(m, 1H), 2.60^2.63(d, 1H), 2.79^2.82(m, 1H), 3.02^3.12(m, 5H), 3.17(s, 2H), 3.20^3.25(m, 2H), 3.36^3.40(m, 1H), 3.42^3.48(m, 1H), 3.59^3.70(m, 4H), 4.59^4.60(d, 1H), 4.66^4.74(m, 1H), 7.05^7.09(t, 1H), 7.35^7.41(m, 2H), 8.09^8.11(t, 1H)

2．2 抗菌活性測試及結果

在消毒過的96孔板的1孔和12孔中分別加入菌液和肉湯培養液(對照)。用培養基按倍比將4配成濃度為(0.25～128) μg·mL-1的溶液。在2孔～11孔中用微量可調移液器從低濃度到高濃度依次加入藥液(每孔100 μL)；在每孔中加入稀釋菌液1 μL，使各孔中4的濃度分別為(0.125， 0.25， 0.5， 1， 2， 4， 8， 16， 32， 64) μg·mL-1；置振蕩器上振蕩1 min，使孔內溶液充分混合。微孔板加蓋并用膠紙密封以減少孵育過程中的蒸發，于37 ℃溫箱中孵育18 h，肉眼觀測無細菌生長孔所含最低藥物的濃度即為最小抑菌濃度(MIC/μg·mL-1)。每組實驗重復3次，求平均值。

4的抗菌活性結果見表3。由表3可見，4a～4o對S.aureus26003，Sarcinalutea28001，P.aeruginosa10211，K.pneumoniae46117均有一定的抗菌活性。但對革蘭氏陽性菌的抑菌作用優于革蘭氏陰性菌。其中，4g對革蘭氏陽性菌的抑菌作用較強。

3 結論

本文設計并且合成了15個新型的異噁唑衍生物。初步的生物活性測試結果表明，他們對金黃色葡萄球菌、藤黃八疊球菌、綠膿假單胞菌和肺炎克雷伯桿菌均有一定的抗菌活性。

表3 4的抗菌活性Table 3 Antibacterial activity of 4

*A=Sarcinalutea28001， B=S.aureus26003， C=K.pneumoniae46117， D=P.aeruginosa10211

[1] Barbachyn M R, Morris Joel, Wishka D G,etal. Substituted aminopkenyl isoxazoline derivatives as antimicrobials.[P]WO 9 941 244,1999.

[2] Douglas K H， Michael R B， Steven T B,etal. Oxazolidinone antimicrobials containing substituted diazine moieties[P]．US 5 547 950,1996.

[3] Davenport J D. Substituted isoxazolines for control of plant phytopathogens[P]．US 4 283 403,1981.

[4] Bramhall W H, Wilmslow G A H. Nitrofuryl derivatives of 5-substituted isoxalines[P]．US 3 769 295,1973.

[5] 張志強，劉冰妮，劉默，等． 5-乙酰胺甲基-3-[3-氟-4-(1-哌嗪基苯基)]異噁唑啉的合成[J].精細化工中間體，2009，39(3)：31-33．

[6] 劉冰妮，劉默，劉登科． 新型異噁唑啉類化合物的合成及其抗腫瘤活性[J]．合成化學，2011，19(6)：734-736.

[7] 張崢，李忠． 異噁唑衍生物的合成及其生物活性[J]．農藥研究與應用，2007，11(4)：21-26．

[8] 杜光劍，陳東亮，盧銳炯，等． 3-(嗎啉吡啶基)-5-取代異噁唑啉類化合物的合成及抗菌活性研究[J]．有機化學，2009，29(10)：1575-1581.

[9] 劉默． 取代的哌嗪基苯基異噁唑啉衍生物及其用途[P]．CN 101 016 270A，2007．