抗菌吩噻嗪 - 铁载体结合物的设计和合成

铁载体 - 抗生素缀合物由通过系链与铁载体共价连接的抗生素组成。此类缀合物可以表现出对细菌细胞的增强的摄取和内化，导致MIC值显着降低和活性谱扩展。吩噻嗪是一类小分子，已被确定为多药耐药结核病和潜伏性结核病的潜在治疗方法。在此我们报道了第一种吩噻嗪 - 铁载体共轭物的设计和合成。开发了会聚合成路线，其中官能化的吩噻嗪组分分四步制备，铁载体组分也分四步制备。在M. smegmatis官能化的吩噻嗪与其衍生的母体吩噻嗪直接比较显示出等效的MIC值。通过两种组分之间的酰胺键形成和PMB保护基团的全局脱保护来合成最终的缀合物，以揭露铁载体的儿茶酚铁螯合基团。该合成易于制备类似物，由此可以修饰缀合物的铁载体组分。该途径将用于制备铁载体 - 吩噻嗪缀合物库，用于对急需的新抗菌剂进行全面的生物学评估。

关键词： NDH-2; 吩噻嗪; 铁载体; 铁载体抗生素; 铁载体共轭物

现代社会面临的最大挑战之一是抗生素耐药性以及目前抗生素与以前可治疗的感染相近的前景[1]。为了应对这一挑战，迫切需要新的抗生素，抗生素目标和提高现有抗生素疗效的策略[2]。一种受到重大关注的新策略是操纵细菌铁转运途径以向细菌细胞递送抗生素[3]。铁对于细菌存活至关重要，细菌分泌高亲和力铁螯合分子，从细胞外环境中清除和溶解Fe 3+ [3]。铁载体-Fe复合物被细菌外膜上的特异性受体蛋白识别，并通过主动转运内化到细菌细胞中[4]。

铁载体 - 抗生素缀合物由通过“系链”与铁载体共价连接的抗生素组成。这种缀合物克服了细菌膜通透性屏障并促进抗生素向其内部靶标的主动转运。铁载体 - 抗生素缀合物可以显示出显着增强的细菌杀灭效力和扩展的活性谱[5,6]。虽然有了成功与一些具有不同目标的最成功的日抗生素报道已经实现与β-内酰胺类的铁载体缀合物靶向膜相关青霉素结合蛋白（的PBPs）[7]。Cefiderocol（S-649266）是一种β-内酰胺 - 铁载体结合物，目前正在进行III期临床试验，该试验表明其对抗革兰氏阴性菌的效力增强，包括多药耐药（MDR）革兰氏阴性病原体[8]。对于铁载体缀合物靶向的PBPs，相较于其他抗生素目标的成功的一个假设是，的PBPs是膜相关并为铁载体缀合物穿过到细菌细胞质没有必要[7] 。

吩噻嗪是药物发现中的特权支架，最着名的是它们用作抗精神病药物，包括氯丙嗪，三氟拉嗪和硫利达嗪。然而，长期以来人们也注意到这些药物具有显着的抗菌活性，特别是对金黄色葡萄球菌和结核分枝杆菌 [9,10]。耐多药结核病的出现导致了结构活性研究，以增强吩噻嗪的抗结核活性，从而确定氯丙嗪类似物1（图1），证明MIC值与体外一线结核药物相当[11]。然而，这种吩噻嗪的效力，包括1，需要显着增加体内活动和直接临床应用[11]。经验证的1目标已被确定为II型NADH脱氢酶（NDH-2），这是一种对结核分枝杆菌和其他细菌物种生长必不可少的呼吸酶[11]。NDH-2在哺乳动物细胞中不存在，类似于PBP与细菌膜相关[12]。考虑吩噻嗪的显著抗菌活性，特别是抗结核活动1我们假设，他们的膜相关NDH-2的目标1可能是铁载体结合一个有趣的候选人。

通常，铁载体 - 抗生素缀合物由连接铁载体和抗生素组分的接头组成。由于靶标是膜相关的NDH-2，我们决定使用不可切割的接头使我们的缀合物功能化。选择聚乙二醇（PEG）接头作为PEG接头与烷基链接头相比显示出增强的水溶性。然后，我们必须决定PEG接头与化合物1的连接位置。对于铁载体缀合物，这是至关重要的连接体连接到一个位置在1，使得抗菌活性不会受到损害。基于以前的结构-活性研究1由贝特等人，由此甲氧基被定位在第在不丧失活性的情况下，1的苯环的位置，我们假设这可能是PEG接头附着的合适位置[13]。

从市售的2-（2-氨基乙氧基）乙醇中，胺官能度在标准条件下进行Boc保护，得到化合物2（方案1）。在碱性条件下，2与市售的对二甲苯二氯化物进行S N 2反应，得到3。通过1 H NMR 观察到原料的完全转化，然而，3的分离产率可能是由于Boc基团的竞争性N-烷基化。通过13 C NMR 确认O-烷基产物3的分离。尽管3的孤立产量很差质量回收不仅适合进行下一步。最初，在室温下尝试3与氯丙嗪（游离碱）的反应; 但是，发现需要回流以使反应完全，以极好的产率生成化合物4。在TFA中除去Boc保护基后，分离出最终的PEG-胺官能化的吩噻嗪5。由于其高水溶性，在水性后处理条件下初始尝试分离游离碱导致较低的分离产率为5，并且决定5将进一步进行，因为TFA盐避免水性后处理。