本申請(qǐng)要求2013年10月11日提交的印度專利申請(qǐng)第3216/MUM/2013號(hào)的權(quán)益，所述專利申請(qǐng)的公開內(nèi)容通過引用整體并入本文，如同在本文完全重寫。

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及含氮化合物，它們的制備以及它們?cè)陬A(yù)防或治療感染中的用途。

發(fā)明背景

細(xì)菌對(duì)已知抗菌劑抗性的出現(xiàn)變成治療細(xì)菌感染中的主要挑戰(zhàn)。期待治療細(xì)菌感染，特別是由抗性細(xì)菌引起的那些細(xì)菌感染的一種方式為研發(fā)能夠克服細(xì)菌抗性的更新抗菌劑。Coates等(Br.J.Pharmacol.2007；152(8),1147-1154.)已綜述了開發(fā)新的抗生素的新型方法。然而，開發(fā)新的抗菌劑為具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。例如，Gwynn等(Annals of the New York Academy of Sciences,2010,1213:5-19)已綜述了發(fā)現(xiàn)抗菌劑的挑戰(zhàn)。

克服細(xì)菌對(duì)已知抗菌劑的抗性的另一方法為靶向細(xì)菌機(jī)制，這有助于細(xì)菌獲得并維持抗性。例如，已知若干種細(xì)菌產(chǎn)生水解典型β-內(nèi)酰胺抗菌劑中的β-內(nèi)酰胺環(huán)的酶(β-內(nèi)酰胺酶)。一旦β-內(nèi)酰胺環(huán)被水解，抗菌劑對(duì)那些細(xì)菌變得無效。若干種化合物，通常被稱為β-內(nèi)酰胺酶抑制劑，能夠抑制一種或多種β-內(nèi)酰胺酶的活性，從而恢復(fù)常見的β-內(nèi)酰胺抗菌劑的功效。β-內(nèi)酰胺酶抑制劑的典型實(shí)例包括舒巴坦,他唑巴坦和克拉維酸。Drawz等(Clinical Microbiology Reviews,Jan.2010,Volume23(1),p.160-201)已綜述了β-內(nèi)酰胺酶抑制的對(duì)象。美國專利第7,112,592號(hào)和美國專利申請(qǐng)第20100092443號(hào)公開了含有雜環(huán)核心的若干種化合物以及它們作為抗菌劑的用途。發(fā)明人現(xiàn)已令人驚訝地發(fā)現(xiàn)含氮化合物具有抗菌活性。

發(fā)明概述

因此，提供了含氮化合物，制備這些化合物的方法，包含這些化合物的藥物組合物以及使用這些化合物預(yù)防或治療對(duì)象中細(xì)菌感染的方法。

在一個(gè)通用方面，提供了式(I)的化合物

或其立體異構(gòu)體或藥學(xué)可接受的衍生物；其中M為陽離子。

在另一通用方面，提供了藥物組合物，其包含式(I)的化合物或其立體異構(gòu)體或藥學(xué)可接受的衍生物。

在另一通用方面，提供了用于預(yù)防或治療對(duì)象中細(xì)菌感染的方法，所述方法包括向所述對(duì)象施用藥學(xué)有效量的式(I)的化合物或其立體異構(gòu)體或藥學(xué)可接受的衍生物。在另一通用方面，提供了用于預(yù)防或治療對(duì)象中細(xì)菌感染的方法，所述感染由產(chǎn)生一種或多種β-內(nèi)酰胺酶的細(xì)菌引起，所述方法包括向所述對(duì)象施用藥學(xué)有效量的式(I)的化合物或其立體異構(gòu)體或藥學(xué)可接受的衍生物。

在另一通用方面，提供了用于預(yù)防或治療對(duì)象中細(xì)菌感染的方法，所述方法包括向所述對(duì)象施用藥學(xué)有效量的藥物組合物，所述藥物組合物包含式(I)的化合物或其立體異構(gòu)體或藥學(xué)可接受的衍生物。

在另一通用方面，提供了藥物組合物，其包含：(a)式(I)的化合物或其立體異構(gòu)體或藥學(xué)可接受的衍生物，以及(b)至少一種β-內(nèi)酰胺酶抑制劑或其藥學(xué)可接受的衍生物。在另一通用方面，提供了藥物組合物，其包含：(a)式(I)的化合物或其立體異構(gòu)體或藥學(xué)可接受的衍生物，以及(b)至少一種抗菌劑或其藥學(xué)可接受的衍生物。在另一通用方面，提供了藥物組合物，其包含：(a)式(I)的化合物或其立體異構(gòu)體或藥學(xué)可接受的衍生物，以及(b)至少一種β-內(nèi)酰胺酶抑制劑或其藥學(xué)可接受的衍生物，以及(c)至少一種抗菌劑或其藥學(xué)可接受的衍生物。

在另一通用方面，提供了用于預(yù)防或治療對(duì)象中細(xì)菌感染的方法，所述方法包括向所述對(duì)象施用藥學(xué)有效量的藥物組合物，所述藥物組合物包含：(a)式(I)的化合物或其立體異構(gòu)體或藥學(xué)可接受的衍生物，以及(b)至少一種β-內(nèi)酰胺酶抑制劑或其藥學(xué)可接受的衍生物。

在另一通用方面，提供了用于預(yù)防或治療對(duì)象中細(xì)菌感染的方法，所述方法包括向所述對(duì)象施用藥學(xué)有效量的：(a)式(I)的化合物或其立體異構(gòu)體或藥學(xué)可接受的衍生物，以及(b)至少一種抗菌劑或其藥學(xué)可接受的衍生物。

在另一通用方面，提供了用于預(yù)防或治療對(duì)象中細(xì)菌感染的方法，所述方法包括向所述對(duì)象施用藥學(xué)有效量的：(a)式(I)的化合物或其立體異構(gòu)體或藥學(xué)可接受的衍生物，(b)至少一種β-內(nèi)酰胺酶抑制劑或其藥學(xué)可接受的衍生物，以及(c)至少一種抗菌劑或其藥學(xué)可接受的衍生物。

在另一通用方面，提供了增加抗菌劑在對(duì)象中的抗菌有效性的方法，所述方法包括將所述抗菌劑或其藥學(xué)可接受的衍生物與藥學(xué)有效量的式(I)的化合物或其立體異構(gòu)體或藥學(xué)可接受的衍生物共施用。

本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的細(xì)節(jié)示于以下說明書中。本發(fā)明的其它特征、對(duì)象和優(yōu)勢(shì)將從下述說明書(包括權(quán)利要求書)中顯而易見。

發(fā)明詳述

現(xiàn)將參考示例性實(shí)施方案，以及將在本文使用具體的語言來描述所述實(shí)施方案。然而，應(yīng)理解并非借以意圖限制本發(fā)明的范圍。本文示出的本發(fā)明特征的變更和進(jìn)一步修飾應(yīng)被認(rèn)為在本發(fā)明的范圍內(nèi)，所述變更和進(jìn)一步修飾應(yīng)被相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員想到并且屬于本公開。必須指出的是，除非上下文另有明確規(guī)定，如本說明書(包括權(quán)利要求)中所用，單數(shù)形式“一種/個(gè)(a)”、“一種/個(gè)(an)”和“該(the)”包括復(fù)數(shù)指示物。本說明書中引用的所有參考(包括專利、專利申請(qǐng)和文獻(xiàn))通過引用以其整體明確地并入本文。

發(fā)明人已驚人地發(fā)現(xiàn)具有抗菌性質(zhì)的新型含氮化合物。

本文使用的術(shù)語“立體異構(gòu)體”是指具有相同的化學(xué)組成，但關(guān)于它們的原子或基團(tuán)的空間排列不同的化合物。式(I)的化合物可以含有不對(duì)稱中心或手性中心，以及因此以不同的立體異構(gòu)形式存在。除非另外說明，否則意欲式(I)化合物的所有立體異構(gòu)形式以及它們的混合物(包括外消旋混合物)形成部分本發(fā)明。另外，本發(fā)明將所有的幾何異構(gòu)體和位置異構(gòu)體(包括順式和反式形式)以及它們的混合物包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。通常，提及化合物意欲覆蓋其立體異構(gòu)體以及多種立體異構(gòu)體的混合物。

本文使用的術(shù)語“藥學(xué)可接受的衍生物”是指并且包括本文所述的化合物的任何藥學(xué)可接受的鹽、前藥、代謝物、酯、醚、水合物、多晶型物、溶劑化物、復(fù)合物和加合物，在施用于對(duì)象后，它們能夠提供(直接地或間接地)母體化合物。例如，術(shù)語“抗菌劑或其藥學(xué)可接受的衍生物”包括抗菌劑(諸如鹽、前藥、代謝物、酯、醚、水合物、多晶型物、溶劑化物、復(fù)合物和加合物)的所有衍生物，在施用于對(duì)象之后，它們能夠提供(直接地或間接地)抗菌劑。

本文使用的術(shù)語“藥學(xué)可接受的鹽”是指給定化合物的一種或多種鹽，其具有游離化合物的期望藥理學(xué)活性并且既不是生物學(xué)上不期望的也不是在其他方面不期望的。通常，術(shù)語“藥學(xué)可接受的鹽”是指適合用于和人和動(dòng)物的組織接觸，無異常毒性、刺激和變態(tài)反應(yīng)等，并且與合理的利益/風(fēng)險(xiǎn)比相當(dāng)?shù)柠}。藥學(xué)可接受的鹽為本領(lǐng)域熟知的。例如，通過引用整體并入本文的S.M.Berge等(J.Pharmaceutical Sciences,66；1-19,1977)詳細(xì)描述了各種藥學(xué)可接受的鹽。

通常，根據(jù)本發(fā)明的化合物含有堿性(例如氮原子)以及酸性部分(例如式(I)的化合物，其中M為氫)。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解此類化合物能夠形成酸性鹽(與無機(jī)和/或有機(jī)酸形成的)以及堿性鹽(與無機(jī)和/或有機(jī)堿形成的)。此類鹽可以使用本領(lǐng)域所述的程序來制備。例如，通過用合適量的酸處理化合物可以將堿性部分轉(zhuǎn)化成它的鹽。通常，此類合適的酸的非限制性實(shí)例包括鹽酸、三氟乙酸、甲磺酸等。可選地，通過用合適的堿處理可以將酸部分轉(zhuǎn)化成它的鹽。此類堿的典型非限制性實(shí)例包括碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀、碳酸氫鉀等。在包含多于一種官能團(tuán)的化合物能夠被轉(zhuǎn)化成鹽的情況下，每個(gè)此類官能團(tuán)可以獨(dú)立地被轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的鹽。例如，在包含兩個(gè)堿性氮原子的化合物的情況下，其中一個(gè)堿性氮能夠與一種酸形成鹽，而另一堿性氮能夠與另一種酸形成鹽。根據(jù)本發(fā)明的一些化合物包含酸性部分以及堿性部分，以及因此可以形成內(nèi)鹽或相應(yīng)的兩性離子。通常，根據(jù)本發(fā)明的式(I)化合物的所有藥學(xué)可接受的鹽形式(包括酸加成鹽、堿加成鹽、兩性離子等)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)并且一般被稱為藥學(xué)可接受的鹽。

本文使用的術(shù)語“OBn”是指芐氧基。

本文使用的術(shù)語“感染”或“細(xì)菌感染”包括在對(duì)象中或在對(duì)象上存在細(xì)菌，如果細(xì)菌的生長受到抑制，則將致使對(duì)象獲益。因此，除了提及存在細(xì)菌之外，術(shù)語“感染”還指存在不期望的正常菌叢。術(shù)語“感染”包括由細(xì)菌引起的感染。

本文使用的術(shù)語“治療(treat)”、“治療(treating)”或“治療(treatment)”是指出于預(yù)防性和/或治療性目的，施用藥劑，包括藥物組合物或者一種或多種藥物活性成分。術(shù)語“預(yù)防性治療”是指治療尚未感染，但易于感染或在其他方面處于感染風(fēng)險(xiǎn)的對(duì)象(預(yù)防細(xì)菌感染)。術(shù)語“治療性治療”是指向已患有感染的對(duì)象施用治療。本文使用的術(shù)語“治療(treat)”、“治療(treating)”或“治療(treatment)”也指在含有或不含額外的藥物活性或惰性成分的情況下，施用本文討論的組合物或一種或多種藥物活性成分，以便：(i)降低或消除細(xì)菌感染或細(xì)菌感染的一種或多種癥狀，或者(ii)阻止細(xì)菌感染的進(jìn)展或細(xì)菌感染的一種或多種癥狀，或者(iii)降低細(xì)菌感染的嚴(yán)重性或細(xì)菌感染的一種或多種癥狀，或者(iv)抑制細(xì)菌感染的臨床表現(xiàn)，或者(v)抑制細(xì)菌感染的不良癥狀的表現(xiàn)。

本文使用的術(shù)語“藥學(xué)有效量”或“治療有效量”或“有效量”是指具有治療效果的量或者在對(duì)象中產(chǎn)生治療效果所需的量。例如，抗菌劑或藥物組合物的治療或藥學(xué)有效量為產(chǎn)生期望治療效果所需的抗菌劑或藥物組合物的量，這可以由臨床試驗(yàn)結(jié)果、模型動(dòng)物感染研究和/或體外研究(例如在瓊脂或肉湯培養(yǎng)基中)判斷。藥學(xué)有效量取決于若干因素，包括但不限于涉及的微生物(例如細(xì)菌)、對(duì)象的特征(例如，身高、體重、性別、年齡和并使)、感染的嚴(yán)重性以及使用的抗菌劑的具體類型。對(duì)于預(yù)防性治療，治療或預(yù)防有效量是將在預(yù)防微生物(例如細(xì)菌)感染中有效的量。

術(shù)語“施用(administration)”或“施用(administrating)”包括例如，通過任何適當(dāng)?shù)姆椒ㄏ驅(qū)ο筮f送組合物或一種或多種藥物活性成分，所述方法用于向感染部位遞送組合物或其活性成分或其它藥物活性成分。施用方法可以根據(jù)多種因素而變化，所述因素，諸如例如，藥物組合物的組分或藥學(xué)活性或惰性成分的類型/性質(zhì)、潛在感染或?qū)嶋H感染的部位、涉及的微生物、感染的嚴(yán)重性、對(duì)象的年齡和身體狀況等。根據(jù)本發(fā)明，向?qū)ο笫┯媒M合物或藥學(xué)活性成分的方式的一些非限制性實(shí)例包括口服施用、靜脈內(nèi)施用、局部施用、呼吸道內(nèi)施用、腹膜內(nèi)施用、肌肉內(nèi)施用、腸胃外施用、舌下施用、經(jīng)皮施用、鼻內(nèi)施用、氣霧劑、眼內(nèi)施用、氣管內(nèi)施用、直腸內(nèi)施用、陰道施用、基因槍、皮膚貼片、滴眼劑或漱口水。在藥物組合物包含多于一種成分(活性或惰性)的情況下，施用此類組合物的方式之一為使成分(例如，以合適的單位劑型形式，諸如片劑、膠囊、溶液、粉末等)混合，然后施用劑型?？蛇x地，成分也可以被單獨(dú)地施用(同時(shí)地或相繼地)，只要這些成分達(dá)到有益的治療水平，使得組合物作為一個(gè)整體提供協(xié)同和/或期望效果。

本文使用的術(shù)語“生長”是指一種或多種微生物的生長并且包括微生物(例如細(xì)菌)的繁殖或種群擴(kuò)增。術(shù)語“生長”還包括維持微生物中正在進(jìn)行的代謝過程，包括保持微生物存活的過程。

本文使用的術(shù)語“有效性”是指能夠治療或者組合物或一種或多種藥物活性成分能夠在對(duì)象中產(chǎn)生期望的生物效應(yīng)。例如，術(shù)語組合物或抗菌劑的“抗菌有效性”是指組合物或抗菌劑能夠防止或治療對(duì)象中的微生物(例如細(xì)菌)感染。本文使用的術(shù)語“協(xié)同的”或“協(xié)同作用”是指兩種或更多種試劑的相互作用以使得它們組合的作用大于它們單獨(dú)的作用。

本文使用的術(shù)語“抗菌劑”是指能夠(i)抑制、降低或預(yù)防細(xì)菌生長；(ii)抑制或降低細(xì)菌在對(duì)象中產(chǎn)生感染的能力；或者(iii)抑制或降低細(xì)菌繁殖的能力或者抑制或降低細(xì)菌在環(huán)境中保持感染性的能力的任何物質(zhì)、化合物或物質(zhì)的組合或化合物的組合。術(shù)語“抗菌劑”還指能夠降低細(xì)菌的感染性或毒力的化合物。

本文使用的術(shù)語“β-內(nèi)酰胺抗菌劑”是指具有抗菌性能并且在分子結(jié)構(gòu)中含有β-內(nèi)酰胺核的化合物。本文使用的術(shù)語“β-內(nèi)酰胺酶”是指破壞β-內(nèi)酰胺環(huán)的任何酶或蛋白或任何其它物質(zhì)。術(shù)語“β-內(nèi)酰胺酶”包括細(xì)菌產(chǎn)生的并且能夠部分或完全水解β-內(nèi)酰胺化合物中的β-內(nèi)酰胺環(huán)的酶。本文使用的術(shù)語“β-內(nèi)酰胺酶抑制劑”是指能夠部分或完全抑制一種或多種β-內(nèi)酰胺酶的活性的化合物。

術(shù)語“藥學(xué)惰性成分”或“載體”或“賦形劑”是指用于促進(jìn)化合物的施用，例如，增加化合物的溶解性的化合物或材料。通常，固體載體的非限制性實(shí)例包括淀粉、乳糖、磷酸二鈣、蔗糖和高嶺土。通常，液體載體的非限制性實(shí)例包括無菌水、鹽水、緩沖液、非離子表面活性劑和食用油諸如花生油和芝麻。另外，還可以包括在領(lǐng)域中常用的各種佐劑。這些和其它此類化合物描述于文獻(xiàn)中，例如Merck Index,Merck&Company,Rahway,N.J。在藥物組合物中包括各種組分的考慮描述于例如Gilman等(編輯)(1990)；Goodman and Gilman’s:The Pharmacological Basis of Therapeutics,第8版,Pergamon Press.，其通過引用整體并入本文。

本文使用的術(shù)語“對(duì)象”是指脊椎動(dòng)物或無脊椎動(dòng)物，包括哺乳動(dòng)物v。術(shù)語“對(duì)象”包括人、動(dòng)物、鳥、魚或兩棲動(dòng)物。通常，“對(duì)象”的非限制性實(shí)例包括人、貓、犬、馬、羊、牛、豬、小羊、大鼠、小鼠和豚鼠。

在一個(gè)通用方面，提供了式(I)的化合物

或其立體異構(gòu)體或藥學(xué)可接受的衍生物；其中M為陽離子。

通常，術(shù)語“陽離子”包括H、Na、K、Mg、Ca、NH₄⁺、(CH₃CH₂)₃N⁺等。在另一通用方面，提供了式(I)的化合物，其中M為H、Na、K、Mg、Ca、NH₄⁺或(CH₃CH₂)₃N⁺。

在一個(gè)通用方面，提供了式(XI)的化合物，在化學(xué)上被稱為(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷或其立體異構(gòu)體或藥學(xué)可接受的衍生物。

通常，本發(fā)明的化合物可以根據(jù)方案1中給出的一般程序制備。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解可以改變或進(jìn)一步優(yōu)化所述方法以提供期望的和相關(guān)化合物。

在一些實(shí)施方案中，使用方案1中所述的一般程序制備式(I)的化合物，其中M為氫。在一些實(shí)施方案中，提供了制備式(XI)的(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷或其立體異構(gòu)體或藥學(xué)可接受的衍生物的方法，

所述方法包括：

(a)將式(II)的化合物轉(zhuǎn)化成式(III)的化合物；

(b)在存在堿的情況下，使式(III)的化合物與對(duì)硝基苯基磺酰氯反應(yīng)以獲得式(IV)的化合物；

(c)使式(IV)的化合物與疊氮化鈉反應(yīng)以獲得式(V)的化合物；

(d)將式(V)的化合物轉(zhuǎn)化成式(VI)的化合物；

(e)氫解式(VI)的化合物以獲得式(VII)的化合物；

(f)使式(VII)的化合物與磺化劑反應(yīng)，隨后與四丁基硫酸氫銨反應(yīng)以獲得式(VIII)的化合物；

(g)將式(VIII)的化合物轉(zhuǎn)化成式(IX)的化合物；

(h)使式(IX)的化合物與三氟乙酸在合適的溶劑中反應(yīng)以獲得式(X)的化合物；以及

(i)將式(X)的化合物轉(zhuǎn)化成式(XI)的化合物。

通常，將(2S,5R)反式-6-芐氧基-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷-2-羧酸(II)的鈉鹽首先用合適的堿，諸如N-甲基嗎啉和合適的甲酰化試劑諸如氯甲酸乙酯(ClCOOEt)處理以產(chǎn)生相應(yīng)混合的酸酐，隨后使用硼氫化鈉將所述酸酐還原以提供醇化合物(III)，(2S,5R)-2-(羥甲基)-6-(芐氧基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷。

在存在合適的堿，諸如三乙胺和合適的溶劑，諸如二氯甲烷的情況下，將式(III)化合物的羥基與對(duì)硝基苯基磺酰氯(p-NO₂PhSO₂Cl)縮合以提供(2S,5R)-2-(4-硝基苯基磺酸酯甲基)-6-(芐氧基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷(IV)。使式(IV)的磺酸酯化合物與疊氮化鈉(NaN₃)反應(yīng)，其中所述磺酸基被疊氮基團(tuán)取代以提供化合物(2S,5R)-2-(疊氮甲基)-6-(芐氧基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷(V)。

使化合物(V)與三苯基膦(PPh₃)在合適的溶劑，諸如四氫呋喃中反應(yīng)，隨后添加催化量的水以提供相應(yīng)的胺。在存在合適的堿，諸如三乙胺的情況下，將該氨基化合物用二碳酸二叔丁酯((Boc)₂O)在原位進(jìn)行進(jìn)一步處理以提供氨基保護(hù)的化合物(2S,5R)-2-(叔丁氧基羰基氨基甲基)-6-芐氧基-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷(VI)。在存在氫源諸如氫氣以及在合適的溶劑，諸如甲醇中，使用催化劑諸如5％或10％鈀碳，使式(VI)的中間體化合物進(jìn)行氫解以提供脫芐基化的化合物(2S,5R)-2-(叔丁氧基羰基氨基甲基)-6-羥基-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷(VII)。

在合適的溶劑，諸如二氯甲烷以及在存在合適的堿，諸如三乙胺(Et₃N)的情況下，使式(VII)化合物的羥基官能與合適的磺化劑諸如三氧化硫吡啶復(fù)合物(SO₃Py復(fù)合物)或三氧化硫-二甲基甲酰胺復(fù)合物進(jìn)一步反應(yīng)；以提供相應(yīng)的硫酸酯吡啶中間體。使該中間體與四丁基硫酸氫銨進(jìn)一步反應(yīng)以提供四丁基銨鹽(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(叔丁氧基羰基氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷(VIII)。

將式(VIII)的化合物溶解于合適的溶劑，諸如10％四氫呋喃：水混合物中并且通過用Dowex 50WX8 200Na⁺樹脂填充的柱以提供(2S,5R)-6-磺氧基-2-(叔丁氧基羰基氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷(IX)的鈉鹽。

方案1

使式(IX)的化合物與三氟乙酸在合適的溶劑，諸如二氯甲烷中反應(yīng)以提供三氟乙酸和6-磺酰氧基-2-(氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜雙環(huán)[3.2.1]辛烷(X)的鈉鹽。將該三氟乙酸和鈉鹽(X)用水異丙醇的混合物進(jìn)一步處理以獲得兩性離子形式(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷(XI)。

在一些實(shí)施方案中，提供了制備式(XI)的(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷的方法，其包括：

(a)在存在N-甲基嗎啉的情況下，使式(II)的化合物與氯甲酸乙酯反應(yīng)，隨后用硼氫化鈉處理以獲得式(III)的化合物；

(b)在存在三乙胺的情況下使式(III)的化合物與對(duì)硝基苯基磺酰氯反應(yīng)以獲得式(IV)的化合物；

(c)使式(IV)的化合物與疊氮化鈉反應(yīng)以獲得式(V)的化合物；

(d)使式(V)的化合物與三苯基膦反應(yīng)，隨后用二碳酸二叔丁酯處理以獲得式(VI)的化合物；

(e)在存在鈀碳催化劑和氫氣的情況下氫解式(VI)的化合物以獲得式(VII)的化合物；

(f)使式(VII)的化合物與三氧化硫吡啶復(fù)合物反應(yīng)，隨后與四丁基硫酸氫銨反應(yīng)以獲得式(VIII)的化合物；

(g)使式(VIII)化合物的溶液通過鈉樹脂填充的柱以獲得式(IX)的化合物；

(h)使式(IX)的化合物與三氟乙酸在合適的溶劑中反應(yīng)以獲得式(X)的化合物；以及

(i)通過用水異丙基混合物處理將式(X)的化合物轉(zhuǎn)化成式(XI)的化合物。

在一些實(shí)施方案中，提供了藥物組合物，其包含式(I)的化合物或其立體異構(gòu)體或藥學(xué)可接受的衍生物。

在一些實(shí)施方案中，提供了式(X)的化合物，其具有大于97％的純度，如通過HPLC測(cè)定。在一些實(shí)施方案中，提供了包含式(X)化合物的藥物組合物，其具有大于97％的純度，如通過HPLC測(cè)定。在一些實(shí)施方案中，提供了式(XI)的化合物，其具有大于99％的純度，如通過HPLC測(cè)定。在一些實(shí)施方案中，提供了包含式(XI)的化合物的藥物組合物，其具有大于99％的純度，如通過HPLC測(cè)定。

在一些其它實(shí)施方案中，提供了用于預(yù)防或治療對(duì)象中細(xì)菌感染的方法，所述方法包括向所述對(duì)象施用藥學(xué)有效量的式(I)化合物或其立體異構(gòu)體或藥學(xué)可接受的衍生物。在一些實(shí)施方案中，提供了預(yù)防或治療對(duì)象中細(xì)菌感染的方法，所述感染由產(chǎn)生一種或多種β-內(nèi)酰胺酶的細(xì)菌引起，所述方法包括向所述對(duì)象施用藥學(xué)有效量的式(I)化合物或其立體異構(gòu)體或藥學(xué)可接受的衍生物。

在一些其它實(shí)施方案中，提供了用于預(yù)防或治療對(duì)象中細(xì)菌感染的方法，所述方法包括向所述對(duì)象施用藥學(xué)有效量的藥物組合物，其包含式(I)的化合物或其立體異構(gòu)體或藥學(xué)可接受的衍生物。在一些其它實(shí)施方案中，提供了用于預(yù)防或治療對(duì)象中細(xì)菌感染的方法，所述感染由產(chǎn)生一種或多種β-內(nèi)酰胺酶的細(xì)菌引起，所述方法包括向所述對(duì)象施用藥學(xué)有效量的藥物組合物，其包含式(I)的化合物或其立體異構(gòu)體或藥學(xué)可接受的衍生物。

在一些實(shí)施方案中，提供了藥物組合物，其包含：(a)式(I)的化合物或其立體異構(gòu)體或藥學(xué)可接受的衍生物，以及(b)至少一種β-內(nèi)酰胺酶抑制劑或其藥學(xué)可接受的衍生物。在一些實(shí)施方案中，提供了藥物組合物，其包含：(a)式(I)的化合物或其立體異構(gòu)體或藥學(xué)可接受的衍生物，以及(b)至少一種抗菌劑或其藥學(xué)可接受的衍生物。在一些實(shí)施方案中，提供了藥物組合物，其包含：(a)式(I)的化合物或其立體異構(gòu)體或藥學(xué)可接受的衍生物，(b)至少一種β-內(nèi)酰胺酶抑制劑或其藥學(xué)可接受的衍生物，以及(c)至少一種抗菌劑或其藥學(xué)可接受的衍生物。

在一些實(shí)施方案中，提供了用于預(yù)防或治療對(duì)象中細(xì)菌感染的方法，所述方法包括向所述對(duì)象施用藥學(xué)有效量的藥物組合物，其包含：(a)式(I)的化合物或其立體異構(gòu)體或藥學(xué)可接受的衍生物，以及(b)至少一種β-內(nèi)酰胺酶抑制劑或其藥學(xué)可接受的衍生物。

在一些實(shí)施方案中，提供了用于預(yù)防或治療對(duì)象中細(xì)菌感染的方法，所述方法包括向所述對(duì)象施用藥學(xué)有效量的藥物組合物，其包含：(a)式(I)的化合物或其立體異構(gòu)體或藥學(xué)可接受的衍生物，以及(b)至少一種抗菌劑或其藥學(xué)可接受的衍生物。

在一些實(shí)施方案中，提供了用于預(yù)防或治療對(duì)象中細(xì)菌感染的方法，所述方法包括向所述對(duì)象施用藥學(xué)有效量的藥物組合物，其包含：(a)式(I)的化合物或其立體異構(gòu)體或藥學(xué)可接受的衍生物，(b)至少一種β-內(nèi)酰胺酶抑制劑或其藥學(xué)可接受的衍生物，以及(c)至少一種抗菌劑或其藥學(xué)可接受的衍生物。

在一些實(shí)施方案中，提供了用于預(yù)防或治療對(duì)象中細(xì)菌感染的方法，所述方法包括向所述對(duì)象施用藥學(xué)有效量的：(a)式(I)化合物或其立體異構(gòu)體或藥學(xué)可接受的衍生物，以及(b)至少一種β-內(nèi)酰胺酶抑制劑或其藥學(xué)可接受的衍生物。

在一些實(shí)施方案中，提供了用于預(yù)防或治療對(duì)象中細(xì)菌感染的方法，所述方法包括向所述對(duì)象施用藥學(xué)有效量的：(a)式(I)的化合物或其立體異構(gòu)體或藥學(xué)可接受的衍生物，以及(b)至少一種抗菌劑或其藥學(xué)可接受的衍生物。

在一些實(shí)施方案中，提供了用于預(yù)防或治療對(duì)象中細(xì)菌感染的方法，所述方法包括向所述對(duì)象施用藥學(xué)有效量的：(a)式(I)的化合物或其立體異構(gòu)體或藥學(xué)可接受的衍生物，(b)至少一種β-內(nèi)酰胺酶抑制劑或其藥學(xué)可接受的衍生物，以及(c)至少一種抗菌劑或其藥學(xué)可接受的衍生物。

在一些實(shí)施方案中，提供了用于預(yù)防或治療對(duì)象中細(xì)菌感染的方法，所述感染由產(chǎn)生一種或多種β-內(nèi)酰胺酶的細(xì)菌引起，所述方法包括向所述對(duì)象施用藥學(xué)有效量的根據(jù)本發(fā)明的化合物，或根據(jù)本發(fā)明的化合物與至少一種β-內(nèi)酰胺酶抑制劑的組合，或根據(jù)本發(fā)明的化合物與至少一種抗菌劑的組合，或根據(jù)本發(fā)明的化合物與至少一種β-內(nèi)酰胺酶抑制劑以及至少一種抗菌劑的組合。在一些實(shí)施方案中，提供了用于預(yù)防或治療對(duì)象中細(xì)菌感染的方法，所述感染由產(chǎn)生一種或多種β-內(nèi)酰胺酶的細(xì)菌引起，所述方法包括向所述對(duì)象施用藥學(xué)有效量的根據(jù)本發(fā)明的藥物組合物。

在一些實(shí)施方案中，提供了藥物組合物，其包含：(a)(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷或其立體異構(gòu)體或藥學(xué)可接受的衍生物，以及(b)舒巴坦或其藥學(xué)可接受的衍生物。

在一些實(shí)施方案中，提供了用于預(yù)防或治療對(duì)象中細(xì)菌感染的方法，所述方法包括向所述對(duì)象施用藥學(xué)有效量的：(a)(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷或其立體異構(gòu)體或藥學(xué)可接受的衍生物，以及(b)舒巴坦或其藥學(xué)可接受的衍生物。

在一些實(shí)施方案中，提供了用于預(yù)防或治療對(duì)象中細(xì)菌感染的方法，所述感染由產(chǎn)生一種或多種β-內(nèi)酰胺酶的細(xì)菌引起，所述方法包括向所述對(duì)象施用藥學(xué)有效量的：(a)(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷或其立體異構(gòu)體或藥學(xué)可接受的衍生物，以及(b)舒巴坦或其藥學(xué)可接受的衍生物。

在一些實(shí)施方案中，提供了用于預(yù)防或治療對(duì)象中細(xì)菌感染的方法，所述方法包括向所述對(duì)象施用藥學(xué)有效量的藥物組合物，其包含：(a)(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷或其立體異構(gòu)體或藥學(xué)可接受的衍生物，以及(b)舒巴坦或其藥學(xué)可接受的衍生物。

在一些實(shí)施方案中，提供了用于預(yù)防或治療對(duì)象中細(xì)菌感染的方法，所述感染由產(chǎn)生一種或多種β-內(nèi)酰胺酶的細(xì)菌引起，所述方法包括向所述對(duì)象施用藥學(xué)有效量的藥物組合物，其包含：(a)(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷或其立體異構(gòu)體或藥學(xué)可接受的衍生物，以及(b)舒巴坦或其藥學(xué)可接受的衍生物。

在一些實(shí)施方案中，提供了增加抗菌劑在對(duì)象中的抗菌有效性的方法，所述方法包括將所述抗菌劑或其藥學(xué)可接受的衍生物與藥學(xué)有效量的式(I)化合物或其立體異構(gòu)體或藥學(xué)可接受的衍生物共施用。

在一些實(shí)施方案中，根據(jù)本發(fā)明的組合物和方法使用與至少一種抗菌劑組合的式(I)化合物或其立體異構(gòu)體或藥學(xué)可接受的衍生物?？梢允褂枚喾N抗菌劑。通常，抗菌劑的非限制性實(shí)例包括通常被分類為氨基糖苷類、安沙霉素類、碳頭孢烯類、頭孢菌素類、頭霉素類、林可酰胺類、脂肽、大環(huán)內(nèi)酯類、單菌胺類、硝基呋喃、青霉素類、多肽、喹諾酮類、磺酰胺類、四環(huán)素類、噁唑烷酮等的抗菌化合物中的一種或多種。

通常，氨基糖苷抗菌劑的非限制性實(shí)例包括阿米卡星、慶大霉素、卡那霉素、新霉素、奈替米星、妥布霉素、巴龍霉素、阿貝卡星、鏈霉素、安普霉素等。通常，安沙霉素抗菌劑的非限制性實(shí)例包括格爾德霉素、除莠霉素等。通常，碳頭孢烯抗菌劑的非限制性實(shí)例包括氯碳頭孢等。通常，碳青霉烷抗菌劑的非限制性實(shí)例包括厄他培南、多利培南、亞胺培南、美羅培南等。

通常，頭孢菌素和頭霉素抗菌劑的非限制性實(shí)例包括頭孢唑林、頭孢乙腈、頭孢羥氨芐、頭孢氨芐、頭孢來星、頭孢洛寧、頭孢噻啶、頭孢噻吩、頭孢匹林、頭孢曲秦、頭孢西酮、頭孢氮氟、頭孢拉定、頭孢沙定、頭孢替唑、頭孢克洛、頭孢孟多、頭孢米諾、頭孢尼西、頭孢雷特、頭孢替安、頭孢丙烯、頭孢拉宗、頭孢呋辛、頭孢唑南、頭霉素、頭孢西丁、頭孢替坦、頭孢美唑、碳頭孢烯、頭孢克肟、頭孢他啶、頭孢曲松、頭孢卡品、頭孢達(dá)肟、頭孢地尼、頭孢托侖、頭孢他美、頭孢甲肟、頭孢地秦、頭孢哌酮、頭孢噻肟、頭孢咪唑、頭孢匹胺、頭孢泊肟、頭孢磺啶、頭孢特侖、頭孢布烯、Cefiolene、頭孢唑肟、頭孢特侖、頭孢吡肟、頭孢唑蘭、頭孢匹羅、頭孢喹肟、頭孢托羅(Ceftobiprole)、Cetiofur、頭孢喹肟、頭孢維星(Cefovecin)、CXA-101、頭孢洛林、頭孢托羅、頭孢噻利、頭孢瑞南、頭孢克定、拉卡比、Ceftolozane、拉氧頭孢等。

通常，林可酰胺抗菌劑的非限制性實(shí)例包括克林霉素、林可霉素等。通常，大環(huán)內(nèi)酯抗菌劑的非限制性實(shí)例包括阿奇霉素、克拉霉素、地紅霉素、紅霉素、羅紅霉素、醋竹桃霉素、泰利霉素、大觀霉素等。通常，單菌胺類抗菌劑的非限制性實(shí)例包括氨曲南等。通常，硝基呋喃抗菌劑的非限制性實(shí)例包括呋喃唑酮、呋喃妥因等。通常，青霉素抗菌劑的非限制性實(shí)例包括阿莫西林、氨芐西林、阿洛西林、羧芐西林、氯唑西林、雙氯西林、氟氯西林、美洛西林、甲氧西林、萘夫西林、苯唑西林、青霉素G、青霉素V、哌拉西林、替莫西林、粘菌素、粘菌素B等。

通常，多肽抗菌劑的非限制性實(shí)例包括桿菌肽、粘菌素、多粘菌素B等。通常，喹諾酮抗菌劑的非限制性實(shí)例包括環(huán)丙沙星、依諾沙星、加替沙星、左氧氟沙星、洛美沙星、莫西沙星、萘啶酸、諾氟沙星、氧氟沙星、曲伐沙星、格帕沙星、司帕沙星、替馬沙星等。通常，磺酰胺抗菌劑的非限制性實(shí)例包括磺胺米隆、偶氮磺胺(Sulfonamidochrysoidine)、磺胺醋酰、磺胺嘧啶、磺胺甲二唑、磺胺甲噁唑、柳氮磺吡啶、磺胺異噁唑、甲氧芐啶等。

通常，四環(huán)素抗菌劑的非限制性實(shí)例包括地美環(huán)素、多西環(huán)素、米諾環(huán)素、土霉素、四環(huán)素、替吉環(huán)素等。通常，噁唑烷酮抗菌劑的非限制性實(shí)例包括利奈唑胺、雷貝唑胺(Ranbezolid)、特地唑胺(Torezolid)、雷得唑來(Radezolid)等。通常，β-內(nèi)酰胺酶抑制劑的非限制性實(shí)例包括舒巴坦、他唑巴坦或克拉維酸等。

根據(jù)本發(fā)明的藥物組合物可以包含一種或多種藥學(xué)可接受的載體或賦形劑等。通常，此類載體或賦形劑的非限制性實(shí)例包括甘露醇、乳糖、淀粉、硬脂酸鎂、糖精鈉、滑石、纖維素、交聯(lián)羧甲基纖維素鈉(sodium crosscarmellose)、葡萄糖、明膠、蔗糖、碳酸鎂、潤濕劑、乳化劑、增溶劑、pH緩沖劑、潤滑劑、防腐劑、穩(wěn)定劑、結(jié)合劑等。

根據(jù)本發(fā)明的藥物組合物可以以各種形式存在。在一些實(shí)施方案中，藥物組合物呈粉末或溶液的形式。在一些其它實(shí)施方案中，根據(jù)本發(fā)明的藥物組合物呈粉末形式，所述粉末可以在腸胃外施用之前通過添加相容的復(fù)溶稀釋劑進(jìn)行復(fù)溶。此類相容復(fù)溶稀釋劑的非限制性實(shí)例包括水。在一些其它實(shí)施方案中，根據(jù)本發(fā)明的藥物組合物呈冷凍組合物形式，所述冷凍組合物可以在腸胃外施用之前用相容的稀釋劑進(jìn)行稀釋。在一些其它實(shí)施方案中，根據(jù)本發(fā)明的藥物組合物呈用于腸胃外施用的即用形式。

在根據(jù)本發(fā)明的方法中，本文公開的藥物組合物和/或其它藥物活性成分可以通過任何適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ┯?，所述方法用來將組合物或其組分或活性成分遞送至期望部位。施用方法可以根據(jù)多種因素發(fā)生變化，所述因素諸如例如，藥物組合物的組分、活性成分的性質(zhì)、潛在感染或?qū)嶋H感染的部位、涉及的微生物(例如細(xì)菌)、感染的嚴(yán)重性、對(duì)象的年齡和身體狀況。根據(jù)本發(fā)明，將組合物施用于對(duì)象的一些非限制性實(shí)例包括口服施用、靜脈內(nèi)施用、局部施用、呼吸道內(nèi)施用、腹膜內(nèi)施用、肌肉內(nèi)施用、腸胃外施用、舌下施用、經(jīng)皮施用、鼻內(nèi)施用、氣霧劑、眼內(nèi)施用、氣管內(nèi)施用、直腸內(nèi)施用、陰道施用、基因槍、皮膚貼片、滴眼劑、滴耳液或漱口水。

可以將根據(jù)本發(fā)明的組合物配制成各種劑型，其中活性成分和/或賦形劑可以一起(例如作為混合物)或作為單獨(dú)組分存在。當(dāng)將組合物中的各種成分配制成混合物時(shí)，可以通過施用此類混合物來遞送此類組合物。對(duì)于其中成分不以混合物出現(xiàn)，但以單獨(dú)組分出現(xiàn)的組合物或劑型，可以以若干方式施用此類組合物/劑型。在一種可能的方式中，可以將成分以期望的比例混合，然后根據(jù)需要施用混合物。可選地，可以將組分或成分(活性或惰性)以適當(dāng)?shù)谋壤龁为?dú)施用(同時(shí)地或相繼地)以便實(shí)現(xiàn)通過施用等價(jià)混合物實(shí)現(xiàn)的相同或等價(jià)治療水平或效果。

類似地，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，可以將本文公開的活性成分根據(jù)需要以若干方式施用于對(duì)象。在一些實(shí)施方案中，使活性成分以適當(dāng)?shù)牧炕旌?，然后單?dú)施用混合物，本發(fā)明進(jìn)一步提供了試劑盒形式的組合的單獨(dú)藥物組合物。試劑盒可以包括一種或多種單獨(dú)的藥物組合物，每種包含一種或多種活性成分。每種此類單獨(dú)的組合物可以存在于單獨(dú)的容器，諸如瓶、小瓶、注射器、盒、包等。通常，試劑盒包括用于施用單獨(dú)組分的說明。當(dāng)單獨(dú)組分優(yōu)選以不同的劑量間隔施用時(shí)，試劑盒形式為特別有利的。當(dāng)單獨(dú)施用活性成分時(shí)，可以同時(shí)地或相繼地施用所述活性成分。

可以將根據(jù)本發(fā)明的藥物組合物或活性成分配制成各種劑型。通常，劑型的非限制性實(shí)例包括固體、半固體、液體和氣霧劑劑型；諸如片劑、膠囊、粉末、溶液、懸浮液、栓劑、氣霧劑、粒劑、乳劑、糖漿劑、酏劑等。

通常，本文公開的藥物組合物和方法可用于預(yù)防或治療細(xì)菌感染。有利地，本文公開的組合物和方法也在預(yù)防或治療細(xì)菌引起的感染中是有效的，認(rèn)為所述感染受一種或多種已知抗菌劑或它們的已知組合物的影響較小或者不受一種或多種已知抗菌劑或它們的已知組合物的影響。已知對(duì)各種抗菌劑已形成抗性的此類細(xì)菌的一些非限制性實(shí)例包括不動(dòng)桿菌(Acinetobacter)、大腸桿菌、銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、腸桿菌(Enterobacter)、克雷伯菌(Klebsiella)、檸檬酸桿菌(Citrobacter)等?？梢允褂帽景l(fā)明的組合物和/或方法預(yù)防或治療的感染的其它非限制性實(shí)例包括：皮膚和軟組織感染、發(fā)熱性嗜中性球減少癥、泌尿道感染、腹內(nèi)感染、呼吸道感染、肺炎(醫(yī)院的)、菌血癥腦膜炎、外科手術(shù)感染等。

驚人地，根據(jù)本發(fā)明的化合物、組合物和方法也在預(yù)防或治療由產(chǎn)生一種或多種β-內(nèi)酰胺酶的細(xì)菌引起的細(xì)菌感染中是有效的。根據(jù)本發(fā)明的組合物和方法能夠治療具有典型β-內(nèi)酰胺抗菌劑的此類抗性細(xì)菌代表領(lǐng)域中的顯著進(jìn)步。

通常，根據(jù)本發(fā)明的式(I)化合物或其立體異構(gòu)體或藥學(xué)可接受的衍生物也可用于增加抗菌劑在對(duì)象中的抗菌有效性。一種或多種抗菌劑的抗菌有效性可以例如通過將所述抗菌劑或其藥學(xué)可接受的衍生物與根據(jù)本發(fā)明的藥學(xué)有效量的式(I)的化合物或其立體異構(gòu)體或藥學(xué)可接受的衍生物共施用而增加。

對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員容易顯而易見的是：在不偏離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可以對(duì)本文公開的發(fā)明進(jìn)行各種替換和修飾。例如，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到可以使用一般描述中所述的各種不同的化合物實(shí)踐本發(fā)明。

實(shí)施例

下述實(shí)施例示出目前最熟知的本發(fā)明的實(shí)施方案。然而，應(yīng)理解下述僅僅示例或說明本發(fā)明的原理的應(yīng)用。在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)許多修改和替代的組合物、方法和系統(tǒng)。所附權(quán)利要求意圖覆蓋此類修飾和排列。因此，盡管上文已特別描述了本發(fā)明，但下述實(shí)施例進(jìn)一步提供了與目前被認(rèn)為是本發(fā)明的最實(shí)用和優(yōu)選的實(shí)施方案有關(guān)的細(xì)節(jié)。

(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷(XI)的合成

步驟1：(2S,5R)-6-(芐氧基)-2-(羥甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷(III)的制備:

將(2S,5R)-6-芐氧基-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷-2-羧酸(II)的鈉鹽(50g,0.16摩爾,依據(jù)印度專利申請(qǐng)第699/MUM/2013號(hào)中所述的程序制備)懸浮在四氫呋喃(500ml)中。在攪拌下，向懸浮液中添加N-甲基嗎啉(18.4ml,0.16摩爾)。將反應(yīng)混合物冷卻至約-10℃，經(jīng)由加料漏斗添加氯甲酸乙酯并且在約-10℃攪拌1小時(shí)。在攪拌下，向反應(yīng)混合物中分批添加NaBH₄(9.56g,0.25摩爾)。在薄層色譜(TLC)的幫助下，監(jiān)測(cè)反應(yīng)。在反應(yīng)完成后，向反應(yīng)物質(zhì)中添加水(500ml)，隨后添加乙酸乙酯(500ml)。將反應(yīng)混合物攪拌30分鐘，以及分離各層。將有機(jī)層用鹽水(200ml)洗滌。將溶劑在真空中蒸發(fā)至干燥以提供43g呈淺黃色油狀物的(2S,5R)-6-(芐氧基)-2-(羥甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷(III)(99％收率)。

分析：

質(zhì)量:263.2[M+1]；分子式C₁₄H₁₈N₂O₃；以及分子量：262.3。

¹H NMR(CDCl₃):δ7.28-7.49(m,5H),4.96(dd,2H),4.10-4.16(m,1H),3.60-3.74(m,3H),3.55-3.59(m,2H),1.92-2.02(m,2H),1.54-1.58(m,2H),1.36-1.41(m,1H).

步驟2：(2S,5R)-6-(芐氧基)-2-(4-硝基苯基磺?；趸?甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷(IV)的制備:

將(2S,5R)-6-(芐氧基)-2-(羥甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷(24g,0.091摩爾)在二氯甲烷(240ml)中的溶液冷卻至約10℃。向上述溶液，添加三乙胺(38.2ml,0.274摩爾)，隨后添加對(duì)硝基苯磺酰氯。將該反應(yīng)混合物在相同溫度下攪拌2小時(shí)，然后用水(200ml)淬滅。將反應(yīng)混合物攪拌15分鐘以及分離各層。將有機(jī)層用鹽水(200ml)洗滌。將溶劑在真空中蒸發(fā)以得到35.3g呈淺黃色固體的(2S,5R)-2-(4-硝基苯基磺?；趸?甲基)-6-(芐氧基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷(IV)(85％收率)。

分析：

質(zhì)量:448.2[M+1]；分子式C₂₀H₂₁N₃O₇S；以及分子量：447.5。

¹H NMR(CDCl₃):δ8.39(d,2H),8.11(d,2H),7.35-7.40(m,5H),5.00(dd,2H),3.73-4.21(m,2H),3.33(m,1H),2.98-3.16(m,3H),1.70-2.00(m,2H),1.51-1.61(m,2H).

步驟3:(2S,5R)-6-(芐氧基)-2-(疊氮甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷(V)的制備:

向(2S,5R)-6-(芐氧基)-2-(4-硝基苯基磺?；趸?甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷(30g,0.067摩爾)在N,N-二甲基甲酰胺(150ml)中的溶液添加NaN₃(8.7g,0.134摩爾)以及將反應(yīng)混合物在約65℃加熱4小時(shí)。在TLC上完成反應(yīng)后，將反應(yīng)混合物冷卻至約25°至30℃，以及添加水(750ml)，隨后添加乙酸乙酯(300ml)。將反應(yīng)物質(zhì)攪拌15分鐘。分離有機(jī)層，以及用水(200ml)洗滌，隨后用鹽水(200ml)洗滌。將溶劑在真空中蒸發(fā)以提供14g呈固體的(2S,5R)-2-(疊氮甲基)-6-(芐氧基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷(V)(72％收率)。

分析:

質(zhì)量:288.1[M+1]；分子式C₁₄H₁₇N₅O₂；以及分子量：287.3。

¹H NMR(CDCl₃):δ7.28-7.42(m,5H),4.94(dd,2H),3.48-3.57(m,2H),3.29-3.33(m,2H),2.92(d,2H),1.93-2.02(m,2H),1.41-1.59(m,2H).

步驟4：(2S,5R)-6-芐氧基-2-(叔丁氧基羰基氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷(VI)的制備:

向(2S,5R)-6-(芐氧基)-2-(疊氮甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷(13g,0.045摩爾)在四氫呋喃(130ml)中的溶液添加三苯基膦(23.7g,0.19摩爾)以及將反應(yīng)混合物在約25-30℃攪拌12小時(shí)。向反應(yīng)混合物中添加水(1ml)以及在約25-30℃攪拌2小時(shí)。在2小時(shí)之后，添加三乙胺(19ml,0.135摩爾)，隨后添加二碳酸二叔丁酯(20.5ml,0.95摩爾)以及將混合物在約25-30℃攪拌4小時(shí)。在通過TLC監(jiān)測(cè)反應(yīng)完成之后，添加水(130ml)，隨后添加乙酸乙酯(130ml)，以及將反應(yīng)物質(zhì)攪拌15分鐘。將有機(jī)層分離并且用鹽水(200ml)洗滌。將溶劑在真空中蒸發(fā)，以及將殘余物通過使用利用乙酸乙酯:己烷(2:8)的混合物的硅膠(60-120目)柱色譜法純化，以提供8g呈固體的(2S,5R)-6-芐氧基-2-(叔丁氧基羰基氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷(VI)(49％收率)。

分析：

質(zhì)量：362.1[M+1]；分子式：C₁₉H₂₇N₃O₄以及分子量：361.4.

¹H NMR(CDCl₃):δ7.28-7.45(m,5H),5.03(d,1H),4.97(bs,1H),4.89(d,1H),3.43-3.46(m,1H),3.26-3.36(m,3H),2.84-2.96(m,2H),1.94-2.04(m,3H),1.57-1.61(m,1H),1.42(s,9H).

步驟5:(2S,5R)-6-羥基-2-(叔丁氧基羰基氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷(VII)的制備:

向(2S,5R)-6-芐氧基-2-(叔丁氧基羰基氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷(8g,0.022摩爾)在甲醇(60ml)中的溶液添加10％鈀碳以及將混合物在約25-30℃下于60psi氫氣氣壓中氫化3小時(shí)。將反應(yīng)混合物通過硅藻土墊過濾器過濾以去除催化劑以及將濾液在真空中濃縮以獲得6g呈白色固體的(2S,5R)-6-羥基-2-(叔丁氧基羰基氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷(VII)(100％收率)。

分析：

質(zhì)量:272.1[M+1]；分子式C₁₂H₂₁N₃O₄；以及分子量：271.3。

¹H NMR(CDCl₃):δ4.92(bs,1H),3.29-3.73(m,3H),2.75-2.98(m,2H),2.35-2.65(m,3H),1.96-2.02(m,2H),1.67-1.73(m,1H),1.47(s,9H)。

步驟6:(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(叔丁氧基羰基氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷(VIII)的四丁基銨鹽的制備:

在約30℃下，于氬氣氣氛中，向(2S,5R)-6-羥基-2-(叔丁氧基羰基氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷(6g,0.022摩爾)在二氯甲烷(60ml)中的溶液在攪拌下添加三乙胺(9.2ml,0.066摩爾)，隨后添加三氧化硫吡啶復(fù)合物(7g,0.044摩爾)。將反應(yīng)混合物攪拌2小時(shí)，然后傾入0.5N磷酸二氫鉀緩沖溶液(120ml)。分離且丟棄有機(jī)層。向水層中添加固體四丁基硫酸氫銨(6.75g,0.0.19摩爾)以及在約30℃攪拌2小時(shí)。將反應(yīng)混合物用二氯甲烷(60ml×2)萃取。分離各層。將合并的有機(jī)層在低于40℃的真空中蒸發(fā)以提供10g呈白色固體的(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(叔丁氧基羰基氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷(VIII)的四丁基銨鹽(87％收率)。

分析：

質(zhì)量:(M-1):350.1，呈游離磺酸；分子式C₁₂H₂₁N₃O₇S.N(C₄H₉)₄；以及分子量：592.9。

¹H NMR(CDCl₃):δ4.94(bs,1H),3.28-3.37(m,11H),2.72-2.95(m,3H),2.32-2.64(m,3H),1.62-1.78(m,11H),1.40-1.49(m,16H),0.98-1.02(m,12H).

步驟7：(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(叔丁氧基羰基氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷(IX)的鈉鹽的制備:

將(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(叔丁氧基羰基氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷的四丁基銨鹽(9g)溶解于10％四氫呋喃：水中，以及將溶液通過用Dowex 50WX8200Na+樹脂填充的柱(長度為45cm，以及直徑為2.0cm)。將柱用10％四氫呋喃：水的混合物(250ml)洗脫。將具有化合物的合并部分在真空中(4mm Hg)蒸發(fā)以獲得2.9g呈白色固體的(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(叔丁氧基羰基氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷(IX)的鈉鹽(72％收率)。將中間體用于下一個(gè)反應(yīng)。

分析：

質(zhì)量：(M-1):373.1，呈游離的磺酸；分子式C₁₂H₂₀N₃O₇SNa；以及分子量：374.74。

步驟8:(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷(X)的鈉和三氟乙酸鹽的制備:

將(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(叔丁氧基羰基氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷的鈉鹽(2.4g,0.006摩爾)懸浮在二氯甲烷(6ml)中，以及在約0-5℃下向反應(yīng)混合物中緩慢添加三氟乙酸(6ml)。將反應(yīng)混合物在約0-5℃下再攪拌2小時(shí)。將溶劑和過量的三氟乙酸在低于40℃的真空中蒸發(fā)至約1/3的原始體積以提供淺黃色油狀殘余物。將該油狀殘余物用乙醚研磨以及棄去醚(40ml×2)。將粗制固體用二氯甲烷(40ml×2)再次研磨以及棄去溶劑。將最終固體在低于40℃的真空中干燥以提供2.2g(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷(X)的鈉和三氟乙酸鹽(90％收率)。

分析:

質(zhì)量:(M-1):250.1，呈游離磺酸；分子式C₇H₁₃N₃O₅SNa CF₃COO；以及分子量：387.26。

¹H NMR(DMSO-d6):δ7.82(br s,3H),4.00(d,1H),3.35-3.40(m,3H),2.28-2.91(m,2H),1.74-1.79(m,3H),1.44-1.47(m,1H)；以及

通過HPLC測(cè)定的純度:97.64％。

步驟9：(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷(XI)的制備:

將(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(氨基甲基)-7-氧代1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷(2g,0.005摩爾)的鈉和三氟乙酸鹽溶解于蒸餾水(2ml)中以及在約25℃下向澄清溶液中緩慢添加異丙醇(14ml)。將反應(yīng)混合物攪拌12小時(shí)。將沉淀物在抽吸中過濾以提供固體，將所述固體在低于40℃的真空中干燥以提供1.2g(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷(XI)(92％收率)。

分析:

質(zhì)量:252(M+1),250(M-1)；分子式C₇H₁₄N₃O₅S；以及分子量：251.3。

¹H NMR(DMSO-d6):δ7.78(br s,3H),4.24(s,1H),3.62-3.65(m,1H),3.20-3.42(m,4H),2.00-2.18(m,2H),1.81-1.98(m,1H),1.60-1.65(m,1H)；¹³C NMR(D₂O):18,20,40,43,56,60,171；以及

通過HPLC測(cè)定的純度:99.77％。

生物活性數(shù)據(jù)

研究了根據(jù)本發(fā)明的代表性化合物針對(duì)各種細(xì)菌菌株的生物活性。在典型研究中，將過夜生長的細(xì)菌培養(yǎng)物進(jìn)行適當(dāng)稀釋，以及接種在含有加倍稀釋的測(cè)試化合物的瓊脂培養(yǎng)基中。對(duì)生長進(jìn)行觀察或者在35±2℃下，于環(huán)境空氣中，孵育16-20小時(shí)之后，未進(jìn)行生長。依據(jù)臨床和實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(CLSI)推薦規(guī)范(Clinical and Laboratory Standards Institute(CLSI),Performance Standards for Antimicrobial Susceptibility Testing,20^th Informational Supplement,M 100-S20,Volume 30,No.1,2010)進(jìn)行全部程序。這些研究的結(jié)果總結(jié)在表1和2中，其中抗菌活性表達(dá)為最小抑制濃度(MIC)。表1顯示(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環(huán)[3.2.1]辛烷(化合物XI)相較于已知抗菌劑的抗菌活性特征。也研究了化合物(XI)的抗菌活性特性，所述化合物(XI)為化合物(X)的游離兩性離子形式?；衔?XI)針對(duì)克雷伯氏肺炎菌、大腸桿菌和銅綠假單胞菌的抗性ESBL菌株顯示出優(yōu)良的抗菌活性。發(fā)現(xiàn)化合物(XI)針對(duì)所有測(cè)試菌株的活性特性優(yōu)于頭孢他啶和頭孢吡肟。針對(duì)抗性ESBL菌株克雷伯氏肺炎菌和銅綠假單胞菌，化合物(XI)也顯示出比亞胺培南優(yōu)良的活性。

還研究了化合物(XI)與其它β-內(nèi)酰胺抗菌劑組合的抗菌活性。表2中的數(shù)據(jù)顯示出在存在化合物(XI)與頭孢他啶組合的情況下，ESBL酶抑制的結(jié)果。將使用單獨(dú)的頭孢他啶獲得的結(jié)果用作對(duì)照。將化合物(XI)(4μg/ml)和頭孢他啶組合的抗菌活性與以下進(jìn)行比較：(i)頭孢他啶和阿維巴坦(Avibactam)(4μg/ml)的組合；以及(ii)單獨(dú)的亞胺培南。結(jié)果顯示化合物(XI)和頭孢他啶的組合針對(duì)抗性細(xì)菌菌株顯示出優(yōu)良的抗菌活性。化合物(XI)與頭孢他啶的組合的存在顯著降低單獨(dú)頭孢他啶的MIC值。從表2中的結(jié)果看出包含化合物(XI)和頭孢他啶的組合顯示出協(xié)同作用以及針對(duì)發(fā)現(xiàn)單獨(dú)的頭孢他啶是無效的情況下的那些抗性細(xì)菌菌株顯示出有效的抗菌抑制。