合成一种具有抗多种药物抗菌作用的抗菌活性的leopolic acid-tetramic acid

多重耐药病原体的出现越来越多，这是对人类健康和粮食安全的最大威胁之一。新抗菌药物的发现，特别是新支架材料的发现，是阻碍抗生素耐药性发展的必要目标。在此我们报道了脲基二肽天然抗生素Leopolic acid A的3-癸基四聚酸类似物的合成。合成策略中的关键步骤是线性前体的分子内Lacey-Dieckmann环化反应以获得所需的3-烷基取代的tetramic acid core。合成的类似物比对革兰氏阳性（父leopolic酸的更有效葡萄球菌pseudintermedius）和革兰氏阴性（É。大肠杆菌）细菌（分别为MIC8μg/ mL和64μg/ mL）。有趣的是，该化合物显示出对表达多药耐药表型的假葡萄球菌菌株的显着活性（在30个测试菌株上的平均MIC32μg / mL）。这些结果表明，该分子可被认为是开发一类新型抗菌剂的有希望的起点，所述抗菌剂也具有抗抗性菌株的活性。

关键词： 抗菌活性; 多重耐药细菌; 天然产品; 合成; 特特拉姆酸

抗生素治疗细菌感染被广泛认为是20世纪的主要成就之一。然而，多药耐药细菌的持续出现，主要是由于抗菌分子的滥用（例如，用于治疗细菌性皮肤病[1]），强调了对新型抗生素家族的迫切需求。在这方面，天然产物是特殊化合物，因为它们具有生物学上有效的结构，这可能成为药物发现的合适线索[2]。

最近，我们的研究小组报道了第一次全合成的leopolic acid A（图1），一种来自陆地衍生的Streptomyces sp的真菌代谢产物。从植物杜鹃 的根际分离出来[3,4]。Leopolic acid A具有抗菌活性，对金黄色葡萄球菌和金黄色葡萄球菌的MIC为16μg/ mL，对大肠杆菌的MIC为128μg / mL [3,4]。就结构特征而言，该化合物含有与脲基二肽L-Phe-L-Val连接的4-癸基-2,3-吡咯烷二酮环。2,3-吡咯烷二酮环是一种非常不寻常的骨架。到目前为止，已经合成了有限数量的含有该体系的化合物[5-7]，据我们所知，具有2,3-吡咯烷二酮核的天然化合物是非常罕见的[8-11]。缺乏类似的化合物可能是由于2,3吡咯烷二酮部分的不稳定性[12]。实际上，在开发leopolic acid A的全合成时，我们在环的构建中遇到了一些困难，大多数中间体是不稳定的[4]。

鉴于这些结果，我们打算通过用更稳定的异构2,4-吡咯烷二酮部分取代2,3吡咯烷二酮环来研究其作用。实际上，2,4吡咯烷二酮（tetramic acids）最近因其抗菌，抗病毒，抗真菌和抗癌活性而备受关注[13]。已经从各种天然来源中分离出其中的一百多种，并且已经合成并研究了许多类似物以用于它们的多种生物活性[13]。为此，我们计划合成含有tetramic acid部分的leopolic acid A类似物代替2,3-吡咯烷酮环（化合物1）），同时保持天然化合物的所有其他结构特征不变。这种取代的优点应该是杂环的更高稳定性，希望与由于特特拉姆酸核心的存在而增加的活性相结合。

在本文中，我们报告了为化合物1开发合成策略所做的努力，原则上，它可能在构建结构 - 活性关系（SAR）研究的各种类似物中具有价值。在选择作为革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌的代表的假葡萄球菌和大肠杆菌菌株上测试化合物1的抗菌活性。特别地，我们证明了化合物1抑制表达多药耐药表型的金黄色葡萄球菌菌株的能力。

为构建leopolic acid A [4]而制备的大多数N-未取代的2,3-吡咯烷二酮的不稳定性迫使我们开发出由11个步骤组成的线性合成策略，不适用于制备类似物。相反，化合物1似乎非常适合基于两个片段的收敛合成方法，即脲基二肽L-Phe-L-Val和3-癸基四聚酸核心（图1）。

最初，我们专注于2,4-吡咯烷二酮核的合成。关于tetramic acid合成的现有文献的综述揭示了大量有关3-酰基四聚酸制备的论文[14-18]，而3-烷基 - tetramic酸的合成研究却相当少[19-22]。。我们设想到2,4-吡咯烷二酮体系最直接的途径可以是从N-乙酰乙酰基-α-氨基酯开始的Lacey-Dieckmann环化。有趣的是，特特拉姆酸支架的生物合成途径涉及Lacey-Dieckmann环化酶[23]或自发的分子内Claisen缩合，其发生在胞质溶胶中。为了保护α-氨基酯氮，我们选择了对甲氧基苄基（PMB），可以通过硝酸铈铵（CAN）容易地除去。通过使4-甲氧基苄胺（3）与溴乙酸乙酯（4）在THF中反应，得到N-（4-甲氧基苄基）甘氨酸乙酯（5），收率87％（方案1）。在DCC和DMAP存在下，通过与丙二酸单乙酯和丙二酸单苄酯缩合，将酯5转化为化合物6a和6b，产率分别为80％和83％。从中间体6a开始如图6b所示，在室温下用四丁基氟化铵的乙醚溶液处理诱导环化和烯醇化物的形成，随后使其与1-碘癸烷反应并用硝酸铈铵脱保护，分别得到衍生物8a和8b。不幸的是，在这个阶段，所有使化合物8a和8b脱羧的尝试都失败了[22]。为了克服脱羧问题，我们计划通过Lacey-Dieckmann环化2-（N - （4-甲氧基苄基）十二烷酰氨基）乙酸乙酯（9）一步合成烷基取代的陶瓷核。），尽管该化合物不含活性亚甲基。因此，化合物5用十二烷酰氯酰化，得到化合物9，产率90％。正如所料，发现环化反应非常麻烦。使用不同条件（TBAF，Et 2 O，rt; NaOEt，EtOH，回流; NaH，THF，回流; LDA，THF，-78℃）进行了几次尝试，但它们都不成功。最后，我们通过在THF 中用叔丁醇钾（1M在THF中）处理化合物9成功地制备了中间体10 [24]。反应条件，后处理和纯化的优化使我们能够以65％的收率获得所需的化合物。