Новые ингибиторы β-лактамаз

Изобретение относится к соединению формулы (I), в котором X представляет собой O, обладающему свойствами ингибиторов β-лактамазы, или его фармацевтически приемлемым солям, фармацевтической композиции на его основе, в изготовлении ингибитора β-лактамазы для лечения бактериальной инфекции. 3 н. и 1 з.п. ф-лы, 7 табл., 4 пр.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к новому классу ингибиторов β-лактамаз, конкретно к соединению, представленному формулой (I), или его фармацевтически приемлемой соли.

Предшествующий уровень техники

β-лактамные антибиотики используют на протяжении более 70 лет и широко применяют в клинической практике для лечения различных инфекций. Однако, в связи с массовым использованием и злоупотреблением данным классом лекарственных средств также быстро возрастает устойчивость бактерий. В последние 20 лет ситуация, с которой сталкиваются врачи, становится все хуже и хуже, т.е. частота возникновения и смертность от бактериальных инфекций быстро растут как среди населения, так и в медицинских учреждениях. Существует два главных типа патогенных штаммов, которые характеризуются высокой устойчивостью к антибиотикам и для которых требуются новые терапевтические лекарственные средства. Один представляет собой штаммы с множественной лекарственной устойчивостью (MDR), к которым относятся бактерии, являющиеся устойчивыми к трем или более чем трем классам широко используемых антибактериальных лекарственных средств. Другой представляет собой штаммы с экстремальной лекарственной устойчивостью (XDR), к которым относятся бактерии, являющиеся устойчивыми к практически всем широко используемым антибактериальным лекарственным средствам. В 30-50% случаев нозокомиальные инфекции обусловлены ESKAPE, что включает Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa и виды рода Enterobacter. Шесть вышеуказанных классов бактерий охватывают большинство штаммов с MDR и XDR, которые в существенной степени ограничивают для врача выбор возможных вариантов лечения.

Существует несколько механизмов, посредством которых бактерии развивают устойчивость к β-лактамным антибиотикам, причем одним из основных механизмов является продуцирование ферментов, которые способны гидролизировать β-лактамное кольцо и инактивировать антибиотики. Бактерии могут также селективно изменять мишень воздействия антибиотиков. Например, устойчивый к метициллину Staphylococcus aureus развил множественную лекарственную устойчивость, которая ассоциирована с продуцированием нового PBP2a, повышенным синтезом PBP и сниженным сродством к лекарственным средствам. β-лактамаза может быстро связываться с некоторыми устойчивыми к воздействию ферментов β-лактамными антибиотиками, заставляя лекарственное средство оставаться во внеклеточном матриксе вне цитоплазмы и не давая достигнуть мишени для оказания антибактериального эффекта. Кроме того, внешняя мембрана грамотрицательных бактерий является труднопроницаемой для некоторых β-лактамных антибиотиков, что приводит к неспецифической незначительной устойчивости. В цитоплазматической мембране бактерий существует также несколько систем активного экзоцитоза, с помощью которых бактерии путем активного экзоцитоза выводят лекарственные средства. Следовательно, комбинация β-лактамного антибиотика и ингибитора β-лактамазы является наиболее клинически эффективным способом. Бактерии могут продуцировать различные типы β-лактамаз, которые можно подразделять на классы A, B, C и D в соответствии с их аминокислотными и нуклеотидными последовательностями. Классы A, B и D катализируют гидролиз с помощью серина в качестве активного центра, а ферменты класса B расщепляют кольцо посредством одного или более атомов металла в активном центре.

Первым хорошо известным высокоактивным ингибитором β-лактамазы является клавуланат калия, а его комбинация с амоксициллином все еще пользуется большим спросом на рынке до настоящего времени. Два других важных ингибитора β-лактамазы на рынке представляют собой сульбактам и тазобактам. Данные три лекарственных средства объединяет то, что они имеют высокоактивное β-лактамное кольцо в своей структуре, которое является активным участком данных ингибиторов. Хотя данные три лекарственных средства пользуются большим спросом на рынке, их антибактериальный спектр является очень узким. Они эффективны лишь в отношении β-лактамаз классов A и D, однако полностью неэффективны в отношении ферментов класса C и KPC-ферментов, которые играют важную роль для ферментов класса A.

В феврале 2015 года FDA был одобрен новый ингибитор β-лактамазы под названием авибактам (NXL-104). Данное лекарственное средство, содержащее диазабициклическое кольцо новой структуры, характеризуется более широким антибактериальным спектром, чем те три ингибитора β-лактамазы предыдущего поколения, описанные выше. Однако, авибактам характеризуется хорошей ингибирующей активностью в отношении β-лактамазы класса A, но относительно слабой ингибирующей активностью в отношении β-лактамазы класса C.

Диазабициклические ингибиторы станут новым направлением в разработке ингибиторов β-лактамаз, особенно для лекарственных средств, которые могут достигать лучшей ингибирующей активности в отношении β-лактамаз как класса A, так и класса C, которые все еще являются востребованными на рынке.

В настоящее время устойчивость к антибиотикам стала глобальной проблемой для здравоохранения, и новые бактерии с устойчивостью к лекарственным средствам появляются по всему миру. Ввиду медленного темпа разработки антибиотиков, клиническое антибактериальное лечение становится все более и более тяжелым, и возникает даже ситуация «отсутствия доступного лекарства». В связи с этим крайне необходима разработка новых, безопасных и эффективных ингибиторов β-лактамазы.

Описание настоящего изобретения

Настоящее изобретение предусматривает соединение, представленное формулой (I), или его фармацевтически приемлемую соль,

,

где

X представляет собой O или N(R1);

R₁ выбран из группы, состоящей из C_1-6алкила, C_1-6гетероалкила, C_3-6циклоалкила, 3-6-членного гетероциклоалкила и 5-6-членного арила или гетероарила, каждый из которых необязательно замещен 1, 2 или 3 R;

R представляет собой F, Cl, Br, I, CN, OH, NH₂ или COOH, или R выбран из группы, состоящей из C_1-6алкила, C_1-6гетероалкила, C_3-6циклоалкила, 3-6-членного гетероциклоалкила, фенила и 5-6-членного гетероарила, каждый из которых необязательно замещен 1, 2 или 3 R';

R' представляет собой F, Cl, Br, I, OH, CN, NH₂, COOH, Me, Et, CF₃, CHF₂, CH₂F, NHCH₃ или N(CH₃)₂;

«гетеро» представляет собой гетероатом или гетероатомную группу, которые выбраны из группы, состоящей из -C(=O)N(R)-, -N(R)-, -C(=NR)-, -S(=O)₂N(R)-, -S(=O)N(R)-, -O-, -S-, =O, =S, -O-N=, -C(=O)O-, -C(=O)-, -C(=S)-, -S(=O)-, -S(=O)₂- и -N(R)C(=O)N(R)-;

в любом из вышеуказанных случаев число гетероатомов или гетероатомных групп независимо представляет собой 1, 2 или 3.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения R представляет собой F, Cl, Br, I, CN, OH, NH₂, COOH, Me, Et, CF₃, CHF₂, CH₂F, NHCH₃, N(CH₃)₂ или метокси.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения X представляет собой O.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения R представляет собой F, Cl, Br, I, CN, OH, NH₂, COOH, Me, Et, CF₃, CHF₂, CH₂F, NHCH₃, N(CH₃)₂ или метокси, при этом другие переменные определены выше.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения X представляет собой O, при этом другие переменные определены выше.

Другие варианты осуществления настоящего изобретения получают путем произвольного комбинирования вышеуказанных переменных.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения соединение или его фармацевтически приемлемая соль представляют собой

.

Настоящее изобретение также предусматривает фармацевтическую композицию, которая содержит терапевтически эффективное количество соединения или его фармацевтически приемлемой соли, определенных в формуле изобретения, и фармацевтически приемлемый носитель.

Настоящее изобретение также предусматривает применение соединения, или его фармацевтически приемлемой соли, или фармацевтической композиции в изготовлении ингибитора β-лактамазы для лечения бактериальной инфекции.

Полезный эффект

Исходное ядро соединения согласно настоящему изобретению предусматривает новую боковую цепь гуанидиноксигруппы при диазабициклическом кольце. По сравнению с предшествующим уровнем техники группа имеет больше участков, способных к образованию водородных связей, тем самым характеризуясь улучшенными физико-химическими свойствами, как например растворимость в воде. С другой стороны, введение гуанидиноксигруппы приближает значение pKa к 8,83, что относительно близко к pKa аминогруппы (например, pKa аминогруппы, располагающейся на конце боковой цепи лизина, составляет 8,95) и намного ниже pKa гуанидиновой группы (например, pKa аргинина составляет 12,48), вследствие чего соединение может сохранять высокую химическую стабильность. Экспериментальные данные in vitro и in vivo также показали, что введение гуанидиноксигруппы делает соединение согласно настоящему изобретению способным ингибировать различные β-лактамазы, а бактериостатическая активность значительно усиливается. В сложившейся ситуации, когда срочно необходимы новые клинические лекарственные средства для борьбы с все более тяжелыми инфекциями, вызванными бактериями с устойчивостью к лекарственным средствам, соединение согласно настоящему изобретению представляет собой перспективное лекарственное средство, при помощи которого можно решить данную проблему, и которое может демонстрировать улучшенные клинические эффекты в клинической практике.

Определения терминов и их описание

Если не указано иное, предполагается, что следующие термины и выражения, используемые в настоящем документе, имеют следующие значения. Конкретный термин или выражение при отсутствии точного определения не стоит считать неопределенным или неясным, а следует понимать в соответствии с обычным значением. Если в настоящем документе встречается торговое название, то предполагается, что оно относится к соответствующему продукту или его активному ингредиенту. Термин «фармацевтически приемлемый» используют в данном документе применительно к тем соединениям, материалам, композициям и/или лекарственным формам, которые в рамках объективного врачебного мнения являются подходящими для применения в контакте с тканями людей и животных без избыточной токсичности, раздражения, аллергической реакции или других проблем или осложнений в соответствии с обоснованным отношением польза/риск.

Термин «фармацевтически приемлемая соль» относится к соли соединения согласно настоящему изобретению, которую получают путем осуществления реакции соединения, имеющего конкретный заместитель согласно настоящему изобретению, с относительно нетоксичной кислотой или основанием. Если соединение согласно настоящему изобретению содержит относительно кислотную функциональную группу, то соль присоединения основания может быть получена посредством приведения нейтральной формы соединения в контакт с достаточным количеством основания в чистом растворе или подходящем инертном растворителе. Фармацевтически приемлемая соль присоединения основания включает соль натрия, калия, кальция, аммония, органического амина или магния или подобные соли. Если соединение согласно настоящему изобретению содержит относительно основную функциональную группу, то соль присоединения кислоты может быть получена посредством приведения нейтральной формы соединения в контакт с достаточным количеством кислоты в чистом растворе или подходящем инертном растворителе. Примеры фармацевтически приемлемой соли присоединения кислоты включают соль неорганической кислоты, где неорганическая кислота включает, например, хлористоводородную кислоту, бромистоводородную кислоту, азотную кислоту, угольную кислоту, бикарбонат, фосфорную кислоту, моногидрофосфат, дигидрофосфат, серную кислоту, гидросульфат, йодистоводородную кислоту, фосфористую кислоту и т.п.; и соль органической кислоты, где органическая кислота включает, например, уксусную кислоту, пропионовую кислоту, изомасляную кислоту, малеиновую кислоту, малоновую кислоту, бензойную кислоту, янтарную кислоту, субериновую кислоту, фумаровую кислоту, молочную кислоту, миндальную кислоту, фталевую кислоту, бензолсульфоновую кислоту, п-толуолсульфоновую кислоту, лимонную кислоту, винную кислоту и метансульфоновую кислоту и т.п.; и соль аминокислоты (такой как аргинин и т.п.) и соль органической кислоты, такой как глюкуроновая кислота и т.п. (см. Berge et al., "Pharmaceutical Salts", Journal of Pharmaceutical Science 66: 1-19 (1977)). Некоторые конкретные соединения согласно настоящему изобретению, которые содержат как основные, так и кислотные функциональные группы, могут быть превращены в любую соль присоединения основания или присоединения кислоты.

Предпочтительно посредством приведения соли в контакт с основанием или кислотой традиционным способом, а затем отделения исходного соединения, таким образом, восстанавливают нейтральную форму соединения. Разница между исходной формой соединения и его различными солевыми формами заключается в конкретных физических свойствах, как например различная растворимость в полярном растворителе.

Термин «фармацевтически приемлемая соль», применяемый в данном документе, относится к производному соединения согласно настоящему изобретению, где исходное соединение модифицировано путем образования соли с кислотой или основанием. Примеры фармацевтически приемлемой соли включают без ограничения соль неорганической кислоты или органической кислоты с основным фрагментом, как например амин, соль щелочного металла или органическую соль с кислотным фрагментом, как например карбоновая кислота, и т.п. Фармацевтически приемлемая соль включает традиционную нетоксичную соль или соль четвертичного аммония исходного соединения, как например соль, образованная при помощи нетоксичной неорганической кислоты или органической кислоты. Традиционная нетоксичная соль включает без ограничения соль, полученную из неорганической кислоты и органической кислоты, где неорганическая кислота или органическая кислота выбраны из группы, состоящей из 2-ацетоксибензойной кислоты, 2-гидроксиэтансульфоновой кислоты, уксусной кислоты, аскорбиновой кислоты, бензолсульфоновой кислоты, бензойной кислоты, бикарбоната, угольной кислоты, лимонной кислоты, этилендиаминтетрауксусной кислоты, этандисульфоновой кислоты, этансульфоновой кислоты, фумаровой кислоты, глюкогептозы, глюконовой кислоты, глутаминовой кислоты, гликолевой кислоты, бромистоводородной кислоты, хлористоводородной кислоты, гидройодида, гидроксила, гидроксинафталина, изэтионовой кислоты, молочной кислоты, лактозы, додецилсульфоновой кислоты, малеиновой кислоты, яблочной кислоты, миндальной кислоты, метансульфоновой кислоты, азотной кислоты, щавелевой кислоты, памоевой кислоты, пантотеновой кислоты, фенилуксусной кислоты, фосфорной кислоты, полигалактуроновой кислоты, пропионовой кислоты, салициловой кислоты, стеариновой кислоты, надуксусной кислоты, янтарной кислоты, сульфаминовой кислоты, сульфаниловой кислоты, серной кислоты, танина, винной кислоты и п-толуолсульфоновой кислоты.

Фармацевтически приемлемую соль согласно настоящему изобретению можно получать из исходного соединения, которое содержит кислотный или основный фрагмент, с помощью традиционного химического способа. Как правило, такая соль может быть получена путем осуществления реакции свободной кислотной или основной формы соединения со стехиометрическим количеством соответствующего основания или кислоты в воде, или в органическом растворителе, или в их смеси. Как правило, неводные среды, такие как простой эфир, этилацетат, этанол, изопропанол или ацетонитрил, являются предпочтительными.

В дополнение к солевой форме соединение, предусмотренное настоящим изобретением, также находится в форме пролекарства. Пролекарственная форма соединения, описанного в данном документе, представляет собой соединение, которое легко подвергается химическим изменениям в физиологических условиях с превращением в соединение согласно настоящему изобретению. Кроме того, пролекарство можно превращать в соединение согласно настоящему изобретению посредством химического или биохимического способа в условиях in vivo.

Некоторые соединения согласно настоящему изобретению могут находиться в несольватированной форме или сольватированной форме, в том числе в гидратированной форме. Как правило, сольватированная форма является эквивалентной несольватированной форме, и обе формы включены в объем настоящего изобретения.

Некоторые соединения согласно настоящему изобретению могут иметь асимметрический атом углерода (оптический центр) или двойную связь. Все из рацемата, диастереомера, геометрического изомера и отдельного изомера включены в объем настоящего изобретения.

Если не указано иное, абсолютная конфигурация стереогенного центра представлена клиновидной сплошной связью () и клиновидной пунктирной связью (), волнистая линия () представляет собой клиновидную сплошную связь () или клиновидную пунктирную связь (), а относительная конфигурация стереогенного центра представлена прямой сплошной связью () и прямой пунктирной связью (). Если соединение, описанное в данном документе, содержит олефиновую двойную связь или другие геометрические асимметрические центры, то геометрические E- и Z-изомеры включены, если не указано иное. Подобным образом, в объем настоящего изобретения включены все таутомерные формы.

Соединение согласно настоящему изобретению может находиться в форме конкретного геометрического или стереоизомера. Настоящее изобретение подразумевает все такие соединения, в том числе цис- и транс-изомер, (-)- и (+)-энантиомер, (R)- и (S)-энантиомер, диастереоизомер, (D)-изомер, (L)-изомер, и рацемическую смесь, и другие смеси, например, энантиомерно или диастереоизомерно обогащенная смесь, все из которых включены в объем настоящего изобретения. Заместитель, такой как алкил, может иметь дополнительный асимметрический атом углерода. Все эти изомеры и их смеси включены в объем настоящего изобретения.

Оптически активные (R)- и (S)-изомеры или D- и L-изомеры могут быть получены с использованием хирального синтеза, или хиральных реагентов, или других традиционных методик. Если требуется получение одного типа энантиомера конкретного соединения согласно настоящему изобретению, чистый необходимый энантиомер может быть получен путем асимметрического синтеза или дериватизации с помощью хирального вспомогательного вещества с последующим разделением полученной диастереомерной смеси и отщеплением вспомогательной группы. В качестве альтернативы, если молекула содержит основную функциональную группу (как например амино) или кислотную функциональную группу (как например карбоксильная), соединение вступает в реакцию с подходящей оптически активной кислотой или основанием с образованием соли диастереомерного изомера, которую затем подвергают диастереомерному разделению посредством традиционного способа из уровня техники с получением чистого энантиомера. Кроме того, энантиомер и диастереоизомер обычно выделяют посредством хроматографии, которую проводят с использованием хиральной неподвижной фазы и необязательно объединяют с методом химической дериватизации (например, карбамат, образованный из амина).

Соединение согласно настоящему изобретению может содержать неестественное соотношение атомных изотопов при одном или более атоме(ах), которые составляют соединение. Например, соединение может быть мечено радиоактивным изотопом, таким как тритий (³H), йод-125 (¹²⁵I) или C-14 (¹⁴C). Все изотопные варианты соединения согласно настоящему изобретению, вне зависимости от радиоактивности, включены в объем настоящего изобретения.

Термин «фармацевтически приемлемый носитель» относится к любому средству или несущей среде, которые способны доставлять эффективное количество активного вещества согласно настоящему изобретению, не оказывают отрицательного воздействия на биологическую активность активного вещества и не вызывают какого-либо токсичного побочного эффекта у хозяина или пациента. Иллюстративный носитель включает воду, растительное и минеральное масло, кремовую основу, лосьонную основу, мазевую основу и т.п. Основа включает суспендирующее средство, загуститель, вещество, способствующее проникновению, и т.п. Их составы хорошо известны специалисту в области косметических средств или в области фармацевтических препаратов местного применения. За дополнительной информацией касательно носителя можно обращаться к Remington: The Science and Practice of Pharmacy, 21st Ed, Lippincott, Williams & Wilkins (2005), раскрытие которого включено в данный документ посредством ссылки.

Термин «вспомогательное вещество» обычно относится к носителю, разбавителю и/или среде, необходимым для составления эффективной фармацевтической композиции.

Применительно к лекарственному препарату или фармакологически активному средству термин «эффективное количество» или «терапевтически эффективное количество» относится к нетоксичному, но достаточному количеству для достижения необходимого эффекта лекарственного препарата или средства. В отношении лекарственной формы согласно настоящему изобретению для перорального применения «эффективное количество» активного вещества в композиции относится к количеству, необходимому для достижения необходимого эффекта при объединении с другим активным веществом в композиции. Эффективное количество отличается для каждого человека и определяется в зависимости от возраста и общего состояния реципиента, а также от конкретного активного вещества. Подходящее эффективное количество в каждом отдельном случае может быть определено специалистом в данной области техники на основе стандартного эксперимента.

Термин «активный ингредиент», «терапевтическое средство», «активное вещество» или «активное средство» относится к химическому соединению, при помощи которого можно осуществлять эффективное лечение целевого нарушения, заболевания или состояния.

«Необязательный» или «необязательно» означает, что последующее событие или условие может реализовываться, но не является необходимым, и что термин включает случаи, в которых событие или условие реализуется, и случаи, в которых событие или условие не реализуется.

Термин «замещенный» означает, что один или более атомов водорода при конкретном атоме замещены заместителем, в том числе дейтерием и вариантами водорода, при условии, что валентность конкретного атома является нормальной и замещенное соединение является стабильным. Если заместитель представляет собой оксогруппу (т.е. =O), то это означает, что два атома водорода являются замещенными. Положения в ароматическом кольце не могут быть замещены оксогруппой. Термин «необязательно замещенный» означает, что атом может быть замещенным или не быть замещенным заместителем, если не указано иное, причем тип и число заместителей могут быть произвольными при условии, что это химически достижимо.

Если любая переменная (как например R) встречается более одного раза в составе или структуре соединения, то определение переменной в каждом случае является независимым. Таким образом, например, если группа замещена 0-2 R, то данная группа необязательно может быть замещена не более чем двумя группами R, при этом определение R в каждом случае является независимым. Более того, комбинация заместителя и/или его варианта является допустимой, только если такая комбинация приводит к стабильному соединению.

Если число линкерных групп равняется 0, как например -(CRR)₀-, это означает, что линкерная группа представляет собой одинарную связь.

Если одна из переменных представляет собой одинарную связь, это означает, что две группы, соединенные одинарной связью, соединены непосредственно. Например, если L в A-L-Z представляет собой одинарную связь, то структура A-L-Z фактически представляет собой A-Z.

Если заместитель не указан, это означает, что заместитель отсутствует. Например, если X не указан в A-X, то структура A-X фактически представляет собой A. Если заместитель может быть присоединен к более чем одному атому в кольце, такой заместитель может быть связан с любым атомом кольца. Например, структурное звено или означает, что заместитель R может находиться в любом положении в циклогексиле или циклогексадиене. Если в перечисленном заместителе не указано посредством какого атома он связан с замещаемой группой, такой заместитель может быть связан посредством любого его атома. Например, если пиридил выполняет функцию заместителя, он может быть связан с замещаемой группой посредством любого атома углерода в пиридиновом кольце. Если в перечисленной линкерной группе не указано направление связывания, то направление связывания является произвольным, например линкерная группа L, содержащаяся в , представляет собой -MW-, причем -MW- может связывать кольцо A и кольцо B с образованием в таком направлении, как порядок чтения слева направо, и с образованием в направлении, противоположном порядку чтения слева направо. Комбинация линкерных групп, заместителей и/или их вариантов является допустимой, только если такая комбинация может приводить к стабильному соединению.

Если не указано иное, термин «гетеро» представляет собой гетероатом или гетероатомную группу (например, атомная группа, содержащая гетероатом), в том числе атом, кроме углерода (C) и водорода (H), и атомную группу, содержащую вышеуказанный гетероатом, например, включая кислород (O), азот (N), серу (S), кремний (Si), германий (Ge), алюминий (Al), бор (B), -O-, -S-, =O, =S, -C(=O)O-, -C(=O)-, -C(=S)-, -S(=O), -S(=O)₂- и группу, состоящую из -C(=O)N(H)-, -N(H)-, -C(=NH)-, -S(=O)₂N(H)- и -S(=O)N(H)-, каждый из которых необязательно замещен.

Если не указано иное, термин «кольцо» относится к замещенному или незамещенному циклоалкилу, гетероциклоалкилу, циклоалкенилу, гетероциклоалкенилу, циклоалкинилу, гетероциклоалкинилу, арилу или гетероарилу. Так называемое кольцо включает одно кольцо, ансамбль колец, спирокольцо, конденсированное кольцо или кольцо с мостиковой связью. Число атомов в кольце обычно определено как число членов кольца, например «5-7-членное кольцо» означает, что 5-7 атомов объединены в кольцо. Если не указано иное, кольцо необязательно содержит 1-3 гетероатома. Следовательно, «5-7-членное кольцо» включает, например, фенил, пиридинил и пиперидинил; с другой стороны, термин «5-7-членное гетероциклоалкильное кольцо» включает пиридил и пиперидинил, но не включает фенил. Термин «кольцо» также включает кольцевую систему, содержащую по меньшей мере одно кольцо, где каждое кольцо независимо соответствует вышеуказанному определению.

Если не указано иное, термин «гетероцикл» или «гетероцикло» относится к стабильному моноциклическому, бициклическому или трициклическому кольцу, содержащему гетероатом или гетероатомную группу, которое может быть насыщенным, частично ненасыщенным или ненасыщенным (ароматическим), и может содержать атомы углерода и 1, 2, 3 или 4 гетероатома в кольце, независимо выбранные из N, O и S, где любой из вышеуказанного гетероцикла может быть конденсирован с бензольным кольцом с образованием бициклического кольца. Гетероатомы, представляющие собой азот и серу, необязательно могут быть окислены (т.е. NO и S(O)p, причем p равняется 1 или 2). Атом азота может быть замещенным или незамещенным (т.е. N или NR, где R представляет собой H или другие заместители, уже определенные в данном документе). Гетероцикл может быть присоединен к боковой группе посредством любого гетероатома или атома углерода с образованием стабильной структуры. Если полученное соединение является устойчивым, гетероцикл, описанный в данном документе, может быть замещен в положениях, соответствующих атому углерода или азота. Атом азота в гетероцикле необязательно является кватернизированным. В предпочтительном варианте осуществления, если общее количество атомов S и O в гетероцикле превышает 1, то гетероатомы не являются смежными друг с другом. В другом предпочтительном варианте осуществления общее количество атомов S и O в гетероцикле не превышает 1. Как используется в данном документе, термин «ароматическая гетероциклическая группа» или «гетероарил» относится к стабильному 5-, 6-, 7-членному моноциклическому или бициклическому или 7-, 8-, 9- или 10-членному бициклическому гетероциклическому ароматическому кольцу, которое содержит атомы углерода и 1, 2, 3 или 4 гетероатома в кольце, независимо выбранных из N, O и S. Атом азота может быть замещенным или незамещенным (т.е. N или NR, где R представляет собой H или другие заместители, уже определенные в данном документе). Гетероатомы, представляющие собой азот и серу, необязательно могут быть окислены (т.е. NO и S(O)p, причем p равняется 1 или 2). Следует отметить, что общее количество атомов S и O в ароматическом гетероцикле не превышает одного. Кольцо с мостиковой связью также включено в определение гетероцикла. Кольцо с мостиковой связью образуется, когда один или более атомов (т.е C, O, N или S) соединяют два несмежных атома углерода или азота. Предпочтительное кольцо с мостиковой связью включает без ограничения один атом углерода, два атома углерода, один атом азота, два атома азота и одну группу углерод-азот. Следует отметить, что мостиковая связь всегда превращает моноциклическое кольцо в трициклическое кольцо. В кольце с мостиковой связью заместитель в кольце также может присутствовать при мостиковой связи.

Примеры гетероциклического соединения включают без ограничения акридинил, азоцинил, бензимидазолил, бензофуранил, бензомеркаптофуранил, бензомеркаптофенил, бензоксазолил, бензоксазолинил, бензотиазолил, бензотриазолил, бензотетразолил, бензоизоксазолил, бензоизотиазолил, бензоимидазолинил, карбазолил, 4aH-карбазолил, карболинил, хроманил, хромен, циннолинил, декагидрохинолил, 2H,6H-1,5,2-дитиазинил, дигидрофуро[2,3-b]тетрагидрофуранил, фуранил, фуразанил, имидазолидинил, имидазолинил, имидазолил, 1H-индазолил, индоленил, индолинил, индолизинил, индолил, 3H-индолил, изобензофуранил, изоиндолил, изоиндолинил, изохинолинил, изотиазолил, изоксазолил, метилендиоксифенил, морфолинил, нафтиридинил, октагидроизохинолинил, оксадиазолил, 1,2,3-оксадиазолил, 1,2,4-оксадиазолил, 1,2,5-оксадиазолил, 1,3,4-оксадиазолил, оксазолидинил, оксазолил, гидроксииндолил, пиримидинил, фенантридинил, фенантролинил, феназин, фенотиазин, бензоксантинил, фенолоксазинил, фталазинил, пиперазинил, пиперидинил, пиперидонил, 4-пиперидонил, пиперонил, птеридинил, пуринил, пиранил, пиразинил, пиразолидинил, пиразолинил, пиразолил, пиридазинил, пиридооксазолил, пиридоимидазолил, пиридотиазолил, пиридинил, пирролидинил, пирролинил, 2H-пирролил, пирролил, хиназолинил, хинолинил, 4H-хинолизинил, хиноксалинил, хинуклидинил, тетрагидрофуранил, тетрагидроизохинолинил, тетрагидрохинолинил, тетразолил, 6H-1,2,5-тиадиазинил, 1,2,3-тиадиазолил, 1,2,4-тиадиазолил, 1,2,5-тиадиазолил, 1,3,4-тиадиазолил, тиантренил, тиазолил, изотиазолилтиенил, тиенил, тиенооксазолил, тиенотиазолил, тиеноимидазолил, тиенил, триазинил, 1H-1,2,3-триазолил, 2H-1,2,3-триазолил, 1H-1,2,4-триазолил, 4H-1,2,4-триазолил и ксантенил. Также включены соединения с конденсированными кольцами и спиросоединения.

Если не указано иное, термин «гидрокарбил» или его гипонимы (например алкил, алкенил, алкинил и арил и т.д.), сами по себе или в качестве части другого заместителя, относятся к линейной, разветвленной цепи, или циклическому углеводородному радикалу, или любой их комбинации. Они могут быть полностью насыщенными (например алкил), моно- или полиненасыщенными (например, алкенил, алкинил и арил), могут быть моно-, ди- или полизамещенными, могут быть одновалентными (например метил), двухвалентными (например метилен) или многовалентными (например метенил), могут также включать двухвалентную или многовалентную группу, имеют конкретное число атомов углерода (например, C₁-C₁₂ означает 1-12 атомов углерода, причем C_1-12 выбран из C₁, C₂, C₃, C₄, C₅, C₆, C₇, C₈, C₉, C₁₀, C₁₁ и C₁₂; C_3-12 выбран из C₃, C₄, C₅, C₆, C₇, C₈, C₉, C₁₀, C₁₁ и C₁₂). Термин «гидрокарбил» включает без ограничения алифатический гидрокарбил и ароматический гидрокарбил. Алифатический гидрокарбил включает линейный и циклический гидрокарбил, конкретно включает без ограничения алкил, алкенил и алкинил. Ароматический гидрокарбил включает без ограничения 6-12-членный ароматический гидрокарбил, такой как фенил, нафтил и т.п. В некоторых вариантах осуществления термин «гидрокарбил» относится к линейной или разветвленной группе или их комбинации, которая может быть полностью насыщенной, моно- или полиненасыщенной и может включать двухвалентную или многовалентную группу. Примеры насыщенной гидрокарбильной группы включают без ограничения метил, этил, н-пропил, изопропил, н-бутил, трет-бутил, изобутил, втор-бутил, циклогексил, (циклогексил)метил, циклопропилметил и гомолог или изомер н-амила, н-гексила, н-гептила, н-октила и других атомных групп. Ненасыщенный гидрокарбил имеет одну или более двойных или тройных связей. Примеры ненасыщенного алкила включают без ограничения винил, 2-пропенил, бутенил, кротил, 2-изопентенил, 2-(бутадиенил), 2,4-пентадиенил, 3-(1,4-пентадиенил), этинил, 1- и 3-пропинил, 3-бутинил и более высшие гомологи и изомеры.

Если не указано иное, термин «гетерогидрокарбил» или его гипонимы (такие как гетероалкил, гетероалкенил, гетероалкинил и гетероарил и т.д.), сами по себе или в качестве части другого заместителя, относятся к устойчивой линейной, разветвленной или циклической углеводородной группе или любой их комбинации, которая содержит конкретное число атомов углерода и по меньшей мере один гетероатом. В некоторых вариантах осуществления термин «гетероалкил», сам по себе или в комбинации с другим термином, относится к стабильной линейной цепи, разветвленному углеводородному радикалу или их комбинации, которые содержат конкретное число атомов углерода и по меньшей мере один гетероатом. В конкретном варианте осуществления гетероатом выбран из B, O, N и S, где атомы азота и серы необязательно окислены, и атом азота необязательно кватернизирован. Гетероатом или гетероатомная группа могут находиться в любом внутреннем положении гетерогидрокарбила, включая положение, в котором гидрокарбил присоединяется к остальной части молекулы. Термины «алкокси», «алкиламино» и «алкилтио» (или тиоалкил) применяются в их обычном значении и относятся к алкильной группе, соединенной с остальной частью молекулы посредством атома кислорода, аминогруппы или атома серы соответственно. Примеры включают без ограничения -CH₂-CH₂-O-CH₃, -CH₂-CH₂-NH-CH₃, -CH₂-CH₂-N(CH₃)-CH₃, -CH₂-S-CH₂-CH₃, -CH₂-CH₂, -S(O)-CH₃, -CH₂-CH₂-S(O)₂-CH₃, -CH=CH-O-CH₃, -CH₂-CH=N-OCH₃ и –CH=CH-N(CH₃)-CH₃. Может присутствовать не более двух следующих друг за другом гетероатомов, как например -CH₂-NH-OCH₃.

Если не указано иное, термин «циклогидрокарбил», «гетероциклогидрокарбил» или их гипонимы (такие как арил, гетероарил, циклоалкил, гетероциклоалкил, циклоалкенил, гетероциклоалкенил, циклоалкинил, гетероциклоалкинил и т.д.), применяемые сами по себе или в комбинации с другим термином, относятся к циклизированному «гидрокарбилу» или «гетерогидрокарбилу». Кроме того, в случае гетерогидрокарбила или гетероциклогидрокарбила (таких как гетероалкил и гетероциклоалкил) один гетероатом может занимать положение, в котором гетероцикл присоединяется к остальной части молекулы. Примеры циклоалкила включают без ограничения циклопентил, циклогексил, 1-циклогексенил, 3-циклогексенил, циклогептил и т.п. Неограничивающие примеры гетероциклоалкила включают 1-(1,2,5,6-тетрагидропиридил), 1-пиперидинил, 2-пиперидинил, 3-пиперидинил, 4-морфолинил, 3-морфолинил, тетрагидрофуран-2-ил, тетрагидрофуран-3-ил, тетрагидротиофен-2-ил, тетрагидротиофен-3-ил, 1-пиперазинил и 2-пиперазинил.

Если не указано иное, термин «алкил» относится к линейной цепи или разветвленной насыщенной углеводородной группе, которая может быть монозамещенной (например -CH₂F) или полизамещенной (например -CF₃), может быть одновалентной (например метил), двухвалентной (например метилен) или многовалентной (например метенил). Примеры алкила включают метил (Me), этил (Et), пропил (такой как н-пропил и изопропил), бутил (такой как н-бутил, изобутил, втор-бутил, трет-бутил), пентил (такой как н-пентил, изопентил, неопентил) и т.п.

Если не указано иное, термин «алкенил» относится к алкильной группе, имеющей одну или более углерод-углеродных двойных связей в любом положении в цепи, которая может быть монозамещенной или полизамещенной и может быть одновалентной, двухвалентной или многовалентной. Примеры алкенила включают этенил, пропенил, бутенил, пентенил, гексенил, бутадиенил, пентадиенил, гексадиенил и т.п.

Если не указано иное, термин «алкинил» относится к алкильной группе, имеющей одну или более углерод-углеродных тройных связей в любом положении в цепи, которая может быть монозамещенной или полизамещенной и может быть одновалентной, двухвалентной или многовалентной. Примеры алкинила включают этинил, пропинил, бутинил, пентинил, гексинил и т.п.

Если не указано иное, циклоалкил включает любой устойчивый циклический или полициклический гидрокарбил, и при этом любой атом углерода является насыщенным, который может быть монозамещенным или полизамещенным и может быть одновалентным, двухвалентным или многовалентным. Примеры циклоалкила включают без ограничения циклопропил, норборнанил, [2.2.2]бициклооктан, [4.4.0]бициклодеканил и т.п.

Если не указано иное, циклоалкенил включает любой устойчивый циклический или полициклический гидрокарбил, имеющий одну или более ненасыщенных углерод-углеродных двойных связей в любом положении в кольце, который может быть монозамещенным или полизамещенным и может быть одновалентным, двухвалентным или многовалентным. Примеры циклоалкенила включают без ограничения циклопентенил, циклогексенил и т.п.

Если не указано иное, циклоалкинил включает любой устойчивый циклический или полициклический гидрокарбил, имеющий одну или более углерод-углеродных тройных связей в любом положении в кольце, который может быть монозамещенным или полизамещенным и может быть одновалентным, двухвалентным или многовалентным.

Если не указано иное, термин «галогено» или «галоген», сам по себе или как часть другого заместителя, обозначает атом фтора, хлора, брома или йода. Кроме того, подразумевается, что термин «галогеналкил» включает моногалогеналкил и полигалогеналкил. Например, подразумевается, что термин «галоген(C₁-C₄)алкил» включает без ограничения трифторметил, 2,2,2-трифторэтил, 4-хлорбутил, 3-бромпропил и т.п. Примеры галогеналкила включают без ограничения трифторметил, трихлорметил, пентафторэтил и пентахлорэтил.

Термин «алкокси» представляет собой любой алкил, определенный выше, характеризующийся конкретным числом атомов углерода, присоединенный с помощью кислородного мостика. Если не указано иное, C_1-6алкокси включает C₁-, C₂-, C₃-, C₄-, C₅- и С₆алкокси. Примеры алкокси включают без ограничения метокси, этокси, н-пропокси, изопропокси, н-бутокси, втор-бутокси, трет-бутокси, н-пентилокси и S-пентокси.

Если не указано иное, термин «арил» относится к полиненасыщенному ароматическому заместителю, который может быть моно-, ди- или полизамещенным, может быть одновалентным, двухвалентным или многовалентным, может представлять собой одно кольцо или несколько колец (например, от одного до трех колец; где по меньшей мере одно кольцо является ароматическим), которые являются конденсированными совместно или соединенными ковалентно. Термин «гетероарил» относится к арилу (или кольцу), содержащему от одного до четырех гетероатомов. В иллюстративном примере гетероатом выбран из B, O, N и S, где атомы азота и серы необязательно окислены, и атом азота необязательно кватернизирован. Гетероарил может присоединяться к остальной части молекулы посредством гетероатома. Неограничивающие примеры арила или гетероарила включают фенил, нафтил, бифенил, пирролил, пиразолил, имидазолил, пиразинил, оксазолил, фенилоксазолил, изоксазолил, тиазолил, фуранил, тиенил, пиридил, пиримидинил, бензотиазолил, пуринил, бензимидазолил, индолил, изохинолил, хиноксалинил, хинолил, 1-нафтил, 2-нафтил, 4-бифенил, 1-пирролил, 2-пирролил, 3-пирролил, 3-пиразолил, 2-имидазолил, 4-имидазолил, пиразинил, 2-оксазолил, 4-оксазолил, 2-фенил-4-оксазолил, 5-оксазолил, 3-изоксазолил, 4-изоксазолил, 5-изоксазолил, 2-тиазолил, 4-тиазолил, 5-тиазолил, 2-фурил, 3-фурил, 2-тиенил, 3-тиенил, 2-пиридил, 3-пиридил, 4-пиридил, 2-пиримидил, 4-пиримидил, 5-бензотиазолил, пуринил, 2-бензимидазолил, 5-индолил, 1-изохинолил, 5-изохинолил, 2-хиноксалинил, 5-хиноксалинил, 3-хинолил и 6-хинолил. Заместители любой описанной выше арильной и гетероарильной кольцевой системы выбраны из приемлемых заместителей, описанных ниже.

Если не указано иное, в случае объединения с другими терминами (как например арилокси, арилтио, арилалкил), арил включает арильное и гетероарильное кольцо, как определено выше. Таким образом, подразумевается, что термин «арилалкил» включает в себя группы (например бензил, фенэтил, пиридилметил и т.д.), где арил присоединен к алкилу, в том числе алкил, где атом углерода (например метилен) был заменен на такой атом, как кислород, например, феноксиметил, 2-пиридилокси, 3-(1-нафтилокси)пропил и т.п.

Термин «уходящая группа» относится к функциональной группе или атому, которые могут быть заменены на другую функциональную группу или атом посредством реакции замещения (как например реакция замещения по сродству). Например, иллюстративные уходящие группы включают трифлат; хлор, бром и йод; сульфонатную группу, как например мезилат, тозилат, п-бромбензолсульфонат, п-толуолсульфонаты и т.п.; ацилокси, как например ацетокси, трифторацетокси и т.п.

Термин «защитная группа» включает без ограничения «аминозащитную группу», «гидроксизащитную группу» или «тиозащитную группу». Термин «аминозащитная группа» относится к защитной группе, подходящей для блокирования побочных реакций с участием азота аминогруппы. Иллюстративные аминозащитные группы включают без ограничения формил; ацил, как например алканоил (например ацетил, трихлорацетил или трифторацетил); алкоксикарбонил, как например трет-бутоксикарбонил (Boc); арилметоксикарбонил, как например бензилоксикарбонил (Cbz) и 9-флуоренилметоксикарбонил (Fmoc); арилметил, как например бензил (Bn), тритил (Tr), 1,1-бис-(4'-метоксифенил)метил; силил, как например триметилсилил (TMS) и трет-бутилдиметилсилил (TBS), и т.п. Термин «гидроксизащитная группа» относится к защитной группе, подходящей для блокирования побочных реакций с участием гидроксигруппы. Иллюстративные гидроксизащитные группы включают без ограничения алкил, как например метил, этил и трет-бутил; ацил, как например алканоил (например ацетил); арилметил, как например бензил (Bn), п-метоксибензил (PMB), 9-флуоренилметил (Fm) и дифенилметил (бензгидрил, DPM); силил, как например триметилсилил (TMS) и трет-бутилдиметилсилил (TBS), и т.п.

Все растворители, используемые в настоящем изобретении, являются коммерчески доступными.

В настоящем изобретении используются следующие сокращения: водн. означает водный; HATU означает O-(7-азабензотриазол-1-ил)-N,N,N',N'-тетраметилурония гексафторфосфат; EDC означает N-(3-диметиламинопропил)-N'-этилкарбодиимида гидрохлорид; m-CPBA означает 3-хлорпероксибензойную кислоту; экв. означает равный или эквивалент; CDI означает карбонилдиимидазол; DCM означает дихлорметан; PE означает петролейный эфир; DIAD означает диизопропилазодикарбоксилат; DMF означает N,N-диметилформамид; DMSO означает диметилсульфоксид; EtOAc означает этилацетат; EtOH означает этанол; MeOH означает метанол; CBz означает бензилоксикарбонил, который является аминозащитной группой; BOC означает трет-бутилкарбонил, который является аминозащитной группой; HOAc означает уксусную кислоту; NaCNBH₃ означает натрия цианоборгидрид; к.т. означает комнатную температуру; O/N означает в течение ночи; THF означает тетрагидрофуран; Boc₂O означает ди-трет-бутилдикарбонат; TFA означает трифторуксусную кислоту; DIPEA означает диизопропилэтиламин; SOCl₂ означает тионилхлорид; CS₂ означает сероуглерод; TsOH означает п-толуолсульфоновую кислоту; NFSI означает N-фтор-N-(фенилсульфонил)бензолсульфонамид; NCS означает 1-хлорпирролидин-2,5-дион; n-Bu₄NF означает тетрабутиламмония фторид; iPrOH означает 2-пропанол; т. пл. означает температуру плавления; LDA означает лития диизопропиламид.

Соединения названы вручную или с помощью программного обеспечения ChemDraw®, а для коммерчески доступных соединений используются названия в соответствии с каталогом их поставщика.

Краткое описание графических материалов

На фигуре 1 показаны экспериментальные результаты в отношении штаммов Klebsiella pneumoniae, которые продуцируют β-лактамазу KPC.

Подробное описание предпочтительного варианта осуществления

Настоящее изобретение будет конкретно описано ниже с помощью вариантов осуществления, но объем настоящего изобретения не ограничивается ими. В данном документе было подробно описано настоящее изобретение и был раскрыт вариант осуществления настоящего изобретения. Различные модификации и изменения можно осуществлять в отношении варианта осуществления настоящего изобретения без отступления от сущности и объема настоящего изобретения, которые будут очевидны для специалиста в данной области техники.

Вариант осуществления 1. Соединение 1

Стадия 1.

Исходный материал 1-A (50 г, 26,62 ммоль), N-гидроксифталимид (8,69 г, 53,24 ммоль) и триэтиламин (6,73 г, 66,55 ммоль) растворяли в 100 мл N,N-диметилформамида. Реакционный раствор нагревали до 50°C и перемешивали в течение 16 часов. Затем реакционный раствор охлаждали до комнатной температуры, выливали в 100 мл ледяной воды при перемешивании и фильтровали путем отсасывания. Отфильтрованный осадок промывали три раза с помощью 10 мл холодной воды и высушивали с получением соединения 1-B (9,3 г, выход 97%).

Стадия 2.

Соединение 1-B (6,0 г, 17,03 ммоль) суспендировали в 400 ммоль дихлорметана и 150 ммоль метанола, и добавляли 85% гидрат гидразина (1,71 г, 34,06 ммоль, 1,66 мл). Реакционный раствор перемешивали при 25°C в течение 18 часов, затем фильтровали, и отфильтрованный осадок промывали с помощью 50 мл этилацетата. Фильтрат выпаривали до сухого состояния, и остаток суспендировали с помощью 40 мл петролейного эфира/уксусной кислоты (3:1), затем фильтровали и дополнительно суспендировали дважды. Фильтрат объединяли и выпаривали с получением соединения 1-C (980 мг, выход 62%).

Стадия 3.

Соединение 1-C (980 мг, 10,64 ммоль) растворяли в 50 мл дихлорметана и охлаждали до -10°C, затем с помощью шприца добавляли триэтиламин (1,08 г, 10,64 ммоль, 1,47 мл) с последующим добавлением по каплям раствора ди-трет-бутилдикарбоната (2,32 г, 10,64 ммоль) в 30 мл дихлорметана. Реакционный раствор медленно подогревали до комнатной температуры (25°C) и перемешивали в течение 20 часов. Затем реакционный раствор выпаривали и очищали с помощью колоночной хроматографии на силикагеле (этилацетат/петролейный эфир, градиент составляет от 30% до 50%) с получением соединения 1-D (700 мг, выход 34%).

Стадия 4.

Соединение 1-D (300 мг, 1,56 ммоль), (2S,5R)-6-(бензилокси)-7-оксо-1,6-диазабицикло[3.2.1]октан-2-карбоновую кислоту (431,23 мг, 1,56 ммоль) (способ синтеза описывается в WO2012172368A1), EDCI (388,77 мг, 2,03 ммоль), HOBt (274,02 мг, 2,03 ммоль) и диизопропилэтиламин (201,62 мг, 1,56 ммоль, 272,46 мкл) последовательно добавляли к 20 мл дихлорметана. Реакционный раствор перемешивали при комнатной температуре (25°C) в течение 20 часов, разбавляли с помощью 30 мл дихлорметана, дважды промывали с помощью 15 мл воды, затем промывали с помощью 15 мл солевого раствора. Органическую фазу высушивали над безводным сульфатом натрия, фильтровали и выпаривали до сухого состояния. Неочищенный продукт очищали с помощью колоночной хроматографии на силикагеле (этилацетат/петролейный эфир, градиент составляет от 30% до 50%) с получением соединения 1-E (262 мг, выход 67%).

Стадия 5.

Соединение 1-E (760,00 мг, 1,69 ммоль) растворяли в дихлорметане (7,00 мл) с последующим добавлением трифторуксусной кислоты (3,08 г, 27,01 ммоль, 2,00 мл) при 20°C. Реакционный раствор перемешивали в течение 3 часов, затем выпаривали, разбавляли с помощью этилацетата (50 мл), промывали с помощью насыщенного бикарбоната натрия (50 мл) и насыщенного солевого раствора (50 мл). Органическую фазу высушивали над безводным сульфатом натрия, фильтровали и выпаривали с получением соединения 1-F (410,00 мг, выход 65,68%).

Стадия 6.

Соединение 1-F (200,00 мг, 570,83 мкмоль) и (E)-трет-бутил(трет-бутоксикарбонил)амино(метилен)карбамат (177,16 мг, 570,83 мкмоль) растворяли в ацетонитриле (2 мл). Реакционный раствор перемешивали при 20°C в течение 16 часов. После завершения реакции реакционный раствор выпаривали и остаток очищали с помощью колоночной хроматографии на силикагеле (градиентное элюирование этилацетатом/петролейным эфиром = (0-2)/1) с получением соединения 1-G (300,00 мг, выход 86,91%).

Стадия 7.

Соединение 1-G (300,00 мг, 506,21 мкмоль) растворяли в изопропаноле (3,00 мл)/воде (3,00 мл) с последующим добавлением влажного палладированного угля (50,00 мг, 10%). Смесь перемешивали при 18-28°C в атмосфере водорода в течение 2 часов, затем фильтровали с получением раствора соединения 1-H в изопропиловом спирте/воде, который применяли непосредственно на следующей стадии.

Стадия 8.

Комплекс трехокиси серы и триметиламина (69,24 мг, 497,49 мкмоль) и триэтиламин (10,07 мг, 99,50 мкмоль, 13,79 мкл) добавляли к раствору соединения 1-H (250,00 мг, 497,49 мкмоль) в изопропаноле (3,00 мг)/воде (3,00 мг). Реакционный раствор перемешивали при 18-28°C в течение 16 часов. После завершения реакции реакционный раствор промывали с помощью этилацетата/петролейного эфира (2/1, 6 мл, дважды). Водную фазу собирали и добавляли бисульфат тетрабутиламмония (168,43 мг, 496,07 мкмоль), смесь перемешивали при комнатной температуре в течение 0,5 часа, затем экстрагировали с помощью этилацетата (15 мл, дважды). Органическую фазу промывали с помощью насыщенного солевого раствора (10 мл), высушивали над безводным сульфатом натрия, фильтровали и выпаривали с получением соединения 1-I (400,00 мг, 475,71 мкмоль, выход 95,89%).

Стадия 9.

Соединение 1-I (200,00 мг, 242,71 мкмоль) растворяли в безводном дихлорметане (2,00 мл), раствор охлаждали до 0°C в атмосфере азота, и добавляли трифторуксусную кислоту (1,54 г, 13,51 ммоль, 1,00 мл), затем смесь перемешивали в течение 2 часов. Реакционный раствор перемешивали при 25°C в течение еще 4 часов и затем выпаривали на воздухе. Остаток суспендировали три раза с помощью ацетонитрила (2 мл) с получением неочищенного продукта, который очищали с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии с получением соединения 1 (35,00 мг, выход 18,91%). ¹H ЯМР (400 МГц, D₂O) δ 4,15 (s, 1H), 4,10-4,08 (m, 2H), 4,03-3,99 (m, 3H), 3,26 (d, J=12 Гц, 1H), 3,09 (d, J=12 Гц, 1H), 2,13-1,99 (m, 2H), 1,94-1,74 (m, 2H); LCMS (ESI) масса/заряд: 383,1 (M+1).

Экспериментальный пример 1. In vitro анализ синергетической ингибирующей концентрации (SIC)

Тест на синергетическую ингибирующую концентрацию осуществляли на основе способа M7 Института клинических и лабораторных стандартов (CLSI), причем исходная концентрация комбинированных антибиотиков составляла 128 мкг/мл, которую подвергали серийному разбавлению с общим числом серийных разбавлений, составляющим 11, а тестируемую концентрацию активного ингибитора β-лактамазы устанавливали на 4 мкг/мл.

Цель эксперимента

Данный эксперимент разрабатывали для оценки того, превосходит или не превосходит активность in vitro иллюстративного соединения активность контрольного соединения OP-0595, оценку которой проводили с двух позиций, при этом первой являлось то, что вариант осуществления соединения восстанавливал антибактериальную активность антибиотиков или демонстрировал синергетический эффект с антибиотиками, другой являлась антибактериальная активность самого иллюстративного соединения относительно антибиотиков.

Экспериментальный способ

1) Тестируемое соединение растворяли (суспендировали в случае нерастворимости) в диметилсульфоксиде и разбавляли до концентрации 12,8 мг/мл для использования в качестве исходного раствора, цефтазидим (CAZ) растворяли в воде и разбавляли до 25,6 мг/мл, эртапенем (ETP) растворяли в фосфатно-солевом буферном растворе (PBS) и разбавляли до 25,6 мг/мл.

2) Добавляли 30 мкл диметилсульфоксида в колонки 2-12 96-V-луночного планшета. 60 мкл полученного цефтазидима добавляли в колонку 1. 30 мкл цефтазидима переносили из колонки 1 в колонку 2 и смешивали при помощи пипетки. Такую же операцию продолжали осуществлять вплоть до колонки 11, а 30 мкл смеси в колонке 11 удаляли. Таким образом получали исходный планшет для соединения.

3) Тестируемое соединение в концентрации 12,8 мг/мл разбавляли до 0,8 мг/мл с помощью DMSO, затем переносили 30 мкл в колонку исходного планшета. Смешивали жидкость в исходном планшете при помощи пипетки.

4) За один день до проведения эксперимента исходную бактериальную культуру в глицерине, которую хранили в холодильнике при -80°C, штрихами высевали на чашку с триптиказо-соевым агаром (TSA), и чашку инкубировали в инкубаторе при 37°C в течение ночи. В день проведения эксперимента бактериальные клоны, полученные из одной клетки, суспендировали в физиологическом солевом растворе, а его мутность доводили до 0,5 стандарта мутности по МакФарланду, что соответствует 1×108 КОЕ/мл. Данную суспензию 100-кратно разбавляли до 1×106 КОЕ/мл с помощью бульона Мюллера-Хинтона со стандартизированным содержанием катионов (CAMHB), который применяли в качестве инокуляционной жидкости.

5) Планшет 96-U применяли в качестве тестового планшета. Сначала осуществляли добавление 98 мкл CAMHB в каждую лунку тестового планшета, и переносили 2 мкл раствора из исходного планшета в тестовый планшет. 100 мкл инокуляционной жидкости добавляли в каждую лунку тестового планшета. Каждый ряд тестового планшета содержал цефтазидим/тестируемое соединение или эртапенем/тестируемое соединение в концентрации 128/4, 64/4, 32/4, 16/4, 8/4, 4/4, 2/4, 1/4, 0,5/4, 0,25/4, 0,125/4, 0/4 мкг/мл.

6) Тестовый планшет инкубировали при 37°C в течение 20 часов. Минимальной ингибирующей концентрацией цефтазидима являлась самая низкая концентрация, которая могла полностью или в значительной степени ингибировать рост бактерий.

Вышеуказанный способ также применяли для определения антибактериальной активности тестируемого соединения или антибиотика, при использовании отдельно. В таблице 1 приведены конкретные данные в отношении продуцирующего β-лактамазу бактериального штамма, применяемого в эксперименте.

Таблица 1. Вид и источник продуцирующего β-лактамазу бактериального штамма

Примечание 1. Класс β-лактамазы, продуцируемой бактериальным штаммом в таблице 1, получали на основе общедоступной информации в сети, предоставляемой поставщиком;

Примечание 2. «ATCC» является сокращением для «Американская коллекция типовых культур», «CCUG» является сокращением для «Коллекция культур Гетеборгского университета» и «NCTC» является сокращением для «NCTC - Национальная коллекция типовых культур».

Результаты эксперимента показаны в таблицах 2-3.

Таблица 2. Синергетический ингибирующий эффект соединения 1 и цефтазидима в отношении бактерий (мкг/мл)

Таблица 3. Синергетический ингибирующий эффект соединения 1 и эртапенема в отношении бактерий (мкг/мл)

Вывод. Соединение 1 может в значительной степени восстанавливать антибактериальную активность цефтазидима, демонстрируя значительный синергетический антибактериальный эффект вместе с цефтазидимом. Соединение 1 в значительной степени усиливало активность эртапенема в комбинации с эртапенемом, демонстрируя значительный синергетический антибактериальный эффект.

Экспериментальный пример 2. Ферментный анализ in vitro

Цель эксперимента

Данный эксперимент разрабатывали для оценки преимущества иллюстративного соединения по сравнению с OP-0595 применительно к ингибирующей активности в отношении β-лактамазы.

Экспериментальный способ

Таблица 4. Реакционная система с объемом 100 мкл в ферментном анализе

1) Соединение растворяли в DMSO с получением исходного раствора (12,8 мг/мл, используя способ из экспериментального примера 1).

2) Получали буферный раствор A (1×PBS, pH 7,4, 0,1 мг/мл BSA) для ферментного анализа.

3) Исходный раствор соединения 11 раз подвергали 4-кратному серийному разбавлению с помощью DMSO в 96-луночном планшете с V-образными лунками, который затем использовали как рабочий раствор. 96-луночный планшет с плоскодонными лунками использовали в качестве тестового планшета, а соответствующий реакционный буфер предварительно добавляли в каждую лунку с последующим добавлением соответствующего объема рабочего раствора (100 мкМ-0,095 нМ и 0 нМ). При этом EDTA-Na2 использовали в качестве контроля для тестирования NDM-1 в концентрации 20 мМ.

4) Добавляли соответствующую β-лактамазу, и тестовый планшет инкубировали при 37°C в течение 5 минут.

5) Добавляли 5 мкл нитроцефина (конечный реакционный объем составлял 100 мкл), оптическую плотность OD490 реакционного раствора в планшете измеряли с помощью устройства для считывания микропланшетов, и результаты записывали, причем оптическую плотность измеряли каждую минуту на протяжении 30 минут.

6) При помощи устройства для считывания микропланшетов можно получить кривую OD490 в зависимости от времени. Угол наклона кривой (Abs2-Abs1)/(T2-T1) рассчитывали посредством взятия двух точек Abs1 и Abs2 в пределах линейного участка кривой.

7) Уровень относительного ингибирования рассчитывали следующим образом: Угол наклона (EC) рассчитывали в условиях отсутствия ингибитора, и Угол наклона (S) рассчитывали в условиях присутствия ингибитора в некоторой концентрации.

Уровень относительного ингибирования и соответствующую концентрацию ингибитора использовали для расчета значения IC50 для ингибитора β-лактамазы. В данном эксперименте IC50 рассчитывали с применением формулы в GraphPad Prism 5.0, log(ингибитор) относительно кривой нормализованный ответ-переменная.

Примечания. PBS означает фосфатный буферный раствор; BSA означает бычий сывороточный альбумин.

Результаты эксперимента показаны в таблице 5.

Таблица 5. Ингибирующая активность соединения в отношении β-лактамазы

Вывод. Соединение 1 характеризуется значительной ингибирующей активностью в отношении β-лактамаз как класса A, так и класса C.

Экспериментальный пример 3. In vitro анализ синергетической ингибирующей концентрации (SIC) в отношении китайских клинических изолятов

Цель эксперимента

Данный эксперимент разрабатывали для оценки ингибирующей активности соединения 1, представляющего собой BLI (ингибитор β-лактамазы), в отношении основных карбапенемаз.

Экспериментальный способ

Способ микроразведения в бульоне применяли для определения минимальной ингибирующей концентрации (MIC) антибактериальных средств (с и без главного соединения, представляющего собой BLI) в отношении клинических изолятов штаммов, продуцирующих карбапенемазу.

1. Тест на лекарственную чувствительность. В соответствии со способом проведения теста для определения чувствительности микроорганизмов к антимикробным препаратам, описанного в редакции 2016 г. документа Института клинических и лабораторных стандартов (CLSI) США, MIC широко используемых антибактериальных лекарственных средств в отношении клинически выделенных бактерий определяли с помощью способа микроразведения в бульоне.

2. Штаммы. 8 штаммов, продуцирующих карбапенемазу KPC-2, 8 штаммов, продуцирующих металлофермент NDM-1, и 6 штаммов, продуцирующих карбапенемазу OXA-181. Все штаммы являлись клинически выделенными Klebsiella pneumoniae.

3. Концентрация. В общей сложности задавали 12 антимикробных концентраций, находящихся в диапазоне от 0,06 мкг/мл до 128 мкг/мл, причем концентрацию ингибитора фермента устанавливали на уровне 4 мкг/мл.

4. Штаммы контроля качества. Штаммы контроля качества теста на лекарственную чувствительность включают Escherichia coli ATCC 25922 и ATCC 35218.

Результаты эксперимента показаны в таблице 6.

Таблица 6. Результаты тестирования соединения 1 в отношении китайских изолятов

Вывод. Комбинация соединения 1 и антибиотика продемонстрировала сильную антибактериальную активность в отношении Klebsiella pneumoniae, продуцирующих карбапенемазу типов KPC-2, NDM-1 или OXA-181, которые являлись клинически выделенными. Ингибирующая активность соединения 1 была в значительной степени выше, чем таковая для авибактама, особенно в отношении бактерий, продуцирующих карбапенемазу типа NDM-1.

Экспериментальный пример 4. Модель легочной инфекции у мышей

Цель эксперимента

Данный эксперимент разрабатывали для определения того, обладает ли иллюстративное соединение фармакологическими эффектами в модели легочной инфекции у мышей, и дополнительно оценить, обладает ли иллюстративное соединение значительным преимуществом по сравнению с контрольным соединением OP-0595 с точки зрения фармакологического эффекта.

Экспериментальные материалы

Самки мышей CD-1 возрастом приблизительно 7 недель, весящие 26-28 г; циклофосфамид вводили посредством инъекции в дозе 150 мг/кг за 4 дня до инфицирования и дополнительно 100 мг/кг за 1 день до инфицирования; бактериями для инфицирования являлись Klebsiella pneumoniae (ATCC BAA-1705, KPC-2). Соединение 1 и контрольное соединение OP-0595 синтезировали в лаборатории.

Экспериментальная процедура

Самок мышей CD-1 инфицировали Klebsiella pneumoniae посредством интраназальной инстилляции. Каждой мыши инстиллировали 50 мкл бактериальной жидкости через носовую полость в дозе 3,14E+07 КОЕ на мышь. Через 2 ч., 4 ч., 6 ч. и 8 ч. после инфицирования каждую группу мышей обрабатывали соответствующим соединением или комбинацией соединений посредством внутрибрюшинной инъекции.

Через 10 ч. после инфицирования мышей в группах 1, 2 и 3 подвергали эвтаназии, а легкое извлекали и помещали в центрифужную пробирку объемом 50 мл, содержащую 10 мл стерильного физиологического раствора, пробирку помещали на жидкий лед и переносили в лабораторию BSL-2 для подсчета КОЕ. Через 20 ч. после инфицирования мышей в группах 4, 5 и 6 подвергали эвтаназии и обрабатывали в соответствии с такой же процедурой.

Легкие растирали с помощью гомогенизатора IKA T10 (максимальная скорость составляла 20S, одна повторность). Гомогенат разбавляли с градиентом и каплями наносили на чашку с триптон-соевым агаром. Чашку помещали в 37°C инкубатор для инкубации бактерий. Через 24 часа чашку извлекали и рассчитывали число выросших одиночных колоний в каждом гомогенате с градиентом разбавления и величину бактериальной нагрузки в легком каждой мыши.

Экспериментальная схема

Таблица 7. Оценка эффективности соединения 1 и контрольного соединения OP-0595 в модели с инфекцией мышцы бедра у мыши

Результаты эксперимента показаны на фигуре 1.

Вывод. Как видно из результатов величина бактериальной нагрузки в группах с соединением 1 в мышиной модели была снижена в 0,5-1,5 log по сравнению с контрольной группой с соединением OP-0595 при двух различных дозировках. Соединение 1 обладало значительно более высокой эффективностью по сравнению с контрольным соединением OP-0595.

1. Соединение, представленное формулой (I), или его фармацевтически приемлемая соль,

,

где

X представляет собой O.

2. Соединение или его фармацевтически приемлемая соль по п. 1, которое представляет собой

.

3. Фармацевтическая композиция, обладающая свойствами ингибитора β-лактамаз, которая содержит терапевтически эффективное количество соединения или его фармацевтически приемлемой соли по п. 1 или 2 и фармацевтически приемлемый носитель.

4. Применение соединения, или его фармацевтически приемлемой соли по п. 1 или 2, или фармацевтической композиции по п. 3 в изготовлении ингибитора β-лактамазы для лечения бактериальной инфекции.