论文摘要
大环内酯类抗生素（macrolides）是由链霉菌产生的一类碱性亲酯性化合物,其结构主要包括大环内酯骨架及糖基衍生物,二者以甙键连接的。以红霉素A为代表的第一代和以克拉霉素及阿奇霉素为代表的第二代大环内酯类抗生素对革兰氏阳性菌、支原体、衣原体等抑制活性较高,在临床上主要用于治疗呼吸道、消化道及泌尿生殖系统感染引起的疾病。近年来,抗生素的使用越来越广泛,但一直缺乏正确的用药指导及适度的监管,导致细菌耐药现象越来越严重,削弱了大环内酯类的疗效,严重限制了其临床使用。目前,研究者已经为研发抗耐药菌活性显著提高的结构新颖的大环内酯类抗生素付出了巨大的努力。对抗生素的作用机制研究表明：细菌核糖体50S大亚基的23S rRNA可以分为五个区域,肽酰转移酶中心（peptidyl transferase center, PTC）位于结构域V中心环处。新生肽在PTC合成后被释放至肽释放通道,依次经过结构域Ⅴ、Ⅱ、Ⅳ、L4和L22蛋白构成的狭窄门防、结构域Ⅰ和Ⅲ后离开。PTC至狭窄门防段可能存在三个抗生素结合位点：1)位于结构域V肽释放通道入口处的A2058和A2059；2)位于肽释放通道入口的另一侧的结构域V的U2609和结构域Ⅱ的A752；3)PTC的A位和P位,此二者是氯霉素或克林霉素的结合位点。细菌对大环内酯类的主要耐药机制为核糖体靶点修饰和主动外排,耐药基因erm编码的甲基化酶可以将大环内酯类的主要结合位点A2058或A2059甲基化或双甲基化,使药物与细菌核糖体结合力减弱,导致细菌产生MLSB型耐药；耐药基因mef过度表达可产生具有外排作用的膜蛋白,该蛋白能将进入细菌体内的十四、十五元大环内酯排出菌体外,使药物浓度降低至有效抑菌浓度以下,使细菌产生耐药性。目前,为解决细菌耐药性等问题,研究人员以细菌核糖体A2058或A2059、A752、U2609及50S大亚基的A-P位核苷酸为结合位点,设计合成了一些能够产生多级作用机制的结构新颖的抗耐药菌活性显著提高的大环内酯类衍生物。以上述设计思想为依据,本论文以6,9-亚胺醚红霉素A及阿奇霉素为先导化合物,在保留其活性必需基团C-2’-OH的基础上,对C-4"、C-11及C-12位进行多点修饰,设计合成了三个系列结构新颖的的十五元氮杂内酯类衍生物。目标化合物的结构均已通过MS、IR、1H NMR等方法进行了确证。本论文采用微量肉汤稀释法对目标化合物的体外抗菌活性进行了测定。抗菌活性总结如下：1)抗敏感肺炎链球菌活性：目标化合物对此菌株均有一定的活性。A系列化合物活性与对照药物相当（MIC=0.03μg/mL）；B和C系列与对照药物相比略有下降,C系列的活性稍强；B20、B29和B30为B系列活性最好的化合物（MIC=0.12μg/mL）；C系列MIC值基本相同（0.03-0.12μg/mL）；2)抗耐药肺炎链球菌活性：对各耐药菌株,B和C系列化合物的活性均有显著提高,其中对外排泵耐药肺炎链球菌A22072的活性最好。C系列化合物表现出最强的抗耐药菌活性：抗MLSB型耐药肺炎链球菌B1活性最强的是C14、C17-C19（MIC=0.25μg/mL）,分别是AZM和EMA的512倍,CAM的256倍；抗外排泵耐药肺炎链球菌A22072活性最强的是C17-C19（MIC=0.03μg/mL）,分别为CAM和AZM的128倍,EMA的256倍；抗混合型耐药肺炎链球菌AB11活性最好的仍为C17-C19（MIC=2μg/mL）,分别是EMA和AZM的128倍,CAM的64倍。此外,A系列化合物抗耐药肺炎链球菌B1及AB11活性最好的化合物均为化合物A6,分别是EMA的16和32倍；对耐药菌株A22072的活性与对照药物相当。对目标化合物的构效关系进行了深入研究,总结如下：1)大环内酯类的内酯环骨架结构是产生抗敏感菌活性所必需的；2)在C-11,12位引入环碳酸酯的同时在C-4"位引入氨基甲酸酯侧链,可以提高抗耐药菌活性；C-4"氨基甲酸酯侧链末端为含有吸电子基团的芳杂环时活性强；侧链长度以6个碳原子为最佳,过长或过短均会降低抗耐药菌活性；3)在C-4"及C-11位同时引入氨基甲酸酯侧链,显著增强了抗耐药菌活性。侧链的长度及末端基团的类型对活性均有影响,但C-4"位侧链末端芳杂环上的基团的类型起主要作用,吸电子基团取代的活性明显强于供电子基团取代。与C-4"位单点修饰的衍生物相比,C-4"及C-11位双位点修饰衍生物的抗耐药菌活性明显增强。通过本论文的研究我们发现：阿奇霉素具有抗敏感菌活性高、化学结构稳定及药代动力学特性好等优势,是较为理想的结构修饰母核；大环内酯的内酯环骨架为保持抗菌活性所必需的；C-4"、C-11及C-12是潜力巨大的结构修饰位点,在这些位点上引入长度及末端基团不同的侧链,可以得到抗耐药菌活性明显改善的大环内酯类衍生物。