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具有光学活性的葡萄糖酸尤利沙星制备及体外抗菌活性初步研究

首席医学网      2009年04月08日 15:38:31 Wednesday  
 
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作者:朱少璇 王玉平 曾琳玲 杨鹊 杨威 彭峰 刘学斌    作者单位:广州市医药工业研究所, 广州510240

【摘要】  目的 将消旋的尤利沙星进行手性拆分制备葡萄糖酸左旋尤利沙星和葡萄糖酸右旋尤利沙星,并对其抗菌活性进行初步比较研究。方法 采用D和L酒石酸手性试剂,对消旋的尤利沙星进行手性拆分得到S和R构型的尤利沙星对映体,分别与葡萄糖酸反应,制备了葡萄糖酸左旋尤利沙星和葡萄糖酸右旋尤利沙星,选择4种菌株测定其体外抗菌活性。结果 葡萄糖酸左旋尤利沙星的体外抗菌活性均明显强于葡萄糖酸右旋尤利沙星或消旋的尤利沙星。结论 采用手性试剂对消旋的尤利沙星进行拆分的方法可行,葡萄糖酸左旋尤利沙星有进一步研发的价值。

【关键词】  尤利沙星; 抗菌活性; 手性拆分

Preparation of optically active isomers ulifloxacin glyconate and

    prelimilary study on antibiotic activity in vitro

    Zhu Shaoxuan,  Wang Yuping,  Zeng Linling,  Yang Que,

    Yang Wei,  Peng Feng  and  Liu Xuebin

    (Guangzhou Pharmaceutical industry Research institute,  Guangzhou 510240)

    ABSTRACT  Objective  To prepare the optically acive isomers of S and R ulifloxacin glyconate, and study the prelimilary antibiotic activity of S and R ulifloxacin glyconate in vitro.  Methods  The S or R ulifloxacin was prepared by chiral resolution of racemic ulifloxacin with D or Ltartaric acid, and then gone through the reactions between S and R ulifloxacin with the glucanic acid. The antibacterial effect of S or R ulifloxacin was determinded by four suitable bacterial strains in vitro.  Results  S and R ulifloxacin glyconate were successfully prepared respectively. The antibiotic activity of Sulifloxacin was significantly higher than that of Rulifloxacin in vitro.  Conclusions  It is practical to use the method of chiral resolution of racemic ulifloxacin with chiral reagent. The Sulifloxacin has furtherresearching potency.

    KEY WORDS  Ulifloxacin;  Antibiotic activity;  Chiral resolution

     尤利沙星(ulifloxacin)是一种喹诺酮类化合物,是普卢利沙星的活性成分,对革兰阳性菌和革兰阴性菌具有广谱抗菌作用,特别是对金葡菌、肺炎链球菌、粪肠球菌、黏液沙雷菌和铜绿假单胞菌等细菌显示出较强的抗菌效果。体内外实验均表明,尤利沙星与环丙沙星和左氧氟沙星相比,具有优良的杀菌作用和抗生素后效应、细胞毒性低、向中枢神经系统移动移行少等优点[1,2]。    日本黄濑正博等[3]通过实验室HPLC方法,用3mm×250mm的ODS柱对消旋尤利沙星进行分离,分别得到S和R构型的左、右旋异构体,但该方法分离消旋体的批量很小,成本高,不适合产业化大生产。

    左旋异构体其化学名为(S)6氟1甲基4氧代7(1哌嗪基)1H,4H[1,3]硫氮杂环丁烷并[3,2a]喹啉3羧酸,其结构式如图1所示。

    本研究采用手性试剂,对消旋的尤利沙星进行了图1    左旋异构体结构

    手性拆分,由于尤利沙星难溶于水,本研究将手性拆分的两种光学异构体尤利沙星分别与葡萄糖酸反应成盐,合成制备了水溶性好的葡萄糖酸左旋尤利沙星和葡萄糖酸右旋尤利沙星,未见相关文献报道,并对其抗菌活性进行了初步比较研究。

    1  实验部分

    1.1  仪器条件

    BRUKER EQUINOX 55傅立叶变换红外光谱仪;VarianUNITY INOVA 500超导脉冲傅立叶变换核磁共振波谱仪;液相色谱条件:Agilent 1100高效液相色谱仪,紫外/可见检测器,十八烷基硅烷键合硅胶填充柱,以甲醇∶L异亮氨酸溶液(L异亮氨酸1.31g和硫酸铜1.25g,加水溶解并稀释至1000ml)(15∶85)为流动相;柱温40℃;检测波长330nm。

    1.2  (S)6氟1甲基4氧代(1哌嗪基)1H,4H[1,3]硫氮杂环丁烷并[3,2a]喹啉3羧酸的制备

    按文献方法制备消旋的尤利沙星[4],将消旋的尤利沙星105g溶解于1500ml DMSO中,搅拌下滴加27g D酒石酸溶解于405ml DMSO溶液,出现浑浊沉淀,室温下搅拌20h,过滤,得到的固体于真空下干燥得86g,将此固体于DMSO中重结晶纯化,得到(S)6氟1甲基4氧代(1哌嗪基)1H,4H[1,3]硫氮杂环丁烷并[3,2a]喹啉3羧酸D酒石酸盐,将此盐加入水成悬浮液,搅拌下用2% NaOH水溶液调节pH值到7~8,过滤干燥,得到S构型占主要比例的尤利沙星。如此反复2次,最后得(S)6氟1甲基4氧代(1哌嗪基)1H,4H[1,3]硫氮杂环丁烷并[3,2a]喹啉3羧酸24.5g,比旋[α]20D=-143.4°(c=0.15,0.1mol/L NaOH),ee%>95%。

    1.3  (R)6氟1甲基4氧代(1哌嗪基)1H,4H[1,3]硫氮杂环丁烷并[3,2a]喹啉3羧酸的制备

    将消旋的尤利沙星105g溶解于1500ml DMSO中,搅拌下滴加27g L酒石酸溶解于405ml DMSO溶液,出现浑浊和沉淀,室温下搅拌20h,过滤,得到的固体于真空下干燥得82g,将此固体于DMSO中重结晶纯化,得到(R)6氟1甲基4氧代(1哌嗪基)1H,4H[1,3]硫氮杂环丁烷并[3,2a]喹啉3羧酸L酒石酸盐,将此盐加入水成悬浮液,搅拌下用2% NaOH水溶液调节pH值到7~8,过滤干燥,得到R构型占主要比例的尤利沙星。如此反复2次,最后得到(R)6氟1甲基4氧代(1哌嗪基)1H,4H[1,3]硫氮杂环丁烷并[3,2a]喹啉3羧酸22g,比旋[α]20D=+139.2°(c=0.15,0.1mol/L NaOH),ee%>95%。

    1.4  葡萄糖酸(S)6氟1甲基4氧代(1哌嗪基)1H,4H[1,3]硫氮杂环丁烷并[3,2a]喹啉3羧酸的制备(葡萄糖酸左旋尤利沙星)

    于室温20℃,向反应瓶中加入30ml水,搅拌加入50%的葡萄糖酸水溶液6.8ml,再加入5g(S)6氟1甲基4氧代(1哌嗪基)1H,4H[1,3]硫氮杂环丁烷并[3,2a]喹啉3羧酸,搅拌60min得到基本澄清的溶液,加入5%活性炭脱色30min过滤,滤液于搅拌下1h内滴加无水乙醇200ml,此时析出固体,继续搅拌2h,过滤,50℃真空干燥,得到4g葡萄糖酸(S)6氟1甲基4氧代(1哌嗪基)1H,4H[1,3]硫氮杂环丁烷并[3,2a]喹啉3羧酸,IR 1695cm-1,1629cm-1,1601cm-1,1503cm-1;1HNMR(DMSO6D)δ2.12(3H,s),6.39(1H,s),6.95(1H,s),7.80(1H,d,j=13.6Hz)。

    1.5  葡萄糖酸(R)6氟1甲基4氧代(1哌嗪基)1H,4H[1,3]硫氮杂环丁烷并[3,2a]喹啉3羧酸的制备(葡萄糖酸右旋尤利沙星)

    将(S)6氟1甲基4氧代(1哌嗪基)1H,4H[1,3]硫氮杂环丁烷并[3,2a]喹啉3羧酸替换成(R)6氟1甲基4氧代(1哌嗪基)1H,4H[1,3]硫氮杂环丁烷并[3,2a]喹啉3羧酸按1.4步骤方法得到3.8g葡萄糖酸(R)6氟1甲基4氧代(1哌嗪基)1H,4H[1,3]硫氮杂环丁烷并[3,2a]喹啉3羧酸,IR 1697cm-1,1628cm-1,1602cm-1,1501cm-1;1HNMR(DMSO6D)δ2.10(3H,s),6.43(1H,s),6.92(1H,s),7.83(1H,d,j=12.8Hz)。

    1.6  抗菌活性试验

    (1)菌株  铜绿假单胞菌ATCC27853、大肠埃希菌ATCC25922和金葡菌ATCC25925为质控标准菌株(CLSI规定标准),购于广东省微生物研究所菌种保藏中心。肺炎克雷伯菌CMCC461148购于中国药品生物制品检定所。

    (2)试验方法及结果  采用琼脂稀释法进行最小抑菌浓度(MIC)的测定,将不同浓度的抗菌供试品(每种药物均配制成共14个浓度(128、64、32、16、8、4、2、1、0.5、0.25、0.125、0.0625、0.0313和0.0156μg/ml)分别加入到定量的琼脂培养基中,混匀,制成固体平皿,使每一平皿中所含抗菌供试品的浓度相差二倍,再把待测细菌点种到加含有抗菌供试品的琼脂培养基的表面上进行培养,根据细菌生长情况判读结果。根据CLSI标准,将平板置于暗色、无反光物体表面上判断试验终点,以无菌生长的最低供试品浓度为对该株细菌的最低抑菌浓度(MIC),在全部实验中均以质控菌株的MIC判断是否符合CLSI质控标准,结果见表1。

    2  结果与讨论

    化学拆分法在旋光异构体的拆分应用中比较广泛,也是所有拆分方法中工艺最成熟的,但化学拆分法应用于喹诺酮类化合物的拆分还很少见于文献报道。从尤利沙星的结构来分析,手性碳与活性基团(能与拆分剂作用的官能团如哌嗪基)的相距较远,用化学拆分法拆分比较困难;另一方面能够溶解尤利沙星的溶剂表1  尤利沙星光学异构体体外抗菌活性(MIC,μg/ml)药理研究结果显示,消旋尤利沙星、葡萄糖酸左旋尤利沙星及葡萄糖酸右旋尤利沙星对铜绿假单胞菌、肺炎克雷伯菌、大肠埃希菌、金葡菌均有较强的体外抗菌活性,其中葡萄糖酸左旋尤利沙星的体外抗菌活性均明显强于葡萄糖酸右旋尤利沙星,前者的体外抗菌活性约为后者的4~11倍;葡萄糖酸左旋尤利沙星的抗菌活性亦明显强于消旋尤利沙星。

    本文研究结果显示,对消旋尤利沙星进行手性拆分,合成了葡萄糖酸左旋尤利沙星,改善了尤利沙星的水溶性,且葡萄糖酸左旋尤利沙星的体外抗菌活性均明显强于消旋尤利沙星和葡萄糖酸右旋尤利沙星,值得进一步研究和开发。

【参考文献】
  [1] Ozaki M, Komori K, Matsuda M, et al. Uptake and intracellular activity of NM394, a new quinolone, in human polymorphonuclear leukocytes [J]. Antimicrob Agents Chemother,1996,40(3):739~742.

[2] 李敏,黄山,倪沛洲. 新一代喹诺酮类药物NM394的合成[J]. 中国新药杂志,2005,14(1):67~69.

[3] 黄濑正博,北野正彦,尾崎正邦. 光学活性キノリソカポソ酸诱导体[P]. 日本公开特许公报:平3218383,1991925.

[4] 程春生,张宝砚,李鹏,等. 普卢利沙星的合成[J]. 中国医药工业杂志,2005,36(2):67~69.

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