新型氮唑類化合物的合成及抗真菌活性研究

柴曉葦

摘 要：本文在保留氮唑類抗真菌藥物基本骨架不變的基礎(chǔ)上，還整合了一種新型氮唑類化合物，同時還進(jìn)行了有關(guān)的測試，針對常見致病真菌是否存在擬制的作用。本文將14個目標(biāo)化合物進(jìn)行了整合，大部分目標(biāo)化合物對7種臨床常見真菌均表現(xiàn)出較好的生長抑制活性，均顯示了優(yōu)秀的廣譜抗真菌活性，進(jìn)一證明了不同側(cè)鏈的引入對化合物的抗真菌活性有影響，引入取代苯基、噻吩基三氮唑側(cè)鏈能夠有效地增強(qiáng)氮唑類衍生物的抗真菌活性。

關(guān)鍵詞：氮唑類化合物;化學(xué)合成;抗真菌活性

系統(tǒng)性真菌感染仍然是嚴(yán)重威脅人類健康的疾病，并且在全球出現(xiàn)了很嚴(yán)重的病患和死亡率。當(dāng)前形勢下，臨床治療系統(tǒng)性真菌感染的常用藥物有氮唑類、多烯類、棘球菌素類等。與其他藥物相比，氮唑類藥物具有高效、低毒、廣譜、穩(wěn)定性較強(qiáng)及價格較低等優(yōu)勢。臨床應(yīng)用中，氮唑類藥物具有肝、腎毒性，抗菌譜窄和耐藥性問題嚴(yán)重等缺點。所以，在臨床和科研工作中就需要尋求一種更適合的新型抗真菌藥物。

1、抗真菌藥物

真菌是一種破壞性極強(qiáng)的完整細(xì)胞核，它屬于真核生物，具有絲分裂的特性。真菌總數(shù)量超過了30萬種，然而有大概600種與人類的疾病有關(guān)系。真菌基于感染的部位不同以及引起的后果不同，因此可以將其分為兩種類型，淺表層真菌感染和系統(tǒng)性真菌感染，從發(fā)病率上來說淺表層更高，比較常見的就有腳癬、股癬等類型，不過這種類型通常不會打造嚴(yán)重的結(jié)果，相對來說系統(tǒng)性真菌感染更為嚴(yán)重，這種感染通常都發(fā)生在免疫功能低下的人群中，尤其是一些患有疾病的人群，像器官移植患者，在手術(shù)中會使用免疫擬制劑，導(dǎo)致免疫力低下，在惡性腫瘤治療中也會影響免疫功能，從而也會導(dǎo)致真菌感染。近年來艾滋病發(fā)病率在逐漸上升，像這樣的患者自身的免疫系統(tǒng)也遭到了破壞，尤其是晚期艾滋病患者，真菌感染發(fā)病率更高，也是導(dǎo)致死亡的主因，因此尋找新型抗真菌藥物就更為迫切。

當(dāng)前，臨床上使用范圍較廣的抗真菌藥物有以下幾種：多烯類、烯丙胺類、氮唑類、棘白菌素類幾種。第一種，多烯類臨床使用最早，具體分類有制霉菌素、兩性霉素B等，臨床經(jīng)常會使用兩性霉素B，這種類型在1966年進(jìn)入市場在抗菌作用上更強(qiáng)，并且抗菌范圍也更廣，能有效的擬制真菌不產(chǎn)生耐藥性。當(dāng)前形勢下，依然是不少系統(tǒng)性真菌感染人群最為有效的藥物。這種藥物的藥理是通過真菌細(xì)胞膜的麥角甾醇接合，形成跨膜的孔洞，從而也更改了真菌細(xì)胞膜中的通透效果，從而殺滅體內(nèi)的真菌。不過兩性霉素B還是有很多的副作用并且還比較嚴(yán)重，主要表現(xiàn)在發(fā)熱、嘔吐同時還會損傷肝腎、耳毒性等。不過這種藥物在臨床上是無法代替的，因此在研究的時候也只有從兩性霉素B的脂質(zhì)體出發(fā)，這樣也能幫助病人提高耐受力，減少毒副作用。第二種，烯丙胺類，這種類型也有很多種，像萘替芬、阿莫羅芬、特比萘芬等。早在1981年就出現(xiàn)了萘替芬，其中就有烯丙胺結(jié)構(gòu)，所以，這種藥物就被定為烯丙胺類的真菌藥物類型，該類型藥物是在擬制麥角甾醇生物合成過程中的角鯊烯環(huán)氧酶而產(chǎn)生功效。當(dāng)前，主要的作用是治療淺表真菌感染，而特比萘芬在治療申克孢子菌感染方面是非常有效的。第三種，氮唑類抗真菌藥物在臨床上應(yīng)用更為廣泛，其是利用擬制真菌麥角甾醇生物合成中所產(chǎn)生的羊毛甾醇14去甲基化酶而產(chǎn)生效果。第四種，棘白菌素類是新開發(fā)的一種類型，其是通過擬制真菌細(xì)胞壁而產(chǎn)生的生物合成來催生作用。

2、氮唑類抗真菌藥物

在20世紀(jì)70年代，從農(nóng)藥中開發(fā)出了氮唑類的植物抗真菌劑，這種類型也是最大的一類，在最初開發(fā)的氮唑類抗真菌藥物中其毒副作用很大，所以只能作用在淺表層真菌感染上，這種類型的藥物就包含了咪康唑、益康唑、克霉唑、布康唑、奧昔康唑等很多種。在這些藥物中有一個共性，就是其中都含有咪唑環(huán)。特康唑中僅含有三氮唑換，只能作為淺表層的真菌感染治療。酮康唑是首個能口服用于治療真菌感染的藥物，而且還是用于深部感染的類型，不過在毒副作用上也很大，進(jìn)入1988年，英國出現(xiàn)了伊曲康唑，創(chuàng)造了氮唑類抗真菌藥物治療真菌感染的新篇章。這種藥物的毒副作用較小，在口服治療淺表層真菌感染和深度真菌感染都具有非常好的效果。1990年，三氮唑類抗真菌藥氟康唑在美國入市，這種藥物最大的特性就是水溶性好，能充分利用到生物特性。不過諸多的真菌在耐藥性上都很好，所以市場上也開發(fā)出了各種各樣的抗菌藥物。

3、新型氮唑類化合物

近年來，腫瘤放射治療和器官移植發(fā)生率越來越高，導(dǎo)管和插管也越來越普遍，同時還增加了大量的艾滋病患者，他們在治療過程中需要大量的使用光譜抗菌素、抗腫瘤藥物、免疫制劑，也使得深度真菌感染人群出現(xiàn)了諸多的死亡率。當(dāng)前形勢下，用于治療這些疾病的氮唑類抗真菌藥物基本都是真菌羊毛甾醇14α-去甲基化酶抑制劑。不過，這種藥物對肝腎具有一定的毒性，并且在耐藥性上也越來越強(qiáng)，所以，臨床使用也更加需要研制一種行之有效的氮唑類抗真菌藥物。

本研究在保留氮唑類抗真菌藥物基本骨架不變的基礎(chǔ)上，通過親核取代反應(yīng)和Click反應(yīng)，將苯基氮唑側(cè)鏈或噻吩基氮唑側(cè)鏈引入其中，以此來為整個分子進(jìn)行調(diào)節(jié)，包含了其中的電性性質(zhì)、空間構(gòu)成體系和脂水分配系統(tǒng)，其目的就是為了能改進(jìn)化合物中的看真菌活性以及耐藥性。本文研究中，將氟康唑作為先導(dǎo)，將其中的基團(tuán)三唑環(huán)、叔醇羥基和2，4-二氟苯基保留下來，繼而通過各個環(huán)節(jié)來進(jìn)行反應(yīng)，然后引入到惡二唑環(huán)的結(jié)構(gòu)中，從中觀察側(cè)鏈結(jié)構(gòu)是否對指定的化合物活性有影響，以便能從中獲得活性良好的化合物類型，將其合成為14個定向化合物。在本文研究中，其目的就是要代替苯甲酸為原料，繼而也要合成可代替甲酰肼二硫代酸鉀，并且與鹽酸作用，繼而也能生成惡二唑中的重要中間體，將氧化合物中間體作為原料，并且還要借助開環(huán)、兩步親核來代替所反映出來的化合物，在本文研究中，共同合成了14個定向化合物。

本實驗研究合成使用試劑均為市售化學(xué)純或分析純，采用正交試驗設(shè)計對該反應(yīng)進(jìn)行優(yōu)選，將購買的中間體苯甲酰肼二硫代酸鉀（2.5g）加入盛有鹽酸溶液（5%）的圓底燒瓶中，冰浴下攪拌反應(yīng)2h，倒入碎冰（50ml）中，過濾析出固體，濾餅用水洗，用乙醇、二氯甲烷重結(jié)晶得白色固體2-巰基-5-苯基-1，3，4-惡二唑（0.94g），收率53%。

研究證明，氮唑類化合物的側(cè)鏈對化物抗菌活性有較大的影響。本研究實驗通過親核取代反應(yīng)和Click反應(yīng)，引入取代苯基氮唑側(cè)鏈或噻吩基氮唑側(cè)鏈，共合成14個氮唑類衍生物，其中Click反應(yīng)是合成的關(guān)鍵步驟。新型氮唑類化合物合成以DMSO作為溶劑，在常溫下攪拌反應(yīng)，終產(chǎn)物中DMSO難以除凈，所以，在核磁譜中會存有DMSO中的雜質(zhì)成分，所以在后面的組合中，通過多次萃取、洗滌以去除產(chǎn)物中的DMSO。從體外抗真菌的結(jié)果來看，很多的定向化合物在7種臨床治療中均呈現(xiàn)出了更好的擬制活性的作用。與氟康唑和特比萘芬相比，在保持氮唑類抗真菌藥物基本骨架不變的情況下，側(cè)鏈引入具有較好抗菌活性的苯基氮唑側(cè)鏈或噻吩基氮唑側(cè)鏈，能夠有效地增強(qiáng)氮唑類衍生物的抗真菌活性，擴(kuò)大抗菌譜。

4、結(jié)論與展望

據(jù)臨床統(tǒng)計顯示，未來，真菌感染將依然呈現(xiàn)上升的態(tài)勢，所以新型耐藥菌株也會逐漸的涌現(xiàn)，從這些方面來說，研發(fā)新的抗真菌藥物將成為熱點。氮唑類抗真菌藥物是當(dāng)前最大類型的藥物，在臨床應(yīng)用上也很普遍，這種類型不僅用來治療真菌感染，并且也能預(yù)防敏感人群的真菌感染，在這些方面也依然是研究的熱點。氮唑類抗真菌藥物在抗真菌的藥理上比較類似，因此，在降低藥物相互之間的耐藥性問題上，急需解決這個問題。本研究通過親核取代反應(yīng)和Click反應(yīng)設(shè)計合成目標(biāo)化合物，同時還借助了微量液體稀釋法，用以來檢驗指定化合物在體外抗真菌活性上的效果，從中也可以看到指定化合物都表示出優(yōu)質(zhì)的廣譜抗真菌活性，在白色念珠菌活性方面要更高于氟康唑和酮康唑，在此層面上就要更深入的研究其中的關(guān)系。

參考文獻(xiàn)

[1]王晶珂，彭亮，謝新宇，鄭學(xué)麗，李敏.抗真菌藥物研究進(jìn)展和研發(fā)新方向[J].煤炭與化工，2019，42（02）：129-131+160.

[2]謝斐.基于氮唑類抗真菌藥物設(shè)計合成的熒光探針及其真菌細(xì)胞成像應(yīng)用[D].中國人民解放軍海軍軍醫(yī)大學(xué)，2018.

[3]柯學(xué)峰.新型氮唑類衍生物的合成及活性研究[D].第二軍醫(yī)大學(xué)，2017.

[4]張治強(qiáng).含硫氮唑類化合物的合成及抗真菌活性研究[D].第二軍醫(yī)大學(xué)，2016.

[5]吳俊琪，葉小飛，黃蕾，柴曉云，金永生，俞世沖.正交設(shè)計法優(yōu)化新型氮唑類抗真菌化合物關(guān)鍵中間體的合成工藝[J].藥學(xué)實踐雜志，2016，34（02）：171-173.

[6]文逸寧.新型三氮唑類化合物的合成及生物活性研究[D].北京理工大學(xué)，2016.

[7]王曉萌.新型三唑類化合物的合成及抗真菌活性研究[D].揚(yáng)州大學(xué)，2016.

[8]張慧珍.新型唑類化合物的設(shè)計合成及其相關(guān)抗微生物研究[D].西南大學(xué)，2015.

[9]尹本濤.新型嘧啶三唑類化合物的設(shè)計合成及其相關(guān)抗微生物活性研究[D].西南大學(xué)，2014.

[10]吳茂誠.新型苦參堿類及三唑類衍生物的合成及生物活性研究[D].第二軍醫(yī)大學(xué)，2014.

本文系樂山市科技局課題（18JZD045）研究成果