我國喹諾酮類藥物研發(fā)穩(wěn)步前進(jìn)

從1962年發(fā)現(xiàn)1-乙基-1.4-二氫-7-氯-4-氧代喹啉-3-羧酸有抗菌活性開始，在短短的45年里，喹諾酮類藥物已發(fā)展成一大類優(yōu)秀的常用抗感染藥。近幾年，我國科研工作者經(jīng)過努力，仿制和開發(fā)成功了一些有特點(diǎn)的新喹諾酮類藥物，滿足了我國臨床抗感染化療領(lǐng)域的需要，同時(shí)對(duì)其合成工藝進(jìn)行了一些有意義的改進(jìn)，使得工藝更簡化，成本更低，質(zhì)量更優(yōu)。

改造結(jié)構(gòu)尋找新化合物

在某類藥物的基本結(jié)構(gòu)改變某些基團(tuán)，使得其結(jié)構(gòu)關(guān)鍵點(diǎn)發(fā)生一些變化，從而得到新化合物是尋找系列藥物的一種常用方法。對(duì)于喹諾酮類藥物，人們對(duì)其該結(jié)構(gòu)的改造多集中在N1位、6-位、7-位等位置。近年來，通過改造結(jié)構(gòu)得到的新化合物并非全部“前途光明”，但是相關(guān)的研究結(jié)果給人們帶來了新的啟示。

鑒于構(gòu)效關(guān)系研究表明，N1位引入4-氟苯基或2，4-二氟苯基趨向于改善體內(nèi)活性，并增強(qiáng)對(duì)革蘭氏陽性菌和厭氧菌的活性。我國研究人員曾經(jīng)分別將4-氟苯基的電子等排體2-氟-5-吡啶基和5-氟-2-吡啶基引入喹諾酮的N1位，合成了兩個(gè)系列的喹諾酮類化合物。但是其活性測(cè)定結(jié)果令人失望，這兩系列化合物的體外活性均明顯低于對(duì)照藥環(huán)丙沙星。

作為6-位非氟喹諾酮研究的一部分，研究人員曾經(jīng)設(shè)計(jì)合成了一系列6-氯-1-（2，4-二氟苯基）喹諾酮類化合物，活性測(cè)定結(jié)果表明，除了6-氯-1-（2，4-二氟苯基）-7-（4-甲基-1-哌嗪基）-1，4-二氫-4-氧代喹啉-3-羧酸對(duì)金葡菌的體外活性是對(duì)照藥環(huán)丙沙星的12倍外，其余均低于環(huán)丙沙星。盡管這一結(jié)果不盡如人意，但它給出一個(gè)明確信息，即喹諾酮6-位并非必須氟取代，在6-位非氟喹諾酮中，通過其他位置的修飾，有可能篩選出具有某些特點(diǎn)的新喹諾酮類抗菌藥。

為了解7-位由伯胺和烴硫基取代對(duì)喹諾酮活性的影響，研究人員合成了一系列7-取代-1-乙基或（氟乙基）-6-氟-1，4-二氫-4-氧代喹啉-3-羧酸類化合物，體外活性測(cè)定結(jié)果表明，除了1-乙基和1-氟乙基-7-（N-氧化-吡啶-2-硫基）-6，8-二氟-1，4-二氫-4-氧代喹啉-3-羧酸對(duì)所測(cè)試的10株菌的體外活性相當(dāng)于或略優(yōu)于對(duì)照藥氟羅沙星外，其余均低于對(duì)照藥。

為了提高環(huán)丙沙星的口服生物利用度，研究人員借鑒以往成功經(jīng)驗(yàn)，將2-氧代-5-甲基-1，3－二氧雜環(huán)戊-4-烯-4-甲基引入環(huán)丙沙星的哌嗪基的4-位N原子上，得到環(huán)丙沙星的前藥。利用大鼠口服（20毫克/千克）后尿回收率來表征其生物利用度。結(jié)果表明，0～24小時(shí)這種新的化合物的生物利用度為12.3%，而對(duì)照藥環(huán)丙沙星僅為5.1%。小鼠腹腔感染致死量的金葡菌，口服給藥，結(jié)果空白對(duì)照組全部死亡（10/10只），對(duì)照藥環(huán)丙沙星3只小鼠死亡（3/10只），而新化合物無一只小鼠死亡（0/10只）。這一結(jié)果表明，此種新的化合物較母體藥物環(huán)丙沙星有更高的生物利用度和更優(yōu)秀的體內(nèi)活性。

為了克服諾氟沙星和環(huán)丙沙星血藥濃度較低的缺點(diǎn)，研究人員以這兩個(gè)藥物為先導(dǎo)物，在其7-位哌嗪基4位N上引入磺酰基、酰基和烷氧羰基。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，甲磺酰基和苯磺?；Z氟沙星或環(huán)丙沙星四個(gè)化合物對(duì)大腸桿菌、枯草桿菌和變形桿菌的體外活性優(yōu)于相應(yīng)的先導(dǎo)物，其余化合物的活性均與相應(yīng)的先導(dǎo)物相當(dāng)。

有學(xué)者受司帕沙星和曲伐沙星具有良好的抗支原體活性的啟示，設(shè)計(jì)合成了一系列喹諾酮類化合物，以期發(fā)現(xiàn)新的具有高活性的抗支原體藥物。篩選結(jié)果表明，其中若干化合物對(duì)所試驗(yàn)的8種支原體的體外活性與司帕沙星、交沙霉素和吉他霉素大體相當(dāng)。對(duì)其中的解脲脲原體和人型支原體，它們比對(duì)照藥具有更優(yōu)秀的活性。

還有學(xué)者以乙酰乙酸乙酯為起始原料，經(jīng)18步反應(yīng)合成了一個(gè)新的螺環(huán)胺7-氨甲基-5-氮雜螺(2.4)庚烷，并與不同的喹諾酮母環(huán)化合物縮合，得到一系列新的喹諾酮類化合物，體內(nèi)外活性測(cè)定結(jié)果表明，它們具有十分優(yōu)秀的廣譜活性，特別是對(duì)革蘭氏陽性菌。值得進(jìn)一步深入評(píng)價(jià)。例如，其中兩種化合物對(duì)肺炎鏈球菌9618、釀膿鏈球菌961、腸球菌755、金葡菌ATCC25923、表葡菌9710的MIC值分別為0.002微克/毫升和0.03微克/毫升、0.002微克/毫升和0.03微克/毫升、0.005微克/毫升和0.25微克/毫升、0.03微克/毫升和0.06微克/毫升、0.03微克/毫升和0.002微克/毫升，而對(duì)照藥加替沙星分別為0.25微克/毫升、0.12微克/毫升、0.5微克/毫升、0.25微克/毫升、0.25微克/毫升。這兩種化合物和加替沙星對(duì)小鼠感染肺炎鏈球菌9798的口服ED50分別為1.72毫克/千克、1.68毫克/千克和5.30毫克/千克，對(duì)小鼠感染金葡菌15的口服ED50分別為1.33毫克/千克、0.90毫克/千克和1.65毫克/千克。由上可見，這些化合物無論體內(nèi)或體外，其抗菌作用均明顯優(yōu)于加替沙星。

我國的藥學(xué)工作者還利用駢合原理，將有抗腫瘤活性的烷化劑連接于有抗菌活性的左氧氟沙星類似物的10位側(cè)鏈上，設(shè)計(jì)合成了一系列新化合物。初步篩選表明，其中的化合物不僅抗菌活性與左氧氟沙星大體相當(dāng)，而且對(duì)P388和HL60腫瘤細(xì)胞有很強(qiáng)的抑制活性，對(duì)實(shí)體瘤細(xì)胞N45也有中等抑制活性，這在喹諾酮類化合物種是很少見的，值得進(jìn)一步研究。

研究人員在成功地將蘆氟沙星開發(fā)成功的基礎(chǔ)上，又合成了10-位不同取代的一系列化合物，并進(jìn)行了體外活性測(cè)定，結(jié)果表明，其中一種新化合物的體外活性略優(yōu)于蘆氟沙星，體內(nèi)抗菌作用研究正在進(jìn)行中。

研究人員將具有四環(huán)結(jié)構(gòu)的喹諾酮KB5246的8-位4-甲基-1-哌嗪基改為達(dá)諾沙星（Danofloxacin）的7-位側(cè)鏈（1S，4S）-5-甲基-2，5-二氮雜二環(huán)(2，2，1)庚-2-烷基得到了新化合物。初步活性測(cè)定結(jié)果表明，這種新的化合物具有優(yōu)秀的廣譜活性，對(duì)革蘭氏陽性菌（包括RMSA）的體外活性至少是氧氟沙星的4倍，對(duì)革蘭氏陰性菌（包括銅綠假單孢菌）的體外活性至少是氧氟沙星的2倍。在此基礎(chǔ)上還合成了一系列如四環(huán)氟喹諾酮類化合物。某些化合物具有相當(dāng)于或優(yōu)于氧氟沙星的活性。

探索合成工藝新路

左氧氟沙星、司帕沙星、加替沙星等是國內(nèi)臨床常用的喹諾酮類藥物品種，在現(xiàn)有的合成路線基礎(chǔ)上，我國研究人員對(duì)這些藥物的合成路線也進(jìn)行了有益的探索，并取得一些成果。

近年來，研究人員對(duì)左氧氟沙星的合成工藝進(jìn)行了若干有意義的改進(jìn)，其中最有價(jià)值的是將采用某中間體與丙二酸單乙酯在丁基鋰的存在下，于-55℃低溫下縮合并脫羧，改為該中間體與乙氧鎂丙二酸二乙酯縮合而后部分水解并脫羧而得，雖然本步收率由文獻(xiàn)的93%降為84%，但是新方法不僅改掉了低溫反應(yīng)，而且降低了成本，同時(shí)也改掉了大量使用丁基鋰的不安全隱患，從而更適合于工業(yè)化生產(chǎn)。

還有人以（S）-乳酸乙酯為手性起始原料，經(jīng)過10多個(gè)步驟，最終合成左氧氟沙星。此法的創(chuàng)新之處在于找到一種新的手性源（S）-乳酸乙酯。但是因?yàn)槠渎肪€長、收率低，并且中間步驟使用大量污染物質(zhì)而無法適用于工業(yè)生產(chǎn)，無實(shí)用價(jià)值而不被看好。

為了給國內(nèi)廠家在降低成本、提高質(zhì)量的工藝改進(jìn)中提供一個(gè)新的選擇途徑，我國研究人員對(duì)用五氟苯甲酸為起始原料的司帕沙星合成路線進(jìn)行了有意義的改進(jìn)：在相關(guān)的步驟加入催化量的DMF，使反應(yīng)由16小時(shí)縮短到3小時(shí)即完成；將原來的10%硫酸或0.2%的對(duì)甲苯磺酸水解，改為用0.05%對(duì)甲苯磺酸水解，從而避免了副產(chǎn)物五氟苯乙酮的生成；對(duì)于5個(gè)中間體均不精制，直接用于下步反應(yīng)，不僅大大簡化了工藝操作過程，而且使6步的總收率由文獻(xiàn)的28.5%提高到67.4%。

取代苯甲酰氯與β-取代氨基丙烯酸酯反應(yīng)得到相應(yīng)的α-取代苯甲?；?β-取代氨基丙烯酸酯也是喹諾酮合成的通用方法之一，并且此法可以縮短反應(yīng)步驟。我國的研究已經(jīng)證實(shí)，此法可行，可作為改進(jìn)合成司帕沙星工藝時(shí)的另一種選擇。

研究人員在進(jìn)行對(duì)甲苯磺酸妥舒沙星的工藝研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，原有條件中，某一種中間化合物于6摩爾/升HCl中回流2小時(shí)，冷卻過濾所得另一中間化合物的含量小于95%，而且很難純化，給終產(chǎn)品甲苯磺酸妥舒沙星的質(zhì)量造成嚴(yán)重威脅。而我國研究人員用HPLC法跟蹤考察不同濃度、不同溫度時(shí)的酸（HCl）水解和堿（5%～10%NaOH水溶液）水解。結(jié)果表明，酸水解好于堿水解（后者所得中間產(chǎn)物含量小于90%）；酸水解的最佳條件為：HCl濃度1.5～3摩爾/升，反應(yīng)溫度約95℃，反應(yīng)時(shí)間約1.5小時(shí)，底物與HCl的克分子數(shù)之比約1∶10。按此條件反應(yīng)，冷后過濾所得后一種中間化合物，不僅收率達(dá)到96.1%，而且中間產(chǎn)物的含量大于99.2%，為保證終產(chǎn)品的質(zhì)量奠定了基礎(chǔ)。

研究人員在仿制加替沙星的研究中，找到一種新的合成方法。此法的最大價(jià)值在于避開了專利保護(hù)的由1-環(huán)丙基-6，7-二氟-8-甲氧基-1，4-二氫-4-氧代喹啉-3-羧酸乙酯經(jīng)螯合法制備加替沙星的工藝，從而為我國仿制加替沙星鋪平了道路。而且，新方法具有收率提高，原料便宜的優(yōu)勢(shì)。

甲磺酸達(dá)諾沙星的合成一般采用6，7-二氟-1-環(huán)丙基-1，4-二氫-4-氧代喹啉-3-羧酸與（1S，4S）-5-甲基-2，5-二氮雜二環(huán)(2，2，1)庚烷二鹽酸鹽反應(yīng)而得。由于前者價(jià)格昂貴，研究人員嘗試改用價(jià)廉的環(huán)丙沙星中間體6－氟－7氯類似物與自制的(1S,4S)－5－甲基－2，5－二氮雜二環(huán)(2，2，1)庚烷二氫溴酸鹽反應(yīng)，同樣獲得了滿意的結(jié)果，并且實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，從而使得該產(chǎn)品在價(jià)格上具有更大的競爭優(yōu)勢(shì)。

據(jù)了解，目前國內(nèi)至少有3～4個(gè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的喹諾酮類化合物在進(jìn)行著臨床前的深入評(píng)價(jià)中。當(dāng)然這些化合物最終能否通過動(dòng)物試驗(yàn)與臨床研究的考驗(yàn)，還是一個(gè)未知數(shù)，但是它畢竟表明，只要我們堅(jiān)持探索，努力創(chuàng)新，在此類藥物的研發(fā)領(lǐng)域，肯定會(huì)得到回報(bào)。

鏈接

左氧氟沙星（Levofloxacin）是氧氟沙星的左旋光學(xué)活性體，日本第一制藥（株式會(huì)社）對(duì)該品的行政保護(hù)已于2001年11月10日失效。經(jīng)研究證明，它的某些鹽類的水溶性更大，約是左氧氟沙星的10～15倍，對(duì)光、熱的穩(wěn)定也更好，更易做成注射劑型，同時(shí)也可避開行政保護(hù)，以免出現(xiàn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)糾紛，所以，我國浙江新昌、北京雙鶴和江蘇恒瑞等藥業(yè)公司先后以乳酸鹽、甲磺酸鹽和鹽酸鹽的形式于1997~1998年將其研制成功并首先獲準(zhǔn)上市。

司帕沙星（Spafloxacin）是大日本制藥（株式會(huì)社）首先研制成功并于1993年獲準(zhǔn)上市的廣譜高效喹諾酮類抗菌藥，其特點(diǎn)主要是對(duì)G+菌、厭氧菌、肺炎支原體、沙眼衣原體的活性比環(huán)丙沙星、氧氟沙星等有大幅度的提高。該藥在我國的行政保護(hù)于1998年3月18日起生效。我國山西大同天豐制藥廠、四川成都倍特藥業(yè)公司、河南鄭州化學(xué)制藥廠、浙江海門制藥廠等四家企業(yè)搶在其行政保護(hù)生效前，先后于1998年初將本品研制成功并獲準(zhǔn)上市。

加替沙星（Getifloxacin）是日本杏林制藥（株式會(huì)社）首先研制成功，由美國百時(shí)美施貴寶公司于1999年12月獲FDA批準(zhǔn)首次在美國上市。浙江新昌制藥廠、浙江尖峰制藥廠等在我國率先研制成功，并于2003年1月獲準(zhǔn)上市。

由于該藥不僅保留了環(huán)丙沙星對(duì)G-菌的良好活性，同時(shí)對(duì)葡萄球菌、鏈球菌和腸球菌的活性比環(huán)丙沙星強(qiáng)2～4倍，對(duì)梭狀芽孢桿菌和擬桿菌等厭氧菌的作用比環(huán)丙沙星強(qiáng)4～16倍，對(duì)分枝桿菌也有良好活性，而且潛在的光毒性很低。

加替沙星從上市開始，表現(xiàn)出強(qiáng)大的發(fā)展?jié)摿?。但是近期關(guān)于該藥引起血糖變化的副作用卻使其迅猛的發(fā)展勢(shì)頭被潑冷水。

2006年2月16日，F(xiàn)DA官方網(wǎng)站消息：在加替沙星TEQUIN（Gatifloxacin）的藥品說明書中增添一項(xiàng)新的禁忌證：該藥對(duì)糖尿病患者可能產(chǎn)生副作用，有增加患者出現(xiàn)低血糖或高血糖癥狀的隱患，可能因此導(dǎo)致未老先衰、腎功能退化等，糖尿病患者禁用。2006年5月初，美國百時(shí)美施貴寶公司宣布準(zhǔn)備停止生產(chǎn)和銷售加替沙星（Gatifloxacin，商品名：Tequin）。

與此類藥物相似的還有四種氟喹諾酮類藥物，它們或已退出市場或被嚴(yán)格限制使用，分別是替馬沙星，格帕沙星、司帕沙星和曲氟沙星。

2006下半年，國家藥品不良反應(yīng)監(jiān)測(cè)中心發(fā)布第11期藥品不良反應(yīng)通報(bào)指出，加替沙星可致血糖異常。

2007年1月，國家食品藥品監(jiān)管局發(fā)出通知，要求對(duì)加替沙星說明書進(jìn)行修訂。修訂后的說明書應(yīng)當(dāng)增加警示語:糖尿病患者禁用?？诜苿┱f明書和注射劑說明書中【注意事項(xiàng)】應(yīng)標(biāo)明血糖異常、喹諾酮類藥物可引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)異常、喹諾酮類藥物有時(shí)可引起嚴(yán)重的甚至致命的過敏反應(yīng)等內(nèi)容。