喹啉/喹諾酮-三氮唑雜合體的抗菌活性

李林虎， 孫敬權(quán)，馮連順 編寫 劉明亮， 郭慧元 審校

( 1 利民化工股份有限公司，新沂 221400；2 中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院醫(yī)藥生物技術(shù)研究所，北京 100050)

1 前言

大多數(shù)細菌對人體無害甚至有益，但少數(shù)細菌如金黃色葡萄球菌/金葡球菌和肺炎鏈球菌等革蘭陽性菌及大腸埃希菌和銅綠假單胞菌等革蘭陰性菌可引起嚴重疾病甚至死亡。1940年Florey和Chain繼Fleming之后提煉青霉素結(jié)晶作為抗菌藥物，由此拉開了抗生素“黃金年代”的序幕。目前所用的抗生素主體結(jié)構(gòu)幾乎均發(fā)現(xiàn)于上世紀40～60年代，大量抗生素的相繼問世為人類的生命健康做出了巨大貢獻。然而，由于長期不恰當(dāng)使用甚至濫用抗生素，細菌已對幾乎所有的抗生素產(chǎn)生了耐藥性，使得抗生素的療效日益下降。為應(yīng)對日益嚴峻且更加難治的耐藥性問題，研發(fā)對藥敏型和耐藥型致病菌均有效的新型抗生素顯得尤為重要。

喹啉和喹諾酮廣泛存在于藥物分子中，尤其是喹諾酮類化合物經(jīng)過50余年的發(fā)展已成為繼頭孢菌素之后的第二大類抗感染化療藥物，廣泛用于各種院內(nèi)和社區(qū)細菌感染的治療。不幸的是，耐喹諾酮致病菌不斷涌現(xiàn)且在世界范圍內(nèi)廣泛傳播，使得這類藥物的療效呈逐年下降之勢。三氮唑包括1,2,3-三氮唑和1,2,4-三氮唑由于制備簡單、可與靶點形成多種非共價鍵作用且具有包括抗菌在內(nèi)的多種生物活性，引起了藥物化學(xué)家的極大關(guān)注。將具有抗菌活性的喹啉/喹諾酮與三氮唑藥效團通過合理搭配嵌入到一個分子中所得的雜合體可能具有雙重或多重作用機制，是獲得對耐藥菌有優(yōu)秀活性的有效途徑。

近年來，藥物化學(xué)家有針對性的設(shè)計、合成和評價了多個系列喹啉/喹諾酮-三氮唑雜合體的抗菌活性，并發(fā)現(xiàn)了若干有潛力的苗頭化合物。本文將重點總結(jié)近年來喹啉/喹諾酮-三氮唑雜合體包括喹啉-1,2,3-三氮唑、喹諾酮-1,2,3-三氮唑、喹啉-1,2,4-三氮唑和喹諾酮-1,2,4-三氮唑在抗菌領(lǐng)域的研究進展，并探討此類雜合體的構(gòu)-效關(guān)系(SAR)，以期為進一步研究提供理論支持。

2 喹啉-三氮唑雜合體

喹啉類化合物除廣泛用于瘧疾的治療外，對各種致病菌也具有潛在的活性。1,2,3-三氮唑-喹啉雜合體1 (半數(shù)抑制濃度/IC50: 105.96～1,707.62 μg/mL)（圖1）對肺炎鏈球菌、糞腸球菌、大腸埃希菌、銅綠假單胞菌、肺炎克雷伯菌和沙門氏菌的活性較弱，遠遜于對照藥環(huán)丙沙星(IC50: 0.012～0.313 μg/mL)和母藥8-羥基喹啉(IC50: 15.65～87.56 μg/mL)。SAR研究結(jié)果顯示，芳環(huán)上(R位)含有羧基(1e, IC50: 105.96～575.66 μg/mL)、甲基(1f, IC50: 112.65～268.48 μg/mL)和甲氧基(1g, IC50: 164.45～375.66 μg/mL)的雜合體活性高于含有吸電子氟、氯和硝基衍生物。醚鍵連接的1,2,3-三氮唑-8-三氟甲基喹啉雜合體2和3 (濃度為1 μg/mL時的抑菌圈為2～16 mm)對大腸埃希菌、枯草芽孢桿菌和銅綠假單胞菌僅顯示出弱到中等強度的活性，弱于對照藥環(huán)丙沙星(濃度為1 μg/mL時的抑菌圈為24～28 mm)。以上結(jié)果表明，醚鍵并非1,2,3-三氮唑和喹啉之間的理想連接子。

對C-3位次甲基連接的1,2,3-三氮唑-喹啉雜合體4的體外抗菌(大腸埃希菌和枯草芽胞桿菌)和抗真菌(白色念珠菌和黑曲霉)體外活性評價結(jié)果表明，這類雜合體具有潛在的抗菌和抗真菌活性，最小抑制濃度(MIC)為10～25 μg/mL。與無取代的雜合體4a (抗大腸埃希菌和枯草芽胞桿菌的MIC為15 μg/mL)相比，向喹啉的C-6位(4b, MIC: 25和15 μg/mL)或C-8位(4d,MIC: 20 μg/mL)引入甲基并不能改善抗菌活性，但向 C-7位(4c, MIC: 10和15 μg/mL)引入甲基可提高抗枯草芽胞桿菌活性。喹啉母核含有甲氧基的雜合體4e,f (MIC: 10 μg/mL)的抗大腸埃希菌和枯草芽胞桿菌活性最高，僅略弱于對照藥鏈霉素(5 μg/mL)。進一步研究顯示，向1,2,3-三氮唑與苯環(huán)之間引入醚鍵并不能明顯提高抗菌活性，如雜合體5(濃度為10mg/mL時的抑菌圈為7～25 mm)對大腸埃希菌、肺炎克雷伯菌、普通變形桿菌、傷寒沙門桿菌、銅綠假單胞菌和尿路感染致病菌的活性較弱。

Thomas等評價了一系列1,2,3-三氮唑-喹啉雜合體6的抗革蘭陽性菌、革蘭陰性菌和真菌活性，發(fā)現(xiàn)此類雜合體的MIC為6.25～50 μg/mL。其中，雜合體6a～k對所測所有細菌(金葡球菌、大腸埃希菌、銅綠假單胞菌、肺炎克雷伯菌和釀膿鏈球菌)和真菌(黃曲菌、熏煙色曲菌、馬爾尼菲青霉、須毛癬菌和白色念珠菌)的MIC均為6.25 μg/mL，抗菌和抗真菌活性分別與環(huán)丙沙星(MIC: 6.25 μg/mL)和環(huán)吡司胺(MIC:3.125～6.25 μg/mL)相當(dāng)。SAR顯示，1,2,3-三氮唑結(jié)構(gòu)單元上的環(huán)丙基、取代哌嗪基、甲氧基和氟可顯著的改善抗菌和抗真菌活性。向1,2,3-三氮唑片段引入腙并不能明顯提高這類雜合體的抗菌和抗真菌活性，如雜合體7 (MIC: 6.25～25 μg/mL)的抗菌和抗真菌活性與化合物6相當(dāng)。喹啉-1,2,3-三氮唑-氧雜蒽雜合體8(MIC: 16～128 μg/mL)對金葡球菌、釀膿鏈球菌和蠟樣芽孢桿菌具有中等強度的活性，但弱于環(huán)丙沙星(MIC: 6.25 μg/mL)。

1,2,4-三氮唑-喹啉雜合體9（圖2）對革蘭陽性菌(金葡球菌)、革蘭陰性菌(大腸埃希菌、銅綠假單胞菌和肺炎克雷伯菌)和真菌(黃曲菌、熏煙色曲菌、馬爾尼菲青霉和須毛癬菌)顯示出潛在的活性，其中的12個雜合體(MIC: 6.25 μg/mL)的抗菌活性與環(huán)丙沙星(MIC: 6.25 μg/mL)相當(dāng)，抗真菌活性與吡司胺(MIC:3.125～6.25 μg/mL)相當(dāng)。

喹啉-1,2,4-三氮唑-苯并噻唑雜合體10 (MIC:25～＞500 μg/mL)對金葡球菌、蠟樣芽孢桿菌、大腸埃希菌、銅綠假單胞菌和肺炎克雷伯菌顯示出弱到中等強度的活性，活性弱于對照藥氨比西林和慶大霉素(MIC: 6.25～25 μg/mL)。與無取代的雜合體10a相比，向苯并噻唑片段引入鹵素如氟、氯和溴可提高抗菌活性。喹啉-1,2,4-三氮唑-1,3,4-噻二唑雜合體11(濃度為50μg/mL時的抑菌圈為9.33～12.33 mm)對金葡球菌、蠟樣芽孢桿菌、大腸埃希菌和銅綠假單胞菌的活性弱于萬古霉素(濃度為50μg/mL時的抑菌圈為20.33～22.33 mm)和阿米卡星(濃度為50μg/mL時的抑菌圈為21.67～36.00 mm)。喹啉-1,2,4-三氮唑雜合體如12和13也顯示出弱到中等強度的活性，但遠弱于對照藥。

圖1 1,2,3-三氮唑-喹啉雜合體1～8的化學(xué)結(jié)構(gòu)

圖2 1,2,4-三氮唑-喹啉雜合體9～14的化學(xué)結(jié)構(gòu)

多個生物過程均需金屬離子參與，且某些金屬螯合物如二茂鐵喹和順鉑等已用于臨床或處于臨床試驗階段，顯然金屬螯合物值得進一步研究。與配體(濃度為100μg/mL時的抑菌圈為8～21 mm)相比，1,2,4-三氮唑-喹啉金屬螯合物14(濃度為100μg/mL時的抑菌圈為14～29 mm)顯示出更高的抗革蘭陽性菌(蠟樣芽孢桿菌和表皮葡萄球菌/表葡球菌)、陰性菌(大腸埃希菌和銅綠假單胞菌)和真菌(黑曲霉和煙曲霉)活性。SAR顯示，金屬離子與抗微生物活性息息相關(guān)。其中，1,2,4-三氮唑-喹啉-Cu2+螯合物14a(濃度為100μg/mL時的抑菌圈為22～28 mm)的抗菌活性可與環(huán)丙沙星(濃度為100μg/mL時的抑菌圈為23～29 mm)相媲美。不僅如此，螯合物14a(濃度為100μg/mL時的抑菌圈為28和25 mm)的抗黑曲霉和煙曲霉活性與氟康唑(濃度為100μg/mL時的抑菌圈為29和26 mm)相當(dāng)。優(yōu)秀的抗菌和抗真菌活性使得該化合物極具進一步研究前景。

3 喹諾酮-三氮唑雜合體

喹諾酮可作用于DNA促旋酶和拓撲異構(gòu)酶IV，而第四代喹諾酮如莫西沙星可同時作用于二者，故耐藥性產(chǎn)生的幾率較低。更為重要的是，某些喹諾酮雜合體如MCB3837, MCB3681, Ro-23-9424和CBR-2092正處于治療細菌感染的臨床評價中，結(jié)果值得期待。因此，喹諾酮雜合體值得進一步研究。

1,2,3-三氮唑-萘啶酮雜合體15(MIC: 0.031～＞32 μg/mL)和16(MIC: 1～＞32 μg/mL)對革蘭陽性菌(金葡球菌、肺炎鏈球菌、表葡球菌、糞腸球菌、耐多藥金葡球菌和肺炎鏈球菌臨床分離株)和陰性菌(大腸埃希菌、銅綠假單胞菌和耐多藥銅綠假單胞菌臨床分離株)具有潛在的活性，且雜合體15優(yōu)于16（圖3）。在1,2,3-三氮唑片段含有苯環(huán)的雜合體15a (對金葡球菌、肺炎鏈球菌、表葡球菌和糞腸球菌的MIC為0.5～1 μg/mL，對耐多藥金葡球菌臨床分離株的MIC為0.5 μg/mL)對革蘭陽性菌具有良好的活性，其抗金葡球菌、肺炎鏈球菌、表葡球菌和糞腸球菌活性與環(huán)丙沙星(對金葡球菌、肺炎鏈球菌、表葡球菌和糞腸球菌的MIC為0.125～1 μg/mL，對耐多藥金葡球菌臨床分離株的MIC為＞32 μg/mL)相當(dāng)，但抗耐多藥金葡球菌臨床分離株活性是環(huán)丙沙星的＞64倍。然而，雜合體15a (MIC: ≥32 μg/mL)未顯示出明顯的抗革蘭陰性菌活性。向1,2,3-三氮唑片段引入羥肟或烷氧肟所得的雜合體15i～m對革蘭陽性菌如金葡球菌和表葡球菌也具有良好的活性，其中雜合體15j (MIC: 0.25和0.5 μg/mL)的抗革蘭陽性菌活性與環(huán)丙沙星相當(dāng)。雜合體15f (MIC: 0.125, 0.031, 0.25和16 μg/mL)的抗金葡球菌、表葡球菌、大腸埃希菌和銅綠假單胞菌活性最高，對金葡球菌和大腸埃希菌的活性與環(huán)丙沙星相當(dāng)，對表葡球菌的活性則是環(huán)丙沙星的＞16倍。進一步研究顯示，向1,2,3-三氮唑結(jié)構(gòu)單元引入嘧啶并不能提高這類化合物的抗菌活性。

1,2,3-三氮唑-氟喹諾酮雜合體17 (MIC: 0.125～32 μg/mL)對革蘭陽性菌(甲氧西林敏感性金葡球菌/MSSA, 耐甲氧西林金葡球菌/MRSA和耐萬古霉素屎腸球菌/VREF)和陰性菌(肺炎克雷伯菌臨床分離株、鮑氏不動桿菌和卡他莫拉菌)具有廣譜抗菌活性。SAR顯示，R位為苯胺的雜合體17m～q在保持優(yōu)秀抗革蘭陰性菌的基礎(chǔ)上對革蘭陽性菌也具有良好的活性?？傮w而言，N-烷胺基和N-環(huán)胺基雜合體的活性弱于對照藥利奈唑胺和環(huán)丙沙星?；钚宰罡叩碾s合體17o (MIC: 0.125～1 μg/mL)與環(huán)丙沙星(MIC:0.125～0.5 μg/mL)相當(dāng)，而是利奈唑胺(MIC: 2～＞32 μg/mL)的2～＞64倍。

1,2,3-三氮唑-喹諾酮雜合體18(MIC: 18.75～150 μg/mL)僅顯示出弱到中等強度的抗菌活性，提示向喹諾酮的N-1位引入1,2,3-三氮唑片段并不能提高活性。盡管所有雜合體的抗菌活性均弱于環(huán)丙沙星(MIC: 0.39～0.78 μg/mL)，但化合物18a,b(MIC:18.75 μg/mL)的抗肺炎克雷伯菌活性與諾氟沙星(MIC: 9.375 μg/mL)相當(dāng)。三氮唑[4,5-h]喹諾酮19(MIC: 0.05～12.5 μg/mL)對金葡球菌、大腸埃希菌和銅綠假單胞菌顯示出潛在的活性，但均不高于環(huán)丙沙星(MIC: 0.0063～0.1 μg/mL)和司帕沙星(MIC:0.0125～0.39 μg/mL)。SAR顯示，喹諾酮C-8位的取代基與抗菌活性息息相關(guān)，且氯有利于抗革蘭陽性菌活性，而氯和氟對革蘭陰性菌活性不利。吖啶酮-1,2,3-三氮唑雜合體20 (抑菌圈: 9.5～22.5 mm)的抗大腸埃希菌、銅綠假單胞菌、普通變形桿菌、金葡球菌和枯草芽胞桿菌活性不亞于利凡諾(抑菌圈:12.0～17.0 mm)，可作為先導(dǎo)物進一步優(yōu)化。

對環(huán)丙沙星-雙(1,2,3-三氮唑)雜合體21的抗菌SAR研究結(jié)果表明，苯環(huán)上取代基自身性質(zhì)和所處位置與雜合體對所測3株革蘭陽性菌(金葡球菌、表葡球菌和臨床分離糞腸球菌)和8株革蘭陰性菌(大腸埃希菌、銅綠假單胞菌、嗜水氣單胞菌、少動鞘脂單胞菌、類志賀毗鄰單胞菌和臨床分離銅綠假單胞菌、傷寒沙門氏桿菌及鼠傷寒沙門氏桿菌)活性息息相關(guān)。向苯環(huán)的對位引入吸電子基如硝基和乙?；鶎钚杂欣?，而供電子基對活性不利。與母藥環(huán)丙沙星(MIC: 9.43～37.72 μmol/L)相比，絕大多數(shù)雜合體對多數(shù)致病菌的活性有所增強。其中，代表物21m(MIC: 2.14～17.13 μmol/L)對所測所有菌株的活性是環(huán)丙沙星的2.2～8.8倍，可作為先導(dǎo)物進一步研究。

環(huán)丙沙星-/諾氟沙星-/吡哌酸-1,2,3-三氮唑雜合體22 (MIC: 0.12～＞1,024 μg/mL)具有潛在的抗菌活性，對所測革蘭陽性菌(金葡球菌和釀膿鏈球菌)的活性(MIC: 0.12～256 μg/mL)高于母藥環(huán)丙沙星、諾氟沙星和吡哌酸(MIC: 19.5～1,250 μg/mL)。大部分雜合體對大腸埃希菌和傷寒沙門氏桿菌的活性較高，MIC為0.12 μg/mL，但對銅綠假單胞菌則未顯示出明顯活性(MIC: ≥512 μg/mL)。進一步研究發(fā)現(xiàn)，向1,2,3-三氮唑片段引入氨基酸(23,MIC: ≥512 μg/mL)和肽鍵(24,MIC: ≥512 μg/mL)將導(dǎo)致抗菌活性大幅下降。與氟喹諾酮母藥相比，向環(huán)丙沙星-/加替沙星-/莫西沙星-1,2,3-三氮唑引入雙磷酸并不能改善抗菌活性，但這類雜合體在骨模型中可促進骨骼形成。雜合體25對所測12株革蘭陽性菌和陰性菌的活性最高，MIC和最小殺菌濃度(MBC)分別為0.5～4 μg/mL和2～256 μg/mL，與環(huán)丙沙星(MIC: 1～32 μg/mL; MBC: 2～256 μg/mL)相當(dāng)或更優(yōu)。

圖3 1,2,3-三氮唑-喹諾酮雜合體15～26的化學(xué)結(jié)構(gòu)

SAR研究結(jié)果表明，向氟喹諾酮的C-8位引入甲氧基可提升此類化合物與拓撲異構(gòu)酶IV的親和力，進而在保持優(yōu)秀抗革蘭陰性菌的基礎(chǔ)上提高抗革蘭陽性菌和厭氧菌活性?；诖?，Xu等設(shè)計合成并評價了一系列包括8-甲氧基環(huán)丙沙星-1,2,3-三氮唑26在內(nèi)的8-甲氧基環(huán)丙沙星-腙/唑雜合體的抗菌活性，發(fā)現(xiàn)雜合體26的MIC為0.5～＞128 μg/mL，活性弱于環(huán)丙沙星(MIC: ≤0.03～＞128 μg/mL)和左氧氟沙星(MIC:≤0.03～32 μg/mL)。

對克林沙星-1,2,4-三氮唑27（圖4）的抗菌活性研究結(jié)果表明，除27b (MIC: ＞512 μg/mL)外，27a和27c～g對所測革蘭陽性菌、陰性菌和真菌均顯示出良好的活性，MIC為0.25～32 μg/mL。特別值得一提的是，所有雜合體的抗MRSA活性均優(yōu)于抗金葡球菌，提示這類雜合體可能具有全新的作用機制。向苯環(huán)引入氟原子對活性有利，但氯原子對活性不利。氟原子的個數(shù)對活性也有影響，且含有2個氟原子雜合體的抗菌活性優(yōu)于含有1個氟原子的衍生物。其中，雜合體27g(MIC: 0.25～1 μg/mL)對所測所有革蘭陽性和陰性菌的活性與克林沙星(MIC: 0.5～1 μg/mL)相當(dāng)或更優(yōu)。不僅如此，該雜合體(MIC: 0.5 μg/mL)對白色念珠菌和假絲酵母也具有優(yōu)秀的活性，遠優(yōu)于母藥克林沙星(MIC: ＞512 μg/mL)，而與氟康唑(MIC: 0.5 μg/mL)相當(dāng)。大多數(shù)1,2,4-三氮唑-喹諾酮雜合體28及其乙酯衍生物29也具有優(yōu)秀的抗菌和抗真菌活性，可與諾氟沙星、氯新霉素和氟康唑相媲美。這類雜合體與雜合體27相似，對MRSA的活性優(yōu)于金葡球菌。向苯環(huán)引入含氟取代基如三氟甲基對活性有利，但供電子基甲基的引入對抗藤黃微球菌、大腸埃希菌和痢疾桿菌活性不利。羧酸雜合體28的抗菌活性僅略優(yōu)于相應(yīng)的乙酯29，提示對此類雜合體而言，C-3羧酸并非高抗菌活性所必需，這與其它喹諾酮衍生物不盡相同?；钚宰罡叩碾s合體28d對所測所有革蘭陽性菌、陰性菌和大部分真菌的MIC為1～8 μg/mL，抗菌活性不亞于諾氟沙星(MIC:0.5～16 μg/mL)和氯新霉素(MIC: 8～32 μg/mL)。雜合體28b (MIC: 0.5～4 μg/mL)的抗黃曲霉和白色念珠菌活性是氟康唑(MIC: 1～256 μg/mL)的2～512倍，故雜合體28b和28d均可作為先導(dǎo)物進一步優(yōu)化。

對1,2,4-三氮唑-萘啶酮雜合體30(MIC: 0.031～＞32 μg/mL)和31的抗金葡球菌、耐萘啶酸枯草芽孢桿菌、大腸埃希菌、銅綠假單胞菌、草分枝桿菌臨床分離株和耐萘啶酸放線共生放線桿菌的活性測定結(jié)果顯示，這類雜合體對耐萘啶酸枯草芽孢桿菌和耐萘啶酸放線共生放線桿菌具有良好的選擇性(在濃度為10 mg/mL時的抑菌圈為20～40 mm，MIC為3.68～6.3 μmol/L)。SAR顯示，向喹諾酮的C-6位引入溴原子可提高此類雜合體的抗菌活性。抑酶活性研究結(jié)果表明，雜合體30g (IC50: 1.94 μg/mL)抑大腸埃希菌DNA促旋酶超螺旋活性與萘啶酸(IC50: 1.74 μg/mL)相當(dāng)。分子對接試驗表明，喹諾酮C-3位1,2,4-三氮唑可作為羧酸的生物電子等排體與DNA促旋酶相結(jié)合。

某些2-喹諾酮衍生物如GSK945237和AZD9742目前正處于治療細菌感染的臨床評價階段，有望于不久的將來造福人類，故2-喹諾酮衍生物也引起了藥物化學(xué)家的極大關(guān)注。2-喹諾酮-1,2,4-三氮唑雜合體32及其銅II (Cu2+)和鋅II (Zn2+)螯合物對金葡球菌和大腸埃希菌無明顯活性，但對白色念珠菌具有一定的活性。

圖4 1,2,4-三氮唑-喹諾酮雜合體27～32的化學(xué)結(jié)構(gòu)

1,2,4-三氮唑-3-硫酮衍生物具有包括抗菌在內(nèi)的多種生物活性，將其與喹諾酮雜合可能會進一步提高此類化合物的抗菌活性。對一系列1,2,4-三氮唑-3-硫酮-環(huán)丙沙星雜合體33～35（圖5）的體外抗藥敏型和耐藥型致病菌的活性評價結(jié)果表明，多數(shù)雜合體(MIC: ＜1 μg/mL)對所測菌株的活性優(yōu)于母藥環(huán)丙沙星(MIC: 0.09～5.88 μg/mL)，且對MRSA的活性優(yōu)于MSSA。SAR顯示，這類雜合體的活性受1,2,4-三氮唑-3-硫酮片段C-3和N-4位取代基的影響顯著：(1) 與C-3位無取代雜合體33a (MIC: 0.18～24.17 μg/mL)相比，烷基如甲基和乙基(33b,c, MIC: 0.36～181.54 μg/mL)的引入將導(dǎo)致活性的降低，但取代苯基可提高活性，且C-3位取代基對活性的貢獻順序為羥基苯基＞氯苯基＞氫＞甲基＞乙基；(2) N-4位的芳環(huán)并非高活性所必需，但向苯環(huán)上引入甲氧基或2個鹵素對活性有利；(3) N-4位可容忍烷基，且短鏈烷基優(yōu)于長鏈烷基；(4) N-4位亦可忍受取代芐基，但會增強對人細胞毒性。其中，雜合體34t (MIC: 0.045～0.70 μg/mL)和35d (MIC: 0.011～0.023 μg/mL)分別是抗革蘭陽性菌和陰性菌活性最高的化合物，優(yōu)于環(huán)丙沙星(抗革蘭陽性菌和陰性菌的MIC分別為0.09～5.88 μg/mL和0.024～0.36 μg/mL)。這類雜合體活性較高的原因可歸因于：(1)對拓撲異構(gòu)酶的活性極高，優(yōu)于母藥環(huán)丙沙星；(2) 對細菌細胞膜的滲透能力更強，易于到達作用靶點；(3) 全新的作用機制和非細菌外排泵的底物。進一步研究證明，這類雜合體的抗菌活性亦受喹諾酮結(jié)構(gòu)片段影響：1,2,4-三氮唑-3-硫酮-吡哌酸雜合體36 (MIC: 0.98～1,000 μg/mL)的抗菌活性相對較弱，而1-[(1R,2S)-2-氟環(huán)丙基]環(huán)丙沙星-1,2,4-三氮唑-3-硫酮雜合體37 (對絕大多數(shù)致病菌的MIC＜1 μmol/L)的抗菌尤其是陰性菌活性極為優(yōu)異，值得深入研究。

以取代芳胺為連接子的1,2,4-三氮唑-3-硫酮-諾氟沙星雜合體38和39也具有潛在的抗菌活性，其中雜合體38 (對大多數(shù)所測菌株的MIC為0.49～62.5 μg/mL)的活性高于雜合體39 (MIC: ＜3.91～500 μg/mL)，提示向1,2,4-三氮唑-3-硫酮結(jié)構(gòu)單元的N-2位嵌入雜環(huán)對活性不利。硫酮雜合體38c (MIC: 0.49～31.3 μg/mL)的抗菌活性優(yōu)于相應(yīng)的酮38d (MIC: 0.97～500 μg/mL)，提示硫酮片段為高活性所必需。對雜合體40的抗菌SAR研究結(jié)果表明，環(huán)丙沙星雜合體40g～l(MIC: ＜0.03～0.48 μg/mL)的抗大腸埃希菌、銅綠假單胞菌、假結(jié)核耶爾森氏菌、金葡球菌、表葡球菌、蠟樣芽孢桿菌和恥垢分枝桿菌活性優(yōu)于相應(yīng)的諾氟沙星衍生物40a～f (MIC: 0.03～0.99 μg/mL)。代表物40g (MIC: ＜0.03～0.244 μg/mL)的活性與母藥環(huán)丙沙星(MIC: ＜0.03～0.122 μg/mL)相當(dāng)，遠優(yōu)于氨比西林(MIC: 10～＞128 μg/mL)。

萘啶酸-1,2,4-三氮唑-3-(硫)酮雜合體41a,b (MIC:0.24～250 μg/mL)對多種臨床致病菌具有良好的活性，而向1,2,4-三氮唑N-1位引入芳基(41c,d, MIC:1.95～500 μg/mL)或雜環(huán)(42, MIC: 0.98～500 μg/mL)將導(dǎo)致活性降低，但諾氟沙星/環(huán)丙沙星(43, MIC:＜0.24～500 μg/mL)的引入則可在一定程度上提高抗菌活性。有趣的是，對萘啶酸-1,2,4-三氮唑-3-(硫)酮-諾氟沙星/環(huán)丙沙星雜合體43而言，含有酮羰基的雜合體43b,d(MIC: ＜0.24～0.98 μg/mL)抗菌活性高于相應(yīng)的硫酮衍生物43a,c(MIC: ＜1～500 μg/mL)，這明顯別與雜合體38。

1,2,4-三氮唑并[3,4-h][1,8]萘啶酮44(MIC:0.125～32 μg/mL)具有良好的抗金葡球菌、MRSA、大腸埃希菌和耐多藥大腸埃希菌活性，且不亞于對照藥環(huán)丙沙星(MIC: 0.25～8 μg/mL)。研究表明，含有環(huán)烷胺的雜合體44c～h (MIC: 0.125～8 μg/mL)的抗菌活性優(yōu)于相應(yīng)的直鏈烷胺衍生物44a,b (MIC: 4～32 μg/mL)，且哌嗪和吡咯烷雜合體的活性高于哌啶和嗎啡啉衍生物。其中，代表物44g(MIC: 0.125～0.5 μg/mL)對所測所有革蘭陽性菌和陰性菌的活性是環(huán)丙沙星的2～32倍，值得進一步研究。

雜合體45及其衍生物46僅顯示出弱到中等強度的抗金葡球菌、枯草芽孢桿菌、大腸埃希菌、肺炎克雷伯菌和銅綠假單胞菌活性，但弱于環(huán)丙沙星(MIC: 1.25～12.5 μg/mL)。1,2,4-三氮唑雜合體47(MIC: ≤0.008～8 μg/mL)對包括耐藥菌在內(nèi)的革蘭陽性菌和陰性菌均顯示出優(yōu)異的活性，可與左氧氟沙星、環(huán)丙沙星和加替沙星(MIC: ≤0.008～8 μg/mL)相媲美，極具進一步研究價值。

圖5 1,2,4-三氮唑-3-硫酮-喹諾酮雜合體33～48的化學(xué)結(jié)構(gòu)

2-喹諾酮-1,2,4-三氮唑雜合體48 (MIC: 8～＞256 μg/mL)僅顯示出弱到中等強度的抗金葡球菌、大腸埃希菌和銅綠假單胞菌活性，但弱于氨比西林(MIC:1～4 μg/mL)。SAR顯示，與無取代的雜合體48j相比，供電子基甲基和甲氧基的引入對活性不利，但吸電子基氯的引入則可增強抗菌活性。其中，活性最高的雜合體48c抗金葡球菌、大腸埃希菌和銅綠假單胞菌的MIC為8～16 μg/mL，可作為先導(dǎo)物進一步優(yōu)化。

4 結(jié)束語

抗生素是人類治療各種細菌感染的最常見藥物，但近年來由于抗生素的廣泛長期使用甚至濫用，細菌對現(xiàn)有抗生素已產(chǎn)生了耐藥性且形勢越發(fā)嚴峻。因此，開發(fā)新型抗菌藥尤其是對耐藥菌具有良好活性的抗菌藥顯得尤為重要。喹啉/喹諾酮和三氮唑類化合物具有潛在的抗菌活性，將具有抗菌活性的喹啉/喹諾酮與三氮唑揉和到一個分子中所得的雜合體可能具有雙重或多重作用機制，是獲得對耐藥菌有良好活性的有效途徑。本文重點介紹了喹啉/喹諾酮-三氮唑雜合體包括喹啉-1,2,3-三氮唑、喹諾酮-1,2,3-三氮唑、喹啉-1,2,4-三氮唑和喹諾酮-1,2,4-三氮唑在抗菌領(lǐng)域的最新研究進展，并豐富該領(lǐng)域的構(gòu)-效關(guān)系，以期為進一步研究提供理論支持。