三種喹諾酮藥物結構修飾后體外抗菌活性的變化

張天棟 孫彩艷 婁素琴 武德珍 張其相

（河南省新鄉市中心醫院藥劑科，河南 新鄉 453000）

1 喹諾酮藥物的結構修飾

1.1 儀器與試劑

AVANCE 400M核磁共振譜儀（德國Bruker公司）、AVATAR360傅立葉變換紅外光譜儀（美國Nicolet公司）、Esquire LC液相色譜-質譜聯用儀（德國Bruker公司）。

氧氟沙星（工業級），左氧氟沙星（工業級），環丙沙星（工業級）；水合聯氨（80%，分析純）；無水乙醇（分析純）；冰醋酸（分析純）。

1.2 喹諾酮藥物的結構修飾

結構修飾分肼解與縮合兩步進行，以氟喹諾酮類藥物氧氟沙星、左氧氟沙星、環丙沙星為起始原料，首先經肼解分別得到其相應的氧氟酰肼（I）1，8-(2-甲基亞乙氧基)-6-氟-7-(4-甲基哌嗪-1-基)-4-氧代-1，4-二氫-喹啉-甲酰肼、左氧氟酰肼（VI）（S）-1，8-(2-甲基亞乙氧基)-6-氟-7-(4-甲基哌嗪-1-基)-4-氧代-1，4-二氫-喹啉-甲酰肼和環丙酰肼（XI）1-環丙基-6-氟-7-哌嗪-1-基-4-氧代-1，4-二氫-喹啉-甲酰肼3個中間體；然后分別與苯甲醛、水楊醛、大茴香醛、香草醛縮合，得到相應的氧氟酰腙、左氧氟酰腙和環丙酰腙3類共12個新化合物，分別為（II）水楊醛6-氟-7-（4-甲基哌嗪-1-基）-1，8-（2-甲基亞乙氧基）-1，4-二氫-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-甲基亞乙氧基）-1，4-二氫--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-甲基亞乙氧基）-1，4-二氫--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-甲基亞乙氧基）-1，4-二氫--4-氧代-喹啉-3-甲酰腙、（VII）（S）水楊醛6-氟-7-（4-甲基哌嗪-1-基）-1，8-（2-甲基亞乙氧基）-1，4-二氫--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-甲基亞乙氧基）-1，4-二氫--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-甲基亞乙氧基）-1，4-二氫--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-甲基亞乙氧基）-1，4-二氫--4-氧代-喹啉-3-甲酰腙、（XII）水楊醛6-氟-7-哌嗪基-1-環丙基-1，4-二氫-4-氧代-喹啉-3-甲酰腙、（XIII）苯甲醛6-氟-7-哌嗪基-1-環丙基-1，4-二氫-4-氧代-喹啉-3-甲酰腙、（XIV）大茴香醛6-氟-7-哌嗪基-1-環丙基-1，4-二氫-4-氧代-喹啉-3-甲酰腙、（XV）香草醛6-氟-7-哌嗪基-1-環丙基-1，4-二氫-4-氧代-喹啉-3-甲酰腙。新化合物的收率均在80%以上。

得到的新化合物經1H-NMR、MS、IR光譜對新化合物的結構進行表征。圖譜解析結果與各新化合物的結構一致。

2 喹諾酮藥物結構修飾后目標化合物的體外抗菌活性測試

2.1 材料

GNP-9270型隔水式恒溫培養箱：上海精宏實驗設備有限公司S.SW-CJ-1FD型凈化工作臺：上海躍進醫療器械廠。

菌株來源：金黃色葡萄球菌（S.aureus ATCC29213）、銅綠假單胞菌（P.aeruginosa ATCC2785）、大腸埃希菌（E.coli ATCC25922）新鄉醫學院第二附屬醫院臨床檢驗中心提供

培養基：水解酪蛋白瓊脂（M-H瓊脂），杭州天和微生物試劑廠，批號080102。

目標化合物：實驗室合成。

2.2 方法

最低抑菌濃度（minimal inhibitory concentration，MIC）測定：采用瓊脂稀釋法[4]，瓊脂稀釋法和瓊脂擴散法相比，重復性好，每個平板可同時測定多個菌株，可觀察被檢菌落生長狀況，能發現被污染的菌落，效率高等優點。為獲得準確的MIC測定結果，接種被檢菌數量是關鍵，必須控制在規定范圍內，即每個斑點中應含104CFU。

含梯度濃度樣品平皿的制備：分別精密稱取樣品128mg，加無菌水10mL，混勻后，取2mL加水18mL，配制成128mg/L，倍比稀釋成640、320、160、80、40、20、10、5、25、12.5、0.6mg/L的供試液。取各濃度的供試液2mL與18mL 的M-H瓊脂培養基（經121℃15min滅菌、冷至70-80℃）混合均勻，然后傾注平板成樣品濃度梯度為64、32、16、8、4、2、1、0.5、0.25、0.125、0.06mg/L的備用平皿。

標準菌懸液的制備：分別取各標準菌株，接種到瓊脂平板37℃培養24h，取瓊脂上的純菌落，用滅菌生理鹽水稀釋比濁到0.5號麥氏管濃度，再1∶10稀釋，即成含菌濃度為107CFU/mL的菌懸液。30min內使用，使用時取12μl接種M-H瓊脂平皿。

結果觀察：接種過細菌的M-H瓊脂平皿，置細菌培養箱內，35℃培養20h，觀察細菌的生長狀況，并與空白對照M-H瓊脂平皿（按規定方法制備）相比較。在前后兩個不同梯度濃度樣品的M-H瓊脂上，細菌生長數量有80%～90%的突然減少為結果終點，此濃度即為該樣品的最低抑菌濃度。

2.3 實驗結果

采用瓊脂稀釋法測定喹諾酮藥物結構修飾后所得目標化合物對S.aureus、E.coli、P.aeruginosa 的體外抑菌活性（表1）。

結果表明：多數氧氟沙星及左氧氟沙星類酰腙化合物表現出較弱的體外抑菌活性，其最低抑菌濃度均≥128μg/mL；多數環丙沙星類酰腙化合物，卻表現出較強的體外抑菌活性，尤其是香草醛環丙酰腙（XV）對S.aureus及E.coli的最低抑菌濃度≥0.5μg/mL，對P.aeruginosa的最低抑菌濃度≥1.0μg/mL，其體外抑菌活性與對照環丙沙星相當，優于對照氧氟沙星。

3 結 論

隨著抗菌藥物的大量臨床應用，細菌的耐藥性日益嚴重。尋找開發新型結構的抗菌藥物已成為廣泛關注的課題。本文結合酰腙官能團的藥理活性，首次以酰腙替代喹諾酮藥物結構中的3-位羧基，測試了其結構修飾后抗菌活性的變化。抗菌活性測試結果表明，雖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，但環丙沙星的C-3位羧基被酰腙替代后，其酰腙衍生物仍具有良好的體外抗菌活性多數環丙沙星類酰腙化合物，卻表現出較強的體外抑菌活性，尤其是香草醛環丙酰腙（XV）對S.aureus及E.coli的MIC≥0.5μg/mL，對P.aeruginosa的MIC≥1.0μg/mL，與對照環丙沙星相當（MIC≥0.5μg/mL）優于氧氟沙星（MIC≥2.0μg/mL）；研究表明，喹諾酮基本結構中的C-3位羧基并非產生抗菌作用所必須的基團，擴大已有氟喹諾酮藥物的結構修飾范圍，進一步對喹諾酮基本結構中的C-3位羧基進行合理的修飾，有可能產生新結構有抗菌活性的臨床候選化合物[1-4]。

表1 喹諾酮藥物結構修飾后目標化合物對部分標準菌株的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] 張貞發,周偉澄.氟喹諾酮構效關系研究的新進展[J].中國醫藥工業雜志,2003,34(1)：36-41.

[3] 麻寶成,馬興銘,閆蘭,等.4種含羧基酰腙化合物的合成表征和抑菌活性[J].應用化學,2005,22(9)：1021-1023.

[4] 中華人民共和國衛生部醫政司編.全國臨床檢驗操作規程[M].北京：人民衛生出版社,2006：905-910.