Новые полициклические производные фталазина и их применение

Новые полициклические производные фталазина и их применение

Реферат

 

Изобретение относится к новым полициклическим фталазинам, в частности к двузамещенным мадурафталазинам (10,12,15,16-тетрагидрокси-8-метокси-11-метил-1,9,14-триоксо-1,2,6,7,9,14-гексагидронафтацено-[1,2-g] -фталазинам формулы I, в которой R¹ представляет собой остаток формулы -(CR⁴R⁵)_n-СОY или -Ph(R⁶)(СОY), где R⁴ и R⁵ обозначают Н, n обозначает числа 1-4, R⁶ обозначает Н и Y обозначает OR⁷, где R⁷ представляет Н или (С₁-С₁₀)алкил, либо ион щелочного металла, либо ион аммония; R² и R³ обозначают водород, а также солям, эфирам и амидам соединений формулы I. Предлагаемые согласно изобретению соединения эффективны против штаммов грамположительных бактерий, прежде всего против мультирезистентных стафилококков (MRSA), а также против устойчивых к гликопептидам, например к ванкомицину, энтерококков и поэтому могут применяться для изготовления обладающих антибактериальным действием лекарственных средств. Предложено также лекарственное средство, обладающее антибактериальным действием, содержащее соединение формулы I вместе с физиологически приемлемыми вспомогательными веществами и носителями. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 1 табл.

Настоящее изобретение относится к новым полициклическим производным фталазина, в частности к 2-карбоксиалкил- и 2-карбоксиарилзамещенным мадурафталазинам (10,12,15,16-тетрагидрокси-8-метокси-11 -метил-1,9,14 -триоксо-1,2,6,7,9,14-гексагидронафтацено- [1,2-g]-фталазины), а также к их солям, эфирам и амидам. Эти соединения представляют собой обладающие сильным антибактериальным действием, прежде всего против грамположительных, в частности против мультирезистентных стафилококков (MRSA) и резистентных энтерококков, субстанции, которые могут применяться для борьбы с инфекционными заболеваниями у человека и животных. Указанные соединения пригодны для приготовления самых разных фармацевтических композиций и форм их применения.

Эти соединения являются первыми представителями неизвестной до настоящего времени циклической системы, а именно нафтацено-[1,2-g] - фталазина. Они являются производными мадурагидроксилактона, соответственно мадурановой кислоты, который (лактон) может быть получен из Actinomadura rubra с помощью биотехнологических методов (W. Fleck, D.G. Strauss, J. Meyer, Zeitschrift Allgem. Mikrobiol. 18, cтp. 368-398 (1978)) Структуру мадурагидроксилактона (формула II) открыли Паулюс и его коллеги (Е.F. Paulus, К. Dornberger, W. Werner, D. Fenske, Acta Cryst. (1994) C50, 2064-2067). Сам по себе мадурагидроксилактон обладает лишь недостаточной биологической эффективностью. Мадурагидроксилактон относится к классу бензонафтаценхинонов, среди которых в последнее время приобрели известность прежде всего бенаномицины и прадимицины как противогрибковые субстанции, вызывающие повышенный интерес к себе (ср. Т Oki в "Recent Progress in Antifungal Chemotherapy", под ред. Н. Jamaguchi, G. S. Kobayachi, H. Takahashi, Marcel Dekker, Inc., Нью-Йорк, Базель, Гонконг, 1992, стр. 38).

В основу изобретения была положена задача получить двузамещенные, в частности 2-карбоксиалкил- и 2-карбоксиарилзамещенные мадурафталазины (10,12,15,16-тетрагидрокси-8-метокси-11-метил-1,9,14-триоксо-1,2,6,7,9,14-гексагидронафтацено- [1,2-g] -фталазины) и их соответствующие соли, эфиры и амиды, и предложить их применение. Целью создания новых соединений является расширение спектра действия обладающих антибактериальной эффективностью препаратов, в частности против грамотрицательных бактерий, прежде всего против мультирезистентных стафилококков. Для решения этой задачи новые соединения особенно пригодны потому, что выгодно отличаются от известных на сегодняшний день антибиотиков и антиинфекционных средств отсутствием присущих последним таких существенных недостатков, как, например, недостаточная эффективность по отношению к устойчивым штаммам бактерий (W. Witte, С. Braulke, D. Heuck, С. Cuny. "Analysis of nosocomial outbreaks with multiply and methicillin resistent staphylococcus aureus (MRSA) in Germany: implications for hospital hygiene", Infection 22, (1994), приложение 2, 128-134; G. M. Eliopulos. "Increasing problems in the therapy of enterococcal infection", Eur. J. Clin. mikrobiol. Infect. Dis. 12, (1993) 409-412).

Согласно изобретению указанная задача решается благодаря полученным новым полициклическим фталазинам формулы I в которой R¹ обозначает карбоксиалкил или карбоксиарил, а R² и R³ независимо друг от друга обозначают водород или ацил, а также солям, эфирам и амидам соединений формулы I, при условии, что R¹ имеет значение, отличное от необязательно замещенного карбоксифенила, если R³ обозначает C₁-С₈алканоил.

В контексте настоящего описания понятие алкил (в том числе и когда он является частью других групп, как, например, в алкокси или карбоксиалкиле) обозначает С₁-С₁₀алкил, неразветвленный либо разветвленный, предпочтительно С₁-С₄алкил, а под понятием арильный остаток (так же, как и под любым из указанных ниже арильных остатков или во включающей это понятие группе, как, например, в аралкиле) имеется в виду замещенный либо незамещенный арил, прежде всего соответствующий фенил, заместителями которого могут быть ОН, О-алкил, О-арил, галоген, алкил, арил. Ацил в контексте настоящего изобретения представляет собой в первую очередь ₁-С₈алканоил, С₁-С₈алкоксикарбонил, ароил, прежде всего бензоил или замещенный бензоил (где заместители идентичны таковым у замещенного арила), и необязательно замещенный одним либо двумя С₁-С₄алкильными остатками карбамоил.

Соответствующими остатками R¹ являются, например, остатки формул -(CR⁴R⁵)_n-COY или где R⁴ и R⁵ могут представлять собой Н, алкил, арил либо замещенный арил, n обозначает числа 1-4, R⁶ обозначает Н, алкил, ОН, алкокси в о-, м- и п-положении, COY в о-, м- и п-положении, a Y может представлять собой OR⁷, где R обозначает Н, алкил, арил либо замещенный арил, ион щелочного металла, такой как Na⁺ либо К⁺, или ион аммония (NaH₄ ⁺, соответственно ион моно-, ди- либо триалкиламмония или N- метил -D-глюкаммониевую соль), или же Y может представлять собой NR⁸R⁹, где R⁸ и/или R⁹ обозначают Н, алкил, арил либо замещенный арил или аралкил. В случае наличия асимметричных С-атомов соответствующие D- и L-формы, энантиомеры и диастереомеры, равно как и рацематы, соответственно смеси энантиомеров и диастереомеров также являются объектом изобретения.

В особенно предпочтительных соединениях формулы I R¹ представляет собой карбокси-С₁-С₄алкил либо С₁-С₄алкоксикарбонил-С₁-С₄алкил или карбоксифенил, а R² и R³ представляют собой водород, где карбоксильная группа представлена в свободной форме либо в виде соли. Особо следует выделить указанные в примерах соединения формулы I и их соли.

Соединения по изобретению получают, например, благодаря тому, что мадурагидроксилактон, соответственно мадурановую кислоту (3,9,11,14,15-пентагидрокси-10-метил-7-метокси-1,8,13-триоксо-1,3,5,6,8,13-гексагидронафтацено[1,2-f]бензоизофуран) формулы II подвергают взаимодействию с гидразиноалкилкарбоновыми кислотами либо гидразинофенилкарбоновыми кислотами, соответственно с эфирами и амидами этих кислот, необязательно в виде их солей. Реакцию проводят с использованием пригодных для таких целей растворителей, как, например, ледяная уксусная кислота. Температура реакции обычно равна температуре кипения растворителя, а продолжительность реакции может составлять до нескольких часов.

Получаемые согласно изобретению соединения формулы I могут переводиться по известной технологии в другие соединения формулы I. Так, в частности, полученные соединения формулы I при Y, обозначающем O-алкил, путем щелочного омыления, например, с помощью 2М едкого натра и последующего подкисления, например, 2М соляной кислотой могут быть превращены в соответствующие кислоты (формула I, где Y обозначает ОН). С другой стороны, полученные соединения формулы I, где R², соответственно, R³ обозначают Н, за счет ацилировапия фенольных ОН-групп на последующей стадии могут переводиться в производные O-ацила [формула I, где R², соответственно, R³ обозначают H, соответственно, ацил (например, -СО-алкил, -СОО-алкил)] . Эту операцию осуществляют по обычным методам ацилирования фенольных ОН-групп, например с помощью ангидрида кислоты (например, ацетангидрида, соответственно, ангидрида пропионовой кислоты) или с помощью эфира хлормуравьиной кислоты (например, метилового эфира хлормуравьиной кислоты) в щелочном растворе, например в 2М едком натре либо в тетрагидрофуране/триэтиламине. Температура реакции при этом может находиться в интервале от -20 до +20^o С.

Получаемые соединения при Y, обозначающем ОН, могут быть превращены по обычным методам в соответствующие соли, где Y обозначает OR⁷, причем R⁷ может представлять собой ион щелочного металла (например, Na, К) или ион аммония (NН₄, ион моно-, ди- либо триалкиламмония, например ион триэтиламмония или ион N-метил-D-глюкаммония. Очистку синтезированных соединений можно осуществлять по обычным методам (например, путем перекристаллизации или посредством колоночной хроматографии).

Получаемые согласно изобретению соединения подавляют рост бактерий, прежде всего грамотрицательных бактерий, в частности мультирезистентных стафилококков, а также энтерококков. Особо важное значение имеет тот факт, что предлагаемые соединения обладают высокоэффективным действием против устойчивых к хинолону стафилококков, а также по отношению к мультирезистентным, в том числе устойчивым к гликопептидам, например устойчивым к ванкомицину, госпитальным штаммам (MRSA).

При тестировании по методу микроразведений в бульоне согласно DIN 58940 (часть 8) соединения исследовали на их минимальную ингибирующую концентрацию (МИК) по отношению к следующим штаммам бактерий: Staphylococcus aureus, штаммы 8325-4 (восприимчивый штамм Staphylococcus aureus, являющийся характерным представителем своего рода), NCTC 6571 (восприимчивый контрольный международный штамм), 108/83 ("старый" MRSA без устойчивости к хинолону), 134/94 ("новый" MRSA с устойчивостью к хинолону), Staph. epidermidis CCM 2124 (восприимчивый контрольный штамм) Enteroococcus faecium 70/90 (штамм, устойчивый к ванкомицину) и 64/3 (восприимчивый штамм). В целях сравнения в параллельных опытах исследовали, хотя и различные по их структуре, следующие субстанции: ванкомицин, теикопланин и ципрофлоксацин.

Результаты антибактериального тестирования представлены в таблице. Как показывают эти результаты, получаемые согласно изобретению субстанции по своей эффективности по отношению к некоторым штаммам бактерий заметно превосходят показатели ингибирования сравнительных субстанций и способны успешно преодолевать бактериальную резистентность.

Соединения общей формулы I благодаря их антибактериальным свойствам пригодны для применения в качестве лекарственных средств при бактериальных инфекциях, прежде всего при инфекциях, вызываемых мультирезистентными стафилококками. При заболеваниях такого типа соединения формулы 1 могут применяться либо как таковые, либо с физиологически приемлемыми вспомогательными веществами или носителями, причем в принципе возможны все обычные фармакологические формы применения и физиологически приемлемые дозировки. Препараты назначают, например, для орального или парентерального введения, например внутривенно.

Используемые в нижеследующих примерах сокращения и аббревиатуры имеют следующие значения: ТСХ - тонкослойная хроматография, ТГФ - тетрагидрофуран, ЖХВР - жидкостная хроматография высокого разрешения, мин - минута, t_пл - температура плавления, МС - масс-спектрометрия, ЯМР - ядерно-магнитный резонанс.

Пример 1.

Субстанция 1.

2-(4-Карбоксифенил)мадурафталазин (2-(4-карбоксифенил-10,12,15,16-тетрагидрокси-8-метокси-11-метил-1,9,14-триоксо- 1,2,6,7,9,14-гексагидронафтацено-[1,2-g] -фталазин), формута I, где R обозначает 4-карбоксифенил, R², R³ обозначают Н, С₃₃Н₂₂N₂О₁₀ (606,54) Смесь из 100 мг (0,2 ммоля) мадурагидроксилактона (80%-ного) и 50 мг 4-гидразинобензойной кислоты (0.2 ммоля) кипятили в 10 мл ледяной уксусной кислоты в течение 4 часов с обратным холодильником. Полученные красные кристаллы промывали простым эфиром. Субстанцию дважды очищали посредством препаративной ТСХ (готовые пластины Si 60, 1 мм фирмы Merck, элюенты CH₂Cl₂/CH₃OH 9: 1), растворяли в ТГФ, фильтровали и осаждали петролейным эфиром. Выход 78 мг (63% от теории), t_пл >350^oС, чистота согласно ЖХВР (Eurospher, ацетонитрил/ вода 3: 2) 94,7%. t = 9,4 мин, ТСХ (алюминиевая фольга Si 60 фирмы Merck), элюенты CH₂Cl₂/СН₃ОН 9:1), R_f=0,77, FAB-MC (3NBA) [М+Н]⁺: m/z = обнаружено 607,1.

¹H-ЯМР (ДМСО-D₆): d (част./млн) = 14,1, 13,6 12,98, 11,2 (4Н, s, 10-, 12-, 15-, 16-ОН), 8,6 (1H, s, 4-CH), 7,3 и 7,5 (2x1H, s, 5-CH и 13-СН), 7,8 7,83, 8,08, 8,12 (4Н, 2-фенилен), 3,85 (3Н, s, 8-OCH), 2,1 (3Н, s, 11-СН₃).

Пример 2.

Субстанция 2.

2-Этоксикарбонилметилмадурафталазин (10,12,15,16-тетрагидрокси-8-метокси-2-этоксикарбонилметил-11-метил-1,9,14-триоксо-1,2,6,7,9,14-гексагидронафтацено-[1,2-g] -фталазин), формула I, где R¹ обозначает CH₂COOC₂H₅, R², R³ обозначают С₃₀Н₂₄N₂О₁₀ (572,53).

Смесь из 1 г мадурановой кислоты (97%-ной) (2 ммоля) и 400 мг гидрохлорида этилового эфира гидразиноуксусной кислоты (2,5 ммоля) кипятили в 20 мл ледяной уксусной кислоты при перемешивании в течение 2 часов. После отфильтровывания с помощью вакуум-фильтра тщательно промывали водой и ледяной уксусной кислотой и затем перекристаллизовывали из ледяной уксусной кислоты. Таким путем получили светло-красные кристаллы с t_пл 324-325^o С (разложение), выход 622 мг (54% от теории), чистота согласно ЖХВР (Nucleosil RP 18, ацетонитрил/вода 3:2) 98,14%, t=10,45 мин, ТСХ (алюминиевая фольга Si 60 фирмы Merck): бутилацетат/ледяная уксусная кислота 4:1, R_f = 0,87.

FAB-MC (3NBA) [M+H]⁺: m/z = обнаружено 573,1.

¹Н-ЯМР (ДМСО-D₆) d (част./млн): 14,07, 13,56, 12,77, 11,18 (4xH, s, 10-, 12-, 15- и 16-ОН), 8,50 (1H, s, 4-CH), 7,40 и 7,28 (2H, s, 5-CH и 13-СН), 4,97 (2Н, s, NCH₂), 4,15-4,25 (2Н, q, СH₂ этила), 3,81 (3Н, s, 8-ОСН₃), 2,08 (3Н, s, 10-СН₃), 1,20-1,268 (3Н, t, СН₃ этила).

Пример 3.

Субстанция 3.

2-Карбоксиметилмадурафталазин (10,12,15,16-тетрагидрокси-8-метокси-2-карбоксиметил-11-метил-1,9,14-триоксо-1,2,6,7,9,14-гексагидронафтацено[1,2-g]-фталазин), формула I, где R¹ обозначает CH₂COOH, R², R³ обозначают Н, С₂₈H₂₀N₂О₁₀ (544,47).

570 мг (1 ммоль) 2-карбэтоксиметилмадурфталазина (субстанция 2) выдерживали в 35 мл 2М едкого натра в течение одного дня. Затем подкисляли 2М соляной кислотой. Полученные красные кристаллы очищали путем перекристаллизации или кипячения в ледяной уксусной кислоте, соответственно путем растворения в тетрагидрофуране и осаждения с помощью петролейного эфира, _пл 234-236^o С (разложение), выход 322 мг (59% от теории), чистота согласно ЖХВР (Nucleosil RP 18, ацетонитрил/вода 3:2) 99,8%, t = 0,87 мин, ТСХ (алюминиевая фольга Si 60 фирмы Merck): бутилацетат/ ледяная уксусная кислота 4:1, R_f = 0,31.

FAB-MC (3NBA) [M+H]⁺ : m/z = обнаружено 545,0.

¹Н-ЯМР (CDCl₃) d (част./млн): 14,0, 13,5, 12,8, 11,2 (4Н, s, 10-, 12-, 15- и 16-ОН), 8,42 (1Н, s, 4-CH), 7,2 и 7,3 (2Н, s, 5-СН и 13-СН), 3,9 (3Н, s, 7-ОСН₃), 2,9 и 2,5 (2x2H, s, 6- и 7-СН₂), 2,1 (3Н, s, 10-СН₃).

¹³С-ЯМР (СОСl₃) 28 С-атомов d (част./млн): 187,66 и 185,54 (хиноновая группа), 169,0 (2-СООН), 61,04 (ОСН₃), 52,30 (NCH₂), 29,21 и 22,21 (6- и 7-СН₂). 8,17 (11-СН₃).

¹³С-ЯМР DEPT 135: d (част./млн): 139,44 (СH=N) 114,19, 106,06 (2xArH), 60,79 (8-ОСН₃), 52,04 (NCH₂), 29,05, 21,96 (2xCH₂), 7,92 (11-СН₃).

Из субстанции 3 за счет добавления амина, например триэтиламина или N-метил-D-глюкамина, в соответствующем растворителе, например в тетрагидрофуране, может быть получена водорастворимая соль триалкиламмония, например соль триэтиламмония или соль N-метил-D-глюкаммония.

Пример 4.

Субстанция 4.

2-(D, L-а-карбоксипропил)мадурафталазин (10,12,15,16-тетрагидрокси-8-метокси-2-(D, L-а-карбоксипропил)-11-метил-1,9,14-триоксо-1,2,6,7,9,14-гeкcaгидpoнaфтaцeнo-[1,2-g] -фтaлaзин), формула 1, где R¹ обозначает D,L-a-карбоксипропил, R², R³ обозначают Н, C₃₀H₂₄N₂O₁₀ (572,15).

Смесь из 2 г (4,1 ммоля) мадурагидроксилактона и 0,52 г (4,4 ммоля) D, L-а-гидразиномасляной кислоты кипятили в 50 мл ледяной уксусной кислоты в течение 2 часов с обратным холодильником. Полученные темно-красные кристаллы после выдерживания в течение ночи отфильтровывали с помощью вакуум-фильтра, промывали простым эфиром и перекристаллизовывали из ледяной уксусной кислоты. Выход: 1,8 г (76% от теории), t_пл 225-230^o С (разложение), чистота согласно ЖХВР (RP 18 Eurospher 100 С7, ацетонитрил/вода 3:2 + 0,05% трифторуксусной кислоты) 99,6%, t = 13,3 мин, ТСХ (алюминиевая фольга Si 60 фирмы Merck): бутилацетат/ледяная уксусная кислота 4:1, R_f = 0,79.

FAB-MC (3NBA) [M+H]⁺: m/z = обнаружено 573,4.

¹Н-ЯМР (ДМСО-D₆) d (част./млн): 14,1, 13,6, 12,9, 11,3 (4H, s, 10, 12, 15 и 16-ОН), 8,5 (1H, s, 4-CH), 7,2 и 7,4 (2Н, s, 5-СН и 13-СН), 5,3 (1H, d, NCH), 3,9 (3H, s, 7-ОСН₃), 2,0 (3Н, s, 10-CН₃), 0,9 (3H, s, СН₃ алиф.).

¹³С-ЯМР (ДМСО-D₆) DEPT 135: d (част./млн): 29,48, 22,43, 22,22 (3хСН₂).

Формула изобретения

1. Полициклические производные фталазина общей формулы I в которой R¹ представляет собой остаток формулы (CR⁴R⁵)_n-COY или где R⁴ и R⁵ обозначают Н; n обозначает числа 1-4; R⁶ обозначает Н; Y обозначает OR⁷, где R⁷ представляет собой Н или (C₁-C₁₀)алкил, либо ион щелочного металла, либо ион аммония; R² и R³ обозначают водород; а также соли, эфиры и амиды соединений формулы I.

2. Соединения формулы I по п.1, где R¹ представляет собой карбокси-C₁-C₄алкил либо C₁-C₄алкоксикарбонил-C₁-C₄алкил или карбоксифенил, а R² и R³ обозначают водород, причем карбоксильная группа представлена в свободной форме или в виде соли.

3. Соединения формулы I по п.1 в виде солей.

4. Соединения формулы I по п.1, где R⁷ обозначает ион триалкиламмония или ион N-метил-D-глюкаммония.

5. Соединение по п.1, представляющее собой 2-карбоксиметилмадурафталазин и его соли по п.1.

6. Лекарственное средство, обладающее антибактериальным действием, содержащее соединение формулы I по любому из пп.1-5 вместе с физиологически приемлемыми вспомогательными веществами или носителями.

РИСУНКИ

Рисунок 1