四环类硼酸衍生物作为MBL和/或SBL抑制剂的制备方法和应用与流程

四环类硼酸衍生物作为mbl和/或sbl抑制剂的制备方法和应用
技术领域
1.本发明涉及式(ⅰ)所示化合物、其光学异构体或其药效上可接受的盐，以及该化合物作为β内酰胺酶抑制剂作为抗菌药物的应用。


背景技术：

2.由于抗生素的广泛和过度使用，致病菌迅速进化出对抗菌药物耐药的能力，产生了大量的耐药菌、多重耐药菌、甚至超级细菌。细菌耐药已经成为全球公共健康领域的重大挑战。
3.β-内酰胺类抗生素是目前临床上最主要的抗菌药物，总市场占比超过50％。β-内酰胺类抗生素指化学结构中具有β-内酰胺环的一大类抗生素，包括临床最常用的青霉素与头孢菌素，以及碳青霉烯类、单环β-内酰胺类等其他非典型β-内酰胺类抗生素。此类抗生素具有杀菌活性强、毒性低、适应症广及临床疗效好的优点。β-内酰胺类抗生素的作用机制均相似，通过抑制细胞壁粘肽合成酶，即青霉素结合蛋白(pbp)，从而阻碍细胞壁粘肽合成，使细菌胞壁缺损，菌体膨胀裂解。
4.细菌对β-内酰胺类抗生素的耐药主要机制之一为产生β-内酰胺酶。迄今为止报道的β-内酰胺酶已有2800多种。它们在来源、底物、抑制剂、结构等方面存在许多差异。1980年ambler在氨基酸序列分析的基础上将β-内酰胺酶按分子结构分为4类，a类为青霉素酶，b类为金属β-内酰胺酶，c类为头孢菌素酶，d类为苯唑西林酶。其中a、c和d类活性基团为丝氨酸(sbl)，b类为金属锌离子(mbl)。
5.β-内酰胺酶抑制剂可与β-内酰胺酶结合而使酶失活，从而恢复β-内酰胺类抗生素的抗菌活性，临床上与β-内酰胺类抗生素联用可抑制耐药菌、减少使用量、扩展抗菌谱和增强抗菌活性。至今，fda批准的β-内酰胺酶抑制剂共有6种，但是都有较大的局限性，均无法有效疗治mbl介导的超级细菌耐药。克拉维酸、舒巴坦和他唑巴坦仅能抑制部分class a sbl；阿维巴坦抑制class a、c和d sbls，但是对通过mbl耐药的致病菌没有作用。mbl可以水解除了单环β-内酰胺外，所有的β-内酰胺类抗菌药物，包括青霉素，头孢菌素，超广谱头孢，碳青霉烯类药物。根据中国细菌耐药性监测网(chinet) 报道，2018年中国临床分离的菌株中，肺炎克雷伯氏菌、铜绿假单胞菌和不动杆菌对碳青霉烯类抗生素如美罗培南的耐药分别达到了26.3％，25.8％和73.9％，其中肺炎克雷伯氏菌对美罗培南的耐药率由 2005年的2.9％上升至26.3％。碳青霉烯类药物是细菌感染的最后一道防线，一旦耐药之后，可选药物极为有限，某些情况下甚至无药可用。因此，临床上迫切需要新型抗菌药物突破治疗困境，解决目前日益突出的耐药挑战。
6.细菌耐药有多种机制，可以概括为：(1)细菌的细胞壁或外膜的通透性改变，如孔蛋白表达量降低和外排泵表达量升高，使不能或很少进入细菌体内到达作用靶位，革兰阴性菌的外膜是限制β-内酰胺类抗生素透入菌体的第一道屏障；(2)靶蛋白产生突变导致与抗生素结合力变低、靶蛋白增多或产生新的靶蛋白。如甲氧西林耐药的金黄色葡萄球菌，其
高度耐药是由于原有的pbp2与pbp3之间产生一种新的pbp2'，低、中度耐药系由于pbps的产量增多或与甲氧西林等的亲和力下降所致；(3)细菌产生β
‑ꢀ
内酰胺酶使抗生素水解而灭活，或与抗生素结合，使其停留在胞膜外间隙，不能顺利和靶蛋白结合。革兰氏阳性细菌其最主要的耐药机制是产生β-内酰胺酶及pbp突变，革兰氏阴性细菌的主要耐药机制是产生β-内酰胺酶。


技术实现要素：

7.在本发明的第一方面，本发明提出了式(i)所示化合物、其光学异构体或其药效上可接受的盐，
[0008][0009]
其中，环a选自芳基和杂芳基；
[0010]
ra选自h、f、cl、br、i、oh、烷基和杂烷基，所述烷基或杂烷基任选被1、2或3个f、cl、br、 i、oh、烷基、杂烷基取代；
[0011]
l选自单键、o、s、nh、烷基和杂烷基，所述烷基或杂烷基任选被1、2或3个f、cl、br、i、烷基或杂烷基取代；
[0012]
r1选自h、f、cl、br、i、oh、烷基、杂烷基和所述烷基或杂烷基任选被1、2或3个f、cl、br、i、oh、烷基、杂烷基取代；
[0013]
l1选自单键和烷基，所述烷基任选被1、2或3个f、cl、br、i、nh2、oh或烷基取代；
[0014]
环d选自杂环基和环烷基，所述杂环基或环烷基任选被1、2或3个f、cl、br、i、nh2、oh或烷基取代；
[0015]
l2选自单键、o、s、nh、c＝o、烷基和杂烷基，所述烷基或杂烷基任选被1、2或3个f、cl、br、 i、nh2、oh或c
1-6
烷基取代；
[0016]
l3选自单键、烷基和所述烷基任选被1、2或3个f、cl、br、i、nh2、oh或烷基取代；
[0017]
r2选自n(r
2ar2b
)、-c(＝o)n(r
2ar2b
)、-c(＝o)oh、环烷基、杂环基、杂芳基和芳基，所述环烷基、杂环基、杂芳基或芳基任选被1、2或3个f、cl、br、i、nh2、oh、烷基、-c(＝o)nh2、-nh-烷基-nh2或-烷基-nh2取代；
[0018]r2a
、r
2b
分别独立地选自h、烷基和杂烷基，所述烷基或杂烷基任选被1、2或3个f、cl、br、i、 nh2、oh、烷基、-c(＝o)-nh2、-c(＝o)-nh-烷基或-c(＝o)-n-(烷基)2取代；
[0019]
n选自0、1、2或3；
[0020]
所述杂芳基、杂烷基或杂环基包含1、2或3个独立选自o、nh、s、c(＝o)、c(＝o)o、s(＝o)、 s(＝o)2和n的杂原子或杂原子团。
[0021]
在本发明的一些方案中，l选自单键、o、s、nh、和-(ch2)
1-6-，其余变量如本发明所
定义。
[0022]
在本发明的一些方案中，l1选自单键和c
1-6
烷基，所述c
1-6
烷基任选被1、2或3个f、cl、br、 i、nh2、oh或c
1-6
烷基取代，其余变量如本发明所定义。
[0023]
在本发明的一些方案中，环d选自4-6元杂环基，所述4-6元杂环基任选被1、2或3个f、cl、 br、i、nh2、oh或c
1-6
烷基取代，其余变量如本发明所定义。
[0024]
在本发明的一些方案中，l2选自单键、o、s、nh、c＝o、c
1-6
烷基和c
1-6
杂烷基，所述c
1-6
烷基或c
1-6
杂烷基任选被1、2或3个f、cl、br、i、nh2、oh或c
1-6
烷基取代，其余变量如本发明所定义。
[0025]
在本发明的一些方案中，l3选自单键、c
1-6
烷基和所述c
1-6
烷基任选被1、2或3个f、 cl、br、i、nh2、oh或c
1-6
烷基取代，其余变量如本发明所定义。
[0026]
在本发明的一些方案中，r2选自n(r
2ar2b
)、-c(＝o)n(r
2ar2b
)、-c(＝o)oh、c
3-6
环烷基、3-6元杂环基、5-6元杂芳基，所述c
3-6
环烷基、3-6元杂环基、5-6元杂芳基任选被1、2或3个f、cl、br、i、 nh2、oh、c
1-6
烷基、-c(＝o)nh2、-nh-c
1-6
烷基-nh2或-c
1-6
烷基-nh2取代，其余变量如本发明所定义。
[0027]
在本发明的一些方案中，r
2a
、r
2b
分别独立地选自h、c
1-6
烷基和c
1-6
杂烷基，所述c
1-6
烷基或c
1-6
杂烷基任选被1、2或3个f、cl、br、i、nh2、oh、c
1-6
烷基、-c(＝o)-nh2、-c(＝o)-nh-c
1-6
烷基或
ꢀ‑
c(＝o)-n-(c
1-6
烷基)2取代，其余变量如本发明所定义。
[0028]
在本发明的一些方案中，r1选自h、f、cl、br、i、oh、c
1-3
烷基、c
1-3
烷氧基、c
1-3
烷硫基、c
1-3
烷氨基、烷氨基、
其余变量如本发明所定义。
[0029]
在本发明的一些方案中，ra选自h、f、cl、br、i、oh、c
1-6
烷基和c
1-6
杂烷基，其余变量如本发明所定义。
[0030]
在本发明的一些方案中，ra选自h、f、cl、br、i、oh、c
1-3
烷基、c
1-3
烷氧基、c
1-3
烷硫基和c
1-3
烷氨基，其余变量如本发明所定义。
[0031]
在本发明的一些方案中，ra选自h、f、cl、br、i、oh和och3，其余变量如本发明所定义。
[0032]
在本发明的一些方案中，环a选自苯基和5-6元杂芳基，其余变量如本发明所定义。
[0033]
在本发明的一些方案中，环a选自苯基、吡啶基、呋喃基、噻吩基和吡咯基，其余变量如本发明所定义。
[0034]
在本发明的一些方案中，环a选自其余变量如本发明所定义。
[0035]
在本发明的一些方案中，结构单元选自选自其余变量如本发明所定义。
[0036]
在本发明的一些方案中，结构单元选自
[0037]
[0038][0038]
其余变量如本发明所定义。
[0039]
在本发明的再一方面，本发明还提出了下式化合物、其光学异构体或其药效上可接受的盐，其选自
[0040]
[0041]
[0042]
[0043][0043][0044]
在本发明的再一方面，本发明还提出了前面所述的化合物、其光学异构体或其药
效上可接受的盐在制备治疗细菌感染类疾病药物中的用途。
[0045]
在本发明的一些方案中，进一步包括前面所述的化合物、其光学异构体或其药效上可接受的盐与其余β内酰胺类抗生素的联合。
[0046]
在本发明的一些方案中，所述β内酰胺类抗生素选自青霉素类、头孢菌素类、碳青霉烯类、单环β
‑ꢀ
内酰胺类抗生素或其组合。
[0047]
在本发明的一些方案中，所述青霉素类选自耐酸青霉素、耐酶青霉素、氨苄西林、阿莫西林、匹氨西林、羧苄西林、磺苄西林、替卡西林、呋苄西林、阿洛西林和哌拉西林。
[0048]
在本发明的一些方案中，所述头孢菌素类选自头孢氨苄、头孢拉定、头孢唑林、头孢呋辛、头孢孟多、头孢克洛、头孢噻肟、头孢他啶、头孢三秦、头孢哌酮、头孢唑肟、头孢吡肟和头孢匹罗。
[0049]
在本发明的一些方案中，所述碳青霉烯类选自亚胺培南、美罗培南、帕尼培南和比阿培南。
[0050]
在本发明的一些方案中，所述单环β-内酰胺类选自氨曲南。
[0051]
定义和说明
[0052]
除非另有说明，本文所用的下列术语和短语旨在具有下列含义。一个特定的术语或短语在没有特别定义的情况下不应该被认为是不确定的或不清楚的，而应该按照普通的含义去理解。当本文中出现商品名时，意在指代其对应的商品或其活性成分。
[0053]
如本发明中，采用的短语“至少一个”在提及一个或多个要素的列表时应理解为意指至少一个选自所述要素列表中的任一个或多个要素的要素，但不必包括所述要素列表内具体列出的每一个要素中的至少一者，并且不排除所述要素列表中的要素的任何组合。这个定义还允许，可以任选地存在除短语“至少一个”指代的所述要素列表内具体确定的要素以外的要素，不论与那些具体确定的要素相关还是不相关。
[0054]
这里所采用的术语“药效上可接受的”，是针对那些化合物、材料、组合物和/或剂型而言，它们在可靠的医学判断的范围之内，适用于与人类和动物的组织接触使用，而没有过多的毒性、刺激性、过敏性反应或其它问题或并发症，与合理的利益/风险比相称。
[0055]
术语“药效上可接受的盐”是指本发明化合物的盐，由本发明发现的具有特定取代基的化合物与相对无毒的酸或碱制备。当本发明的化合物中含有相对酸性的功能团时，可以通过在纯的溶液或合适的惰性溶剂中用足够量的碱与这类化合物的中性形式接触的方式获得碱加成盐。药效上可接受的碱加成盐包括钠、钾、钙、铵、有机胺或镁盐或类似的盐。当本发明的化合物中含有相对碱性的官能团时，可以通过在溶液或合适的惰性溶剂中用足够量的酸与这类化合物的中性形式接触的方式获得酸加成盐。药效上可接受的酸加成盐的实例包括无机酸盐，所述无机酸包括例如盐酸、氢溴酸、硝酸、碳酸，碳酸氢根，磷酸、磷酸一氢根、磷酸二氢根、硫酸、硫酸氢根、氢碘酸、亚磷酸等；以及有机酸盐，所述有机酸包括如乙酸、丙酸、异丁酸、三氟乙酸、马来酸、丙二酸、苯甲酸、琥珀酸、辛二酸、反丁烯二酸、乳酸、扁桃酸、邻苯二甲酸、苯磺酸、对甲苯磺酸、柠檬酸、酒石酸和甲磺酸等类似的酸；还包括氨基酸(如精氨酸等)的盐，以及如葡糖醛酸等有机酸的盐。本发明的某些特定的化合物含有碱性和酸性的官能团，从而可以被转换成任一碱或酸加成盐。
[0056]
本发明的药效上可接受的盐可由含有酸根或碱基的母体化合物通过常规化学方法合成。一般情况下，这样的盐的制备方法是：在水或有机溶剂或两者的混合物中，经由游
离酸或碱形式的这些化合物与化学计量的适当的碱或酸反应来制备。
[0057]
本发明的化合物可以存在特定的几何或立体异构体形式。本发明设想所有的这类化合物，包括顺式和反式异构体、(-)-和(+)-对映体、(r)-和(s)-对映体、非对映异构体、(d)-异构体、(l)-异构体，及其外消旋混合物和其他混合物，例如对映异构体或非对映体富集的混合物，所有这些混合物都属于本发明的范围之内。烷基等取代基中可存在另外的不对称碳原子。所有这些异构体以及它们的混合物，均包括在本发明要求保护的范围之内。
[0058]
本发明的化合物可以存在特定的。除非另有说明，术语“互变异构体”或“互变异构体形式”是指在室温下，不同官能团异构体处于动态平衡，并能很快的相互转化。若互变异构体是可能的(如在溶液中)，则可以达到互变异构体的化学平衡。例如，质子互变异构体(proton tautomer)(也称质子转移互变异构体 (prototropic tautomer))包括通过质子迁移来进行的互相转化，如酮-烯醇异构化和亚胺-烯胺异构化。价键异构体(valence tautomer)包括一些成键电子的重组来进行的相互转化。其中酮-烯醇互变异构化的具体实例是戊烷-2,4-二酮与4-羟基戊-3-烯-2-酮两个互变异构体之间的互变。
[0059]
本发明的化合物可以在一个或多个构成该化合物的原子上包含非天然比例的原子同位素。例如，可用放射性同位素标记化合物，比如氚(3h)，碘-125(
125
i)或c-14(
14
c)。又例如，可用重氢取代氢形成氘代药物，氘与碳构成的键比普通氢与碳构成的键更坚固，相比于未氘化药物，氘代药物有降低毒副作用、增加药物稳定性、增强疗效、延长药物生物半衰期等优势。本发明的化合物的所有同位素组成的变换，无论放射性与否，都包括在本发明的范围之内。“任选”或“任选地”指的是随后描述的事件或状况可能但不是必需出现的，并且该描述包括其中所述事件或状况发生的情况以及所述事件或状况不发生的情况。
[0060]
当基团价键上带有虚线时，例如在中，该虚线表示该基团与分子其它部分的连接点。当单键上带有时，例如在中，该虚线代表单键或者不存在，也意味着代表了单键或者双键
[0061]
术语“被取代的”或“被
…
取代”是指特定原子上的任意一个或多个氢原子被取代基取代，可以包括重氢和氢的变体，只要特定原子的价态是正常的并且取代后的化合物是稳定的。术语“任选被取代的”或“任选被
…
取代”是指可以被取代，也可以不被取代，除非另有规定，取代基的种类和数目在化学上可以实现的基础上可以是任意的。
[0062]
当任何变量(例如r)在化合物的组成或结构中出现一次以上时，其在每一种情况下的定义都是独立的。因此，例如，如果一个基团被1、2或3个r’所取代，则所述基团可以任选地1个或2个或3个 r’所取代，并且每种情况下的r’都有独立的选项。此外，取代基和/或其变体的组合只有在这样的组合会产生稳定的化合物的情况下才是被允许的。
[0063]
当其中一个变量选自单键时，表示其连接的两个基团直接相连，比如中l1代表单键时表示该结构实际上是
[0064]
当所列举的取代基中没有指明其通过哪一个原子连接到被取代的基团上时，这种取代基可以通过其任何原子相键合，例如，吡啶基作为取代基可以通过吡啶环上任意一个碳原子连接到被取代的基团上。
[0065]
当所列举的连接基团没有指明其连接方向，其连接方向是任意的，例如，中连接基团l为-ch2o-，此时-ch2o-既可以按与从左往右的读取顺序相同的方向连接苯基和环戊基构成也可以按照与从左往右的读取顺序相反的方向连接苯基和环戊基构成所述连接基团、取代基和/或其变体的组合只有在这样的组合会产生稳定的化合物的情况下才是被允许的。
[0066]
除非另有规定，环上原子的数目通常被定义为环的元数，例如，“3-6元环”是指环绕排列3-6个原子的“环”。
[0067]
除非另有规定，术语“c
1-6
烷基”用于表示直链或支链的由1至6个碳原子组成的饱和碳氢基团。所述c
1-6
烷基包括c
1-5
、c
1-4
、c
1-3
、c
1-2
、c
2-6
、c
2-4
、c6和c5烷基等；其可以是一价(如ch3)、二价(
‑ꢀ
ch
2-)或者多价(如次)。c
1-6
烷基的实例包括但不限于ch3、、等。
[0068]
除非另有规定，术语“c
1-4
烷基”用于表示直链或支链的由1至4个碳原子组成的饱和碳氢基团。所述c
1-4
烷基包括c
1-2
、c
1-3
、c
3-4
和c
2-3
烷基等；其可以是一价(如ch3)、二价(-ch
2-)或者多价(如次)。c
1-4
烷基的实例包括但不限于ch3、等。
[0069]
除非另有规定，术语“杂烷基”本身或者与另一术语联合，表示由一定数目碳原子和至少一个杂原子或杂原子团组成的，稳定的直链或支链的烷基原子团或其组合物。在一些实施方案中，杂原子选自b、 o、n和s，其中氮和硫原子任选地被氧化，氮杂原子任选地被季铵化。在另一些实施方案中，杂原子团选自-c(＝o)o-、-c(＝o)-、-c(＝s)-、-s(＝o)、-s(＝o)
2-、-c(＝o)n(h)-、-n(h)-、-c(＝nh)-、-s(＝o)2n(h)
‑ꢀ
和-s(＝o)n(h)-。在一些实施方案中，所述杂烷基为c
1-6
杂烷基；在另一些实施方案中，所述杂烷基为 c
1-3
杂烷基。杂原子或杂原子团可以位于杂烷基的任何内部位置，包括该烷基与分子其余部分的连接位置，但术语“烷氧基”属于惯用表达，是指通过一个氧原子连接到分子的其余部分的那些烷基基团。杂烷基的实例包括但不限于-och3、-och2ch3、-och2ch2ch3、-och2(ch3)2、-ch
2-ch
2-o-ch3、-nhch3、
ꢀ‑
n(ch3)2、-nhch2ch3、-n(ch3)(ch2ch3)、-ch
2-ch
2-nh-ch3、-ch
2-ch
2-n(ch3)-ch3、-sch3、-sch2ch3、
ꢀ‑
sch2ch2ch3、-sch2(ch3)2、-ch
2-s-ch
2-ch3、-ch
2-ch2、-s(＝o)-ch3、-ch
2-ch
2-s(＝o)
2-ch3、和至多两个杂原子可以是连续的，例如-ch
2-nh-och3。
[0070]
除非另有规定，术语“c
1-6
烷氧基”表示通过一个氧原子连接到分子的其余部分的那些包含1至6个碳原子的烷基基团。所述c
1-6
烷氧基包括c
1-4
、c
1-3
、c
1-2
、c
2-6
、c
2-4
、c6、c5、c4和c3烷氧基等。c
1-6
烷氧基的实例包括但不限于甲氧基、乙氧基、丙氧基(包括正丙氧基和异丙氧基)、丁氧基(包括n-丁氧基、异丁氧基、s-丁氧基和t-丁氧基)、戊氧基(包括n-戊氧基、异
戊氧基和新戊氧基)、己氧基等。
[0071]
除非另有规定，术语“c
1-3
烷氧基”表示通过一个氧原子连接到分子的其余部分的那些包含1至3个碳原子的烷基基团。所述c
1-3
烷氧基包括c
1-3
、c
1-2
、c
2-3
、c1、c2和c3烷氧基等。c
1-3
烷氧基的实例包括但不限于甲氧基、乙氧基、丙氧基(包括正丙氧基和异丙氧基)等。
[0072]
除非另有规定，术语“c
1-6
烷氨基”表示通过氨基连接到分子的其余部分的那些包含1至6个碳原子的烷基基团。所述c
1-6
烷氨基包括c
1-4
、c
1-3
、c
1-2
、c
2-6
、c
2-4
、c6、c5、c4、c3和c2烷氨基等。c
1-6
烷氨基的实例包括但不限于-nhch3、-n(ch3)2、-nhch2ch3、-n(ch3)ch2ch3、-n(ch2ch3)(ch2ch3)、
ꢀ‑
nhch2ch2ch3、-nhch2(ch3)2、-nhch2ch2ch2ch3等。
[0073]
除非另有规定，术语“c
1-3
烷氨基”表示通过氨基连接到分子的其余部分的那些包含1至3个碳原子的烷基基团。所述c
1-3
烷氨基包括c
1-3
、c
1-2
、c
2-3
、c1、c2和c3烷氨基等。c
1-3
烷氨基的实例包括但不限于-nhch3、-n(ch3)2、-nhch2ch3、-n(ch3)ch2ch3、-nhch2ch2ch3、-nhch2(ch3)2等。
[0074]
除非另有规定，术语“c
1-6
烷硫基”表示通过硫原子连接到分子的其余部分的那些包含1至6个碳原子的烷基基团。所述c
1-6
烷硫基包括c
1-4
、c
1-3
、c
1-2
、c
2-6
、c
2-4
、c6、c5、c4、c3和c2烷硫基等。c
1-6
烷硫基的实例包括但不限于-sch3、-sch2ch3、-sch2ch2ch3、-sch2(ch3)2等等。
[0075]
除非另有规定，术语“c
1-3
烷硫基”表示通过硫原子连接到分子的其余部分的那些包含1至3个碳原子的烷基基团。所述c
1-3
烷硫基包括c
1-3
、c
1-2
、c
2-3
、c1、c2和c3烷硫基等。c
1-3
烷硫基的实例包括但不限于-sch3、-sch2ch3、-sch2ch2ch3、-sch2(ch3)2等。
[0076]
除非另有规定，术语“环烷基”指饱和或部分不饱和单环或多环环状烃取代基，环烷基环包含3至20 个碳原子，优选包含3至12个碳原子(可以是具体的点，也可以是任选两点组成的区间，例如3、4、 5、6个环原子、4至11个环原子、6至12个环原子等)，更优选包含3至8个碳原子，最优选包含3至 6个(例如3、4、5或6)碳原子。单环环烷基的非限制性实例包括环丙基、环丁基、环戊基、环戊烯基、环己基、环己烯基、环己二烯基、环庚基、环庚三烯基、环辛基等，优选环烷基；多环环烷基包括螺环、稠环和桥环的环烷基。
[0077]
除非另有规定，“c
3-6
环烷基”表示由3至6个碳原子组成的饱和环状碳氢基团，其为单环和双环体系，所述c
3-6
环烷基包括c
3-5
、c
4-5
和c
5-6
环烷基等；其可以是一价、二价或者多价。c
3-6
环烷基的实例包括，但不限于，环丙基、环丁基、环戊基、环己基等。
[0078]
术语“杂环基”指饱和或部分不饱和单环或多环环状烃取代基，其包含3至20个环原子，其中一个或多个环原子为选自氮、氧或s(o)m(其中m是整数0至2)的杂原子，但不包括-o-o-、-o-s-或-s-s-的环部分，其余环原子为碳。优选包含3至12个环原子(可以是具体的点，也可以是任选两点组成的区间，例如3、4、5、6个环原子、4至11个环原子、6至12个环原子等)，其中1～4个是杂原子；优选包含 3至8个环原子，其中1～3个是杂原子；更优选包含3至6个环原子，其中1～3个是杂原子。单环杂环基的非限制性实例包括氮杂环丁基、吡咯烷基、咪唑烷基、四氢呋喃基、四氢吡喃基、四氢噻吩基、二氢咪唑基、二氢呋喃基、二氢吡唑基、二氢吡咯基、哌啶基、哌嗪基、吗啉基、硫代吗啉基、高哌嗪基等，优选四氢吡喃基、哌啶基、吡咯烷基。多环杂环基包括螺环、稠环和桥环的杂环基。
[0079]
除非另有规定，术语“3-6元杂环基”本身或者与其他术语联合分别表示由3至6个环原子组成的饱和环状基团，其1、2、3或4个环原子为独立选自o、s和n的杂原子，其余为碳原子，其中氮原子任选地被季铵化，氮和硫杂原子可任选被氧化(即no和s(o)
p
，p是1或2)。
其包括单环和双环体系，其中双环体系包括螺环、并环和桥环。此外，就该“3-6元杂环基”而言，杂原子可以占据杂环基与分子其余部分的连接位置。所述3-6元杂环基包括4-6元、5-6元、4元、5元和6元杂环基等。3-6元杂环基的实例包括但不限于氮杂环丁基、氧杂环丁基、硫杂环丁基、吡咯烷基、吡唑烷基、咪唑烷基、四氢噻吩基(包括四氢噻吩-2-基和四氢噻吩-3-基等)、四氢呋喃基(包括四氢呋喃-2-基等)、四氢吡喃基、哌啶基(包括1-哌啶基、2-哌啶基和3-哌啶基等)、哌嗪基(包括1-哌嗪基和2-哌嗪基等)、吗啉基(包括 3-吗啉基和4-吗啉基等)、二噁烷基、二噻烷基、异噁唑烷基、异噻唑烷基、1,2-噁嗪基、1,2-噻嗪基、六氢哒嗪基、高哌嗪基或高哌啶基等。
[0080]
术语“芳基”指具有共轭的π电子体系的6至20元全碳单环或稠合多环(即共享毗邻碳原子对的环) 基团，优选为6至10元，更优选6元，例如苯基和萘基。所述芳基包括上述芳基稠合于杂芳基、杂环基或环烷基环上，其中与母体结构连接在一起的环为芳基环，其非限制性实例包括：制性实例包括：
[0081]
芳基可以是取代的或非取代的，当被取代时，取代基优选为一个或多个以下基团，其独立地选自烷基、烯基、炔基、烷氧基、烷硫基、烷基氨基、卤素、巯基、羟基、硝基、氰基、环烷基、杂环基、芳基、杂芳基、环烷氧基、杂环烷氧基、环烷硫基和杂环烷硫基中的一个或多个取代基所取代。
[0082]
术语“杂芳基”指包含1至4个杂原子、5至20个环原子的杂芳族体系，其中杂原子选自氧、硫和氮。杂芳基优选为5至10元，含1至3个杂原子；更优选为5元或6元，含1至3个杂原子；非限制性实例如吡唑基、咪唑基、呋喃基、噻吩基、噻唑基、噁唑基、吡咯基、三唑基、四唑基、吡啶基、嘧啶基、噻二唑、吡嗪基等。所述杂芳基环可以稠合于芳基、杂环基或环烷基环上，其中与母体结构连接在一起的环为杂芳基环，其非限制性实例包括：上，其中与母体结构连接在一起的环为杂芳基环，其非限制性实例包括：
[0083]
杂芳基可以是任选取代的或非取代的，当被取代时，取代基优选为一个或多个以下基团，其独立地选自烷基、烯基、炔基、烷氧基、烷硫基、烷基氨基、卤素、巯基、羟基、硝基、氰基、环烷基、杂环基、芳基、杂芳基、环烷氧基、杂环烷氧基、环烷硫基和杂环烷硫基中的一个或多个取代基所取代。
[0084]
除非另有规定，本发明术语“5-6元杂芳环”和“5-6元杂芳基”可以互换使用，术语“5-6元杂芳基”表示由5至6个环原子组成的具有共轭π电子体系的单环基团，其1、2、3或4个环原子为独立选自o、 s和n的杂原子，其余为碳原子。其中氮原子任选地被季铵化，氮和硫杂原子可任选被氧化(即no和 s(o)
p
，p是1或2)。5-6元杂芳基可通过杂原子或碳原子连接到分子的其余部分。所述5-6元杂芳基包括5元和6元杂芳基。所述5-6元杂芳基的实例包括但不限于吡咯基(包括n-吡咯基、2-吡咯基和3-吡咯基等)、吡唑基(包括2-吡唑基和3-吡唑基等)、咪唑基(包括n-咪唑基、2-咪唑基、4-咪唑基和5-咪唑基等)、噁唑基(包括2-噁唑基、4-噁唑基和5-噁唑基等)、三唑基(1h-1,2,3-三唑基、2h-1,2,3-三唑基、1h-1,2,4-三唑基和4h-1,2,4-三唑基等)、四唑基、异噁唑基(3-异噁唑基、4-异噁唑基和5-异噁唑基等)、噻唑基(包括2-噻唑基、4-噻唑基和5-噻唑基等)、呋喃基(包括2-呋喃基和3-呋喃基等)、噻吩
基 (包括2-噻吩基和3-噻吩基等)、吡啶基(包括2-吡啶基、3-吡啶基和4-吡啶基等)、吡嗪基或嘧啶基(包括2-嘧啶基和4-嘧啶基等)。
[0085]
除非另有规定，c
n-n+m
或c
n-c
n+m
包括n至n+m个碳的任何一种具体情况，例如c
1-12
包括c1、c2、 c3、c4、c5、c6、c7、c8、c9、c
10
、c
11
、和c
12
，也包括n至n+m中的任何一个范围，例如c
1-12
包括 c
1-3
、c
1-6
、c
1-9
、c
3-6
、c
3-9
、c
3-12
、c
6-9
、c
6-12
、和c
9-12
等；同理，n元至n+m元表示环上原子数为n 至n+m个，例如3-12元环包括3元环、4元环、5元环、6元环、7元环、8元环、9元环、10元环、 11元环、和12元环，也包括n至n+m中的任何一个范围，例如3-12元环包括3-6元环、3-9元环、5
‑ꢀ
6元环、5-7元环、5-10元环、6-7元环、6-8元环、6-9元环和6-10元环等。
[0086]
术语“离去基团”是指可以被另一种官能团或原子通过取代反应(例如亲和取代反应)所取代的官能团或原子。例如，代表性的离去基团包括三氟甲磺酸酯；氯、溴、碘；磺酸酯基，如甲磺酸酯、甲苯磺酸酯、对溴苯磺酸酯、对甲苯磺酸酯等；酰氧基，如乙酰氧基、三氟乙酰氧基等等。
[0087]
术语“保护基”包括但不限于“氨基保护基”、“羟基保护基”或“巯基保护基”。术语“氨基保护基”是指适合用于阻止氨基氮位上副反应的保护基团。代表性的氨基保护基包括但不限于：甲酰基；酰基，例如链烷酰基(如乙酰基、三氯乙酰基或三氟乙酰基)；烷氧基羰基，如叔丁氧基羰基(boc)；芳基甲氧羰基，如苄氧羰基(cbz)和9-芴甲氧羰基(fmoc)；芳基甲基，如苄基(bn)、三苯甲基(tr)、1,1-二-(4'-甲氧基苯基)甲基；甲硅烷基，如三甲基甲硅烷基(tms)和叔丁基二甲基甲硅烷基(tbs)等等。术语“羟基保护基”是指适合用于阻止羟基副反应的保护基。代表性羟基保护基包括但不限于：烷基，如甲基、乙基和叔丁基；酰基，例如链烷酰基(如乙酰基)；芳基甲基，如苄基(bn)，对甲氧基苄基(pmb)、9
‑ꢀ
芴基甲基(fm)和二苯基甲基(二苯甲基，dpm)；甲硅烷基，如三甲基甲硅烷基(tms)和叔丁基二甲基甲硅烷基(tbs)等等。
[0088]
本发明的化合物可以通过本领域技术人员所熟知的多种合成方法来制备，包括下面列举的具体实施方式、其与其他化学合成方法的结合所形成的实施方式以及本领域技术上人员所熟知的等同替换方式，优选的实施方式包括但不限于本发明的实施例。
[0089]
化合物依据本领域常规命名原则或者使用软件命名，市售化合物采用供应商目录名称。
具体实施方式
[0090]
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中如未注明具体条件的实验方法，通常按照这类反应的常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数是重量百分比和重量份数。除非另外说明，否则液体的比为体积比。
[0091]
以下实施例中所用的实验材料和试剂如无特别说明均可从市售渠道获得。
[0092]
实施例a1的合成
[0093][0094]
步骤1：化合物a1-2的制备
[0095]
将化合物a1-1(222mg,1mmol)和二碳酸二叔丁酯(283mg,1.3mmol)溶于乙腈(4ml)中，室温条件下(25℃)向其中分别加入n,n-二异丙基乙胺(346μl，2mmol)和4-二甲氨基吡啶(24mg,0.2 mmol)，反应室温下(25℃)搅拌1小时。反应结束后浓缩，粗品用正向柱纯化(乙酸乙酯/石油醚(v/v) ＝0-12％)得到290mg化合物a1-2，收率90％,rf(乙酸乙酯/石油醚(v/v)＝5/1)：0.6-0.7.
[0096]
步骤2：化合物a1-3的制备
[0097]
将化合物a1-2(290mg,0.9mmol)溶于干燥的四氢呋喃(4ml)中，-78℃氮气氛围下向滴加二异丙基氨基锂(0.675ml,1.35mmol,2m)，反应于-78℃下继续搅拌1小时，反应结束后用饱和氯化铵溶液淬灭，乙酸乙酯萃取，有机相干燥浓缩，粗品用石油醚打浆得200mg化合物a1-3，收率69％。 ms(esi)m/z(m-55)＝267。
[0098]
步骤3：化合物a1-4的制备
[0099]
将化合物a1-3(200mg,0.62mmol)和二碳酸二叔丁酯(175mg,0.81mmol)溶于乙腈(4ml)中，室温条件下(25℃)向其中分别加入n,n-二异丙基乙胺(215μl，1.24mmol)和4-二甲氨基吡啶(15mg, 0.12mmol)并搅拌1小时。反应结束后浓缩，粗品经柱纯化(乙酸乙酯/石油醚(v/v)＝0-6％)得到210 mg化合物a1-4，收率81％。
[0100]
ms(esi)m/z(m-55-100)＝267。
[0101]1h nmr(400mhz,chloroform-d)δ8.15(s,1h),7.92(m,1h),7.79
–
7.75(m,1h),7.54(m,2h),1.67(s, 9h),1.58(s,9h).
[0102]
步骤4：化合物a1-5的制备
[0103]
将化合物a1-4(210mg,0.5mmol)溶于二氯甲烷(20ml)中，室温条件下(25℃)向其中滴加三氟乙酸(1ml)，反应搅拌4h。反应结束后直接浓缩得到131mg化合物a1-5，收率99％。
[0104]
ms(esi)m/z(m+h)
+
＝266.8。
[0105]
步骤5：化合物a1-6的制备
[0106]
将将化合物a1-5(131mg,0.49mmol)溶于三氟乙酸(0.5ml)中，70℃条件下向其中分别同时滴加三氟醋酸酐(1ml)及丙酮(1ml)，保持匀速滴加，继续搅拌16小时。待反应完全后，减压浓缩，粗品用正向柱纯化(乙酸乙酯/石油醚(v/v)＝0-10％)得105mg化合物a1-6，
收率70％。
[0107]
ms(esi)m/z(m+h)
+
＝306.8。
[0108]
步骤6：化合物a1-7的制备
[0109]
将化合物a1-6(105mg,0.34mmol)、丙烯酸(37mg,0.51mmol)及n,n-二异丙基乙胺(177μl,1.02 mmol)溶于n,n-二甲基甲酰胺(1ml)中，氮气氛围下向其中加入醋酸钯(8mg,0.034mmol)及三 (邻甲基苯基)磷(21mg,2.4mmol)，反应于100℃下封管反应16小时。反应结束后将体系恢复至室温并向其中加入饱和碳酸氢钠溶液(50ml)，用乙酸乙酯(50ml)萃取，水相用1n盐酸调节ph 至3左右并用乙酸乙酯(100ml)萃取，有机相干燥浓缩得66mg化合物a1-7，收率65％。
[0110]
ms(esi)m/z(m+h)
+
＝292.8。
[0111]1h nmr(400mhz,chloroform-d)δ9.13(dd,j＝8.6,1.0hz,1h),8.23(s,1h),7.99(d,j＝16.1hz,1h),7.83
ꢀ–
7.75(m,1h),7.65(m,1h),7.45(m,1h),6.64(d,j＝16.1hz,1h),1.79(s,6h).
[0112]
步骤7：化合物a1-8的制备
[0113]
将化合物a1-7(80mg,0.27mmol)溶于氯仿(1ml)中，0℃下向其中滴加液溴(18μl,0.324mmol)，反应于0℃下搅拌2小时。反应液直接浓缩得固体再次溶于n,n-二甲基甲酰胺(1ml)中，0℃下向其中加入三乙胺(75μl,0.54mmol)，反应缓慢升至室温并搅拌16小时。反应液用乙酸乙酯(100ml) 稀释，去离子水(50ml)洗两次，有机相干燥浓缩，粗品用正向相柱层析(乙酸乙酯/石油醚(v/v)＝10
‑ꢀ
15％)纯化得69mg混合物a1-8，收率80％。
[0114]
ms(esi)m/z(m+h)
+
＝332.8。
[0115]
步骤8：化合物a1-9的制备
[0116]
将a1-8(50mg,0.15mmol)、双(+)-蒎烷二醇二硼酯(81mg,0.225mmol)及醋酸钾(29mg,0.3mmol) 溶于1，4-二氧六环(1ml)中，氮气氛围下向其中加入[1,1'-双(二苯基膦基)二茂铁]二氯化钯(11mg, 0.015mmol)，反应于60℃下搅拌2小时。反应液用乙酸乙酯(50ml)稀释，过滤，滤液浓缩，粗品经相柱层析(乙酸乙酯/石油醚(v/v)＝0-10％)分离纯化得22mg化合物a1-9(z构型)，收率34％。
[0117]
ms(esi)m/z(m+h)
+
＝433.0。
[0118]
步骤9：化合物a1-10的制备
[0119]
在-20℃氩气氛围下，向溶有化合物a1-9(0.5g,1.16mmol)和重氮甲烷(0.2m,57.83ml)的四氢呋喃 (10ml)溶液中加入醋酸钯(259.66mg,1.16mmol)，反应液升至室温(20℃)并搅拌16小时。反应液浓缩得粗品。粗品用柱层析纯化(乙酸乙酯/石油醚＝0～10％)，得到350mg化合物a1-10a和a1-10b的混合物，收率：47.46％。随后用超临界流体色谱法(sfc)进行拆分。
[0120]
sfc条件：column:chiralcel od-3 150
×
4.6mm i.d.,3um流动相:a:co2 b:ipa(0.05％dea)；梯度:b 在5.5分钟内从5％升至40％保留3分钟,然后5％的b保留1.5分钟；流速:2.5ml/min；柱温:40℃；
[0121]
abpr:100bar.
[0122]
a1-10a(sfc保留时间:t＝3.12min)100mg,白色固体；
[0123]
a1-10b(sfc保留时间:t＝3.646min)120mg,白色固体；
[0124]
ms(esi)m/z(m+1)
+
＝447.0.
[0125]
步骤10：化合物a1a,a1b的制备
[0126]
将naoh水溶液(3m,0.15ml)加入到溶有化合物a1-10a(100mg)的1，4-二氧六环(1ml)溶液中，反应于室温下搅拌4h。反应降温到0℃，依次加入三乙基硅烷(0.1ml)，三氟乙酸(0.7ml)和异丁基硼酸(45.68mg,448.09umol)，室温继续搅拌1小时。反应完全后减压浓缩，粗品通过制备hplc纯化 (column:welch xtimate c18 100*40mm*3um；流动相:[water(tfa)-acn]；b％:30％-60％,8min)，分别得到15mg a1a。
[0127]
hplc：97.11％；保留时间:t＝3.28min：1h nmr(400mhz,chloroform-d)δ＝8.01(br s,1h),7.78 (br s,1h),7.71(br d,j＝7.5hz,1h),7.40(br t,j＝7.7hz,2h),2.37(br s,1h),1.36(br s,1h),0.66(br s,1h), 0.51(br s,1h).
[0128]
ms(esi)m/z(m+1)
+
＝255.0.
[0129]
化合物a1b制备以a1-10b为原料，方法同a1a，25mg。
[0130]
hplc：97.18％；保留时间:t＝3.31min:1h nmr(400mhz,chloroform-d)δ＝8.04(br d,j＝7.8hz, 1h),7.82(s,1h),7.73(br d,j＝8.0hz,1h),7.47-7.38(m,2h),2.42(br s,1h),1.39(br s,1h),0.70(br s, 1h),0.56(br s,1h)。
[0131]
ms(esi)m/z(m+1)
+
＝254.9。
[0132]
测试实施例1：酶活性测试
[0133]
化合物储液：化合物配置成50mm dmso储液。阳性对照化合物vnrx-5133配置成50mm dmso储液。化合物储液分装后保存在-20℃。
[0134]
抗生素底物储液配制与保存：抗生素荧光底物fc5由内部合成，配置成2mm储液，分装后保存在-20℃。β-内酰胺酶保存：各β-内酰胺酶委托金斯瑞生物科技股份有限公司合成，分装后保存在-80℃，避免多次冻融。
[0135]
酶活反应缓冲液配制：sbl缓冲液:pbs ph 7.4,0.01％(v/v)triton x-100；mbl缓冲液:50mm hepes in pbs ph 7.2,1μm znso4,1μg/ml bsa,0.01％v/v triton x-100
[0136]
缓冲液于4℃储存。
[0137]
实验步骤：
[0138]
a)取出待测化合物与缓冲液使其升至室温。
[0139]
b)将各化合物用dmso和缓冲液稀释至初始实验浓度(表1)，然后3倍稀释化合物共10个浓度。
[0140]
c)将稀释后的化合物以每个浓度2个复孔加至384孔黑板1～20孔，每孔5ul。第21～24孔各加5ul dmso。
[0141]
d)各酶于sbl和mbl buffer中稀释至实验浓度(表1)，最终加样35ul/孔，共22孔。第23～24孔加35ul缓冲液。其中第21～22孔为最高测试值(max)，23～24设为最低测试值(min)。
[0142]
e)快速离心并于室温下孵育10分钟。
[0143]
f)稀释抗生素底物fc5于缓冲液至各酶实验浓度(表1)。
[0144]
g)孵育完毕的384孔板取出后将fc-5加至1～24孔，每孔10ul。快速离心后迅速转移至酶标仪读数。
[0145]
h)在酶标仪中测355nm激发光/460nm发射光下的荧光强度，每三分钟测一次荧光
强度，共测10次。
[0146]
表1：试验浓度
[0147]
beta内酰胺酶酶浓度(pm)底物浓度(um)化合物初始浓度(um)ndm-161510ndm-5152510imp-12015100vim-170101vim-225201tem-1163002101kpc-245251ampc2515100ctx-m-1545501oxa-1035050100oxa-48650125100oxa-2365050100
[0148]
酶反应初速度v：将各荧光强度读值减去未加酶的背景读值(min孔)，然后对各化合物浓度组做线性回归分析，斜率即各化合物浓度下酶反应初速度(v)。
[0149]
化合物的量效曲线及ic50计算：各浓度化合物作用下酶反应初速度做非线性回归拟合，根据公式 ic50＝(1-vi/v0)x100(vi:各化合物浓度下酶反应初速度；v0:未加化合物下(max孔)酶反应初速度) 计算化合物的半数抑制浓度ic50，见表2，使用的软件为graphpad prism 8。
[0150]
表2：酶活性测试实验中选定化合物ic
50
值(μm)
[0151][0152]
如表2所示，本发明化合物能够有效抑制临床上非常重要的a(kpc-2,ctx-m-15,tem-116),b (ndm-1,ndm-5,imp-1,vim-1,vim-2),c(ampc),d(oxa-23,0xa-48,0xa-10)四类β-内酰胺酶，相对于化合物vnrx-5133在抑制活性上有显著优势。
[0153]
测试实施例2：化合物对细菌生长的最小抑制浓度(mic)测试
[0154]
(1)主要试剂与耗材见表3：
[0155]
表3
[0156][0157]
(2)菌株见表4：
[0158]
表4
[0159]
菌株名称菌株编号菌株来源klebsiella pneumoniaearlg 1196atccklebsiella pneumoniaeatcc baa-2470atccescherichia coliarlg 2829atccklebsiella pneumoniaeatcc baa-1705atccklebsiella pneumoniaearlg-1019arlgklebsiella pneumoniaenctc-13439nctcescherichia colinctc-13476nctcacinetobacter baumanniiarlg-1791arlgacinetobacter baumanniiarlg-1809arlgacinetobacter baumanniiarlg-1852arlgacinetobacter baumanniiarlg-1853arlgacinetobacter baumanniiwx-ab005无锡药明康德acinetobacter baumanniiwx-ab013无锡药明康德
[0160]
(3)实验方法
[0161]
菌株准备：将待测菌株从-80℃甘油管划线接种至mueller hinton ii agar平板上。置于37℃培养箱，培养18-24h。
[0162]
培养基准备：camhb(mueller hinton ii broth):将22g粉末溶于1l纯水中，121℃灭菌10min待用。
[0163]
生理盐水:将8.5g nacl溶于1l纯水中，121℃灭菌30min待用。
[0164]
化合物及抗生素母液准备：将化合物及抗生素用dmso或水溶解成12.8mg/ml。
[0165]
抗生素2倍梯度稀释：在96-深孔板2-12列加入300ul camhb培养基。第1列加入24ul抗生素母液及576ul camhb培养基，混匀，浓度为512ug/ml。从第1列取300ul抗生素溶
液至第二列，混匀。如此重复直至第11列，第12列为空白对照。
[0166]
联用化合物稀释：将化合物用camhb培养基稀释400倍至32ug/ml。
[0167]
工作液分装：用移液枪将抗生素分装25ul至96-u底板中，每孔再加入25ul联用的化合物。若抗生素单用，则补加25ul camhb培养基。
[0168]
接种液准备：从平板上挑取5-6个单菌落，在生理盐水中悬浮。用浊度仪将菌悬液调至0.2(即0.5麦氏浊度，细菌浓度约为1～2x10
8 cfu/ml)。将菌悬液用camhb培养基稀释100倍备用。
[0169]
接种：用移液枪转移50ul接种液至上述50ul化合物板。
[0170]
培养：将96-u底板置于37℃培养箱，培养18-20h。
[0171]
(4)mic评定：
[0172]
孵育结束后，目测观察细菌生长，测试板拍照记录存档。细菌生长被完全抑制的最小化合物浓度定义为最小抑菌浓度(mic)，结果见下表5。
[0173]
表5：选定化合物与抗生素头孢吡肟/美罗培南联用mic值(ug/ml)测定
[0174]
[0175][0176]
如表5所示，本发明化合物与抗生素联用均在抑菌活性和抑菌谱上有较好的活性。