喹啉酮類化合物抗幽門螺桿菌的構效關系研究

宋欣沛，羅麗梅，鄭一敏

(重慶理工大學 藥學與生物工程學院， 重慶 400054)

幽門螺桿菌(Hp)是慢性胃炎、消化性潰瘍和胃癌等的主要致病因素，WHO已將其列為I類致胃癌因子[1]。現有臨床上治療Hp藥物存在根除率低、不良反應多、順應性差及耐藥問題[2-5]，篩選安全有效的抗Hp藥物是亟待解決的公共衛生問題。自Tohru Sugimoto等[6-8]發現喹啉酮類生物堿具有選擇性抗Hp以來，喹啉酮就成為了抗Hp候選藥物研究熱點之一[9-11]。本文對4-喹啉酮類化合物抗Hp構效關系進行研究。

1 材料及方法

1.1 材料

幽門螺桿菌標準菌株ATCC700392和ATCC700824，購于美國種質保藏中心。供試化合物由本實驗室合成，通過紅外光譜、質譜、核磁共振確定結構，HPLC檢測純度98%以上。

Hp固體培養基，Hp添加劑(青島高科技工業海博生物技術有限公司)；瓊脂粉(成都市科龍化工試劑廠)；無菌脫纖維羊血(鄭州九龍生物制品有限公司)。MGC AnaeroPack 系列2.5L厭氧培養罐、微需氧產氣袋(重慶木天生物科技有限公司)；SP-DJ系列水平凈化工作臺(上海浦東物理光學儀器廠)；HZP-250型全溫振蕩培養箱(上海精宏實驗設備有限公司)。

1.2 方法

稱取Hp固體培養基5.2 g，瓊脂0.2 g，β-環糊精0.1 g，蒸餾水93 mL，滅菌后冷至50～55 ℃，加入7 mL脫纖維羊血、1 mL Hp添加劑，制成培養基平板。

取供試樣品適量，用PEG400制成1 mg/mL溶液，最后再用50%PEG400稀釋成不同濃度備用。

體外活性評價為平板打孔法，按文獻[12]進行。

2 結果與分析

2.1 N-1位取代對活性的影響

比較文獻 [7-8]發現，喹啉酮(圖1)N-1位上甲基取代時，抗Hp活性顯著下降，提示喹啉酮N-1位取代可能對抗Hp活性有較大影響。本文以2-己基-喹啉酮和2-十一烷基喹啉酮為先導化合物，合成了1-羥乙基-2-十一烷基-3-甲基-喹啉酮、1-羧乙基-2-十一烷基-3-甲基-喹啉酮、1-羥乙基-2-己基-3-甲基-喹啉酮與1-羧乙基-2-己基-3-甲基-喹啉酮4個喹啉酮新衍生物，并進行了抗Hp活性測定(表1)。從表1可以直觀看出，與N-1位未被取代化合物活性相比，4個N-1位被取代的喹啉酮新化合物活性均下降，其下降順序依次為H>-CH3COOH>-CH3CH2OH。相同N-1位被取代化合物2-位側鏈C原子數增加時對活性下降有減緩趨勢。

圖1 4-喹啉酮

2.2 C-2位烷基鏈長與活性的關系

迄今為止，天然型喹啉酮C-2位一般為11～15個碳原子的直鏈烷基或8個碳原子支鏈烷基[7-8,12]。為弄清側鏈碳原子數量與喹啉酮抗HP活性關系，先后合成了2-己基喹啉酮、2-辛基喹啉酮、2-癸基喹啉酮等7個新型喹啉酮，并進行了活性測定。實驗結果(表2)提示，隨喹啉酮C-2位取代的直連烷基碳原子增加，抗HP活性下降，當C-2位是己烷基時活性最好(圖2)。

圖2 抑菌活性

表1 化學結構及抗Hp活性(一)

表2 化學結構及抗Hp活性(二)

2.3 C-3位取代對活性的作用

C-3位不同基團取代對活性影響尚無系統文獻報道。通過對合成的2-十一烷基-3-甲基喹啉酮、2-十一烷基-3-氯喹啉酮、2-十一烷基-3-醛基喹啉酮等6個新化合物抗HP活性測定發現，C-3位被取代后(除碘外)活性均增加，其活性順序為Me>Cl>Br>-CHO>H>I。C-3位引入甲基時活性最佳，活性比C-3位無甲基提升82%(表3)。

2.4 C-6位及C-7位取代與活性的關系

目前喹啉酮類化合物的C-6位、C-7位研究較少，為探究其構效關系以抗Hp活性最佳的2-己基-3-甲基喹啉酮為先導化合物，合成了2-己基-3-甲基-6-哌嗪喹啉酮、2-己基-3-甲基-6-羧酸喹啉酮和2-己基-3-甲基-6,7-二羥基喹啉酮等6個化合物，抗Hp活性測定見表4。當C-6位被取代后活性降低，其順序為H>-OH>-Cl>-C4H9N2>-COOH。C-7位取代后活性降低。

表3 化學結構及抗Hp活性(三)

表4 化學結構及抗Hp活性(四)

3 討論

天然喹啉酮類化合物N-1位多為甲基，Dekker K.A.發現去甲基后活性提高，考慮到N-1位取代對抗Hp活性有影響，在N-1位引入硫醚，活性減弱[8]。本文為提高溶解度在N-1位引入羥乙基和羧乙基，其活性降低。由此可得，N-1位取代使活性下降。目前對于N-1位的研究缺乏系統性，可對喹啉酮N-1位結構修飾進行更深入的研究。

C-2位引入不同鏈長的親脂性烷基對抗菌活性的影響較大，可能是由于C-2位長鏈烷基喹啉酮類化合物滲入Hp外膜之后，改變了膜的流動性，從而引起通透性的改變而殺菌。本文C-2位取代基為己基時活性最好，文獻報道C-2位取代為3,7-二甲基-2,6-辛二烯活性最佳[9]，由此推斷抗Hp活性最佳的C-2位烷基鏈長在6～8個碳之間，可進一步研究確定。

C-3位引入取代基對抗菌活性貢獻很大，甲基取代時活性最佳，與文獻報道一致[8]。由此推測C-3位取代甲基是喹啉酮類化合物抗菌必需的藥效基團。

C-6、C-7位引入取代基使活性降低。C-6位引入羥基使活性稍降低，但可增加溶解度；C-7位引入還需再進一步研究。

為提高喹啉酮類藥物抗Hp活性及解決溶解度差的問題，可繼續進行深入、系統的結構修飾研究。本文未對C-5、C-8位進行結構修飾及構效關系研究，可考慮在C-5、C-8位引入一些含親水性基團的雜環或芳香環等，解決其溶解度差的問題。