新型萘酰亞胺唑類化合物的設(shè)計(jì)合成及其抗微生物相關(guān)研究.pdf

1、萘酰亞胺化合物是一類由環(huán)狀雙酰亞胺和萘環(huán)骨架組成的重要含氮芳香雜環(huán)化合物。其富電子的大π共軛平面結(jié)構(gòu)使萘酰亞胺衍生物能通過(guò)非共價(jià)鍵力與多種陽(yáng)離子、陰離子、小分子及生物大分子等，如生命體中的DNA、酶、受體發(fā)生相互作用，在相關(guān)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域顯示出廣闊應(yīng)用價(jià)值。目前，一些萘酰亞胺化合物作為抗癌藥物已經(jīng)進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段，許多作為潛在藥物分子用于治療其他疾病，如細(xì)菌、真菌感染，檢測(cè)、診斷重要的生命分子，也得到了空前發(fā)展。與此同時(shí)，唑類化合物因其獨(dú)特的

2、結(jié)構(gòu)骨架能與多種重要生物分子發(fā)生相互作用，被廣泛應(yīng)用于藥物化學(xué)領(lǐng)域，并表現(xiàn)出優(yōu)異的安全性、良好的藥代動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)和寬廣的生物活性，如甲硝唑、奧硝唑、塞克硝唑及氟康唑。鑒于此，基于當(dāng)前萘酰亞胺及唑類化合物的研究進(jìn)展，設(shè)計(jì)合成了一系列新型萘酰亞胺唑類抗菌化合物，探索目標(biāo)化合物的制備方法及條件，并運(yùn)用現(xiàn)代波譜手段對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征；同時(shí)評(píng)估其體外抗細(xì)菌、抗真菌活性，并初步探討其構(gòu)效關(guān)系；運(yùn)用紫外、熒光等波譜手段研究高活性化合物與DNA相互作用，初

3、步討論化合物的結(jié)構(gòu)與抗微生物活性的作用機(jī)制。主要工作概括如下：
　　(1)希夫堿萘酰亞胺咪唑類新化合物的制備：以4-溴-1,8-萘酸酐為原料，在無(wú)水乙醇作溶劑的條件下，與水合肼反應(yīng)得到中間體II-1，再在乙二醇單甲醚作溶劑氮?dú)獗Ｗo(hù)下與吡咯烷、六氫吡啶及嗎啉分別于125℃回流，得到中間體II-2a-c。將中間體II-2a-c在甲苯作溶劑、五氧化二磷作脫水劑氮?dú)獗Ｗo(hù)下與2-正丁基-4-氯-5-甲酰基咪唑經(jīng)縮合反應(yīng)得到萘酰亞胺化合物II

4、-3a-c。在乙腈作溶劑碳酸鉀催化條件下，將2-正丁基-4-氯-5-甲?；溥蚍謩e與鹵代烷烴及芐鹵反應(yīng)得到化合物II-5a-e，II-6a-k，進(jìn)一步與萘酰亞胺II-2c反應(yīng)，分別得到目標(biāo)化合物II-7a-e，II-8a-k。作為對(duì)比，直接將 II-1與2-正丁基-4-氯-5-甲?；溥蛟谕瑯訔l件下反應(yīng)，得到化合物II-4。
　　(2)萘酰亞胺噻唑類新化合物的制備：以4-溴-1,8-萘酸酐為原料，在乙二醇單甲醚作溶劑條件下，分別與

5、哌啶、嗎啉、吡咯烷和二乙醇胺反應(yīng)，待反應(yīng)冷卻后，得到固體，用乙醇重結(jié)晶后得到中間體III-1a-d。在DMF作溶劑無(wú)光條件下，乙酸鋅作催化劑，氮?dú)獗Ｗo(hù)下中間體III-1a-d與2-氨基噻唑，及其生物等排體4-氨基-1,2,4-三唑，2-氨基苯并噻唑經(jīng)縮合反應(yīng)得到萘酰亞胺唑噻唑類化合物及其衍生物III-2a-d，III-3a-c和III-4a-c。
　　(3)用1H NMR、13C NMR、IR、MS和HRMS等現(xiàn)代波譜手段確證了目

6、標(biāo)化合物的結(jié)構(gòu)。
　　(4)體外抗細(xì)菌、抗真菌活性研究表明，化合物II-7e能有效抑制大腸埃希桿菌JM109的生長(zhǎng)，MIC值為參考藥物氯霉素的十倍。化合物II-8i對(duì)所測(cè)菌株中的MRSA表現(xiàn)出強(qiáng)烈活性(MIC=0.003μmol/mL)，強(qiáng)于參考藥物氯霉素(MIC=0.05μmol/mL)和諾氟沙星(MIC=0.02μmol/mL)。咪唑萘酰亞胺II-7a，II-7d，II-7e對(duì)實(shí)用假性酵母菌表現(xiàn)出中等到高等的活性(MIC=0.

7、003?0.88μmol/mL)，特別是化合物II-7d，其活性為參考藥物氟康唑的十倍。值得注意的是，化合物II-8i對(duì)大部分真菌表現(xiàn)活性，特別是對(duì)白色念珠菌(MIC=0.003μmol/mL)及實(shí)用假性酵母菌(MIC=0.001μmol/mL)。
　　(5)含二乙醇胺結(jié)構(gòu)萘酰亞胺衍生物III-2d對(duì)革蘭陽(yáng)性細(xì)菌、革蘭陰性細(xì)菌有較強(qiáng)的抑制活性，尤其是抑制銅綠假單胞菌(MIC=0.003μmol/mL)的能力為所有目標(biāo)化合物中最強(qiáng)，

8、且優(yōu)于藥物氯霉素(MIC=0.10μmol/mL)及諾氟沙星(MIC=0.05μmol/mL)。含六氫呋喃結(jié)構(gòu)三唑衍生物III-3b抗大腸埃希桿菌JM109(MIC=0.005μmol/mL)的活性強(qiáng)于氯霉素近二十倍(MIC=0.10μmol/mL)，與諾氟沙星相當(dāng)(MIC=0.003μmol/mL)。含嗎啉結(jié)構(gòu)三唑衍生物III-3c對(duì)銅綠假單胞菌的MIC值為0.005μmol/mL，為臨床藥物氯霉素的二十倍，諾氟沙星的十倍。化合物 I

9、II-3b對(duì)黃曲霉菌的最低抑制濃度為0.09μmol/mL，化合物III-2d對(duì)黃曲霉菌的最低抑制濃度為0.17μmol/mL，分別是臨床藥物氟康唑的九倍及五倍。
　　(6)初步構(gòu)效關(guān)系研究表明，烷基鏈的鏈長(zhǎng)(10個(gè)碳以上)對(duì)唑類萘酰亞胺的柔性及抗微生物能力有重要影響；引入含供電子或吸電子的芐環(huán)對(duì)唑類萘酰亞胺的活性影響不大。
　　(7)細(xì)菌膜通透試驗(yàn)表明化合物 II-8i能夠有效地穿過(guò)革蘭氏陽(yáng)性(MRSA)和革蘭氏陰性(變形

10、桿菌)細(xì)菌細(xì)胞膜?；衔颕I-8i對(duì)MRSA耐藥性、時(shí)間-抑菌動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)表明，相較于參考藥物諾氟沙星，MRSA對(duì)化合物II-8i更難產(chǎn)生耐藥性，化合物II-8i可以迅速抑制MRSA。此外，化合物II-8i與小牛胸腺DNA的熒光光譜、紫外光譜試驗(yàn)表明，化合物II-8i與DNA的作用方式是嵌入式。這些結(jié)果表明，化合物II-8i是一種潛在抗MRSA藥物。
　　(8)熒光光譜、紫外光譜試驗(yàn)表明，化合物III-2d與小牛胸腺DNA作用方式是

11、嵌入式?；衔颕II-2d能與多種金屬離子絡(luò)合，特別是對(duì)Ni2+離子。進(jìn)一步考察了目標(biāo)化合物III-2d對(duì)不同濃度Ni2+離子的響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)其結(jié)合系數(shù)為1:1，結(jié)合位點(diǎn)可能是噻唑環(huán)及羰基。
　　(9)利用GAUSSIAN09對(duì)目標(biāo)化合物III-2d進(jìn)行計(jì)算，得到其靜電勢(shì)圖。發(fā)現(xiàn)噻唑環(huán)及羰基具有最負(fù)的靜電分布，表明目標(biāo)化合物 III-2d與帶正電金屬離子的結(jié)合部位最有可能是噻唑環(huán)及羰基片段。
　　本論文共合成54個(gè)化合物，其中新