本发明涉及新型抗生素化合物，尤其是一类新型多粘菌素。该化合物对革兰氏阴性菌具有活性。本发明还提供制备该新型抗生素化合物的方法。本发明还涉及包含该新型抗生素化合物的制剂。还提供使用此类抗生素化合物和此类制剂治疗细菌感染的方法。
背景技术：
1、在世界范围内，多重耐药细菌的出现呈上升趋势，但正在开发的新抗生素的管线几乎枯竭。当涉及到缺乏靶向革兰氏阴性物种的新抗生素时，这一问题最为显著。
2、多粘菌素是临床上公认的一类抗生素，自20世纪60年代开始上市。它们仅作用于大多数难以治疗的革兰氏阴性病原体。随着对许多其他抗生素的耐药性持续上升，并且革兰氏阴性菌本身难以用当前抗生素来治疗，多粘菌素已成为临床医生的最后手段。临床上使用的多粘菌素家族成员是多粘菌素b及其密切相关的类似物多粘菌素e(也称为粘菌素)。
3、在结构上，多粘菌素含有大环七肽，其通过肽的c-末端和在第4位处存在的2,4-二氨基丁酸(dab)残基的侧链闭环，以及在n-末端用脂肪酸尾酰化的环外三肽。多粘菌素b及粘菌素的不同之处仅在于第6位处存在的氨基酸残基，其在多粘菌素b中为d-phe，而在粘菌素中为d-leu。与其他两亲性阳离子抗微生物膜活性化合物一样，多粘菌素选择性地靶向细菌膜而不是哺乳动物膜。
4、尽管多粘菌素具有强大的抗菌活性，但它们有一个严重的缺点。由于充分证明的肾毒性，它们的临床应用受到剂量限制，这种影响在历史上限制了它们在治疗感染中的广泛使用，参见例如akajagbor,d.s.等人；.higher incidence of acute kidney injurywith intravenous colistimethate sodium compared with polymyxin b incritically ill patients at a tertiary care medicalcenter.clin.infect.dis.2013,57(9),1300–1303；和p.,z.a.；l.,n.r.nephrotoxicityof polymyxins:is there any difference between colistimethate and polymyxin b？antimicrob.agents chemother.2017,61(3),e02319-16。
5、肾衰竭是停止抗菌治疗的常见原因。多粘菌素的毒性作用主要由其在肾小管细胞中累积的趋势驱动。
6、然而，随着mdr革兰氏阴性病原体发病率的增加，多粘菌素疗法的使用呈上升趋势，参见例如evans,m.e.等人；polymyxin b sulfate and colistin:old antibioticsfor emerging multiresistant gram-negative bacteria.ann.pharmacother.1999,33(9),960–967。因此，对更安全变型的需求正在增长。
7、迄今为止，增加多粘菌素的治疗窗口的两种方式集中于增强抗菌活性，优选不增加毒性，或降低毒性，优选不损失抗菌活性。
8、已经探索了几种方法来评估更具活性或毒性较小的多粘菌素类似物。发现的一些类似物表现出低急性毒性，但肾毒性似乎更高。然而，由于尚未完全了解多粘菌素毒性的分子基础，因此难以找到既有效对抗革兰氏阴性菌又显示出可接受的肾毒性的多粘菌素类似物。
9、因此，本发明的一个目的是提供可用于治疗革兰氏阴性菌感染的化合物。另一个目的是提供一类新型多粘菌素，其显示出与多粘菌素b和粘菌素类似但优选小于多粘菌素b和粘菌素的毒性，同时显示出与多粘菌素b和粘菌素类似的非常好的抗菌活性。
10、此外，另一个目的是提供一类新型多粘菌素，其可以以成本有效且环境友好的方式生产。最后，目的还在于提供修饰多粘菌素类似物(优选多粘菌素b或e类似物)的方法，使得其肾毒性降低，同时仍对细菌病原体起作用。
技术实现思路
1、因此，在第一方面，本发明提供可用于治疗细菌感染的化合物。例如，该化合物可用于治疗革兰氏阴性菌感染。本发明的化合物是多粘菌素骨架，其包含脂质侧链，优选含二硫化物的脂质侧链。
2、因此，在第一方面，本发明提供一种式(i)的化合物：
3、
4、其中：
5、ra、rb、rc、rd、re和rf各自独立地表示天然或非天然α-氨基酸的侧链，其中任何官能团可以被保护，优选其中ra、rb、rc、rd、re和rf各自独立地表示氢、支链或直链c1-c4烷基，任选地被羟基、巯基、烷基硫醇醚、羧基(优选β-羧基或γ-羧基)、芳族或杂芳族取代基(优选苄基、胍鎓或咪唑鎓)和/或氨基(优选ε-nh3+)取代；
6、r1表示任选取代的烷基部分、任选取代的苄基部分；
7、r2表示氢、羟甲基、氨基乙基、氨基甲基或5-(2-氨基)戊酸；
8、r3表示-nh2或-n(h)-coch2nh2；
9、r4表示任选取代的烷基部分、任选取代的环烷基部分、或任选取代的芳基部分；
10、r5和r6各自独立地表示氢或任选取代的烷基部分；
11、每个x独立地表示c、s、o或n；
12、或其药学上可接受的盐、立体异构体、溶剂化物或前药。
13、在本文中，键x-x可以表示c-c、c-s、c-o、c-n、s-s、s-c、s-o、s-n、o-o、o-c、o-s、o-n、n-n、n-c、n-s或n-o，优选c-c、s-s、c-s、s-c、c-o或o-c，更优选c-c或s-s，最优选s-s。
14、术语“天然或非天然α-氨基酸的侧链”意指式nh2-ch(rx)-cooh的天然或非天然氨基酸中的基团rx(即ra、rb、rc、rd、re和/或rf)，条件是由于观察到的生物活性降低，直接连接至氨基酸骨架的硫或氧取代基，例如nh2-ch(or')-cooh或nh2-ch(sr')-cooh不是优选的。
15、优选的是式(ia)的化合物：
16、
17、其中：
18、r1表示任选取代的烷基部分、任选取代的苄基部分；
19、r2表示氢、羟甲基、氨基乙基、氨基甲基或5-(2-氨基)戊酸；
20、r3表示-nh2或-n(h)-coch2nh2；
21、r4表示任选取代的烷基部分、任选取代的环烷基部分、或任选取代的芳基部分；
22、r5和r6各自独立地表示氢或任选取代的烷基部分，优选甲基；
23、或其药学上可接受的盐、立体异构体、溶剂化物或前药。
24、优选地，在式(ia)的化合物中，r1表示以下结构中的一个：
25、
26、优选地，在式(ia)的化合物中，r5和r6各自独立地表示氢。
27、进一步优选的化合物是式(ii)的化合物：
28、
29、其中：
30、ra、rb、rc、rd、re和rf各自独立地表示天然或非天然α-氨基酸的侧链，其中任何官能团可以被保护，优选其中ra、rb、rc、rd、re和rf各自独立地表示氢、支链或直链c1-c4烷基，任选地被羟基、巯基、烷基硫醇醚、羧基(优选β-羧基或γ-羧基)、芳族或杂芳族取代基(优选苄基、胍鎓或咪唑鎓)和/或氨基(优选ε-nh3+)取代；
31、r1表示任选取代的烷基部分、任选取代的苄基部分；
32、r2表示氢、羟甲基、氨基乙基、氨基甲基或5-(2-氨基)戊酸；
33、r3表示-nh2或-n(h)-coch2nh2；
34、r4表示任选取代的烷基部分、任选取代的环烷基部分、或任选取代的芳基部分；
35、r5和r6各自独立地表示氢或任选取代的烷基部分；
36、或其药学上可接受的盐、立体异构体、溶剂化物或前药。
37、优选的是式(iia)的化合物：
38、
39、其中：
40、r1表示任选取代的烷基部分、任选取代的苄基部分；
41、r2表示氢、羟甲基、氨基乙基、氨基甲基或5-(2-氨基)戊酸；
42、r3表示-nh2或-n(h)-coch2nh2；
43、r4表示任选取代的烷基部分、任选取代的环烷基部分、或任选取代的芳基部分；
44、r5和r6各自独立地表示氢或任选取代的烷基部分，优选甲基；
45、或其药学上可接受的盐、立体异构体、溶剂化物或前药。
46、优选地，在式(iia)的化合物中，r1表示以下结构中的一个：
47、
48、优选地，在式(iia)的化合物中，r5和r6各自独立地表示氢。
49、优选的是式(iib)的化合物：
50、
51、其中：
52、r1表示具有至多20个碳原子的任选取代的直链或支链烷基、烯基、炔基或亚烷基部分，任选地被芳基或杂芳基部分取代；
53、r2表示氢、羟甲基、2-氨基乙基、氨基甲基或5-(2-氨基)戊酸；
54、r3表示-nh2或-n(h)-coch2nh2；以及
55、r4表示任选取代的烷基部分、任选取代的环烷基部分、任选取代的芳基部分或任选取代的芳基烷基部分；
56、或其药学上可接受的盐、立体异构体、溶剂化物或前药。
57、优选地，在式(iib)的化合物中，r1表示以下结构中的一个：
58、
59、进一步优选的化合物是式(iii)的化合物：
60、
61、其中：
62、ra、rb、rc、rd、re和rf各自独立地表示天然或非天然α-氨基酸的侧链，其中任何官能团可以被保护，优选其中ra、rb、rc、rd、re和rf各自独立地表示氢、支链或直链c1-c4烷基，任选地被羟基、巯基、烷基硫醇醚、羧基(优选β-羧基或γ-羧基)、芳族或杂芳族取代基(优选苄基、胍鎓或咪唑鎓)和/或氨基(优选ε-nh3+)取代；
63、r1表示任选取代的烷基部分、任选取代的苄基部分；
64、r2表示氢、羟甲基、氨基乙基、氨基甲基或5-(2-氨基)戊酸；
65、r3表示-nh2或-n(h)-coch2nh2；
66、r4表示任选取代的烷基部分、任选取代的环烷基部分、或任选取代的芳基部分；
67、r5和r6各自独立地表示氢或任选取代的烷基部分；
68、或其药学上可接受的盐、立体异构体、溶剂化物或前药。
69、优选的是式(iiia)的化合物：
70、
71、其中：
72、r1表示任选取代的烷基部分、任选取代的苄基部分；
73、r2表示氢、羟甲基、氨基乙基、氨基甲基或5-(2-氨基)戊酸；
74、r3表示-nh2或-n(h)-coch2nh2；
75、r4表示任选取代的烷基部分、任选取代的环烷基部分、或任选取代的芳基部分；
76、r5和r6各自独立地表示氢或任选取代的烷基部分，优选甲基；
77、或其药学上可接受的盐、立体异构体、溶剂化物或前药。
78、优选地，在式(iiia)的化合物中，r1表示以下结构中的一个：
79、
80、优选地，在式(iiia)的化合物中，r5和r6各自独立地表示氢。
81、在本发明的第二方面，提供一种式(iv)的化合物：
82、
83、其中：
84、ra、rb、rc、rd、re和rf各自独立地表示天然或非天然α-氨基酸的侧链，其中任何官能团可以被保护，优选其中ra、rb、rc、rd、re和rf各自独立地表示氢、支链或直链c1-c4烷基，任选地被羟基、巯基、烷基硫醇醚、羧基(优选β-羧基或γ-羧基)、芳族或杂芳族取代基(优选苄基、胍鎓或咪唑鎓)和/或氨基(优选ε-nh3+)取代；
85、r1表示任选取代的烷基部分、任选取代的苄基部分；
86、r2表示氢、羟甲基、氨基乙基、氨基甲基或5-(2-氨基)戊酸；
87、r3表示-nh2或-n(h)-coch2nh2；
88、r4表示任选取代的烷基部分、任选取代的环烷基部分、或任选取代的芳基部分；
89、r5和r6各自独立地表示氢或任选取代的烷基部分；
90、或其药学上可接受的盐、立体异构体、溶剂化物或前药。
91、优选的是式(iva)的化合物：
92、
93、其中：
94、r1表示任选取代的烷基部分、任选取代的苄基部分；
95、r2表示氢、羟甲基、氨基乙基、氨基甲基或5-(2-氨基)戊酸；
96、r3表示-nh2或-n(h)-coch2nh2；
97、r4表示任选取代的烷基部分、任选取代的环烷基部分、或任选取代的芳基部分；
98、r5和r6各自独立地表示氢或任选取代的烷基部分，优选甲基；
99、或其药学上可接受的盐、立体异构体、溶剂化物或前药。
100、优选地，在式(iva)的化合物中，r1表示以下结构中的一个：
101、
102、优选地，在式(iva)的化合物中，r5和r6各自独立地表示氢。
103、在本发明的第三方面，提供一种式(v)的化合物：
104、
105、其中：
106、ra、rb、rc、rd、re和rf各自独立地表示天然或非天然α-氨基酸的侧链，其中任何官能团可以被保护，优选其中ra、rb、rc、rd、re和rf各自独立地表示氢、支链或直链c1-c4烷基，任选地被羟基、巯基、烷基硫醇醚、羧基(特别是β-羧基或γ-羧基)、芳族或杂芳族取代基(特别是苄基、胍鎓或咪唑鎓)和/或氨基(优选ε-nh3+)取代；
107、r1表示任选取代的烷基部分、任选取代的苄基部分；
108、r2表示氢、羟甲基、氨基乙基、氨基甲基或5-(2-氨基)戊酸；
109、r4表示任选取代的烷基部分、任选取代的环烷基部分、或任选取代的芳基部分；
110、或其药学上可接受的盐、立体异构体、溶剂化物或前药。
111、优选的是式(va)的化合物：
112、
113、其中：
114、r1表示任选取代的烷基部分、任选取代的苄基部分；
115、r2表示氢、羟甲基、氨基乙基、氨基甲基或5-(2-氨基)戊酸；
116、r4表示任选取代的烷基部分、任选取代的环烷基部分、或任选取代的芳基部分；
117、或其药学上可接受的盐、立体异构体、溶剂化物或前药。
118、优选地，在式(va)的化合物中，r1表示以下结构中的一个：
119、
120、在本发明的第四方面，提供一种式(vi)的化合物：
121、
122、其中：
123、ra、rb、rc、rd、re和rf各自独立地表示天然或非天然α-氨基酸的侧链，其中任何官能团可以被保护，优选其中ra、rb、rc、rd、re和rf各自独立地表示氢、支链或直链c1-c4烷基，任选地被羟基、巯基、烷基硫醇醚、羧基(特别是β-羧基或γ-羧基)、芳族或杂芳族取代基(特别是苄基、胍鎓或咪唑鎓)和/或氨基(优选ε-nh3+)取代；
124、r1表示任选取代的烷基部分、任选取代的苄基部分；
125、r2表示氢、羟甲基、氨基乙基、氨基甲基或5-(2-氨基)戊酸；
126、r4表示任选取代的烷基部分、任选取代的环烷基部分、或任选取代的芳基部分；
127、或其药学上可接受的盐、立体异构体、溶剂化物或前药。
128、优选的是式(via)的化合物：
129、
130、其中：
131、r1表示任选取代的烷基部分、任选取代的苄基部分；
132、r2表示氢、羟甲基、氨基乙基、氨基甲基或5-(2-氨基)戊酸；
133、r4表示任选取代的烷基部分、任选取代的环烷基部分、或任选取代的芳基部分；
134、或其药学上可接受的盐、立体异构体、溶剂化物或前药。
135、优选地，在式(via)的化合物中，r1表示以下结构中的一个：
136、
137、本发明的第五方面提供一种制备本发明的化合物的方法。
138、本发明的第六方面提供一种本发明的组合物，其包含本发明的化合物和药学上可接受的载体。该组合物可以是肠胃外制剂或口服制剂。制剂可以是肠胃外制剂，例如用于静脉内注射的制剂。
139、第七方面提供本发明的化合物或组合物用作药物。
140、第八方面提供本发明的化合物或组合物用于治疗细菌感染。所述细菌感染可以是革兰氏阴性菌感染。所述革兰氏阴性菌可以来自以下家族中的至少一个。
141、第九方面提供一种治疗患者的细菌感染的方法，其包括向患者施用有效量的本发明的化合物或本发明的组合物。
142、因此，在另外的方面，本发明还涵盖一种或多种制备所述化合物的方法；本发明的化合物或组合物的药物用途；包含本发明的化合物或组合物以及药学上可接受的稀释剂或载体的药物组合物；本发明的化合物或组合物在制备用于治疗或预防感染性休克的药物中的用途；以及治疗或预防感染性休克的方法，其包括向有需要的个体施用治疗或预防有效量的本发明的化合物或组合物。
143、当诊断出革兰氏阴性菌感染，例如可能导致内因性中毒、细菌败血症和/或感染性休克的那些感染时，可以有利地将根据本发明的化合物或组合物施用于哺乳动物，优选人类。
144、可能导致这些致命病症的革兰氏阴性菌包括但不限于脑膜炎奈瑟氏球菌(n.meningitidis)、大肠杆菌(e.coli)、伤寒沙门氏菌(salmonella typhi)、百日咳博德特氏菌(bordetella pertussis)和铜绿假单胞菌(pseudomonas aeruginosa)。本发明的化合物或组合物可以通过全身途径(优选静脉内途径)施用于有需要的个体。待施用的剂量取决于各种因素，包括但不限于患者的年龄、体重、生理状况以及感染状态。其可以被施用一次或数次，直到避免了致命事件的风险。
145、本发明提供一类新型多粘菌素，其与多粘菌素b和粘菌素相比显示出降低的毒性，同时显示出与多粘菌素b和粘菌素类似的非常好的抗菌活性。此外，这些多粘菌素可以以成本有效且环境友好的方式生产。
1.一种式(i)的化合物：
2.根据权利要求1所述的化合物，其具有式(ia)：
3.根据权利要求1所述的化合物，其是根据式(ii)：
4.根据权利要求1至3中任一项所述的化合物，其是根据式(iia)：
5.根据权利要求1所述的化合物，其是根据式(iii)：
6.根据权利要求1、2或5中任一项所述的化合物，其是根据式(iiia)：
7.根据权利要求1至4中任一项所述的化合物，其是根据式(iib)：
8.一种式(iv)的化合物：
9.一种式(v)的化合物：
10.一种式(vi)的化合物：
11.根据权利要求1至10中任一项所述的化合物，其中r1表示c1-c10烷基部分、优选单不饱和的c2-c10烯基部分、或任选取代的苄基部分。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的化合物，其中r4表示具有4至20个碳原子的环烷基部分，优选包含5、6或7个碳原子的脂环族部分，其中所述部分是单环、桥环或多环，优选选自环丙基、环丁基、环戊基、环己基和环庚基；或其药学上可接受的盐、溶剂化物或前药。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的化合物，其中r4表示任选取代的芳基烷基部分、任选取代的芳基部分、联苯基部分。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的化合物，其中(*)表示所示碳原子处的立体化学，其中每个可以独立地为l或d。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的化合物，其用作药物。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的化合物，其用于治疗细菌感染。
17.根据权利要求16所述的化合物，其中所述细菌感染是革兰氏阴性菌感染，所述革兰氏阴性菌优选多重耐药性革兰氏阴性菌菌株，更优选脑膜炎奈瑟氏球菌(n.meningitidis)、大肠杆菌(e.coli)、伤寒沙门氏菌(salmonella typhi)、百日咳博德特氏菌(bordetella pertussis)、铜绿假单胞菌(pseudomonas aeruginosa)、大肠杆菌(e.coli)、肺炎克雷伯菌(k.pneumoniae)、鲍曼不动杆菌(a.baumanni)和/或铜绿假单胞菌(p.aeruginosa)。
18.一种抗菌组合物，其包含权利要求1至17中任一项所述的化合物，和药学上可接受的载体。
19.一种治疗患者中的细菌感染的方法，其包括向所述患者施用有效量的权利要求1至17中任一项所述的化合物或权利要求18所述的组合物。
20.一种制备权利要求1至17中任一项所述的化合物的方法，其包括：
21.一种制备权利要求1至17中任一项所述的化合物的方法，其包括：
22.根据权利要求20或21所述的方法，其中所述多粘菌素是多粘菌素b或多粘菌素e。
23.根据权利要求20或22所述的方法，其中所述酶是水解酶，优选蛋白水解酶，更优选无花果蛋白酶。
24.根据权利要求21或22所述的方法，其中所述酶是水解酶，优选蛋白水解酶，更优选赛威蛋白酶或枯草杆菌蛋白酶。
25.根据权利要求20至24中任一项所述的方法，其中所述键是肽键。
26.根据权利要求20、22、23或25中任一项所述的方法，其中所述多粘菌素九肽大环包含4个受保护的胺基和一个游离n-末端胺基，并且所述偶联的多粘菌素九肽大环包含4或5个受保护的胺基。
27.根据权利要求21、22、24或25中任一项所述的方法，其中所述偶联的多粘菌素肽大环是偶联的多粘菌素九肽或多粘菌素十肽。
28.根据权利要求21、22、24、25或27中任一项所述的方法，其中所述n-保护的多粘菌素七聚体大环是三-n-保护的，并且所述偶联的多粘菌素肽大环包含3、4或5个，优选4或5个受保护的胺基。
29.根据权利要求20、22、23、25或26中任一项所述的方法，其中步骤c包括使所述游离n-末端胺基与含二硫化物的化合物偶联，以获得包含4或5个受保护的胺基的、二硫化物偶联的多粘菌素九肽大环。
30.根据权利要求21、22、24、25、27或28中任一项所述的方法，其中步骤c包括使所述游离氨基与二硫化物脂化三肽或n-末端酰胺或氨基甲酸酯连接构建单元偶联，以获得包含3、4或5个，优选4或5个受保护的胺基的、二硫化物偶联的多粘菌素九肽大环。
31.根据权利要求20至30中任一项所述的方法，其中所述保护基团是叔丁氧基羰基(boc)保护基团。
32.根据权利要求21、22、24、25、27、28或30中任一项所述的方法，其中所述脂化三肽构建单元，优选所述二硫化物脂化三肽构建单元是使用固相多肽合成制备的。
33.根据权利要求20至32中任一项所述的方法，其中所述二硫化物脂化的n-末端酰胺或氨基甲酸酯连接构建单元具有根据式(viia)或(viib)的结构：
34.根据权利要求29所述的方法，其中所述含二硫化物的化合物具有根据结构bxxiii或bxxiv的结构：
35.根据权利要求30所述的方法，其中所述二硫化物脂化的n-末端酰胺或氨基甲酸酯连接构建单元具有根据结构bxxv或bxxvi的结构：
