三种喹诺酮药物结构修饰后体外抗菌活性的变化

张天栋 孙彩艳 娄素琴 武德珍 张其相

（河南省新乡市中心医院药剂科，河南 新乡 453000）

1 喹诺酮药物的结构修饰

1.1 仪器与试剂

AVANCE 400M核磁共振谱仪（德国Bruker公司）、AVATAR360傅立叶变换红外光谱仪（美国Nicolet公司）、Esquire LC液相色谱-质谱联用仪（德国Bruker公司）。

氧氟沙星（工业级），左氧氟沙星（工业级），环丙沙星（工业级）；水合联氨（80%，分析纯）；无水乙醇（分析纯）；冰醋酸（分析纯）。

1.2 喹诺酮药物的结构修饰

结构修饰分肼解与缩合两步进行，以氟喹诺酮类药物氧氟沙星、左氧氟沙星、环丙沙星为起始原料，首先经肼解分别得到其相应的氧氟酰肼（I）1，8-(2-甲基亚乙氧基)-6-氟-7-(4-甲基哌嗪-1-基)-4-氧代-1，4-二氢-喹啉-甲酰肼、左氧氟酰肼（VI）（S）-1，8-(2-甲基亚乙氧基)-6-氟-7-(4-甲基哌嗪-1-基)-4-氧代-1，4-二氢-喹啉-甲酰肼和环丙酰肼（XI）1-环丙基-6-氟-7-哌嗪-1-基-4-氧代-1，4-二氢-喹啉-甲酰肼3个中间体；然后分别与苯甲醛、水杨醛、大茴香醛、香草醛缩合，得到相应的氧氟酰腙、左氧氟酰腙和环丙酰腙3类共12个新化合物，分别为（II）水杨醛6-氟-7-（4-甲基哌嗪-1-基）-1，8-（2-甲基亚乙氧基）-1，4-二氢-4-氧代-喹啉-3-甲酰腙、（III）苯甲醛6-氟-7-（4-甲基哌嗪-1-基）-1，8-（2-甲基亚乙氧基）-1，4-二氢--4-氧代-喹啉-3-甲酰腙、（IV）大茴香醛6-氟-7-（4-甲基哌嗪-1-基）-1，8-（2-甲基亚乙氧基）-1，4-二氢--4-氧代-喹啉-3-甲酰腙、（V）香草醛6-氟-7-（4-甲基哌嗪-1-基）-1，8-（2-甲基亚乙氧基）-1，4-二氢--4-氧代-喹啉-3-甲酰腙、（VII）（S）水杨醛6-氟-7-（4-甲基哌嗪-1-基）-1，8-（2-甲基亚乙氧基）-1，4-二氢--4-氧代-喹啉-3-甲酰腙、（VIII）（S）苯甲醛6-氟-7-（4-甲基哌嗪-1-基）-1，8-（2-甲基亚乙氧基）-1，4-二氢--4-氧代-喹啉-3-甲酰腙、（IX）（S）大茴香醛6-氟-7-（4-甲基哌嗪-1-基）-1，8-（2-甲基亚乙氧基）-1，4-二氢--4-氧代-喹啉-3-甲酰腙、（X）（S）香草醛6-氟-7-（4-甲基哌嗪-1-基）-1，8-（2-甲基亚乙氧基）-1，4-二氢--4-氧代-喹啉-3-甲酰腙、（XII）水杨醛6-氟-7-哌嗪基-1-环丙基-1，4-二氢-4-氧代-喹啉-3-甲酰腙、（XIII）苯甲醛6-氟-7-哌嗪基-1-环丙基-1，4-二氢-4-氧代-喹啉-3-甲酰腙、（XIV）大茴香醛6-氟-7-哌嗪基-1-环丙基-1，4-二氢-4-氧代-喹啉-3-甲酰腙、（XV）香草醛6-氟-7-哌嗪基-1-环丙基-1，4-二氢-4-氧代-喹啉-3-甲酰腙。新化合物的收率均在80%以上。

得到的新化合物经1H-NMR、MS、IR光谱对新化合物的结构进行表征。图谱解析结果与各新化合物的结构一致。

2 喹诺酮药物结构修饰后目标化合物的体外抗菌活性测试

2.1 材料

GNP-9270型隔水式恒温培养箱：上海精宏实验设备有限公司S.SW-CJ-1FD型净化工作台：上海跃进医疗器械厂。

菌株来源：金黄色葡萄球菌（S.aureus ATCC29213）、铜绿假单胞菌（P.aeruginosa ATCC2785）、大肠埃希菌（E.coli ATCC25922）新乡医学院第二附属医院临床检验中心提供

培养基：水解酪蛋白琼脂（M-H琼脂），杭州天和微生物试剂厂，批号080102。

目标化合物：实验室合成。

2.2 方法

最低抑菌浓度（minimal inhibitory concentration，MIC）测定：采用琼脂稀释法[4]，琼脂稀释法和琼脂扩散法相比，重复性好，每个平板可同时测定多个菌株，可观察被检菌落生长状况，能发现被污染的菌落，效率高等优点。为获得准确的MIC测定结果，接种被检菌数量是关键，必须控制在规定范围内，即每个斑点中应含104CFU。

含梯度浓度样品平皿的制备：分别精密称取样品128mg，加无菌水10mL，混匀后，取2mL加水18mL，配制成128mg/L，倍比稀释成640、320、160、80、40、20、10、5、25、12.5、0.6mg/L的供试液。取各浓度的供试液2mL与18mL 的M-H琼脂培养基（经121℃15min灭菌、冷至70-80℃）混合均匀，然后倾注平板成样品浓度梯度为64、32、16、8、4、2、1、0.5、0.25、0.125、0.06mg/L的备用平皿。

标准菌悬液的制备：分别取各标准菌株，接种到琼脂平板37℃培养24h，取琼脂上的纯菌落，用灭菌生理盐水稀释比浊到0.5号麦氏管浓度，再1∶10稀释，即成含菌浓度为107CFU/mL的菌悬液。30min内使用，使用时取12μl接种M-H琼脂平皿。

结果观察：接种过细菌的M-H琼脂平皿，置细菌培养箱内，35℃培养20h，观察细菌的生长状况，并与空白对照M-H琼脂平皿（按规定方法制备）相比较。在前后两个不同梯度浓度样品的M-H琼脂上，细菌生长数量有80%～90%的突然减少为结果终点，此浓度即为该样品的最低抑菌浓度。

2.3 实验结果

采用琼脂稀释法测定喹诺酮药物结构修饰后所得目标化合物对S.aureus、E.coli、P.aeruginosa 的体外抑菌活性（表1）。

结果表明：多数氧氟沙星及左氧氟沙星类酰腙化合物表现出较弱的体外抑菌活性，其最低抑菌浓度均≥128μg/mL；多数环丙沙星类酰腙化合物，却表现出较强的体外抑菌活性，尤其是香草醛环丙酰腙（XV）对S.aureus及E.coli的最低抑菌浓度≥0.5μg/mL，对P.aeruginosa的最低抑菌浓度≥1.0μg/mL，其体外抑菌活性与对照环丙沙星相当，优于对照氧氟沙星。

3 结 论

随着抗菌药物的大量临床应用，细菌的耐药性日益严重。寻找开发新型结构的抗菌药物已成为广泛关注的课题。本文结合酰腙官能团的药理活性，首次以酰腙替代喹诺酮药物结构中的3-位羧基，测试了其结构修饰后抗菌活性的变化。抗菌活性测试结果表明，虽然氧氟沙星和左氧氟沙星的C-3位羧基被酰腙替代其抗菌活性消失，但环丙沙星的C-3位羧基被酰腙替代后，其酰腙衍生物仍具有良好的体外抗菌活性多数环丙沙星类酰腙化合物，却表现出较强的体外抑菌活性，尤其是香草醛环丙酰腙（XV）对S.aureus及E.coli的MIC≥0.5μg/mL，对P.aeruginosa的MIC≥1.0μg/mL，与对照环丙沙星相当（MIC≥0.5μg/mL）优于氧氟沙星（MIC≥2.0μg/mL）；研究表明，喹诺酮基本结构中的C-3位羧基并非产生抗菌作用所必须的基团，扩大已有氟喹诺酮药物的结构修饰范围，进一步对喹诺酮基本结构中的C-3位羧基进行合理的修饰，有可能产生新结构有抗菌活性的临床候选化合物[1-4]。

表1 喹诺酮药物结构修饰后目标化合物对部分标准菌株的MIC值 (mg/L)

[1] Robicsek A,Strahilevitz,Jacoby GA,et al.Fluoroquinolone-modifying nzyme a new adaptation of a common aminoglycoside acetyltransferase[J].Nat Med,2006,12(10)：83-88.

[2] 张贞发,周伟澄.氟喹诺酮构效关系研究的新进展[J].中国医药工业杂志,2003,34(1)：36-41.

[3] 麻宝成,马兴铭,闫兰,等.4种含羧基酰腙化合物的合成表征和抑菌活性[J].应用化学,2005,22(9)：1021-1023.

[4] 中华人民共和国卫生部医政司编.全国临床检验操作规程[M].北京：人民卫生出版社,2006：905-910.