具有抗菌活性的7位取代胺甲基氟喹諾酮衍生物及製備方法

2023-05-21 16:19:36 3

專利名稱：具有抗菌活性的7位取代胺甲基氟喹諾酮衍生物及製備方法
技術領域：
本發屬於屬藥物化學合成技術領域，涉及7位取代胺甲基氟喹諾酮衍生物及其製備方法。
背景技術：
在過去的幾十年中，藥物化學家們在氟喹諾酮的結構修飾上作了大量工作，取得了巨大成就，先後有十幾個氟喹諾酮類抗菌藥如諾氟沙星，環丙沙星，氧氟沙星，左氟沙星等在全球各地上市。(周偉澄等，氟喹諾酮藥物研究新進展 中國新藥雜誌2000，9667)。這些藥物的重要結構特徵就是7位帶有環狀脂肪胺，這些取代基都是通過氮原子結合在氟喹諾酮的母環上。相反，早期發現的rosoxasin在7位接有吡啶基(Carabareas PM，Brundage RP，Gelotte KO，et al.1-ethyl-1，4-dihydro-4-oxo-7-pyridinyl-3-quinolinecarboxylic acids.J.Heterocycl.Chem.1984，211857)。將氨基環丙基引入到左氟沙星母環所得衍生物T-3761(pazufloxacin)有廣譜抗菌活性，對多數臨床分離菌活性是氧氟沙星和諾氟沙星的2～32倍，是託磺沙星(tosufloxacin)的1～8倍。口服對包括氟喹諾酮耐藥的銅綠假單孢桿菌在內的G+和G-菌引起的肺部，尿道及系統感染有效。(Fukaoka Y，Ikeda Y，Yamashiro Y，et al.In vitro and in vivo antibacterial activity of T-3761，Antimicrob.Agent.Chemother.1993，37384.)。
諾氟沙星環丙沙星 氧氟沙星左氟沙星 Rosoxacln pazufloxacin從上面可以看出，由於具有抗菌活性的氟喹諾酮其7位取代基有較大的可變性，儘管目前在這方面已做了許多工作，但7位基團仍然有修飾的空間。更重要的是，儘管目前上市的氟喹諾酮藥物結構中，母環與7位取代基都是通過碳氮鍵鍵連，這對保持氟喹諾酮藥物的抗菌活性可能並不起絕對作用，之所以如此，原因之一有可能是由於化學合成的方便。正由於化學合成的困難，7位側鏈與母環以碳碳鍵鍵連的氟喹諾酮，文獻上已知的例子並不多，這方面的結構修飾可能會有新的發現，因此，研究開發7位側鏈與母環以碳碳鍵鍵連的氟喹諾酮，以尋求具有高抗菌活性的氟喹諾酮衍生物，是人們所十分期望的。

發明內容
本發明需要解決的技術問題之一是公開一系列具有抗菌活性的7位取代胺甲基氟喹諾酮衍生物，以滿足醫藥工業領域和人們的需要；本發明需要解決的技術問題之二是提供上述衍生物的製備方法。
本發明的技術構思是這樣的考慮到7位帶有一個鹼性基團(如胺基)對喹諾酮的抗菌活性和藥代動力學性質有重要影響，本發明將含N的取代基通過一個亞甲基鍵連於不同的氟喹諾酮母環，從而合成了本發明的7位取代胺甲基氟喹諾酮衍生物。
本發明的7位取代胺甲基氟喹諾酮衍生物為具有如下結構通式之一的化合物 式中R1和R2可以相同，也可以不同，R1，R2為H、脂肪烴基或芳香烴基；或NR1R2為環狀結構，優選的為NR1R2可為 n＝1，2；
或NR1R2為 R3和R4可以相同，也可以不同，R3，R4為H或烴基；Z為O、S、NH或NR5，R5為脂肪烴基或芳香烴基等。
優選的R1，R2為H、C1～C10的脂肪烴基、C3～C6的環狀脂肪烴基、取代(或不取代)的苯基或雜環等芳香烴基，最優選的R1或R2為H，C1～C4的鏈狀或環狀脂肪烴基或單(或多)滷代(或甲基取代)苯基或吡啶基，如甲基、乙基、異丙基、環丙基、4-氯苯基、3-氯-4-氟苯基、2，4-二甲基吡啶-6-基中的一種；優選的R3，R4為H，C1～C6的烴基，最優選的為H，甲基、乙基、丙基、異丙基中的一種；優選的R5為C1～C6的脂肪烴基或取代(或不取代)的苯基或雜環等的芳香烴基，最優選的為甲基、乙基、4-甲氧基苯基中的一種；優選的化合物為1-環丙基-6，8-二氟-7-環丙胺基甲基-1，4-二氫-4-氧-喹啉-3-羧酸，1-環丙基-6，8-二氟-7-(3-氯-4-氟苯胺基)甲基-1，4-二氫-4-氧-喹啉-3-羧酸，(S)-3-甲基-9-氟-10-[N-乙基-3-氯-4-氟苯胺基]甲基-7-氧-2，3-二氫-7H-吡啶[1，2，3-de][1，4]苯並噁嗪-6-羧酸，(S)-3-甲基-9-氟-10-(4-氟苯胺基)甲基-7-氧-2，3-二氫-7H-吡啶[1，2，3-de][1，4]苯並噁嗪-6-羧酸等。
本發明的衍生物還包括醫藥上可接受的上述化合物的各種加合物，包括上述化合物的水合物、與無機酸、有機酸組成的鹽或與鹼組成的鹽。
所述及的化合物可以採用如下三種方法之一進行製備方法1該方法包括如下步驟(1)7-硝甲基氟喹諾酮的還原反應以7-硝甲基氟喹諾酮為起始原料，在醇類溶劑中，在阮內鎳(Raney Ni)的催化下，加氫還原反應，然後從反應產物中收集7-胺甲基氟喹諾酮；所說的溶劑包括乙醇或乙二醇單甲醚，反應溫度為20～50℃，壓力為常壓～10atm；(2)7-胺甲基氟喹諾酮的環化將步驟(1)的7-胺甲基氟喹諾酮置於溶劑、鹼性物質與二滷代烴中進行環合反應，然後從反應產物中收集7-胺甲基氟喹諾酮的環化物；所說的溶劑為乙腈，DMF，DMSO或吡啶；所說的二滷代烴為二溴戊烷或二氯丁烷等；所說的鹼性物質為K2CO3，Na2CO3，KOH或三乙胺等。反應的工藝條件為溫度為室溫至150℃，優選的摩爾比例為7-胺甲基氟喹諾酮∶二滷代烴＝1∶1～1∶1.3；(3)水解將步驟(2)的環合產物在HCl和HOAc的混合物中進行水解，濃鹽酸與HOAc的摩爾比以1∶3為好。其工藝條件如下溫度為室溫至100℃，然後從反應產物中收集本發明的目標產物-----7位取代胺甲基氟喹諾酮衍生物。
其反應通式如下 其中n為1或2，R6代表環丙基，R7代表F，或R7和R6與喹諾酮的1位和8位構成一六元環狀結構，即R7和R6為OCH2CHCH3，CH3的構型可為S型或其消旋體；R8代表烷基或氫，優選的R8為乙基。
7-硝甲基氟喹諾酮可採用文獻(張貞發，周偉澄，氟喹諾酮與硝基甲烷的親核取代反應。中國醫藥工業雜誌2002，33(5)209～211)報導的方法進行製備，本發明不再贅述。
採用本發明的方法，可以方便地製備如代號為A1和B1等目標化合物，如表3和表4所示。
方法2該方法包括如下步驟(1)7-硝甲基氟喹諾酮的Nef反應以含1～4個碳原子的醇和水為溶劑，或以水/乙酸乙酯的兩相體系為溶劑，在鹼性物質和緩衝劑存在的條件下，採用為高錳酸鉀水溶液為氧化劑，然後從反應產物中收集由7-硝甲基氟喹諾酮轉化的醛，代號為VII。反應的工藝條件如下反應溫度為-10℃～室溫，優選的溫度為-10～0℃，所說的醇類物質可優選採用甲醇、乙醇或叔丁醇；所說的鹼性物質可優選採用NaH、醇鈉、NaOH或KOH及其混合物；所說的緩衝劑優選採用MgSO4、H3BO3或Na2B4O7及其混合物；當以甲醇為溶劑，KOH為鹼，Na2B4O7為緩衝劑時，由4個硝甲基中間體IVa、IVb、IVc和IVd順利得到相應的醛VIIa、VIIb、VIIc和VIId，其理化常數見表1；(2)還原反應以NaBH4還原劑，將步驟(2)的醛還原為醇，反應的工藝條件如下反應溫度為-10℃～80℃，優選的溫度為-5～5℃，反應結束後，從反應產物中收集由步驟(2)的醛所還原的醇；採用上述過程可將步驟(1)所述及的醛VIIa、VIIb、VIIc和VIId還原為相應的醇VIIIa、VIIIb、VIIIc和VIIId，其理化常數見表2；(3)溴化反應以PBr3為溴化劑，將步驟(2)的醇轉化成溴代烴，反應的工藝條件如下反應溫度為-10℃～80℃，優選的溫度為-5～5℃，醇與PBr3的摩爾比為醇∶PBr3＝1∶1，反應結束後，從反應產物中收集溴代烴；採用上述過程可將步驟(2)所述及的VIIIa、VIIIb、VIIIc和VIIId轉化成相應的溴代烴IXa、IXb、IXc和IXd；(4)取代和水解反應溴代烴IX與合適的胺類化合物以乙腈為溶劑，在室溫至回流溫度下進行取代反應，獲得取代物VI，然後將取代物VI在水中進行水解，從反應產物中收集本發明的目標產物，7位取代胺甲基氟喹諾酮衍生物。
所說的合適的胺類化合物包括C1～C10的脂肪伯氨或仲氨，C3～C6的環狀脂肪伯氨或仲氨，取代苯氨，N-烷基取代苯胺或雜環氨如 和 其中n，R3，R4和Z的定義與本說明書第2頁和第3頁的n，R3，R4和Z的定義相同；IX與胺類化合物的比為1∶1～1∶10；所說的水解劑為HCl和HOAc的混合物，HCl與HOAc的摩爾比以1∶1～5為適宜，水解溫度為10～110℃。
當以環狀脂肪仲胺為取代劑時，可在等摩爾或胺稍微過量以及室溫的條件下進行，代號為A24，A28～A34，B11～B13，B19～B26，C17～C19，C25～C29，D4～D6，D11～D18的目標化合物。即為通過該法實現的(見表3～6)；當以N-烷基苯胺為取代劑時，由於其反應活性性低，取代反應在室溫進行比較慢，最好在乙腈回流條件下進行取代反應，可順利得到取代物VI，水解後可獲得代號為A35、C30、C31的目標化合物(見表3，5)。
當環狀脂肪胺中存在兩個仲氨基時，就有單取代和雙取代的選擇性問題。以哌嗪的反應為例，等摩爾的哌嗪和前述的IXa直接混和於乙腈中室溫反應，得到的主產物VI帶有兩個喹諾酮母環，經水解得到對應的代號為A36的目標化合物(見表3)，同樣高哌嗪與IXa反應再經水解可得到代號為A37目標化合物(見表3)。
改變加料方式，將IXa的乙腈溶液滴入10倍的哌嗪乙腈溶液中，室溫反應，得單取代產物，再經水解即得到代號為A25～A27，B14～B18，C20～C24，D7～D10(見表3～6)的目標化合物。
按照合成單取代哌嗪衍生物的方法，向過量的環丙胺等伯胺的乙腈溶液中滴入IX的乙腈溶液，大多數情況能以較好的收率獲得伯胺單取代產物。只有位阻很小的甲胺，可能是由於雙取代的原因，單取代產物的收率較低。進一步水解得到代號為A2～A8，B2～B8，C1～C7，D1，D2的目標化合物(見表3～6)。該方法的反應通式如下
其中R1和R2的定義同上，R6代表環丙基，R7代表F，或R7和R6與喹諾酮的1位和8位構成一六元環狀結構，即R7和R6為OCH2CHCH3，CH3的構型可為S型或其消旋體；R8代表烷基或氫，優選的R8為乙基。
表1醛VII的數據 cp為環丙基表2醇VIII的數據 方法3該方法包括如下步驟(1)還原胺化還原胺化是一種常見的將醛酮轉化成胺的方法，由於方法2步驟(1)中合成的中間體VII為芳香醛，它和芳香胺應該較易形成稀夫氏鹼(schiff’sbase)，因此可將所述及的中間體VII與芳香胺在醇類溶劑中進行反應，所獲得的稀夫氏鹼不加分離，再用NaBH3CN還原。反應的工藝條件如下製備稀夫氏鹼的反應溫度為室溫～80℃，還原反應的溫度為0℃～室溫。反應結束後，從反應產物中收集代號為VI的化合物；優選的醇類溶劑為甲醇或乙醇所說的芳香胺包括取代(或不取代)的苯氨或芳雜環氨，如4-氯苯氨、3-氯-4-氟苯氨、6-胺基-2，4-二甲基吡啶中的一種；(2)甲基化反應將步驟(1)所得的代號為VI的化合物在甲醇中與甲醛和NaBH3CN進行甲基化反應。反應的工藝條件如下反應溫度為0℃～室溫，反應結束後，從反應產物中收集甲基化產物；(3)水解反應將步驟(1)或(2)的產物與HCl和HOAc的混合物在10～110℃的溫度下進行水解反應，HCl與HOAc的摩爾比以1∶1～5為適宜，從反應產物中收集本發明的目標產物。其反應通式如下 其中R1的定義同上，Ar為取代(或不取代)的苯基或芳雜環基，如4-氯苯基、3-氯-4-氟苯基、2，4-二甲基吡啶-6-基中的一種；R6代表環丙基，R7代表F，或R7和R6與喹諾酮的1位和8位構成一六元環狀結構，即R7和R6為OCH2CHCH3，CH3的構型可為S型或其消旋體；R8代表烷基或氫，優選的R8為乙基。
如以3-氯-4-氟苯胺為例，將醛VIIa和等當量的氟氯苯胺混和於乙醇中加熱形成Schiff鹼，以NaBH3CN和甲醇的混合物進行甲基化還原，得到的產物VI3再經水解得代號為A13的目標化合物。同理，可獲得代號為A9～A21，B9，B10，C8～C16，C32，D3的目標化合物(見表3～6)。
其中C32的製備是用醛VIIc與對氟苯胺還原胺化得中間體VI4，不經分離再與甲醛和NaBH3CN進行甲基化得VI5，經水解得C32。
本文所有目標化合物均進行了體外抗菌活性試驗，用文獻(劉慶，周偉澄，餘愛珍等7-[4-(2，4-二胺基喹唑啉-6-基)哌嗪-1-基]-6-氟喹諾酮化合物的合成和抗菌活性 中國醫藥工業雜誌 1996，27104)報導的瓊脂對倍稀釋法測定了它們對下列16株實驗室標準菌(前5種是G+菌，後11株為G菌)的體外最低抑菌濃度(MIC)金葡菌26003(Staphylococcus aureus)，表皮葡萄球菌26069(Streptococcusepidermidis)，肺炎雙球菌31002(Streptococcus pneuminiae)，白色葡萄球菌26101(Staphylococcus albus)，腸球菌32220(Streptococcus enteridis)，大腸桿菌44102(Escherichia coli)，宋氏志賀氏菌51081(Shigella Sonnei)，鮑氏志賀氏菌51313(Shigella boydii)，奇異變形桿菌49005(Proteus mirabilis)，普通變形桿菌49085(Proteus vugaris)，摩爾根變形桿菌49086(Proteus morganii)，肺炎桿菌46101(Klebsiella pneumoniae)，腸炎沙門氏菌50041(Salmonella enteridis)，傷寒桿菌50097(Salmonella typhi)，枸櫞酸桿菌48017(Salmonella citrobacter)，粘質沙雷氏菌41002(Serratia marcescens)。其結果列於表11中。
由表11可見，本發明的化合物具有明顯的抗菌活性。對所測的所有G-菌，A1，C4，D1活性相當或略優於洛美沙星。A2活性較好，對鮑氏志賀氏菌，肺炎桿菌，腸炎沙門氏菌及枸櫞酸桿菌活性優於洛美沙星和帕蘇沙星，A5活性大體與洛美沙星相當，對宋氏志賀氏菌，肺炎桿菌和枸櫞酸桿菌活性優於洛美沙星和帕蘇沙星。在所有目標化合物中，D2的抗G-菌活性較強，對所測的菌株，除變形桿菌和粘質沙雷氏菌外，對其它9株G-菌活性優於帕蘇沙星和洛美沙星。
對G+菌的作用，A9～A18，C8～C15和D3活性較強，C12除腸球菌外，對其餘4株G+菌的作用優於洛美沙星，帕蘇沙星和萬古黴素。C9對金葡菌，肺炎雙球菌和表葡菌的活性也優於所有對照藥。
表3.1-環丙基-6，8-二氟-7-取代胺甲基-1，4-二氫-4-氧代喹啉-3-羧酸衍生物的數據

a所有鹽酸鹽用水/乙醇重結晶，游離鹼用乙二醇單甲醚/乙醇重結晶。
b下面幾個化合物氯的元素分析結果(found/calcd)A229.38/9.23；A2614.97/15.17；A2112.46/12.12；A207.39/7.13；A369.66/9.71。
c用HREIMS測得的分子量(found/calcd)。
d結構式見第7頁。
e收率按最後兩步計。
表4.1-乙基-6，8-二氟-7-取代胺甲基-1，4-二氫-4-氧代喹啉-3-羧酸衍生物的數據
a所有鹽酸鹽用水/乙醇重結晶，游離鹼用乙二醇單甲醚/乙醇重結晶。
b下面幾個化合物氯的元素分析結果(found/calcd)B119.27/9.18；B1915.62/15.80；B1011.99/12.37；B97.18/7.31。
c收率按最後兩步計。
表5.3-(S)-甲基-9-氟-10-取代胺甲基-7-氧代-2，3-二氫-7H-吡啶[1，2，3-de]-1，4-苯並噁嗪-6-羧酸衍生物的數據

a所有鹽酸鹽用水/乙醇重結晶，游離鹼用乙二醇單甲醚/乙醇重結晶。
bC24 and C16氯的元素分析(found/calcd)14.92/14.79；11.94/11.87。
cHREIMS測得的分子量(found/calcd)。
dDMSO為溶劑，g/100ml。
e收率按最後兩步計。
表6.3-甲基-9-氟-10-取代胺甲基-7-氧代-2，3-二氫-7H-吡啶[1，2，3-de]-1，4-苯並噁嗪-6-羧酸衍生物的數據
a所有化合物用水/乙醇重結晶，只有D3用乙二醇單甲醚/乙醇重結晶。
b收率按最後兩步計。
表7.化合物A1～A37a的1HNMR數據(δppm)




a以DMSO-d6為溶劑。
b加D2O消失。
表8.化合物B1～B26a的1HNMR數據(δppm)



aB19的溶劑是CF3COOD，其餘用DMSO-d6。
b加D2O消失。
表9.化合物C1～C32a的1HNMR數據(δppm)




a以DMSO-d6為溶劑。
b加D2O消失。
表10.化合物D1～D18a的1HNMR數據(δppm)



a以DMSO-d6為溶劑。
b加D2O消失。
表11體外抗菌試驗結果(MIC，μg/ml)






*Sau金葡菌，41002(Serratia marcescens)Sep表皮葡萄球菌，Spn肺炎雙球菌，Sah白色葡萄球菌，Ste腸球菌，Ec大腸桿菌，Sso宋氏志賀氏菌，Sbo鮑氏志賀氏菌，Pmi奇異變形桿菌，Pv普通變形桿菌，Pmo摩爾根變形桿菌，Kp肺炎桿菌，Sae腸炎沙門氏菌，S守傷寒桿菌，Sci枸櫞酸桿菌，Sma粘質沙雷氏菌
具體實施例方式
本發明所有化合物熔點用毛細管熔點測定儀測定，核磁共振由Bruke AM-400型核磁共振儀測定，以TMS為內標，質譜用Finnign-MAT212型質譜儀測定，元素分析由Carlo Erba1106型自動元素分析儀測定，比旋光度由Perkin Elmer P-341旋光儀測定。目標化合物的HNMR數據見表7～10。
柱層析所用矽膠為青島海洋化工廠生產(200-300目)，薄層層析板為煙臺芝罡實驗化工廠生產的HSF-254型，無水反應均在N2保護下進行。
實施例11-環丙基-6，8-二氟-7-胺甲基-1，4-二氫-4-氧-喹啉-3-羧酸乙酯(代號為Va)的合成將(11.8g，33.5mmol)1-環丙基-6，8-二氟-7-硝甲基-1，4-二氫-4-氧-喹啉-3-羧酸乙酯(代號為IVa)溶於500ml乙醇及250ml乙二醇甲醚中，加入20克阮內鎳，在室溫10atm下加氫氫化24h。過濾，乙醇洗滌，濾液減壓濃縮，加入HCl/乙醇調節pH＜3，減壓蒸乾溶劑，殘餘物以甲醇重結晶，析出固體過濾，加入到碳酸鈉溶液和二氯甲烷混和物中攪拌，分層，水層以二氯甲烷萃取兩次，有機相合併，先後以水，飽和NaCl溶液洗滌，MgSO4乾燥，減壓蒸乾溶劑得Va(5.1g，48％)。mp168-172℃，HNMR(DMSO-d6)，δppm，8.52(s，1H，2-H)，7.82(d，J＝9.2Hz，1H，5-H)，6.88(br，NH2)，4.20-4.31(m，4H，2CH2)，3.99(m，1H，CH)，1.28(t，J＝7.2Hz，3H，CH3)，1.17(br，4H，CH2CH2).EIMS(m/z)322(M+)，277(M-OCH2CH3)，250(M-COOEt+1)。
同理，以1-乙基-6，8-二氟-7-硝甲基-1，4-二氫-4-氧-喹啉-3-羧酸乙酯(代號為IVb)替代IVa，可獲得1-乙基-6，8-二氟-7-胺甲基-1，4-二氫-4-氧-喹啉-3-羧酸乙酯(代號為Vb)。
實施例21-環丙基-6，8-二氟-7-哌啶基甲基-1，4-二氫-4-氧-喹啉-3-羧酸乙酯(代號為VI1)的合成將(216mg，0.67mmol)Va與(166mg，0.7mmol)二溴戊烷混和於50ml乙腈中，加入(250mg，1.8mmol)碳酸鉀，回流反應8h，蒸去溶劑。加入水及二氯甲烷分層，水層以二氯甲烷萃取兩次，有機相合併，先後以水，飽和NaCl溶液洗滌，MgSO4乾燥，減壓蒸去溶劑，殘餘物經柱層析(石油醚/乙酸乙酯1∶1為展開劑)得VI1(165mg，63％)。mp152-155℃，HNMR(CDCl3)，δppm，8.60(s，1H，2-H)，7.99(d，J＝8.8Hz，1H，5-H)，4.39(t，J＝7.2Hz，2H，OCH2)，3.91-3.97(m，1H，CH)，3.81(s，2H，NCH2Ar)，2.51(br，4H，2NCH2)，1.60(br，4H，2CH2)，1.41(t，J＝6.8Hz，5H，CH2+CH3)，1.27(m，2H，cyclopropy1-H)，1.13(br，2H，cyclopropyl-H).EIMS(m/z)390(M+)，345，278，235，192，98.。
實施例3採用實施例2相同的方法，但以Vb取代上述的Va，即可獲得1-乙基-6，8-二氟-7-哌啶基甲基-1，4-二氫-4-氧-喹啉-3-羧酸乙酯(代號為VI2)(47％)，mp161-164℃，1HNMR(CDCl3)，δppm，8.59(s，1H，2-H)，7.99(d，J＝8.8Hz，1H，5-H)，4.39(t，J＝7.2Hz，2H，OCH2)，3.94(br，3H，NCH+NCH2Ar)，2.65 (br，4H，2NCH2)，1.81(br，4H，2CH2)，1.41(t，J＝6.8Hz，3H，CH3)，1.21(m，2H，cyclopropyl-H)，1.13(br，2H，cyclopropyl-H).EIMS(m/z)376(M+)，356，331，278，235，215，173，98.
實施例41-環丙基-6，8-二氟-7-哌啶基甲基-1，4-二氫-4-氧-喹啉-3-羧酸(代號為A23)的合成將(150mg，0.38mmol)VI1溶於3∶1的HOAc/HCl中，回流3h，蒸乾溶劑，以95％乙醇重結晶得A23(98mg，64％)，即獲得目標產物A23。理化常數見表3。
實施例5以實施例4同樣的方法，但以VI2取代VI1，即可獲得1-環丙基-6，8-二氟-7-四氫吡咯基甲基-1，4-二氫-4-氧-喹啉-3-羧酸(代號為A22)。理化常數見表3。
實施例61-環丙基-6，8-二氟-7-甲醯基-1，4-二氫-4-氧-喹啉-3-羧酸乙酯(VIIa)的合成(10g，28.5mmol)IVa與200ml甲醇混和，冰鹽冷卻下滴入KOH(4.78g，84mmol)的甲醇(285ml)溶液。滴完後攪拌30分鐘。加入冰水冷卻的Na2B4O7(15g)的水(100ml)溶液，滴入KMnO4(3.0g，19mmol)的水(750ml)溶液，滴加過程溫度控制在-10～-5℃之間，滴完後同溫反應2h，反應混和物通過薄層矽膠過濾，矽膠層用少量乙酸乙酯洗兩次，水相以氯化鈉飽和，乙酸乙酯萃取5次，合併有機相，並以水，飽和NaCl溶液洗滌，MgSO4乾燥，減壓蒸乾溶劑，粗品以丙酮重結晶得VIIa(6.1g，66％)。
採用同樣的方法，分別以1-乙基-6，8-二氟-7-硝甲基-1，4-二氫-4-氧-喹啉-3-羧酸乙酯(代號為IVb)、(S)-9-氟-3-甲基-10-硝甲基-7-氧-2，3-二氫-7H-吡啶[1，2，3-de][1，4]苯並噁嗪-6-羧酸乙酯(代號為IVc)、或9-氟-3-甲基-10-硝甲基-7-氧-2，3-二氫-7H-吡啶[1，2，3-de][1，4]苯並噁嗪-6-羧酸乙酯(代號為IVd)替代IVa，可獲得中間體1-乙基-6，8-二氟-7-甲醯基-1，4-二氫-4-氧-喹啉-3-羧酸乙酯(代號為VIIb)、(S)-9-氟-3-甲基-10-甲醯基-7-氧-2，3-二氫-7H-吡啶[1，2，3-de][1，4]苯並噁嗪-6-羧酸乙酯(代號為VIIc)和9-氟-3-甲基-10-甲醯基-7-氧-2，3-二氫-7H-吡啶[1，2，3-de][1，4]苯並噁嗪-6-羧酸乙酯VIId(代號為VIId)，理化常數見表1。
實施例71-環丙基-6，8-二氟-7-羥甲基-1，4-二氫-4-氧-喹啉-3-羧酸乙酯VIIIa將(6.0g，18.7mmol)VIIa溶入500ml甲醇中，冰水冷卻下分批加入(0.35g，9.3mmol)硼氫化鈉，同溫反應1h。加入5ml丙酮，攪拌半小時，減壓蒸去溶劑，殘餘物加入水，乙酸乙酯分層，水層以乙酸乙酯萃取兩次，合併有機層，並以水，飽和NaCl溶液洗滌，MgSO4乾燥，減壓蒸去溶劑，殘餘固體以乙醇重結晶得VIIIa(4.7g，78％)。mp168-170℃，1HNMR(CDCl3，δppm)8.57(s，1H，2H)，7.91(dd，J＝9.2Hz，1H，5-H)，4.89(s，2H，CH2(OH))，4.39(q，J＝7.2Hz，2H，OCH2)，3.91(m，1H，NCH)，1.40(t，J＝7.2Hz，3H，CH3)，1.25-1.27(m，2H，CH2)，1.14-1.19(m，2H，CH2)；分別以VIIb、VIIc和VIId替代VIIa，採用同樣的方法可獲得1-乙基-6，8-二氟-7-羥甲基-1，4-二氫-4-氧-喹啉-3-羧酸乙酯(代號為VIIIb)，(S)-9-氟-3-甲基-10-羥甲基-7-氧-2，3-二氫-7H-吡啶[1，2，3-de][1，4]苯並噁嗪-6-羧酸乙酯(代號為VIIIc)和9-氟-3-甲基-10-羥甲基-7-氧-2，3-二氫-7H-吡啶[1，2，3-de][1，4]苯並噁嗪-6-羧酸乙酯(代號為VIIId)。VIIIb1HNMR(CDCl3)δppm8.41(s，1H，2-H)，8.01(d，J＝11.2Hz，1H，5-H)，4.90(s，2H，CH2(OH))，4.38-4.43(m，4H)，1.54(t，J＝6.8Hz，3H)，1.41(t，J＝7.2Hz，3H)。
實施例81-環丙基-6，8-二氟-7-溴甲基-1，4-二氫-4-氧-喹啉-3-羧酸乙酯IXa將(4.7g，14.6mmol)VIIIa溶於150ml二氯甲烷中，冰水冷卻，加入三溴化磷(1.37ml，14.6mmol)。同溫反應4h，加入二氯甲烷稀釋，先後以飽和碳酸氫鈉，水及飽和NaCl洗滌，MgSO4乾燥，蒸去溶劑得IXa(5.0g，89％)。產品不經純化直接投入下一步反應。
分別以VIIIb，VIIIc和VIIId替代VIIIa，採用同樣的方法，可獲得1-乙基-6，8-二氟-7-溴甲基-1，4-二氫-4-氧-喹啉-3-羧酸乙酯(代號為IXb)，(S)-9-氟-3-甲基-10-溴甲基-7-氧-2，3-二氫-7H-吡啶[1，2，3-de][1，4]苯並噁嗪-6-羧酸乙酯(代號為IXc)和9-氟-3-甲基-10-溴甲基-7-氧-2，3-二氫-7H-吡啶[1，2，3-de][1，4]苯並噁嗪-6-羧酸乙酯(代號為IXd)。
實施例91-環丙基-6，8-二氟-7-嗎啉基甲基-1，4-二氫-4-氧-喹啉-3-羧酸鹽酸鹽(A24)將(350mg，0.9mmol)IXa溶於乙腈中，加入(187mg，2.1mmol)嗎啉及(0.32g，2.3mmol)碳酸鉀，室溫攪拌4h，蒸去乙腈，殘餘物以水，乙酸乙酯分層，水層以乙酸乙酯萃取兩次，合併有機相，有機相先後以水，飽和食鹽水洗滌，MgSO4乾燥，蒸去溶劑。加入4∶1 HOAc/HCl 8ml，回流3h，蒸去溶劑，殘餘物以95％乙醇重結晶得A24(200mg，兩步收率共計51％)。
採用同樣的方法，分別以IXb、IXc和IXd替代IXa，可獲得代號為A28～A34，B11～B13，B19～B26，C17～C19，C25～C29的目標化合物，理化常數列表3～6中。
實施例109-氟-3-甲基-10-甲胺基甲基-7-氧-2，3-二氫-7H-吡啶[1，2，3-de][1，4]苯並噁嗪-6-羧酸鹽酸鹽(D1)的合成將濃度為(0.39g，1mmol)IXd的25ml乙腈溶液緩慢滴到甲胺(15ml)的50ml乙腈溶液中，滴完之後攪拌2h，減壓蒸去溶劑及過量胺，殘餘物加水，二氯甲烷分層，水相以二氯甲烷萃取兩次，合併有機層，先後以水，飽和NaCl洗滌，MgSO4乾燥，蒸去溶劑，加入4∶1 HOAc/HCl 8ml，回流3h，蒸去溶劑，殘餘物以95％乙醇重結晶得D1(163mg，43％)。
採用同樣的方法，分別以IXa、IXb、IXc替代IXd可獲得目標化合物A2～A8，A25～A27，B2～B8，B14～B18，C1～C7，C20～C24，D2和D7～D10，理化常數列與表3～6中。
實施例11(S)-9-氟-3-甲基-10-[N-乙基-3-氯-4-氟苯胺基]甲基-7-氧-2，3-二氫-7H-吡啶[1，2，3-de][1，4]苯並噁嗪-6-羧酸(C30)的合成將(421mg，1.1mmol)IXc與N-乙基-3-氯-4-氟-苯胺(140mg，1.2mmol)混和於40ml乙腈中，加入碳酸鉀(280mg，2mmol)，回流4h，蒸去溶劑，經類似水解和後處理得目標化合物C30(228mg，49％)。
採用同樣的方法，以IXa替代IXc，可獲得目標化合物A35和C31，理化常數列表3～6。
實施例121-環丙基-6，8-二氟-7-(3-氯-4-氟苯胺基)甲基-1，4-二氫-4-氧-喹啉-3-羧酸(A13)的合成將(0.35g，1.1mmol)VIIa溶於20ml乙醇中，加入3-氯-4-氟苯胺(160mg，1.1mmol)，加熱回流1h，冷到室溫，加入50ml甲醇和少量甲基紫，再加入NaBH3CN(80mg，1.29mmol)，體系變藍色，在反應過程中，多次滴入HCl/甲醇，以使藍色褪去，室溫攪拌過夜，蒸去溶劑，殘餘物加水，二氯甲烷分層，水相以二氯甲烷萃取兩次，合併有機層，先後以水，飽和NaCl洗滌，MgSO4乾燥，蒸去溶劑，加入4∶1HOAc/HCl8ml，回流3h，蒸去溶劑，用乙醇/乙二醇單甲醚重結晶得目標化合物A13(289mg，63％)。
採用同樣的方法，分別以VIIb、VIIc、或VIId替代VIIa，可獲得目標化合物A9～A21，B9，B10，C8～C16和D3，理化常數列與表3～6中。
實施例13(S)-9-氟-3-甲基-10-[N-甲基-4-氟苯胺基]甲基-7-氧-2，3-二氫-7H-吡啶[1，2，3-de][1，4]苯並噁嗪-6-羧酸(C31)的合成將(0.51g，1.6mmol)VIIc，對氟苯胺(222mg，1.7mmol)混和於乙醇中，加熱回流1h，冷卻至室溫，加入少量甲基紫，再加入NaBH3CN(100mg，1.6mmol)，體系變藍，在反應過程中，多次滴入HCl/甲醇，以使藍色褪去，室溫反應過夜，加入甲醛0.5ml和NaBH3CN(100mg，1.6mmol)。多次滴入HCl/甲醇，以使藍色褪去，室溫反應6h，蒸去溶劑，殘餘物加入水，乙酸乙酯分層，水層再以乙酸乙酯萃取兩次，合併有機層，先後以水，飽和NaCl洗滌，MgSO4乾燥，蒸去溶劑得固體，粗品經類似水解及後處理得C31(0.306g，45％)，理化常數見表5。
權利要求
1.具有抗菌活性的7位取代胺甲基氟喹諾酮衍生物，其特徵在於，該衍生物為具有如下結構通式之一的化合物 式中R1，R2為H、脂肪烴基或芳香烴基，或NR1R2為環狀結構；
2.如權利要求1所述的衍生物，其特徵在於，NR1R2為 或NR1R2為 R3，R4為H或烴基，n＝1，2，Z為O、S、NH或NR5，R5為脂肪烴基或芳香烴基。
3.如權利要求1或2所述的衍生物，其特徵在於，R1，R2為C1～C10的脂肪烴基、C3～C6的環狀脂肪烴基、取代(或不取代)的苯基或雜環芳香烴基。
4.如權利要求3所述的衍生物，其特徵在於，R1，R2為C1～C4的鏈狀或環狀脂肪烴基或單(或多)滷代(或甲基取代)苯基或吡啶基。
5.如權利要求4所述的衍生物，其特徵在於，R1，R2為甲基、乙基、異丙基、環丙基、4-氯苯基、3-氯-4-氟苯基或2，4-二甲基吡啶-6-基中的一種。
6.如權利要求1或2所述的衍生物，其特徵在於，R3，R4為C1～C6的烴基。
7.如權利要求6所述的衍生物，其特徵在於，R3，R4為甲基、乙基、丙基、異丙基中的一種。
8.如權利要求2所述的衍生物，其特徵在於，R5為C1～C6的脂肪烴基或取代(或不取代)的苯基或雜環等的芳香烴基。
9.如權利要求8所述的衍生物，其特徵在於，R5為甲基、乙基、4-甲氧基苯基中的一種。
10.如權利要求1所述的衍生物，其特徵在於，所述及的化合物為1-環丙基-6，8-二氟-7-環丙胺基甲基-1，4-二氫-4-氧-喹啉-3-羧酸，1-環丙基-6，8-二氟-7-(3-氯-4-氟苯胺基)甲基-1，4-二氫-4-氧-喹啉-3-羧酸，(S)-3-甲基-9-氟-10-[N-乙基-3-氯-4-氟苯胺基]甲基-7-氧-2，3-二氫-7H-吡啶[1，2，3-de][1，4]苯並噁嗪-6-羧酸，(S)-3-甲基-9-氟-10-(4-氟苯胺基)甲基-7-氧-2，3-二氫-7H-吡啶[1，2，3-de][1，4]苯並噁嗪-6-羧酸。
11.如權利要求1所述的衍生物，其特徵在於，該衍生物包括醫藥上可接受的上述化合物的各種加合物。
12.如權利要求11所述的衍生物，其特徵在於，所述及的加合物包括上述化合物的水合物、與無機酸、有機酸組成的鹽或與鹼組成的鹽。
13.如權利要求1所述的衍生物的製備方法，其特徵在於，該方法包括如下步驟(1)以7-硝甲基氟喹諾酮為起始原料，在醇類溶劑中，在阮內鎳(Raney Ni)的催化下，加氫還原反應；所說的溶劑包括乙醇或乙二醇單甲醚，反應溫度為20～50℃，壓力為常壓～10atm；(2)將步驟(1)的7-胺甲基氟喹諾酮置於溶劑、鹼性物質與二滷代烴中進行環合反應；所說的溶劑為乙腈，DMF，DMSO或吡啶；所說的二滷代烴為二溴戊烷或二氯丁烷等；所說的鹼性物質為K2CO3，Na2CO3，KOH或三乙胺，溫度為室溫至150℃，摩爾比例為7-胺甲基氟喹諾酮∶二滷代烴＝1∶1～1∶1.3；(3)將步驟(2)的環合產物在HCl和HOAc的混合物中進行水解，溫度為室溫至100℃，然後從反應產物中收集7位取代胺甲基氟喹諾酮衍生物。
14.如權利要求1所述的衍生物的製備方法，其特徵在於，該方法包括如下步驟(1)7-硝甲基氟喹諾酮的Nef反應以含1～4個碳原子的醇和水為溶劑，或以水/乙酸乙酯的兩相體系為溶劑，在鹼性物質和緩衝劑存在的條件下，採用為高錳酸鉀水溶液為氧化劑，反應溫度為-10℃～室溫；(2)以NaBH4還原劑，將步驟(2)的醛還原為醇，反應溫度為-10℃～80℃；(3)以PBr3為溴化劑，將步驟(2)的醇轉化成溴代烴，反應溫度為-10℃～80℃，醇與PBr3的摩爾比為醇∶PBr3＝1∶1；(4)溴代烴與胺類化合物以乙腈為溶劑，在室溫至回流溫度下進行取代反應，獲得取代物，然後將取代物進行水解，從反應產物中收集7位取代胺甲基氟喹諾酮衍生物，水解溫度為10～110℃；所說的胺類化合物包括C1～C10的脂肪伯氨或仲氨，C3～C6的環狀脂肪伯氨或仲氨，取代苯氨，N-烷基取代苯胺或雜環氨；溴代烴與胺類化合物的比為1∶1～1∶10。
15.如權利要求14所述的衍生物的製備方法，其特徵在於，步驟(1)7-硝甲基氟喹諾酮的Nef反應的溫度為-10～0℃，醇類物質為甲醇、乙醇或叔丁醇；鹼性物質為NaH、醇鈉、NaOH或KOH及其混合物；緩衝劑為MgSO4、H3BO3或Na2B4O7及其混合物；步驟(2)的溫度為-5～5℃；步驟(3)的溫度為-5～5℃；
16.如權利要求14所述的衍生物的製備方法，其特徵在於，所說的胺類化合物為 和 其中n，R3，R4和Z同上所述。
17.如權利要求1所述的衍生物的製備方法，其特徵在於，該方法包括如下步驟(1)將權利要求14步驟(1)所合成的中間體芳香醛與芳香胺在醇類溶劑中進行反應，形成稀夫氏鹼，所獲得的稀夫氏鹼不加分離，再用NaBH3CN還原，製備稀夫氏鹼的溫度為室溫～80℃，還原反應的溫度為0℃～室溫；所說的芳香胺包括取代(或不取代)的苯氨或芳雜環氨；(2)甲基化反應將步驟(1)所得的化合物在甲醇中與甲醛和NaBH3CN進行甲基化反應，反應溫度為0℃～室溫；(3)水解反應將步驟(1)或(2)的產物與HCl和HOAc的混合物在10～110℃的溫度下進行水解反應，HCl與HOAc的摩爾比為1∶1～5，從反應產物中收集本發明的目標產物。
18.如權利要求17所述的衍生物的製備方法，其特徵在於，所說的芳香胺包括4-氯苯氨、3-氯-4-氟苯氨、6-胺基-2，4-二甲基吡啶中的一種，所說的醇類溶劑為甲醇或乙醇。
全文摘要
本發明公開了一種具有抗菌活性的7位取代胺甲基氟喹諾酮衍生物及製備方法，該衍生物具有抗菌作用，特別具有抗革蘭氏陽性菌作用。本發明的7位取代胺甲基氟喹諾酮衍生物為具有如下結構通式之一的化合物。
文檔編號C07D215/56GK1493562SQ02112378
公開日2004年5月5日 申請日期2002年7月4日 優先權日2002年7月4日
發明者周偉澄, 張貞發, 史翔 申請人:上海醫藥工業研究院