5-氨基-8-甲氧基喹诺酮羧酸类衍生物及其制法的制作方法
专利名称：5-氨基-8-甲氧基喹诺酮羧酸类衍生物及其制法的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有优良抗菌活性的新的喹诺酮类化合物及其制备方法，涉及含有它们的抗菌药物组合物和饲料添加剂。
背景技术：
喹诺酮类药物从1962年的萘啶酸(nalidixic acid，见G.Y.Lesher等，J.Med.Chem.5，1063-1065(1962))到1999年上市的莫西沙星(moxifloxacin，中国专利公开NO.1074218(1993))，就抗菌活性而言经历了只对大部分革兰氏阴性菌有效到广谱抗菌的转变。
根据喹诺酮类药物已有的构效关系，5-位取代基为NH2时可以提高化合物抗革兰氏阳性菌的活性，同时降低化合物的光毒性。
Sanchez J.P.等在J.Med.Chem.1995，38，4478-4487中报道一系列8-烷氧基和一系列相应的5-氨基-8-烷氧基喹诺酮类化合物进行了构效关系评价，就体外活性而言，抗革兰氏阴性菌的活性，5-氨基-8-烷氧基喹诺酮与8-烷氧基喹诺酮相当或略逊，而抗革兰氏阳性菌的活性要优于后者。他们所合成的5-氨基-8-甲氧基喹诺酮类似物中，7-位侧链仅为部分常见的取代哌嗪，取代氨基吡咯烷以及取代的氨基哌啶，其它7-位环氨侧链并没有进行评价。
本发明将这些侧链引入到5-氨基-8-甲氧基喹诺酮母核中，并测定所形成的化合物的药理活性，来寻找新的喹诺酮类药物。出人意料的是，本发明的这些化合物与对应的类似化合物相比，对广谱致病菌株显示出了更强的抗菌活性，具有良好的药代动力学性能，并且毒性很低。
发明内容
因此，本发明提供如下结构的式(I)化合物，
其中R1和R2与其相连接的氮原子一起形成单或双杂环，在所述环上还可以进一步的具有氮、氧或硫杂原子，并可被选择取代。对于R1和R2与其相连接的氮原子一起形成单或双杂环，本发明优选的是如下基团 或 与这些基团相对应的具体的式(I)化合物是5-氨基-1-环丙基-6，7-二氟-7-(4-甲基-1-哌嗪基)-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸5-氨基-1-环丙基-6，7-二氟-7-(3-甲基-1-哌嗪基)-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸5-氨基-1-环丙基-6，7-二氟-7-(5-甲基-2，5-二氮杂双环[2，2，1]庚烷-2-基)-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸5-氨基-1-环丙基-6-氟-7-(7-氨基-5-氮杂螺[2，4]庚烷-5-基)-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸5-氨基-1-环丙基-6-氟-7-(7-氨甲基-5-氮杂螺[2，4]庚烷-5-基)-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸5-氨基-1-环丙基-6-氟-7-(7-甲基氨甲基-5-氮杂螺[2，4]庚烷-5-基)-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸5-氨基-7-(3-氨甲基-4-甲氧亚胺基-1-吡咯烷基)-1-环丙基-6-氟-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸5-氨基-1-环丙基-7-[(R，R)-2，8-二氮杂双环[4，3，0]壬烷-8-基]-6-氟-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸5-氨基-1-环丙基-7-[(S，S)-2，8-二氮杂双环[4，3，0]壬烷-8-基]-6-氟-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸5-氨基-1-环丙基-7-(2，8-二氮杂双环[4，3，0]壬烷-8-基)-6-氟-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸。
本发明的式(I)化合物还包括它们药学上可接受的盐，其生理可水解的酯，溶剂化物和异构体。
本发明还提供式(I)化合物及其药学上可接受的盐，其生理可水解的酯，溶剂化物和异构体的制备方法。
本发明还提供包括(I)化合物及其药学上可接受的盐，其生理可水解的酯，溶剂化物和异构体作为活性成份的抗菌药物组合物。
本发明的式(I)化合物可形成药学上可接受的无毒盐。这些盐包括与无机酸如盐酸、氢溴酸、磷酸、硫酸等的盐，与有机羧酸如乙酸、三氟乙酸、柠檬酸、马来酸、草酸、琥珀酸、苯甲酸、酒石酸、富马酸、扁桃酸、抗坏血酸或苹果酸的盐，或与磺酸如甲磺酸、对甲苯磺酸等的盐，以及与普通已知的并常规应用于喹诺酮化合物技术领域中的其它酸的盐。可按常规转化方法制备这些酸加成盐。
本发明还涉及式(I)化合物的制备方法。
根据本发明，如下述反应路线1所示，式(I)化合物可通过式(II)化合物与式(III)化合物或其盐反应来制备。
反应路线1 在以上路线中，R1、R2如前所述定义；X代表卤素原子，优选为氯、溴或氟；Y代表H、1-6个碳原子的烷基或(取代)苄基。
根据反应路线1，可通过在溶剂存在下并加入适当的碱，在室温到200℃温度下搅拌式(II)化合物和式(III)化合物1-20小时，来制备式(I)化合物。在此反应中，可使用游离化合物形式的式(III)化合物，或其与如盐酸、氢溴酸或三氟乙酸所成的盐。
作为上述反应的溶剂，可使用对反应无不良影响的任何溶剂。优选使用吡啶、乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、六甲基磷酰胺。
该反应一般在酸受体存在下进行。在此情形下，为了提高较昂贵的起始物(II)的反应效率，使用过量的反应物(III)，例如相对起始物(II)为等摩尔量至10倍摩尔量，优选等摩尔量至5倍摩尔量。当使用过量反应物(III)时，反应后留下的未反应的式(III)化合物可回收并重新用于另一反应。优选用于该反应的酸接受体包括无机碱如碳酸氢钠和碳酸钾等，和如下有机碱吡啶、三乙胺、二异丙基乙胺、N，N-二甲基苯胺、N，N-二甲基氨基吡啶、1，8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯和1，4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷。
本发明的式(I)化合物还可通过与反应路线1中相同的条件下式(II)化合物与氨基用氨基保护基P保护的式(III)化合物反应，然后去除氨基保护基P形成目标式(I)化合物。必要时可再经水解或氢解得目标式(I)化合物。
常规用于有机化学领域中的并在反应后易于去除而不分解目标化合物的结构的任何保护基，均可用来对式(III)化合物进行氨基保护，形成具有氨基保护基P的式(III)化合物。可用于此目的的保护基的具体实例包括甲酰基，乙酰基，三氟乙酰基，苯甲酰基，对-硝基苯甲酰基，对-甲苯磺酰基，甲氧羰基，乙氧羰基，叔丁氧羰基，苄氧羰基，对-甲氧基苄氧羰基，三氯乙氧羰基，苄基，对-甲氧基苄基，三苯甲基或四氢呋喃基等。
反应完成后，形成的化合物中存在的氨基保护基P，可根据保护基的相关性质，通过水解，溶剂解或氢解还原去除。例如，可以在溶剂中在有或无酸或碱存在下在0-130℃温度下处理，脱去保护基。可用于此目的的酸包括无机酸如盐酸、氢溴酸、硫酸、磷酸等，有机酸如乙酸、三氟乙酸、甲酸、甲苯磺酸等，或Lewis酸如三溴化硼、氯化铝等。用于该目的的碱，可使用碱金属或碱土金属的氢氧化物，如氢氧化钠、氢氧化钡等，碱金属碳酸盐如碳酸钠、碳酸钙等。碱金属醇盐如甲醇钠、乙醇钠等，或乙酸钠等。反应可在溶剂存在下进行。例如，水或有机溶剂如乙醇、四氢呋喃、二恶烷、乙二醇、乙酸等，或这种有机溶剂与水的混合物。如需要，该反应还可在无任何溶剂存在下进行。
另外，当保护基为对-甲苯磺酰基，苄氧羰基，对-甲氧基苄氧羰基，三氯乙氧羰基，苄基，对-甲氧基苄基，三苯甲基等时，这些基团可通过还原有效地去除。虽然去除保护基的还原反应条件随着相关保护基的性质而变化，但此还原一般用氢气流，在惰性溶剂中在催化剂如铂、钯、Raney镍等存在下于10-100℃温度下进行，或用金属钠或金属锂在氨水中于-50至-10℃温度下进行反应。
在本发明中用作起始物的式(II)化合物为已知化合物，并按现有出版物中已知的方法可容易地制得(见Sanchez J.P.等，J.Med.Chem.38，4478-4487(1995))。
在本发明中用作起始物的式(III)化合物为已知化合物，其实例可包括下述专利公开文件CN 87100580、EP-A-523512、EP-A-230 295、EP-A-357 047、CN1400209、CN 1114959、CN1074218和EP-A-241。
在已知的胺基团中， 优选表示 或 特别优选的 表示 和 本发明还提供含有式(I)化合物或其药学上可接受的盐，其生理可水解的酯，溶剂化物和异构体作为活性成分的抗菌药物组合物，当这种抗菌组合物用于临床目的时，可通过式(I)化合物与药学上接受的惰性载体结合将其配制成口服、非胃肠施用或局部施用的固体、半固体或液体药物制剂。可用于该目的的药学上可接受的惰性载体可分为固态或液态。
本发明的药物组合物，含有生理有效量的本发明化合物和/或药物可接受的载体，在加入药物可接受的载体时，本发明的药物组合物含有的本发明的化合物在组合物中的重量比为0.1-99.9％，药物可接受的载体在组合物中的重量比为0.1-99.9％。
本发明的药物组合物以适合药用的制剂形式存在，这些制剂形式是片剂、糖衣片剂、薄膜衣片剂、肠溶衣片剂、缓释片剂、胶囊剂、硬胶囊剂、软胶囊剂、缓释胶囊剂、口服液、合剂、口含剂、颗粒剂、冲剂、丸剂、散剂、膏剂、丹剂、混悬剂、溶液剂、注射剂、粉针剂、冻干粉针剂、栓剂、软膏剂、硬膏剂、霜剂、喷雾剂、气雾剂、滴剂、贴剂。
本发明的药物组合物，作为制剂形式，每剂中含有的本发明化合物的有效量为0.1mg-1000mg，所述每剂指的是，每一制剂单位，如片剂的每片，胶囊的每粒，也可指每次服用剂量，如每次服用100mg。
本发明的药物组合物在制备成粉剂、片剂、可分散粉剂、胶囊、扁囊剂、栓剂和软膏形式的固体或半固体药物制剂时，可使用固体载体。可使用的固态载体优选为选自稀释剂、调味剂、增溶剂、润滑剂、悬浮剂、粘合剂、膨胀剂等中的一种或多种物质，或可为包封物质。在粉状制剂中，在载体中含有5％或10％到70％的微粒化活性成分。适宜的固态载体的具体实例包括碳酸镁、硬脂酸镁、滑石、蔗糖、乳糖、果胶、糊精、淀粉、明胶、黄嗜胶、甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、低沸点蜡、可可脂等。由于它们易于给药，片剂、粉剂、扁囊剂合胶囊代表最有利的口服固体制剂。
本发明的液体制剂包括溶液、悬液和乳液。例如，非胃肠道给药的可注射制剂可为水或水-丙二醇溶液形式，调节其等渗度，pH等使适于活体的生理条件。液体制剂还可制成在聚乙二醇、水溶液中的溶液形式。可通过将活性成分溶解在水中，再加入适当的着色剂、调味剂、稳定剂和增稠剂，来制备口服水溶液。可将微粒化的活性成分分散在粘性物质如天然或合成胶、甲基纤维素、羧甲基纤维素钠和其它已知悬浮剂中制备适于口服的水悬液。
为了易于给药及剂量均一，将上述药物制剂配制成剂量单位形式是特别有利的。制剂的剂量单位形式指适于作为单一剂量的物理分离单位，每个单位含有产生所期望的治疗效果的计算好的预定量的活性成分。这种剂量单位形式可为包装形式，如片剂、胶囊或装在小管或小瓶中的粉剂，或装在管或瓶中的软膏、凝胶或霜剂。
虽然剂量单位形式中所含活性成分的量可以变化，但一般根据所选择活性成分的效力，调节在1-500mg范围内。
当本发明的式(I)活性化合物用作治疗细菌感染的药物时，优选在第一阶段给以的6-14mg/kg体重的量。但给药剂量可随着病人的需要、欲治疗的感染的严重性、所选化合物等而变化。
本领域技术人员可按常规方法确定适于某种情况的优选剂量。一般，开始治疗的量低于活性成分的最佳剂量，然后逐渐增加给药剂量，直到达到最佳治疗效果。为方便起见，总的日剂量可分为几部分，分数次给药。
如上所述，本发明化合物对包括革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌株的各种致病生物有更强的抗菌活性和宽的抗菌谱。本发明化合物对革兰氏阴性菌株的抗菌活性与已知抗菌剂如加替沙星的活性更高，特别是，本发明化合物对革兰氏阳性菌株的抗菌活性远高于已知抗菌剂的活性。
例如用实施例2方法制备的化合物(它作为7-位为取代哌嗪基类型化合物实施例1、2、3化合物的代表)对各种细菌的体外抗菌活性和对小鼠腹腔感染肺炎链球菌和肠球菌的体内保护疗效与CN 87100580中表述过的已经上市的结构类似化合物加替沙星的比较分别列于表1和表2。
表1.实施例2化合物与加替沙星的体外抗菌作用MIC(g/mL)实验菌 实施例2化合物 加替沙星表葡菌26069 0.010.06化脓性链球菌A12 0.060.25肺炎链球菌70 0.060.06肠球菌27 0.120.12
大肠埃希氏菌ATTC 25 922 0.005 0.01福氏痢疾杆菌958 0.12 0.5表2 实施例2化合物与加替沙星的的体内活性ED50感染细菌 药物给药途径(mg/Kg)肺炎链球菌实施例2化合物 p.o 4.3103-18-3 i.v 2.82加替沙星 p.o 7.44i.v 4.49肠球菌实施例2化合物 p.o 7.350217-7 i.v 3.57加替沙星 p.o 8.60i.v 7.58由表1、2可见，实施例2化合物对表葡菌、化脓性链球菌、大肠埃希氏菌、福氏痢疾杆菌的体外活性是加替沙星的2～6倍。虽然对肺炎链球菌和肠球菌二者体外活性相当，但体内活性，实施例2化合物却是加替沙星的2倍，这表明前者体内吸收更好。
用实施例6方法制备的化合物(它作为7-位为取代氨基螺环吡咯烷基类型化合物实施例4、5、6化合物的代表)对各种细菌的体外抗菌活性和对小鼠腹腔感染肺炎链球菌和肠球菌的体内保护疗效与CN 1400209中表述过的结构类似化合物A的比较分别列于表3和表4。
表3.实施例6化合物与化合物A的体外抗菌作用MIC(g/mL)实验菌实施例6化合物 化合物A*表葡菌26069 0.002 0.005化脓性链球菌A12 0.001 0.005肺炎链球菌70 0.002 0.005肠球菌27 0.001 0.03大肠埃希氏菌ATTC 25 922 0.005 0.01福氏痢疾杆菌958 0.030.25*化合物A为CN 1400209描述的化合物7-(氨甲基-5-氮杂螺[2.4]庚烷-5-基)-1-环丙基-6-氟-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代-喹啉-3-羧酸表4 实施例6化合物与化合物A的体内活性
ED50感染细菌 药物给药途径(mg/Kg)肺炎链球菌 实施例6化合物 p.o 1.2903-18-3 i.v 0.81化合物A p.o 3.52i.v 2.34肠球菌 实施例6化合物 p.o 2.510217-7i.v 1.98化合物A p.o 5.64i.v 4.04由表3、4可见，实施例6化合物对试验的4株革兰氏阳性菌和2株革兰氏阴性菌的体外活性是化合物A的2～30倍，对小鼠腹腔感染肺炎链球菌和肠球菌，实施例6化合物的体内活性是对照药化合物A的2～3倍。
用实施例7、9方法制备的化合物对各种细菌的体外活性分别与CN 1114959和CN 1074218中描述过的结构类似化合物吉米沙星和莫西沙星的比较列于表5。
表5.实施例7、9化合物与对照药的体外抗菌作用MIC(g/mL)实验菌 实施例7实施例9吉米沙星莫西沙星化合物 化合物表葡菌26069 0.005 0.03 0.002 0.01化脓性链球菌A12 0.002 0.03 0.005 0.01肺炎链球菌70 0.005 0.01 0.002 0.005肠球菌27 0.01 0.01 0.03 0.12大肠埃希氏菌ATTC 25 922 0.03 0.03 0.005 0.005福氏痢疾杆菌958 0.01 0.005 0.002 0.002由表5可见，实施例7化合物对表葡菌、化脓性链球菌、肺炎链球菌的体外活性是吉米沙星的2～16倍，而对肠球菌、大肠埃希氏菌、福氏痢疾杆菌，实施例7化合物与吉米沙星相当或稍弱。实施例9化合物对表葡菌、化脓性链球菌、肺炎链球菌、肠球菌的活性是莫西沙星的2～4倍，对大肠埃希氏菌、福氏痢疾杆菌二者相当。
药代动力学性能方面，与已知的喹诺酮化合物相比，本发明化合物具有适宜的水溶性，因此在体内能够被良好地吸收，表现非常高的生物利用度，适宜用作抗菌剂。
另外，因为本发明化合物的毒性低，它可有效地用于预防和治疗恒温动物包括人类中由细菌感染所引起的疾病。
口服急性毒性实验为测定本发明化合物的口服急性毒性，对用实施例2、5和6方法制备的化合物进行了毒性实验，将含不同浓度的这三个化合物的溶液口服给于雄性小鼠，剂量为0.1ml/10g体重，7日后分别记数死鼠量，用Bliss程序计算各化合物的半数致死量(LD50)。结果列于表3中。
表3 试验化合物的小鼠口服急性毒性试验化合物 LD50(mg/Kg)实施例2 ＞4000实施例5 ＞4000实施例6 ＞4000实验结果表明，这些化合物毒性低，非常适合药用。
具体实施例方式
在下列实施例中，将更具体地解释本发明。但应理解，下列制备例和实施例旨在说明本发明而不对本发明的范围构成任何限制。
制备例11-环丙基-6，7-二氟-8-甲氧基-5-硝基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸乙酯的制备冰浴下，1-环丙基-6，7-二氟-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸乙酯(10.0g，30.9mmol)溶于浓H2SO4(85.0mL)中，分批加入KNO3(4.7g，46.4mmol)并于同温下反应3h。反应完毕后，将反应液倾入快速搅拌的冰水(500mL)中，继续搅拌0.5h，过滤，滤饼干燥后以甲醇重结晶得VII-1(9.5g，83.3％)，为白色固体，mp＞270℃。
1H NMR(CDCl3)δ，ppm1.07-1.24(4H，m)，1.36(3H，t，J＝7.8Hz)，4.02-4.04(1H，m)，4.17(3H，s)，4.35(2H，q，J＝7.8Hz)，8.60(1H，s)制备例25-氨基-1-环丙基-6，7-二氟-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸乙酯的制备还原铁粉(2.4g，42.8mmol)，H2O(4.5mL)以及冰醋酸(0.3mL)的混合物回流下反应15min，滴加制备例1中制备的化合物(4.0g，10.8mmol)的氯仿(100mL)溶液，继续回流反应6h，然后趁热过滤，滤液放冷后用6M HCl洗2次。干燥，过滤，滤液整除溶剂后得粗品，以乙醇和氯仿的混合溶剂重结晶后得黄色固体(3.2g，87.2％)，mp209-210℃。
制备例35-氨基-1-环丙基-6，7-二氟-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸的制备制备例2中制备的化合物(3.2g，9.5mmol)溶于浓HCl(4.0mL)和HOAc(16.0mL)中，于100℃下反应1h，浓缩反应液至5.0mL左右，将残液倾入100mL冰水中，搅拌0.5h后过滤，滤饼用H2O洗后干燥得黄色固体(2.8g，93.1％)，mp＞270℃实施例15-氨基-1-环丙基-6，7-二氟-7-(3-甲基-1-哌嗪基)-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸的制备制备例3中制备的化合物(0.50g，1.6mmol)以及2-甲基哌嗪(0.30g，3.2mmol)溶于吡啶(10.00mL)中，于100℃下反应6h。反应完毕，蒸除溶剂，残余物以乙醇重结晶后得黄色固体产物(0.35g，55.6％)。
1H NMR(CF3COOD)δ，ppm1.00-1.46(7H，m)，3.80-3.97(10H，m)，4.26(1H，m)，9.12(1H，s)。EI(M/Z)390(M+)。
实施例25-氨基-1-环丙基-6，7-二氟-7-(4-甲基-1-哌嗪基)-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸的制备同实施例1法，由制备例3中制备的化合物与1-甲基哌嗪反应而得，产物为黄色固体，收率为51.1％。
1H NMR(CF3COOD)δ，ppm1.00-1.31(4H，m)，3.09(3H，s)，3.33-3.97(11H，m)，4.24(1H，m)，9.11(1H，s)。EI(M/Z)390(M+)。
实施例35-氨基-1-环丙基-6，7-二氟-7-(5-甲基-2，5-二氮杂双环[2，2，1]庚烷-2-基)-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸的制备同实施例1法，由制备例3中制备的化合物与5-甲基-2，5-二氮杂双环[2，2，1]庚烷反应而得，产物为黄色固体，收率为23.3％。
1H NMR(CF3COOD)δ，ppm0.93-1.42(4H，m)，2.43-2.57(2H，s)，3.08(3H，s)，3.64(3H，s)，3.26-5.04(7H，m)，9.10(1H，s，C2-H)。EI(M/Z)402(M+)。
实施例45-氨基-1-环丙基-6-氟-7-(7-氨基-5-氮杂螺[2，4]庚烷-5-基)-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸同实施例1法，由制备例3中制备的化合物与7-氨基-5-氮杂螺[2，4]庚烷反应而得，收率为30.7％。
1H NMR(CF3COOD)δ，ppm0.76-1.49(8H，m)，3.64(3H，s)，3.06-4.31(6H，m)，8.95(1H，s)。EI(M/Z)402(M+)。
实施例55-氨基-1-环丙基-6-氟-7-(7-氨甲基-5-氮杂螺[2，4]庚烷-5-基)-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸的制备方法一同实施例1法，由制备例3中制备的化合物与7-氨甲基-5-氮杂螺[2，4]庚烷进行缩合反应产物为黄色固体，收率23.6％。
1H NMR(CF3COOD)δ，ppm0.78-1.39(8H，m)，2.38(1H，m)，3.63(3H，s)，3.17-4.37(7H，m)，8.78(1H，s)。EI(M/Z)416(M+)。
方法二同实施例1法，由制备例3中制备的化合物与7-乙酰氨甲基-5-氮杂螺[2，4]庚烷进行缩合反应得5-氨基-1-环丙基-6-氟-7-(7-乙酰氨甲基-5-氮杂螺[2，4]庚烷-5-基)-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸(1H NMR(CF3COOD)δ，ppm0.71-1.65(8H，m)，2.44(1H，m)，2.48(3H，s)，3.53(3H，s)，3.17-4.37(7H，m)，8.85(1H，s)；EI(M/Z)458(M+)。)，然后以14％NaOH水溶液水解得到标题实施例产物，产物为黄色固体，收率21.7％。
实施例65-氨基-1-环丙基-6-氟-7-(7-甲基氨甲基-5-氮杂螺[2，4]庚烷-5-基)-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸的制备方法一同实施例1法，由制备例3中制备的化合物与7-甲基氨甲基-5-氮杂螺[2，4]庚烷进行缩合反应，产物为黄色固体，两步收率24.8％。
1H NMR(CF3COOD)δ，ppm0.75-1.44(8H，m)，2.40(1H，m)，2.96(3H，s)，3.62(3H，s)，3.22-4.42(7H，m)，8.89(1H，s)。EI(M/Z)430(M+)。
方法二同实施例1法，由制备例3中制备的化合物与7-(N-甲基-N-叔丁氧羰基)氨甲基-5-氮杂螺[2，4]庚烷进行缩合反应得5-氨基-1-环丙基-6-氟-7-[7-(N-甲基-N-叔丁氧羰基)氨甲基-5-氮杂螺[2，4]庚烷-5-基]-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸(1H NMR(DMSO)δ，ppm0.78-1.45(17H，m)，2.44(1H，m)，2.92(3H，s)，3.68(3H，s)，3.24-4.46(7H，m)，6.36(2H，br)，8.85(1H，s)。EI(M/Z)530(M+)。)，然后以CF3COOH脱除叔丁氧羰基保护得到标题实施例产物，产物为黄色固体，两步收率25.5％。
实施例75-氨基-7-(3-氨甲基-4-甲氧亚胺基-1-吡咯烷基)-1-环丙基-6-氟-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸同实施例1法，由制备例3中制备的化合物与3-氨甲基-4-甲氧亚胺基吡咯烷的二CF3COOH盐反应而得，收率为28.5％。
1H NMR(CF3COOD)δ，ppm0.85-1.18(4H，m)，2.72-3.12(3H，m)，3.23(3H，s)，3.96(3H，s)，3.35-4.17(5H，m)，8.82(1H，s)。EI(M/Z)433(M+)。
实施例85-氨基-1-环丙基-7-[(R，R)-2，8-二氮杂双环[4，3，0]壬烷-8-基]-6-氟-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸的制备同实施例1法，由制备例3中制备的化合物与[R，R]-2，8-二氮杂双环[4，3，0]壬烷反应而得，产物为黄色固体，收率为52.6％。
1HNMR(CDCl3)，δ，ppm0.72-1.00(4H，m)，1.65-1.80(4H，m)，2.31(1H，br)，2.44-3.20(2H，m)，3.21(3H，s)，3.46-4.02(6H，m)，6.34(2H，br)，8.62(1H，s)。EI(M/Z)416(M+)。
实施例95-氨基-1-环丙基-7-[(S，S)-2，8-二氮杂双环[4，3，0]壬烷-8-基]-6-氟-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸的制备同实施例1法，由制备例3中制备的化合物与[S，S]-2，8-二氮杂双环[4，3，0]壬烷反应而得，产物为黄色固体，收率为55.6％。
1HNMR(CDCl3)，δ，ppm0.72-1.02(4H，m)，1.55-1.81(4H，m)，2.34(1H，br)，2.69-3.10(2H，m)，3.44(3H，s)，3.46-4.05(6H，m)，6.34(2H，br)，8.62(1H，s)。EI(M/Z)416(M+)。
实施例105-氨基-1-环丙基-7-(2，8-二氮杂双环[4，3，0]壬烷-8-基)-6-氟-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸的制备同实施例1法，由制备例3中制备的化合物与2，8-二氮杂双环[4，3，0]壬烷反应而得，产物为黄色固体，收率为50.2％。
1HNMR(CDCl3)，δ，ppm0.72-1.24(4H，m)，1.63-1.82(4H，m)，2.42(1H，br)，2.76-3.19(2H，m)，3.46(3H，s)，3.57-4.04(6H，m)，6.34(2H，br)，8.61(1H，s)。EI(M/Z)416(M+)。
实施例11包衣片的制备片芯处方实施例2化合物 10.0g乳糖50.0g淀粉40.0g羟丙纤维素 4.0g10％孕维酮 适量硬脂酸镁0.5g取上述成分混合均匀，制粒后过筛整粒，干燥，压片制成100片片芯。
包衣液处方欧巴代(Opadry)5g，80％乙醇适量包衣。
实施例12胶囊剂的制备处方实施例5化合物100g淀粉 10g羧甲基淀粉钠 20g低取代羟丙纤维素 10g吐温80 适量聚乙烯吡咯烷酮5％乙醇液 适量十二烷基硫酸钠8g0号胃溶胶囊 1000粒制成 1000粒胶囊制备方法取处方量原辅料，分别过筛，加入5％聚乙烯吡咯烷酮醇液和吐温80制软材，取20目筛制粒，在室温15℃下晾干，加入十二烷基硫酸钠，混合均匀，按0.27g/S装入0号胃溶胶囊，取样化验，溶出限度为Q＝80％，含量应为标示量的90-110％。
实施例13注射剂的制备取1克实施例6化合物，加入适量注射用水使溶解，加入波洛沙姆10克，加入氯化钠4克，右旋糖苷10克，加入葡萄糖4克，甘露醇5克，混合均匀，加入注射用水至1000毫升，制成10瓶静脉注射剂。
权利要求
1.具有式(I)结构的化合物及其药用盐，其生理可水解酯，溶剂化物和异构体 其中R1和R2与其相连接的氮原子一起形成单或双杂环，在所述环上还可以进一步的具有氮、氧或硫杂原子，并可被选择取代。
2.权利要求1所述的式(I)化合物及其药用盐，其生理可水解酯，溶剂化物和异构体，其中R1和R2与其相连接的氮原子一起形成单或双杂环是如下基团 或 相对应的式(I)化合物是5-氨基-1-环丙基-6，7-二氟-7-(4-甲基-1-哌嗪基)-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸5-氨基-1-环丙基-6，7-二氟-7-(3-甲基-1-哌嗪基)-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸5-氨基-1-环丙基-6，7-二氟-7-(5-甲基-2，5-二氮杂双环[2，2，1]庚烷-2-基)-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸5-氨基-1-环丙基-6-氟-7-(7-氨基-5-氮杂螺[2，4]庚烷-5-基)-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸5-氨基-1-环丙基-6-氟-7-(7-氨甲基-5-氮杂螺[2，4]庚烷-5-基)-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸5-氨基-1-环丙基-6-氟-7-(7-甲基氨甲基-5-氮杂螺[2，4]庚烷-5-基)-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸5-氨基-7-(3-氨甲基-4-甲氧亚胺基-1-吡咯烷基)-1-环丙基-6-氟-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸5-氨基-1-环丙基-7-[(R，R)-2，8-二氮杂双环[4，3，0]壬烷-8-基]-6-氟-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸5-氨基-1-环丙基-7-[(S，S)-2，8-二氮杂双环[4，3，0]壬烷-8-基]-6-氟-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸5-氨基-1-环丙基-7-(2，8-二氮杂双环[4，3，0]壬烷-8-基)-6-氟-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸。
3.制备权利要求1的化合物及其药用盐，其生理可水解酯，溶剂化物和异构体的方法，其特征在于在溶剂中于酸受体存在下，将式(II)化合物，其中X代表卤素，Y代表H、1-6个碳原子的烷基或(取代)苄基 与式(III)化合物反应 其中式(III)表示下述化合物 或
4.权利要求3的方法，其特征在于，式(III)化合物相对式(II)化合物的使用量为等摩尔量至10倍摩尔量。
5.权利要求3的方法，其特征在于，所述溶剂选自吡啶、乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、六甲基磷酰胺。
6.权利要求3的方法，其特征在于，所述酸受体选自如下无机碱碳酸氢钠、碳酸钾；如下有机碱吡啶、三乙胺、二异丙基乙胺、N，N-二甲基苯胺、N，N-二甲基氨基吡啶、1，8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯、1，4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷。
7.权利要求3的方法，其特征在于，反应是在室温至200℃进行。
8.制备权利要求1化合物及其药用盐，其生理可水解酯，溶剂化物和异构体的方法，其特征在于在溶剂中于酸受体存在下，将式(II)化合物，其X代表卤素，Y代表H、1-6个碳原子的烷基或(取代)苄基 与具有氨基保护基P的式(III)化合物反应 其中具有氨基保护基P的式(III)表示下述化合物 或 然后从所得化合物中除去氨基保护基P，必要时可经水解或氢解使3-位变成游离羧基。
9.权利要求8的方法，其特征在于，氨基保护基P为甲酰基，乙酰基，三氟乙酰基，苯甲酰基，对-硝基苯甲酰基，对-甲苯磺酰基，甲氧羰基，乙氧羰基，叔丁氧羰基，苄氧羰基，对-甲氧基苄氧羰基，三氯乙氧羰基，苄基，对-甲氧基苄基，三苯甲基或四氢呋喃基。
10.以权利要求1的式(I)化合物及其药用盐，其生理可水解酯，溶剂化物和异构体为药物活性成份的抗菌组合物，该组合物是片剂、胶囊、干混悬剂、膏剂、栓剂、注射剂。
全文摘要
本发明涉及具有优良抗菌活性的新喹诺酮类化合物及其制备方法；涉及含有它们的抗菌剂和饲料添加剂，更具体讲，本发明涉及式(I)的新的喹啉羧酸衍生物，其在喹诺酮核的5位上有氨基，7位为各种环胺取代基，8位上有甲氧基，其与已知对革兰氏阳性菌弱活性的喹诺酮抗菌药物相比，具有优越的抗革兰氏阳性菌活性和广谱抗菌活性，式中各基团定义见说明书。
文档编号A61K9/02GK1491944SQ0316000
公开日2004年4月28日 申请日期2003年9月19日 优先权日2003年9月19日
发明者郭慧元, 刘九雨, 王玉成 申请人:中国医学科学院医药生物技术研究所, 浙江医药股份有限公司新昌制药厂
技术领域：
本发明涉及具有优良抗菌活性的新的喹诺酮类化合物及其制备方法，涉及含有它们的抗菌药物组合物和饲料添加剂。
背景技术：
喹诺酮类药物从1962年的萘啶酸(nalidixic acid，见G.Y.Lesher等，J.Med.Chem.5，1063-1065(1962))到1999年上市的莫西沙星(moxifloxacin，中国专利公开NO.1074218(1993))，就抗菌活性而言经历了只对大部分革兰氏阴性菌有效到广谱抗菌的转变。
根据喹诺酮类药物已有的构效关系，5-位取代基为NH2时可以提高化合物抗革兰氏阳性菌的活性，同时降低化合物的光毒性。
Sanchez J.P.等在J.Med.Chem.1995，38，4478-4487中报道一系列8-烷氧基和一系列相应的5-氨基-8-烷氧基喹诺酮类化合物进行了构效关系评价，就体外活性而言，抗革兰氏阴性菌的活性，5-氨基-8-烷氧基喹诺酮与8-烷氧基喹诺酮相当或略逊，而抗革兰氏阳性菌的活性要优于后者。他们所合成的5-氨基-8-甲氧基喹诺酮类似物中，7-位侧链仅为部分常见的取代哌嗪，取代氨基吡咯烷以及取代的氨基哌啶，其它7-位环氨侧链并没有进行评价。
本发明将这些侧链引入到5-氨基-8-甲氧基喹诺酮母核中，并测定所形成的化合物的药理活性，来寻找新的喹诺酮类药物。出人意料的是，本发明的这些化合物与对应的类似化合物相比，对广谱致病菌株显示出了更强的抗菌活性，具有良好的药代动力学性能，并且毒性很低。
发明内容
因此，本发明提供如下结构的式(I)化合物，
其中R1和R2与其相连接的氮原子一起形成单或双杂环，在所述环上还可以进一步的具有氮、氧或硫杂原子，并可被选择取代。对于R1和R2与其相连接的氮原子一起形成单或双杂环，本发明优选的是如下基团 或 与这些基团相对应的具体的式(I)化合物是5-氨基-1-环丙基-6，7-二氟-7-(4-甲基-1-哌嗪基)-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸5-氨基-1-环丙基-6，7-二氟-7-(3-甲基-1-哌嗪基)-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸5-氨基-1-环丙基-6，7-二氟-7-(5-甲基-2，5-二氮杂双环[2，2，1]庚烷-2-基)-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸5-氨基-1-环丙基-6-氟-7-(7-氨基-5-氮杂螺[2，4]庚烷-5-基)-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸5-氨基-1-环丙基-6-氟-7-(7-氨甲基-5-氮杂螺[2，4]庚烷-5-基)-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸5-氨基-1-环丙基-6-氟-7-(7-甲基氨甲基-5-氮杂螺[2，4]庚烷-5-基)-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸5-氨基-7-(3-氨甲基-4-甲氧亚胺基-1-吡咯烷基)-1-环丙基-6-氟-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸5-氨基-1-环丙基-7-[(R，R)-2，8-二氮杂双环[4，3，0]壬烷-8-基]-6-氟-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸5-氨基-1-环丙基-7-[(S，S)-2，8-二氮杂双环[4，3，0]壬烷-8-基]-6-氟-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸5-氨基-1-环丙基-7-(2，8-二氮杂双环[4，3，0]壬烷-8-基)-6-氟-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸。
本发明的式(I)化合物还包括它们药学上可接受的盐，其生理可水解的酯，溶剂化物和异构体。
本发明还提供式(I)化合物及其药学上可接受的盐，其生理可水解的酯，溶剂化物和异构体的制备方法。
本发明还提供包括(I)化合物及其药学上可接受的盐，其生理可水解的酯，溶剂化物和异构体作为活性成份的抗菌药物组合物。
本发明的式(I)化合物可形成药学上可接受的无毒盐。这些盐包括与无机酸如盐酸、氢溴酸、磷酸、硫酸等的盐，与有机羧酸如乙酸、三氟乙酸、柠檬酸、马来酸、草酸、琥珀酸、苯甲酸、酒石酸、富马酸、扁桃酸、抗坏血酸或苹果酸的盐，或与磺酸如甲磺酸、对甲苯磺酸等的盐，以及与普通已知的并常规应用于喹诺酮化合物技术领域中的其它酸的盐。可按常规转化方法制备这些酸加成盐。
本发明还涉及式(I)化合物的制备方法。
根据本发明，如下述反应路线1所示，式(I)化合物可通过式(II)化合物与式(III)化合物或其盐反应来制备。
反应路线1 在以上路线中，R1、R2如前所述定义；X代表卤素原子，优选为氯、溴或氟；Y代表H、1-6个碳原子的烷基或(取代)苄基。
根据反应路线1，可通过在溶剂存在下并加入适当的碱，在室温到200℃温度下搅拌式(II)化合物和式(III)化合物1-20小时，来制备式(I)化合物。在此反应中，可使用游离化合物形式的式(III)化合物，或其与如盐酸、氢溴酸或三氟乙酸所成的盐。
作为上述反应的溶剂，可使用对反应无不良影响的任何溶剂。优选使用吡啶、乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、六甲基磷酰胺。
该反应一般在酸受体存在下进行。在此情形下，为了提高较昂贵的起始物(II)的反应效率，使用过量的反应物(III)，例如相对起始物(II)为等摩尔量至10倍摩尔量，优选等摩尔量至5倍摩尔量。当使用过量反应物(III)时，反应后留下的未反应的式(III)化合物可回收并重新用于另一反应。优选用于该反应的酸接受体包括无机碱如碳酸氢钠和碳酸钾等，和如下有机碱吡啶、三乙胺、二异丙基乙胺、N，N-二甲基苯胺、N，N-二甲基氨基吡啶、1，8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯和1，4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷。
本发明的式(I)化合物还可通过与反应路线1中相同的条件下式(II)化合物与氨基用氨基保护基P保护的式(III)化合物反应，然后去除氨基保护基P形成目标式(I)化合物。必要时可再经水解或氢解得目标式(I)化合物。
常规用于有机化学领域中的并在反应后易于去除而不分解目标化合物的结构的任何保护基，均可用来对式(III)化合物进行氨基保护，形成具有氨基保护基P的式(III)化合物。可用于此目的的保护基的具体实例包括甲酰基，乙酰基，三氟乙酰基，苯甲酰基，对-硝基苯甲酰基，对-甲苯磺酰基，甲氧羰基，乙氧羰基，叔丁氧羰基，苄氧羰基，对-甲氧基苄氧羰基，三氯乙氧羰基，苄基，对-甲氧基苄基，三苯甲基或四氢呋喃基等。
反应完成后，形成的化合物中存在的氨基保护基P，可根据保护基的相关性质，通过水解，溶剂解或氢解还原去除。例如，可以在溶剂中在有或无酸或碱存在下在0-130℃温度下处理，脱去保护基。可用于此目的的酸包括无机酸如盐酸、氢溴酸、硫酸、磷酸等，有机酸如乙酸、三氟乙酸、甲酸、甲苯磺酸等，或Lewis酸如三溴化硼、氯化铝等。用于该目的的碱，可使用碱金属或碱土金属的氢氧化物，如氢氧化钠、氢氧化钡等，碱金属碳酸盐如碳酸钠、碳酸钙等。碱金属醇盐如甲醇钠、乙醇钠等，或乙酸钠等。反应可在溶剂存在下进行。例如，水或有机溶剂如乙醇、四氢呋喃、二恶烷、乙二醇、乙酸等，或这种有机溶剂与水的混合物。如需要，该反应还可在无任何溶剂存在下进行。
另外，当保护基为对-甲苯磺酰基，苄氧羰基，对-甲氧基苄氧羰基，三氯乙氧羰基，苄基，对-甲氧基苄基，三苯甲基等时，这些基团可通过还原有效地去除。虽然去除保护基的还原反应条件随着相关保护基的性质而变化，但此还原一般用氢气流，在惰性溶剂中在催化剂如铂、钯、Raney镍等存在下于10-100℃温度下进行，或用金属钠或金属锂在氨水中于-50至-10℃温度下进行反应。
在本发明中用作起始物的式(II)化合物为已知化合物，并按现有出版物中已知的方法可容易地制得(见Sanchez J.P.等，J.Med.Chem.38，4478-4487(1995))。
在本发明中用作起始物的式(III)化合物为已知化合物，其实例可包括下述专利公开文件CN 87100580、EP-A-523512、EP-A-230 295、EP-A-357 047、CN1400209、CN 1114959、CN1074218和EP-A-241。
在已知的胺基团中， 优选表示 或 特别优选的 表示 和 本发明还提供含有式(I)化合物或其药学上可接受的盐，其生理可水解的酯，溶剂化物和异构体作为活性成分的抗菌药物组合物，当这种抗菌组合物用于临床目的时，可通过式(I)化合物与药学上接受的惰性载体结合将其配制成口服、非胃肠施用或局部施用的固体、半固体或液体药物制剂。可用于该目的的药学上可接受的惰性载体可分为固态或液态。
本发明的药物组合物，含有生理有效量的本发明化合物和/或药物可接受的载体，在加入药物可接受的载体时，本发明的药物组合物含有的本发明的化合物在组合物中的重量比为0.1-99.9％，药物可接受的载体在组合物中的重量比为0.1-99.9％。
本发明的药物组合物以适合药用的制剂形式存在，这些制剂形式是片剂、糖衣片剂、薄膜衣片剂、肠溶衣片剂、缓释片剂、胶囊剂、硬胶囊剂、软胶囊剂、缓释胶囊剂、口服液、合剂、口含剂、颗粒剂、冲剂、丸剂、散剂、膏剂、丹剂、混悬剂、溶液剂、注射剂、粉针剂、冻干粉针剂、栓剂、软膏剂、硬膏剂、霜剂、喷雾剂、气雾剂、滴剂、贴剂。
本发明的药物组合物，作为制剂形式，每剂中含有的本发明化合物的有效量为0.1mg-1000mg，所述每剂指的是，每一制剂单位，如片剂的每片，胶囊的每粒，也可指每次服用剂量，如每次服用100mg。
本发明的药物组合物在制备成粉剂、片剂、可分散粉剂、胶囊、扁囊剂、栓剂和软膏形式的固体或半固体药物制剂时，可使用固体载体。可使用的固态载体优选为选自稀释剂、调味剂、增溶剂、润滑剂、悬浮剂、粘合剂、膨胀剂等中的一种或多种物质，或可为包封物质。在粉状制剂中，在载体中含有5％或10％到70％的微粒化活性成分。适宜的固态载体的具体实例包括碳酸镁、硬脂酸镁、滑石、蔗糖、乳糖、果胶、糊精、淀粉、明胶、黄嗜胶、甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、低沸点蜡、可可脂等。由于它们易于给药，片剂、粉剂、扁囊剂合胶囊代表最有利的口服固体制剂。
本发明的液体制剂包括溶液、悬液和乳液。例如，非胃肠道给药的可注射制剂可为水或水-丙二醇溶液形式，调节其等渗度，pH等使适于活体的生理条件。液体制剂还可制成在聚乙二醇、水溶液中的溶液形式。可通过将活性成分溶解在水中，再加入适当的着色剂、调味剂、稳定剂和增稠剂，来制备口服水溶液。可将微粒化的活性成分分散在粘性物质如天然或合成胶、甲基纤维素、羧甲基纤维素钠和其它已知悬浮剂中制备适于口服的水悬液。
为了易于给药及剂量均一，将上述药物制剂配制成剂量单位形式是特别有利的。制剂的剂量单位形式指适于作为单一剂量的物理分离单位，每个单位含有产生所期望的治疗效果的计算好的预定量的活性成分。这种剂量单位形式可为包装形式，如片剂、胶囊或装在小管或小瓶中的粉剂，或装在管或瓶中的软膏、凝胶或霜剂。
虽然剂量单位形式中所含活性成分的量可以变化，但一般根据所选择活性成分的效力，调节在1-500mg范围内。
当本发明的式(I)活性化合物用作治疗细菌感染的药物时，优选在第一阶段给以的6-14mg/kg体重的量。但给药剂量可随着病人的需要、欲治疗的感染的严重性、所选化合物等而变化。
本领域技术人员可按常规方法确定适于某种情况的优选剂量。一般，开始治疗的量低于活性成分的最佳剂量，然后逐渐增加给药剂量，直到达到最佳治疗效果。为方便起见，总的日剂量可分为几部分，分数次给药。
如上所述，本发明化合物对包括革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌株的各种致病生物有更强的抗菌活性和宽的抗菌谱。本发明化合物对革兰氏阴性菌株的抗菌活性与已知抗菌剂如加替沙星的活性更高，特别是，本发明化合物对革兰氏阳性菌株的抗菌活性远高于已知抗菌剂的活性。
例如用实施例2方法制备的化合物(它作为7-位为取代哌嗪基类型化合物实施例1、2、3化合物的代表)对各种细菌的体外抗菌活性和对小鼠腹腔感染肺炎链球菌和肠球菌的体内保护疗效与CN 87100580中表述过的已经上市的结构类似化合物加替沙星的比较分别列于表1和表2。
表1.实施例2化合物与加替沙星的体外抗菌作用MIC(g/mL)实验菌 实施例2化合物 加替沙星表葡菌26069 0.010.06化脓性链球菌A12 0.060.25肺炎链球菌70 0.060.06肠球菌27 0.120.12
大肠埃希氏菌ATTC 25 922 0.005 0.01福氏痢疾杆菌958 0.12 0.5表2 实施例2化合物与加替沙星的的体内活性ED50感染细菌 药物给药途径(mg/Kg)肺炎链球菌实施例2化合物 p.o 4.3103-18-3 i.v 2.82加替沙星 p.o 7.44i.v 4.49肠球菌实施例2化合物 p.o 7.350217-7 i.v 3.57加替沙星 p.o 8.60i.v 7.58由表1、2可见，实施例2化合物对表葡菌、化脓性链球菌、大肠埃希氏菌、福氏痢疾杆菌的体外活性是加替沙星的2～6倍。虽然对肺炎链球菌和肠球菌二者体外活性相当，但体内活性，实施例2化合物却是加替沙星的2倍，这表明前者体内吸收更好。
用实施例6方法制备的化合物(它作为7-位为取代氨基螺环吡咯烷基类型化合物实施例4、5、6化合物的代表)对各种细菌的体外抗菌活性和对小鼠腹腔感染肺炎链球菌和肠球菌的体内保护疗效与CN 1400209中表述过的结构类似化合物A的比较分别列于表3和表4。
表3.实施例6化合物与化合物A的体外抗菌作用MIC(g/mL)实验菌实施例6化合物 化合物A*表葡菌26069 0.002 0.005化脓性链球菌A12 0.001 0.005肺炎链球菌70 0.002 0.005肠球菌27 0.001 0.03大肠埃希氏菌ATTC 25 922 0.005 0.01福氏痢疾杆菌958 0.030.25*化合物A为CN 1400209描述的化合物7-(氨甲基-5-氮杂螺[2.4]庚烷-5-基)-1-环丙基-6-氟-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代-喹啉-3-羧酸表4 实施例6化合物与化合物A的体内活性
ED50感染细菌 药物给药途径(mg/Kg)肺炎链球菌 实施例6化合物 p.o 1.2903-18-3 i.v 0.81化合物A p.o 3.52i.v 2.34肠球菌 实施例6化合物 p.o 2.510217-7i.v 1.98化合物A p.o 5.64i.v 4.04由表3、4可见，实施例6化合物对试验的4株革兰氏阳性菌和2株革兰氏阴性菌的体外活性是化合物A的2～30倍，对小鼠腹腔感染肺炎链球菌和肠球菌，实施例6化合物的体内活性是对照药化合物A的2～3倍。
用实施例7、9方法制备的化合物对各种细菌的体外活性分别与CN 1114959和CN 1074218中描述过的结构类似化合物吉米沙星和莫西沙星的比较列于表5。
表5.实施例7、9化合物与对照药的体外抗菌作用MIC(g/mL)实验菌 实施例7实施例9吉米沙星莫西沙星化合物 化合物表葡菌26069 0.005 0.03 0.002 0.01化脓性链球菌A12 0.002 0.03 0.005 0.01肺炎链球菌70 0.005 0.01 0.002 0.005肠球菌27 0.01 0.01 0.03 0.12大肠埃希氏菌ATTC 25 922 0.03 0.03 0.005 0.005福氏痢疾杆菌958 0.01 0.005 0.002 0.002由表5可见，实施例7化合物对表葡菌、化脓性链球菌、肺炎链球菌的体外活性是吉米沙星的2～16倍，而对肠球菌、大肠埃希氏菌、福氏痢疾杆菌，实施例7化合物与吉米沙星相当或稍弱。实施例9化合物对表葡菌、化脓性链球菌、肺炎链球菌、肠球菌的活性是莫西沙星的2～4倍，对大肠埃希氏菌、福氏痢疾杆菌二者相当。
药代动力学性能方面，与已知的喹诺酮化合物相比，本发明化合物具有适宜的水溶性，因此在体内能够被良好地吸收，表现非常高的生物利用度，适宜用作抗菌剂。
另外，因为本发明化合物的毒性低，它可有效地用于预防和治疗恒温动物包括人类中由细菌感染所引起的疾病。
口服急性毒性实验为测定本发明化合物的口服急性毒性，对用实施例2、5和6方法制备的化合物进行了毒性实验，将含不同浓度的这三个化合物的溶液口服给于雄性小鼠，剂量为0.1ml/10g体重，7日后分别记数死鼠量，用Bliss程序计算各化合物的半数致死量(LD50)。结果列于表3中。
表3 试验化合物的小鼠口服急性毒性试验化合物 LD50(mg/Kg)实施例2 ＞4000实施例5 ＞4000实施例6 ＞4000实验结果表明，这些化合物毒性低，非常适合药用。
具体实施例方式
在下列实施例中，将更具体地解释本发明。但应理解，下列制备例和实施例旨在说明本发明而不对本发明的范围构成任何限制。
制备例11-环丙基-6，7-二氟-8-甲氧基-5-硝基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸乙酯的制备冰浴下，1-环丙基-6，7-二氟-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸乙酯(10.0g，30.9mmol)溶于浓H2SO4(85.0mL)中，分批加入KNO3(4.7g，46.4mmol)并于同温下反应3h。反应完毕后，将反应液倾入快速搅拌的冰水(500mL)中，继续搅拌0.5h，过滤，滤饼干燥后以甲醇重结晶得VII-1(9.5g，83.3％)，为白色固体，mp＞270℃。
1H NMR(CDCl3)δ，ppm1.07-1.24(4H，m)，1.36(3H，t，J＝7.8Hz)，4.02-4.04(1H，m)，4.17(3H，s)，4.35(2H，q，J＝7.8Hz)，8.60(1H，s)制备例25-氨基-1-环丙基-6，7-二氟-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸乙酯的制备还原铁粉(2.4g，42.8mmol)，H2O(4.5mL)以及冰醋酸(0.3mL)的混合物回流下反应15min，滴加制备例1中制备的化合物(4.0g，10.8mmol)的氯仿(100mL)溶液，继续回流反应6h，然后趁热过滤，滤液放冷后用6M HCl洗2次。干燥，过滤，滤液整除溶剂后得粗品，以乙醇和氯仿的混合溶剂重结晶后得黄色固体(3.2g，87.2％)，mp209-210℃。
制备例35-氨基-1-环丙基-6，7-二氟-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸的制备制备例2中制备的化合物(3.2g，9.5mmol)溶于浓HCl(4.0mL)和HOAc(16.0mL)中，于100℃下反应1h，浓缩反应液至5.0mL左右，将残液倾入100mL冰水中，搅拌0.5h后过滤，滤饼用H2O洗后干燥得黄色固体(2.8g，93.1％)，mp＞270℃实施例15-氨基-1-环丙基-6，7-二氟-7-(3-甲基-1-哌嗪基)-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸的制备制备例3中制备的化合物(0.50g，1.6mmol)以及2-甲基哌嗪(0.30g，3.2mmol)溶于吡啶(10.00mL)中，于100℃下反应6h。反应完毕，蒸除溶剂，残余物以乙醇重结晶后得黄色固体产物(0.35g，55.6％)。
1H NMR(CF3COOD)δ，ppm1.00-1.46(7H，m)，3.80-3.97(10H，m)，4.26(1H，m)，9.12(1H，s)。EI(M/Z)390(M+)。
实施例25-氨基-1-环丙基-6，7-二氟-7-(4-甲基-1-哌嗪基)-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸的制备同实施例1法，由制备例3中制备的化合物与1-甲基哌嗪反应而得，产物为黄色固体，收率为51.1％。
1H NMR(CF3COOD)δ，ppm1.00-1.31(4H，m)，3.09(3H，s)，3.33-3.97(11H，m)，4.24(1H，m)，9.11(1H，s)。EI(M/Z)390(M+)。
实施例35-氨基-1-环丙基-6，7-二氟-7-(5-甲基-2，5-二氮杂双环[2，2，1]庚烷-2-基)-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸的制备同实施例1法，由制备例3中制备的化合物与5-甲基-2，5-二氮杂双环[2，2，1]庚烷反应而得，产物为黄色固体，收率为23.3％。
1H NMR(CF3COOD)δ，ppm0.93-1.42(4H，m)，2.43-2.57(2H，s)，3.08(3H，s)，3.64(3H，s)，3.26-5.04(7H，m)，9.10(1H，s，C2-H)。EI(M/Z)402(M+)。
实施例45-氨基-1-环丙基-6-氟-7-(7-氨基-5-氮杂螺[2，4]庚烷-5-基)-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸同实施例1法，由制备例3中制备的化合物与7-氨基-5-氮杂螺[2，4]庚烷反应而得，收率为30.7％。
1H NMR(CF3COOD)δ，ppm0.76-1.49(8H，m)，3.64(3H，s)，3.06-4.31(6H，m)，8.95(1H，s)。EI(M/Z)402(M+)。
实施例55-氨基-1-环丙基-6-氟-7-(7-氨甲基-5-氮杂螺[2，4]庚烷-5-基)-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸的制备方法一同实施例1法，由制备例3中制备的化合物与7-氨甲基-5-氮杂螺[2，4]庚烷进行缩合反应产物为黄色固体，收率23.6％。
1H NMR(CF3COOD)δ，ppm0.78-1.39(8H，m)，2.38(1H，m)，3.63(3H，s)，3.17-4.37(7H，m)，8.78(1H，s)。EI(M/Z)416(M+)。
方法二同实施例1法，由制备例3中制备的化合物与7-乙酰氨甲基-5-氮杂螺[2，4]庚烷进行缩合反应得5-氨基-1-环丙基-6-氟-7-(7-乙酰氨甲基-5-氮杂螺[2，4]庚烷-5-基)-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸(1H NMR(CF3COOD)δ，ppm0.71-1.65(8H，m)，2.44(1H，m)，2.48(3H，s)，3.53(3H，s)，3.17-4.37(7H，m)，8.85(1H，s)；EI(M/Z)458(M+)。)，然后以14％NaOH水溶液水解得到标题实施例产物，产物为黄色固体，收率21.7％。
实施例65-氨基-1-环丙基-6-氟-7-(7-甲基氨甲基-5-氮杂螺[2，4]庚烷-5-基)-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸的制备方法一同实施例1法，由制备例3中制备的化合物与7-甲基氨甲基-5-氮杂螺[2，4]庚烷进行缩合反应，产物为黄色固体，两步收率24.8％。
1H NMR(CF3COOD)δ，ppm0.75-1.44(8H，m)，2.40(1H，m)，2.96(3H，s)，3.62(3H，s)，3.22-4.42(7H，m)，8.89(1H，s)。EI(M/Z)430(M+)。
方法二同实施例1法，由制备例3中制备的化合物与7-(N-甲基-N-叔丁氧羰基)氨甲基-5-氮杂螺[2，4]庚烷进行缩合反应得5-氨基-1-环丙基-6-氟-7-[7-(N-甲基-N-叔丁氧羰基)氨甲基-5-氮杂螺[2，4]庚烷-5-基]-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸(1H NMR(DMSO)δ，ppm0.78-1.45(17H，m)，2.44(1H，m)，2.92(3H，s)，3.68(3H，s)，3.24-4.46(7H，m)，6.36(2H，br)，8.85(1H，s)。EI(M/Z)530(M+)。)，然后以CF3COOH脱除叔丁氧羰基保护得到标题实施例产物，产物为黄色固体，两步收率25.5％。
实施例75-氨基-7-(3-氨甲基-4-甲氧亚胺基-1-吡咯烷基)-1-环丙基-6-氟-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸同实施例1法，由制备例3中制备的化合物与3-氨甲基-4-甲氧亚胺基吡咯烷的二CF3COOH盐反应而得，收率为28.5％。
1H NMR(CF3COOD)δ，ppm0.85-1.18(4H，m)，2.72-3.12(3H，m)，3.23(3H，s)，3.96(3H，s)，3.35-4.17(5H，m)，8.82(1H，s)。EI(M/Z)433(M+)。
实施例85-氨基-1-环丙基-7-[(R，R)-2，8-二氮杂双环[4，3，0]壬烷-8-基]-6-氟-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸的制备同实施例1法，由制备例3中制备的化合物与[R，R]-2，8-二氮杂双环[4，3，0]壬烷反应而得，产物为黄色固体，收率为52.6％。
1HNMR(CDCl3)，δ，ppm0.72-1.00(4H，m)，1.65-1.80(4H，m)，2.31(1H，br)，2.44-3.20(2H，m)，3.21(3H，s)，3.46-4.02(6H，m)，6.34(2H，br)，8.62(1H，s)。EI(M/Z)416(M+)。
实施例95-氨基-1-环丙基-7-[(S，S)-2，8-二氮杂双环[4，3，0]壬烷-8-基]-6-氟-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸的制备同实施例1法，由制备例3中制备的化合物与[S，S]-2，8-二氮杂双环[4，3，0]壬烷反应而得，产物为黄色固体，收率为55.6％。
1HNMR(CDCl3)，δ，ppm0.72-1.02(4H，m)，1.55-1.81(4H，m)，2.34(1H，br)，2.69-3.10(2H，m)，3.44(3H，s)，3.46-4.05(6H，m)，6.34(2H，br)，8.62(1H，s)。EI(M/Z)416(M+)。
实施例105-氨基-1-环丙基-7-(2，8-二氮杂双环[4，3，0]壬烷-8-基)-6-氟-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸的制备同实施例1法，由制备例3中制备的化合物与2，8-二氮杂双环[4，3，0]壬烷反应而得，产物为黄色固体，收率为50.2％。
1HNMR(CDCl3)，δ，ppm0.72-1.24(4H，m)，1.63-1.82(4H，m)，2.42(1H，br)，2.76-3.19(2H，m)，3.46(3H，s)，3.57-4.04(6H，m)，6.34(2H，br)，8.61(1H，s)。EI(M/Z)416(M+)。
实施例11包衣片的制备片芯处方实施例2化合物 10.0g乳糖50.0g淀粉40.0g羟丙纤维素 4.0g10％孕维酮 适量硬脂酸镁0.5g取上述成分混合均匀，制粒后过筛整粒，干燥，压片制成100片片芯。
包衣液处方欧巴代(Opadry)5g，80％乙醇适量包衣。
实施例12胶囊剂的制备处方实施例5化合物100g淀粉 10g羧甲基淀粉钠 20g低取代羟丙纤维素 10g吐温80 适量聚乙烯吡咯烷酮5％乙醇液 适量十二烷基硫酸钠8g0号胃溶胶囊 1000粒制成 1000粒胶囊制备方法取处方量原辅料，分别过筛，加入5％聚乙烯吡咯烷酮醇液和吐温80制软材，取20目筛制粒，在室温15℃下晾干，加入十二烷基硫酸钠，混合均匀，按0.27g/S装入0号胃溶胶囊，取样化验，溶出限度为Q＝80％，含量应为标示量的90-110％。
实施例13注射剂的制备取1克实施例6化合物，加入适量注射用水使溶解，加入波洛沙姆10克，加入氯化钠4克，右旋糖苷10克，加入葡萄糖4克，甘露醇5克，混合均匀，加入注射用水至1000毫升，制成10瓶静脉注射剂。
权利要求
1.具有式(I)结构的化合物及其药用盐，其生理可水解酯，溶剂化物和异构体 其中R1和R2与其相连接的氮原子一起形成单或双杂环，在所述环上还可以进一步的具有氮、氧或硫杂原子，并可被选择取代。
2.权利要求1所述的式(I)化合物及其药用盐，其生理可水解酯，溶剂化物和异构体，其中R1和R2与其相连接的氮原子一起形成单或双杂环是如下基团 或 相对应的式(I)化合物是5-氨基-1-环丙基-6，7-二氟-7-(4-甲基-1-哌嗪基)-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸5-氨基-1-环丙基-6，7-二氟-7-(3-甲基-1-哌嗪基)-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸5-氨基-1-环丙基-6，7-二氟-7-(5-甲基-2，5-二氮杂双环[2，2，1]庚烷-2-基)-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸5-氨基-1-环丙基-6-氟-7-(7-氨基-5-氮杂螺[2，4]庚烷-5-基)-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸5-氨基-1-环丙基-6-氟-7-(7-氨甲基-5-氮杂螺[2，4]庚烷-5-基)-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸5-氨基-1-环丙基-6-氟-7-(7-甲基氨甲基-5-氮杂螺[2，4]庚烷-5-基)-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸5-氨基-7-(3-氨甲基-4-甲氧亚胺基-1-吡咯烷基)-1-环丙基-6-氟-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸5-氨基-1-环丙基-7-[(R，R)-2，8-二氮杂双环[4，3，0]壬烷-8-基]-6-氟-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸5-氨基-1-环丙基-7-[(S，S)-2，8-二氮杂双环[4，3，0]壬烷-8-基]-6-氟-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸5-氨基-1-环丙基-7-(2，8-二氮杂双环[4，3，0]壬烷-8-基)-6-氟-8-甲氧基-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸。
3.制备权利要求1的化合物及其药用盐，其生理可水解酯，溶剂化物和异构体的方法，其特征在于在溶剂中于酸受体存在下，将式(II)化合物，其中X代表卤素，Y代表H、1-6个碳原子的烷基或(取代)苄基 与式(III)化合物反应 其中式(III)表示下述化合物 或
4.权利要求3的方法，其特征在于，式(III)化合物相对式(II)化合物的使用量为等摩尔量至10倍摩尔量。
5.权利要求3的方法，其特征在于，所述溶剂选自吡啶、乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、六甲基磷酰胺。
6.权利要求3的方法，其特征在于，所述酸受体选自如下无机碱碳酸氢钠、碳酸钾；如下有机碱吡啶、三乙胺、二异丙基乙胺、N，N-二甲基苯胺、N，N-二甲基氨基吡啶、1，8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯、1，4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷。
7.权利要求3的方法，其特征在于，反应是在室温至200℃进行。
8.制备权利要求1化合物及其药用盐，其生理可水解酯，溶剂化物和异构体的方法，其特征在于在溶剂中于酸受体存在下，将式(II)化合物，其X代表卤素，Y代表H、1-6个碳原子的烷基或(取代)苄基 与具有氨基保护基P的式(III)化合物反应 其中具有氨基保护基P的式(III)表示下述化合物 或 然后从所得化合物中除去氨基保护基P，必要时可经水解或氢解使3-位变成游离羧基。
9.权利要求8的方法，其特征在于，氨基保护基P为甲酰基，乙酰基，三氟乙酰基，苯甲酰基，对-硝基苯甲酰基，对-甲苯磺酰基，甲氧羰基，乙氧羰基，叔丁氧羰基，苄氧羰基，对-甲氧基苄氧羰基，三氯乙氧羰基，苄基，对-甲氧基苄基，三苯甲基或四氢呋喃基。
10.以权利要求1的式(I)化合物及其药用盐，其生理可水解酯，溶剂化物和异构体为药物活性成份的抗菌组合物，该组合物是片剂、胶囊、干混悬剂、膏剂、栓剂、注射剂。
全文摘要
本发明涉及具有优良抗菌活性的新喹诺酮类化合物及其制备方法；涉及含有它们的抗菌剂和饲料添加剂，更具体讲，本发明涉及式(I)的新的喹啉羧酸衍生物，其在喹诺酮核的5位上有氨基，7位为各种环胺取代基，8位上有甲氧基，其与已知对革兰氏阳性菌弱活性的喹诺酮抗菌药物相比，具有优越的抗革兰氏阳性菌活性和广谱抗菌活性，式中各基团定义见说明书。
文档编号A61K9/02GK1491944SQ0316000
公开日2004年4月28日 申请日期2003年9月19日 优先权日2003年9月19日
发明者郭慧元, 刘九雨, 王玉成 申请人:中国医学科学院医药生物技术研究所, 浙江医药股份有限公司新昌制药厂
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