用作选择性细菌DHFR抑制剂的新的 杂环化合物及其应用 发明领域
本发明涉及新的杂环化合物及其应用，例如在预防和/或治疗细菌感染中的应用，以及其作为防腐剂、灭菌剂或消毒剂的应用。
发明背景
为了对抗感染而进行的研究正在不断增多以跟上抗药性微生物增殖的步伐。细菌不断地以给现有治疗带来增加的抗药性的方式突变和进化。这在医院中是令人特别惊恐的，因为在那儿观测到高比例的病原体对一种或多种标准治疗方案有抗药性。此外，免疫缺陷患者中机会感染发生率的增加已导致非常迫切需要抗感染疾病和疾病症状的新治疗。结果是非常需要与现有药物相比通常具有更强的效力，更有效地抗耐药菌株，和引起更少副作用的治疗剂。为了满足该不断增加的需要，抗微生物研究的焦点包括研究通过新机制起作用的新活性剂、克服已知抗药性地新活性剂以及经由已知机制起作用的新的或改善的活性剂。
发明概述
本发明涉及杂环化合物，包含所述化合物的组合物，和使用所述化合物和组合物的方法。本发明化合物和包含它们的组合物可用于治疗疾病或疾病症状。本发明还提供了制备所述化合物以及鉴定具有所需生物活性的化合物的方法。
本发明基于下述发现：一些杂环化合物具有强的抗菌活性。因此，本发明涉及新的杂环化合物及其在预防和/或治疗细菌感染中的应用或作为防腐剂、灭菌剂或消毒剂的应用。本发明还基于下列发现：一些杂环化合物，一般包括取代的喋啶基、喹唑啉基和嘧啶并嘧啶基杂环具有强的抗菌活性，并且可用于治疗各种人疾病和微生物感染。因为这些杂环化合物表现出相对于人二氢叶酸还原酶(hDHFR)选择性地抑制细菌DHFR(bDHFR)的活性，所以本发明化合物可用于治疗微生物感染，而不会引起与抑制hDHFR有关的对人类的毒性。
本发明一个方面涉及下式所示化合物：
或
其中A是N、CH或CR15；R14是-(CH2)n-X-Y，其中n是1、2、3、4、5或6；X是O、NH或NR15；且Y是芳基或杂芳基，其中每个Y可任选被1-4个独立的R16取代。每个R15独立地为低级烷基；每个R16独立地为卤素、氰基、烷基、三氟甲基、羟基烷基、亚烷基二氧基、芳基、杂芳基、芳基烷基、杂芳基烷基、硝基、羟基、巯基、氨基、烷氧基、硫代烷氧基、三氟甲氧基、芳氧基、杂芳氧基、芳基烷氧基、杂芳基烷氧基、C(O)R15、S(O)2NR17R17、S(O)2R17、C(O)OR18、C(O)NH2或C(O)NR19R20；每个R17独立地为氢、烷基、氨基烷基、芳基、杂芳基、芳基烷基或杂芳基烷基，其中每个芳基或杂芳基可任选被1-4个独立的下列基团取代：卤素、氰基、烷基、三氟甲基、羟基烷基、亚烷基二氧基、芳基、杂芳基、芳基烷基、杂芳基烷基、硝基、羟基、巯基、氨基、烷氧基、硫代烷氧基、三氟甲氧基、芳氧基、杂芳氧基、芳基烷氧基、杂芳基烷氧基、C(O)R15、C(O)OR21、C(O)NR21R21、S(O)2NR21R21或S(O)2R21；每个R18独立地为氢、烷基、氨基烷基、芳基、杂芳基、芳基烷基或杂芳基烷基，其中每个芳基或杂芳基可任选被1-4个独立的下列基团取代：卤素、氰基、烷基、三氟甲基、羟基烷基、亚烷基二氧基、芳基、杂芳基、芳基烷基、杂芳基烷基、硝基、羟基、巯基、氨基、烷氧基、硫代烷氧基、三氟甲氧基、芳氧基、杂芳氧基、芳基烷氧基、杂芳基烷氧基、C(O)R15、C(O)OR21、C(O)NR21R21、S(O)2NR21R21或S(O)2R21；每个R19独立地为氢、烷基、氨基烷基、芳基、杂芳基、芳基烷基或杂芳基烷基，其中每个芳基或杂芳基可任选被1-4个独立的下列基团取代：卤素、氰基、烷基、三氟甲基、羟基烷基、亚烷基二氧基、芳基、杂芳基、芳基烷基、杂芳基烷基、硝基、羟基、巯基、氨基、烷氧基、硫代烷氧基、三氟甲氧基、芳氧基、杂芳氧基、芳基烷氧基、杂芳基烷氧基、C(O)R15、C(O)OR21、C(O)NR21R21、S(O)2NR21R21或S(O)2R21；每个R20独立地为氢、烷基、氨基烷基、芳基、杂芳基、芳基烷基或杂芳基烷基，其中每个芳基或杂芳基可任选被1-4个独立的下列基团取代：卤素、氰基、烷基、三氟甲基、羟基烷基、亚烷基二氧基、芳基、杂芳基、芳基烷基、杂芳基烷基、硝基、羟基、巯基、氨基、烷氧基、硫代烷氧基、三氟甲氧基、芳氧基、杂芳氧基、芳基烷氧基、杂芳基烷氧基、C(O)R15、C(O)OR21、C(O)NR21R21、S(O)2NR21R2或S(O)2R21；每个R21独立地为氢、烷基、氨基烷基、芳基、杂芳基、芳基烷基或杂芳基烷基，其中每个芳基或杂芳基可任选被1-4个独立的下列基团取代：卤素、氰基、烷基、三氟甲基、羟基烷基、亚烷基二氧基、芳基、杂芳基、芳基烷基、杂芳基烷基、硝基、羟基、巯基、氨基、烷氧基、硫代烷氧基、三氟甲氧基、芳氧基、杂芳氧基、芳基烷氧基或杂芳基烷氧基。
在另一个实施方案中，本发明涉及下式所示化合物：
其中A是N、CH或CR15；每个R14独立地为-(CH2)n-X-Y，其中n是1、2、3、4、5或6；X是O、NH或NR15；且Y是芳基或杂芳基，其中每个Y可任选被1-4个独立的R16取代。每个R15独立地为低级烷基；每个R16独立地为卤素、氰基、烷基、三氟甲基、羟基烷基、亚烷基二氧基、芳基、杂芳基、芳基烷基、杂芳基烷基、硝基、羟基、巯基、氨基、烷氧基、硫代烷氧基、三氟甲氧基、芳氧基、杂芳氧基、芳基烷氧基、杂芳基烷氧基、C(O)R15、S(O)2NR17R17、S(O)2R17、C(O)OR18、C(O)NH2或C(O)NR19R20；每个R17独立地为氢、烷基、氨基烷基、芳基、杂芳基、芳基烷基或杂芳基烷基，其中每个芳基或杂芳基可任选被1-4个独立的下列基团取代：卤素、氰基、烷基、三氟甲基、羟基烷基、亚烷基二氧基、芳基、杂芳基、芳基烷基、杂芳基烷基、硝基、羟基、巯基、氨基、烷氧基、硫代烷氧基、三氟甲氧基、芳氧基、杂芳氧基、芳基烷氧基、杂芳基烷氧基、C(O)R15、C(O)OR21、C(O)NR21R21、S(O)2NR21R21或S(O)2R21；每个R18独立地为氢、烷基、氨基烷基、芳基、杂芳基、芳基烷基或杂芳基烷基，其中每个芳基或杂芳基可任选被1-4个独立的下列基团取代：卤素、氰基、烷基、三氟甲基、羟基烷基、亚烷基二氧基、芳基、杂芳基、芳基烷基、杂芳基烷基、硝基、羟基、巯基、氨基、烷氧基、硫代烷氧基、三氟甲氧基、芳氧基、杂芳氧基、芳基烷氧基、杂芳基烷氧基、C(O)R15、C(O)OR21、C(O)NR21R21、S(O)2NR21R21或S(O)2R21；每个R19独立地为氢、烷基、氨基烷基、芳基、杂芳基、芳基烷基或杂芳基烷基，其中每个芳基或杂芳基可任选被1-4个独立的下列基团取代：卤素、氰基、烷基、三氟甲基、羟基烷基、亚烷基二氧基、芳基、杂芳基、芳基烷基、杂芳基烷基、硝基、羟基、巯基、氨基、烷氧基、硫代烷氧基、三氟甲氧基、芳氧基、杂芳氧基、芳基烷氧基、杂芳基烷氧基、C(O)R15、C(O)OR21、C(O)NR21R21、S(O)2NR21R21或S(O)2R21；每个R20独立地为氢、烷基、氨基烷基、芳基、杂芳基、芳基烷基或杂芳基烷基，其中每个芳基或杂芳基可任选被1-4个独立的下列基团取代：卤素、氰基、烷基、三氟甲基、羟基烷基、亚烷基二氧基、芳基、杂芳基、芳基烷基、杂芳基烷基、硝基、羟基、巯基、氨基、烷氧基、硫代烷氧基、三氟甲氧基、芳氧基、杂芳氧基、芳基烷氧基、杂芳基烷氧基、C(O)R15、C(O)OR21、C(O)NR21R21、S(O)2NR21R21或S(O)2R21；每个R21独立地为氢、烷基、氨基烷基、芳基、杂芳基、芳基烷基或杂芳基烷基，其中每个芳基或杂芳基可任选被1-4个独立的下列基团取代：卤素、氰基、烷基、三氟甲基、羟基烷基、亚烷基二氧基、芳基、杂芳基、芳基烷基、杂芳基烷基、硝基、羟基、巯基、氨基、烷氧基、硫代烷氧基、三氟甲氧基、芳氧基、杂芳氧基、芳基烷氧基或杂芳基烷氧基。在一个方面，本发明化合物(以及组合物和涉及它们的方法)是其中每个R14都相同的那些。在另一个方面，本发明化合物(以及组合物和涉及它们的方法)是其中每个R14不同的那些。
术语“卤素”是指任何氟、氯、溴或碘。术语“烷基”是指烃链，其可以是直链或支链，并含有指定数目的碳原子。例如，C1-10是指可具有1-10个(包括1和10个)碳原子的基团。术语“低级烷基”是指C1-C8烷基链。术语“烷氧基”是指-O-烷基。术语“亚烷基”是指二价烷基(即-R-)。术语“亚烷基二氧基”是指结构式-O-R-O-所示的二价基团，其中R代表亚烷基。术语“氨基烷基”是指被氨基取代的烷基。术语“巯基”是指-SH基团。术语“硫代烷氧基”是指-S-烷基。
术语“芳基”是指具有6个碳的单环或具有10个碳的二环芳环系，其中每个环中有0、1、2、3或4个原子可以被取代基取代。芳基的实例包括苯基、萘基等。术语“芳基烷基”或术语“芳烷基”是指被芳基取代的烷基。术语“芳基烷氧基”是指被芳基取代的烷氧基。
术语“杂芳基”是指芳族5-8元单环、8-12元二环或11-14元三环环系，其中如果是单环，则包含1-3个杂原子，如果是二环，则包含1-6个杂原子，如果是三环，则包含1-9个杂原子，所述杂原子选自O、N或S，其中每个环中有0、1、2、3或4个原子可以被取代基取代。杂芳基的实例包括吡啶基、呋喃基、咪唑基、苯并咪唑基、嘧啶基、噻吩基、喹啉基、吲哚基、噻唑基等。术语“杂芳基烷基”或术语“杂芳烷基”是指被杂芳基取代的烷基。术语“杂芳基烷氧基”是指被杂芳基取代的烷氧基。
含有碳、氮、硫、卤素和/或氧的官能团是取代或未取代的、直链、支链或环状烷基、烯基、炔基、芳基、芳烷基或烷芳基，或其中一个或多个碳和/或氢原子被杂原子替代的一个或多个这些基团的衍生物(例如氨基、烷基氨基、羟基和烷氧基、巯基、卤素、硝基、酚基、或其它取代的芳族或脂族基团))。
其它实施方案包括其中A是N的本文所述任何结构式所示化合物；其中n是1的那些；其中Y是可任选被1-4个独立的R16取代的苯基的那些；其中Y是苯基的那些；其中Y是被1-4个独立的R16取代的苯基的那些；其中Y是下式所示结构的那些
其中上式所示基团可任选被1-4个独立的R16取代，其中每个R16是卤素、烷基、亚烷基二氧基、芳基、芳烷基、硝基、羟基、巯基、胺、烷氧基、芳基烷氧基或杂芳基烷氧基；其中Y是下式所示基团的那些
其中A是CH或CR15；其中每个R6独立地为C(O)NR19R20的那些[每个R19独立地为氨基烷基、芳基、杂芳基、芳基烷基或杂芳基烷基；且每个R20独立地为氨基烷基、芳基或芳基烷基；其中每个芳基或杂芳基可任选被1-4个独立的下列基团取代：卤素、氰基、烷基、三氟甲基、羟基烷基、亚烷基二氧基、芳基、杂芳基、芳基烷基、杂芳基烷基、硝基、羟基、巯基、氨基、烷氧基、硫代烷氧基、三氟甲氧基、芳氧基、杂芳氧基、芳基烷氧基、杂芳基烷氧基、C(O)R16、C(O)OR21、C(O)NR21R21、S(O)2NR21R21或S(O)2R21]；其中Y是杂芳基的那些；定义如下的那些：其中n是1且X是NH或NR15，且Y是被一个R16取代的苯基，其中R16不是-COOH；以及其中n是1且X是NH或NR15，且Y是被2-4个独立的R16取代的苯基的那些。
其它实施方案包括其中n是1，且X是O的本文所述任何结构式所示化合物；定义如下的那些：其中n是1，X是NH或NR15且R15是CH3的那些；定义如下的那些：其中n是1，X是NH或NR15，R15是CH3，且Y是下式所示基团
其中上式所示基团可任选被1-4个独立的R16取代；其中n是1，X是NH或NR15且R15是CH3，且Y可选被1-4个独立的R16取代，其中每个R16是卤素、氰基、烷基、三氟甲基、羟基烷基、芳基、杂芳基、芳基烷基、杂芳基烷基、硝基、羟基、巯基、氨基、烷氧基、三氟甲氧基、芳氧基、杂芳氧基、芳基烷氧基、杂芳基烷氧基、C(O)OR18、C(O)NH2或C(O)NR19R20；以及其中Y是苯基(可任选被1-4个独立的R16取代)，且A是N的那些。
其它实施方案包括其中n是1，X是O，且A是N的本文所述任何结构式所示化合物；其中n是1，X是O，且Y是可任选被1-4个独立的R16取代的苯基的那些；其中n是1，X是O，且Y是被1-4个独立的R16取代的苯基的那些；其中n是1，X是NH或NR15(其中R15是CH3)，A是N的那些；其中n是1，X是NH或NR15(其中R15是CH3)，A是N，且Y是可任选被1-4个独立的R16取代的苯基的那些；其中n是1，X是NH或NR15(其中R15是CH3)，A是N，且Y是苯基的那些；定义如下的那些：其中n是1，X是NH或NR15(其中R15是CH3)，A是N，Y是可任选被1-4个独立的R16取代的苯基，其中每个R16独立地为卤素、氰基、烷基、三氟甲基、羟基烷基、芳基、杂芳基、芳基烷基、杂芳基烷基、硝基、羟基、巯基、氨基、烷氧基、三氟甲氧基、芳氧基、杂芳氧基、芳基烷氧基、杂芳基烷氧基、C(O)OR18、C(O)NH2或C(O)NR19R20；定义如下的那些：其中n是1，X是NH或NR15(其中R15是CH3)，A是N，Y是可任选被1-4个独立的R16取代的苯基，其中每个R16独立地为C(O)OR18；定义如下的那些：其中n是1，X是NH或NR15(其中R15是CH3)，A是N，Y是可任选被1-4个独立的R16取代的苯基，其中每个R16独立地为C(O)OR18，并且每个R18是H或烷基；定义如下的那些：其中n是1，X是NH或NR15(其中R15是CH3)，A是N，Y是可任选被1-4个独立的R16取代的苯基，其中每个R16独立地为C(O)NR19R20。
其它实施方案包括其中n是1，X是O，A是N，且Y是可任选被1-4个独立的R16取代的苯基的本文所述任何结构式所示化合物；定义如下的那些：其中n是1，X是O，A是N，且Y是下式所示基团
定义如下的那些：其中n是1，X是O，A是N，且Y是下式所示基团
其中每个R16独立地为卤素、氰基、烷基、三氟甲基、羟基烷基、芳基、杂芳基、芳基烷基、杂芳基烷基、硝基、羟基、巯基、氨基、烷氧基、三氟甲氧基、芳氧基、杂芳氧基、芳基烷氧基、杂芳基烷氧基、C(O)OR18、C(O)NH2或C(O)NR19R20；定义如下的那些：其中n是1，X是O，A是N，且Y是下式所示基团
定义如下的那些：其中n是1，X是NH或NR15(其中R15是CH3)，A是N，且Y是下式所示基团
其中上式所示基团可任选被1-4个独立的R16取代，其中每个R16独立地为卤素、氰基、烷基、三氟甲基、羟基烷基、芳基、杂芳基、芳基烷基、杂芳基烷基、硝基、羟基、巯基、氨基、烷氧基、三氟甲氧基、芳氧基、杂芳氧基、芳基烷氧基、杂芳基烷氧基、C(O)OR18、C(O)NH2或C(O)NR19R20；定义如下的那些：其中n是1，X是NH或NR16(其中R15是CH3)，A是N，且Y是下式所示基团
或表1中的任何化合物。
在另一个方面，本发明涉及具有下式的化合物：
其中
A和B独立地选自N和CR7，其中R7是氢或含有碳、氮、硫、卤素和/或氧的官能团；
R1和R2是-NR5R6基团，其中R5和R6独立地为氢或含有碳的官能团；
R3是氢；
R4是含有碳、氮、硫、卤素和/或氧的官能团，
条件是，
如果A和B都是氮，并且R5和R6都是氢，则R4不是-NH2、-N(H)(甲基)、-N(H)(丁基)、-N(H)(己基)、-N(H)(苯基)、-N(H)(苄基)、-N(H)(NH2)、-N(H)(CH2CH2OH)、-N(CH2CH2OH)2、苯基、N-哌啶基或-S(乙基)；如果A是CH，B是氮，并且R5和R6都是氢，则R4不是甲基、异丁基、苯基、4-甲基苯基、4-氯苯基、4-溴苯基、2-(2，5-二甲氧基苯基)乙基或-CH(OCH3)2；和
如果A和B都是CH基，则R4是不同于-NH2、(3，4-二氯苯基)甲基氨基或(3，4-二氯苯基)亚甲基亚氨基的氨基。
在其它方面，化合物是定义如下的式III化合物，其中
R5和R6独立地为氢；且
A和B分别独立地为N；
本文所述任何结构式所示的化合物，其中
R4是NR7R8；
本文所述任何结构式所示的化合物，其中
R4是NR7R8；
R7是被芳基或杂芳基取代的C1-C6烷基；且
R8是任选被链烯基、羟基、烷氧基、环烷基或芳基取代的C1-C6烷基；
本文所述任何结构式所示的化合物，其中
R7是被芳基取代的C1-C6烷基；
R8是C1-C6烷基；
本文所述任何结构式所示的化合物，其中
R7是被杂芳基取代的C1-C6烷基；
R8是C1-C6烷基；
本文所述任何结构式所示的化合物，其中
R7被芳基取代的C1-C6烷基；
R8被羟基或烷氧基取代的C1-C6烷基；
本文所述任何结构式所示的化合物，其中
R4是NR7R8；
本文所述任何结构式所示的化合物，其中
R4是NR7R8；
R7是C1-C6烷基；
R8是被环烷基取代的C1-C6烷基；
本文所述任何结构式所示的化合物，其中
R4是NR7R8；
R7独立地为被芳基取代的C1-C6烷基；
R8独立地为被芳基取代的C1-C6烷基；
本文所述任何结构式所示的化合物，其中
R7是氢、烷基、环烷基、芳基、卤素、硫烷基、羟基、烷氧基、氨基、烷基或NR5R6；其中氮原子上的每个R5和R6独立地为氢、烷基、环烷基、芳基、芳基烷基、杂芳基烷基或烷基羰基；
本文所述任何结构式所示的化合物，其中
R7是被萘基取代的C1-C6烷基，其中所述萘基可任选被烷基、卤素、羟基、烷氧基、硫烷基或氨基取代；
本文所述任何结构式所示的化合物，其中所述萘基是在2-或4-位上被取代的；
本文所述任何结构式所示的化合物，其中
R8是甲基或乙基；
本文所述任何结构式所示的化合物，其中
R7是被苯并噻吩基取代的C1-C6烷基，所述苯并噻吩基可任选被烷基、卤素、羟基、烷氧基、硫烷基或氨基取代；
本文所述任何结构式所示的化合物，其中R8是甲基或乙基。
本发明的其它方面涉及本文所述任何结构式所示的化合物与可药用载体的组合物；或本文所述任何结构式所示的化合物、另外的治疗剂与可药用载体的组合物；或本文所述任何结构式所示的化合物、另外的治疗剂与可药用载体的组合物，其中所述另外的治疗剂是抗菌剂。
本发明的另一个方面涉及治疗被一种或多种细菌感染(包括但不限于泌尿道感染、全身和局部感染、脓毒症、抗生素介导的结肠炎、胃肠道溃疡、局部消毒、防腐、灭菌、伤口护理和手术清洁)的个体(例如哺乳动物)的方法。该方法包括给所述个体(包括鉴定为需要这样的治疗的个体)施用有效量的本发明化合物或本发明组合物以产生这样的作用。
本发明化合物和组合物也可用作抗寄生虫剂。本发明的另一个方面涉及治疗被一种或多种寄生虫感染的个体(例如哺乳动物)的方法。该方法包括给所述个体(包括鉴定为需要这样的治疗的个体)施用有效量的本发明化合物或本发明组合物来治疗寄生虫、或其疾病、感染或症状。
本发明还涉及制备本发明化合物的方法。该方法包括取用2，4-二氨基喋啶基(或2，4-二氨基嘧啶并嘧啶基)化合物，并在一个或多个步骤中将其与一种或多种化学试剂反应以生成本发明化合物。或者，该方法包括取用任一种本文所述的中间体化合物，并在一个或多个步骤中将其与一种或多种化学试剂反应以生成本发明化合物。
本发明还涉及通过上述方法制得的产品(即任何结构式所示的化合物)。
还包括在本发明范围内的是鉴定具有抗菌活性的化合物的方法，所述方法包括：a)评价本发明化合物的结构；b)获得步骤a)的化合物的衍生化合物；和c)评价衍生化合物的抗菌活性；和鉴定具有抗菌活性的化合物的方法，所述方法包括：a)取用候选化合物；b)在DHFR(例如bDHFR、hDHFR)酶模型中评价候选化合物的结合亲合力；和c)评价候选化合物的抗菌活性。抗菌活性的评价可通过多种本领域已知的方法，包括本文所描述的方法来进行。
相对于人DHFR可选择性地抑制细菌DHFR的化合物可给细菌疾病或疾病症状提供有利的治疗选择。6-取代的喋啶已在文献中作为有效的人DHFR抑制剂(例如用作抗癌剂的甲氨喋呤)或细菌DHFR抑制剂(例如用于治疗细菌和寄生虫感染的三甲曲沙)描述过。使用化合物例如三甲曲沙的现有治疗具有和抑制DHFR有关的严重副作用和毒性。本发明化合物是强的bDHFR抑制剂，并且抑制hDHFR的活性要小得多。因此，这些化合物可通过抑制bDHFR而选择性地作用于(例如杀死、抑制其生长/增殖)微生物，同时减轻或消除了对个体(例如人、动物、哺乳动物)的实质性副作用，包括与抑制hDHFR有关(完全或部分)的副作用。
本发明所能包括的取代基和变量的组合仅是导致形成稳定化合物的那些。本文所用术语“稳定的”是指这样的化合物，其具有足以容许生产的稳定性，并且在可用于本文所述目的(例如治疗或预防性地施用给个体或防腐、伤口敷料浸渗、灭菌或消毒应用)的充分时间内保持化合物的完整性。
除非另有说明，否则本文所用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域技术人员通常所理解的含义。虽然类似于或等同于本文所述方法和物质的方法和物质可用于实施或测试本发明，但是下文描述合适的方法和物质。在矛盾时，包括定义的本说明书起控制作用。此外，这些物质、方法和实施例仅是举例说明，而不是限制性的。
通过阅读下面的详细描述和权利要求书，本发明的具体特征和优点将变得显而易见。
本发明还涉及在本文中举例说明的具体化合物。因此，一个本发明实施方案是本文具体描述的任何化合物，包括下面列出的示例性化合物：
表1.化合物及其ID
ID 结构
作为本发明一个方面的下表的化合物具有抗金黄色葡萄球菌(S.aureus)的强抗微生物活性，并且预计具有类似于口服吸收且生物可利用的药物或药物样化合物的物化性质。表现出了对多种细菌的抗菌活性(金黄色葡萄球菌、肺炎链球菌、肠粪球菌、M.catarrhalis和流感嗜血菌)。在该组微生物中，酵母细胞(啤酒糖酵母S.cerevisiae)是在哺乳细胞中可能的细胞毒性的指示标准。所测定的所有类似物都以大于32μg/mL的浓度表现出“毒性”。
作为本发明一个方面的下表的化合物具有抗金黄色葡萄球菌的强抗微生物活性，并且预计具有类似于口服吸收且生物可利用的药物或药物样化合物的物化性质。MIC是以mg/ml为单位给出的。
本发明代表性化合物的表
共同的ID bDHFR 金黄色葡萄球菌
Ki/(μM)avg (μg/ml)avg
20 0.062 0.5
21 0.082 ＜0.125
22 0.002 ＜0.125
23 0.027 1
24 0.015 0.25
25 0.004 0.25
26 0.02 1
27 0.008 0.5
28 0.02 ＜0.125
29 0.02 ＜0.125
30 0.028 ＜0.125
31 0.024 1
32 0.011 0.5
33 0.012 0.015
34 0.014 1
35 0.037 0.5
36 0.005 ＜0.125
37 0.003 ＜0.125
38 0.06 0.5
39 0.015 0.25
40 0.004 ＜0.125
41 0.037 ＜0.125
42 0.004 ＜0.125
43 0.004 ＜0.125
44 0.004 ＜0.125
45 0.008 2
46 0.093 2
47 0.023 2
48 0.007 2
49 0.02 2
50 0.004 2
51 0.022 2
52 0.022 2
53 0.03 2
54 0.01 2
55 0.019 2
56 0.093 2
57 0.011 2
58 0.015 2
59 0.005 2
60 0.029 2
61 0.013 2
本发明化合物可用常规技术合成。有利的是，这些化合物可由易于获得的原料容易地合成。一般情况下，本文所描述的结构式所示化合物可通过在合成方案和实施例中举例说明的方法方便地获得。
因此，一个实施方案涉及制备本文所描述的结构式所示化合物的方法，包括合成在本文的合成方案中举例说明的一种或多种中间体，然后将中间体转化成本文所描述的结构式所示化合物。另一个实施方案涉及制备本文所描述的结构式所示化合物的方法，包括合成在本文的实施例中举例说明的一种或多种中间体，然后将中间体转化成本文所描述的结构式所示化合物。另一个实施方案涉及制备本文所描述的结构式所示化合物的方法，包括合成在本文的合成方案中举例说明的一种或多种中间体，然后使用一种或多种在本文的合成方案或实施例中描述的化学反应将中间体转化成本文所描述的结构式所示化合物。亲核试剂是本领域已知的，并且描述在本文所参考的化学教科书以及论文中。用于上述方法的化学试剂可包括例如溶剂、试剂、催化剂、保护基和脱保护基试剂等。上述方法还可以在本文具体描述的步骤之前或之后包括另外的步骤，以加入或除去合适的保护基，从而最终合成本文所描述的结构式所示化合物。
本领域技术人员可以理解，本文中的合成方案没有全面地列出可合成本申请中描述且要求保护的化合物的所有方法。对于本领域技术人员来说，其它方法将是显而易见的。此外，上述各种合成步骤可以以另外的次序或顺序进行，以给出所需化合物。用于合成本文所述化合物的合成化学转化和保护基方法(保护和脱保护)是本领域已知的，并包括例如在下列文献中描述的那些：R.Larock，ComprehensiveOrganic Transformations，VCH Publishers(1989)；T.W.Greene和P.G.M.Wuts，Protective Groups in Organic Synthesis，2d.Ed.，John Wiley和Sons(1991)；L.Fieser和M.Fieser，Fieser andFieser’s Reagents for Organic Synthesis，John Wiley和Sons(1994)；和L.Paquette，ed.，Encyclopedia ofreagentsforOrganic Synthesis，John Wiley and Sons(1995)及其以后的版本。
用于制备类似物的一般方法
本发明化合物一般可通过使用有机合成领域已知的标准方法和使用文献中描述的方法和技术来制得。
合成嘧啶并嘧啶
本发明的嘧啶并嘧啶化合物可使用多种不同的合成方法制得。嘧啶并嘧啶环系可在多步反应方案中，由适当取代的脒(R7-C＝NHNH2)和R5-取代的烷氧基亚甲基丙二腈作为原料制得。可将所得氰基氨基嘧啶与胍缩合，以形成嘧啶并嘧啶环系。当氰基氨基嘧啶中的R7是-Cl、-Br、-S-低级烷基时，可用取代的氮或氧亲核试剂取代这些离去基团，以提供R7-N(或O)-取代的烷基或芳基中间体。可将这些中间体环合成在7-位被适当取代的其相应的嘧啶并嘧啶。
合成7-氨基取代的嘧啶并嘧啶的另一种方法是用胺亲核攻击6-氨基-2-溴嘧啶-5-腈(氯或硫甲基或硫乙基也可用作2-位的离去基团)，然后用胍将所得适当取代的氰基氨基嘧啶环合。
如果攻击性的适当取代的亲核性胺不是商购获得的，则其可以用标准有机化学方法制备。用于制备本发明化合物的一种这样的标准方法是还原胺化。
在该众所周知的方法中，在弱还原剂例如氰基硼氢化钠或氰基硼氢化锌存在下，将醛或酮与适当取代的胺缩合。
直接的杂环取代方法
本发明化合物可通过芳族亲核置换在2，4-二氨基嘧啶并嘧啶的7-位上的离去基团来制得。离去基团[LG]包括但不限于：-Cl、-Br、-SCH3、-SC2H5和-N(CH3)3。用于该置换反应的亲核试剂可以是-N-烷基、-N-芳基或取代的烷基或芳基胺，或-O-烷基、-O-芳基或取代的醇或苯酚。
合成喋呤类似物
6-或7-取代的喋呤类似物可通过将活化的试剂例如6-或7-氯甲基喋呤与亲核试剂例如胺反应来制得，并且通过文献中描述的多种其它方法，在喋呤6-和7-位的其它官能团例如溴甲基、碘甲基、羟基甲基、活化的羟基甲基、羰基、活化的羰基、羟基、氯、溴或甲基可用作制备6-或7-取代的类似物的合成试剂。
上述一般反应方法可用于合成很多种7-取代的喋啶类似物。在一般方法中，将7-氯甲基与合适的胺在适当溶剂例如DMF或2-甲氧基乙醇中反应所需时间，并通过HPLC、TLC或NMR分析该反应混合物。然后除去溶剂，并通过合适的方法纯化产物，通常用碱将盐形式的产物沉淀、重结晶或再沉淀出来，或通过色谱法纯化。
在合适的溶剂中，在合适的碱存在下，将在C-6被含有烷基的离去基团取代的2，4-二氨基喋啶基与起亲核试剂功能的胺、苯胺、苯酚或醇化物偶联(见下面的反应方案)。离去基团是在反应期间可从分子上脱离下来的化学基团。在从最初的分子上脱离下来之后，离去基团可以是离子形式(例如OH、-SMe、-OAc、-O甲苯基、Cl-、Br-、I-)或者可以是中性形式(例如H2O、HOAc)。然后分离出所得产物，并用标准和已知的技术纯化。
Lv＝离去基团
Nu＝亲核基团
类似地，可用类似的方法处理二氨基嘧啶基吡啶基化合物，以制备其中A是CH或C-低级烷基的化合物。
本发明化合物可含有一个或多个不对称中心，并因此可作为外消旋体和外消旋混合物、单一对映体、单独的非对映体和非对映体混合物存在。所有这样的异构体形式的这些化合物都包括在本发明范围内。本发明化合物还可以以其多种互变异构体形式提供(见举例说明)，在这样的情况下，本发明包括所有互变异构体形式的本发明化合物(例如环系的烷基化可导致在多个位点上的烷基化，本发明包括所有这样的反应产物)。所有这样的异构体形式的这些化合物都包括在本发明范围内。所有晶体形式的本发明化合物都包括在本发明范围内。
在环部分(例如苯基、噻吩基等)上的取代基可连接在特定原子上，这是表示它们固定在该原子上，或者它们可以绘制成没有连接在特定原子上(见下面)，这是表示它们可连接在没有被除H(氢)以外的原子取代的任何可利用的原子上。例如，绘制成下述形式的结构：
是想包括所有(但不限于)下列结构：
本文所引用的所有参考文件，不论其是印刷、电子、计算机可读存储媒质，还是其它形式，都全文引入本文以供参考，包括但不限于摘要、文章、杂志、出版物、教科书、论文、因特网地点、数据库、专利和专利出版物。
制剂、组合物和前药
包括本文所描述的结构式所示化合物在内的如本文所用的本发明化合物被定义为包括其可药用衍生物或前药。“可药用衍生物或前药”是指在施用给接受者后能够提供(直接或间接)本发明化合物的本发明化合物的任何可药用盐、酯、酯的盐或其它衍生物。特别合适的衍生物和前药是这样的，当把这样的化合物施用给哺乳动物时，其能提高本发明化合物的生物利用度(例如使得口服给药的化合物能更容易吸收到血液中)，或者与母化合物相比，能提高母化合物递送到生物隔室(例如脑或淋巴系统)中的能力。优选的前药包括其中本文所描述的结构式所示结构上挂接有提高水溶解度或经由肠膜活性运输力的基团的衍生物。
可通过连接上用于增强选择性生物性质的适当官能团来修饰本发明化合物。这样的修饰是本领域已知的，并且包括能提高向生物隔室(例如血液、淋巴系统、中枢神经系统)内的生物穿透、提高口服利用度、提高溶解度以容许注射给药、改变代谢和改变排泄速度的修饰。
本发明化合物的可药用盐包括衍生自可药用无机和有机酸和碱的那些。合适的酸加成盐的实例包括乙酸盐、己二酸盐、藻酸盐、天冬氨酸盐、苯甲酸盐、苯磺酸盐、硫酸氢盐、丁酸盐、柠檬酸盐、樟脑酸盐、樟脑磺酸盐、环戊烷丙酸盐、二葡糖酸盐、十二烷基硫酸盐、乙磺酸盐、甲酸盐、富马酸盐、葡庚糖酸盐、甘油磷酸盐、甘醇酸盐、半硫酸盐、庚酸盐、己酸盐、盐酸盐、氢溴酸盐、氢碘酸盐、2-羟基乙磺酸盐、乳酸盐、马来酸盐、丙二酸盐、甲磺酸盐、2-萘磺酸盐、烟酸盐、硝酸盐、棕榈酸盐、果胶酯酸盐、过硫酸盐、3-苯基丙酸盐、磷酸盐、苦味酸盐、新戊酸盐、丙酸盐、水杨酸盐、琥珀酸盐、硫酸盐、酒石酸盐、硫氰酸盐、甲苯磺酸盐和十一烷酸盐。其它酸，例如草酸，虽然自身不是可药用的，但是可用于制备在获得本发明化合物及其可药用酸加成盐过程中用作中间体的盐。衍生自合适的碱的盐包括碱金属(例如钠)、碱土金属(例如镁)、铵和N(烷基)4+盐。本发明还包括本文所公开的任何化合物的碱性含氮基团的季铵化形式。通过这样的季铵化可获得水或油可溶性或可分散的产物。
抗菌活性体外测定
可使用标准方法筛选本发明化合物的抗菌活性。
在一个如下所示的实例中，使用肉汤微量稀释技术来测定化合物抗给定的细菌培养物的体外活性，以获得最小抑制浓度(MIC)数据。
下表2中提供了某些代表性化合物的MIC。
表2.某些化合物对于多种不同细菌的MIC(μg/mL)(数据以mg/l为单位给出，n.t.：未测试)。 化合物 ID E. coli S. aureus E.faecalis S.pneumoniae M.catarrhalis H.influenzae P.aeruginosa S.cerevisiae 1 ＞64 16-64 16-64 ＜2 2-8 2-8 ＞64 ＞64 3 ＞64 2-8 2-8 2-8 2-8 2-8 ＞64 ＞64 4 ＞64 16-64 2-8 2-8 16-64 2-8 ＞64 ＞64 5 ＞64 16-64 2-8 2-8 2-8 2-8 ＞64 ＞64 6 ＞64 2-8 2-8 2-8 2-8 2-8 ＞64 ＞64 7 ＞64 ＜2 ＜2 ＜2 ＜2 ＜2 ＞64 ＞64 8 ＞64 2-8 2-8 2-8 2-8 2-8 ＞64 ＞64 9 ＞64 2-8 ＜2 ＜2 2-8 ＜2 ＞64 ＞64 10 ＞64 2-8 ＜2 2-8 ＜2 16-64 ＞64 16-64 11 ＞64 ＜2 ＜2 ＜2 ＜2 ＞64 ＞64 ＞64 12 ＞64 ＞64 n.t. ＜2 16-64 2-8 ＞64 ＞64 14 ＞64 ＜2 ＜2 ＜2 ＜2 ＜2 ＞64 ＞64 15 ＞64 ＜2 ＜2 ＜2 ＜2 ＜2 ＞64 2-8 16＞64 ＜2 ＜2 ＜2 ＜2 ＞64 ＞64 ＞64 17＞64 ＜2 ＜2 ＜2 ＜2 ＜2 ＞64 ＞64
微稀释抗微生物敏感性测试
被测试化合物的贮备液是在N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中以5mg/ml的浓度制备的。被测试化合物的工作溶液是由贮备液在Mueller-Hinton肉汤(MHB)中以64μg/ml的起始浓度制备的。
细菌接种物是由过夜培养物制备的(即在5ml MHB中的得自琼脂板的一个新鲜菌落；流感嗜血菌在加入酵母提取物、正铁血红素和NAD的MHB中生长)，离心2×5分钟/3000rpm(对于肺炎链球菌和流感嗜血菌，2×10分钟/3000rpm)，每次分配在5ml新鲜的MHB中，这样将细菌悬浮液稀释以在一个微量滴定板孔(总体积100μl)中获得100个菌落形成单位(cfu)。
给微量滴定板孔填充由64μg/ml开始的2倍稀释的测试化合物(50μl)。然后给孔中填充50μl细菌接种物(最终体积：100μl/孔)。将微量滴定板在37℃培养18-24小时(将肺炎链球菌在富含CO2的气氛下生长)。
然后用TECAN SpectroFluor Plus测定在590nm的每个孔的光密度(OD590)。最小抑制浓度(MIC)定义为表现出90％生长抑制的浓度。
测定抗细菌和人DHFR的活性的生化分析
材料和方法：
人和细菌DHFR：大肠杆菌DHFR是由Eric Brown of MacMasterUniversity友情提供的。
克隆、表达、纯化人DHFR
由购自Clontech的Human Universal QuickcloneTM cDNA通过PCR克隆人DHFR cDNA。由以登记号XM-003991在GenBank(1)中保存的人序列设计PCR引物。引物序列如下，并导致186氨基酸hDHFR编码区域的扩增：
oAlt-92(5’)PCR引物：gatcgatcgatccatatggttggttcgctaaactgc
oAlt-93(3’)PCR引物：
gatcgatcaagcttcattaatcattcttctcatatacttc
将PCR片段用限制酶NdeI和HindIII消化，然后连接到pKK223-3表达载体的衍生物(Amersham Pharmacia)内。将最终的表达载体(pFW96.2)转化成E.coli Top10 F’，通过加1mM IPTG，然后在37℃培养4小时来诱导hDHFR蛋白。根据以前出版的方法(2)纯化重组的人DHFR。
酶测定
二氢叶酸和NADPH购自Sigma。改动酶测定以使其与以前出版的方法(2，3)的微量滴定形式相适应。所有测定都是以250μl体积在96-孔微量滴定板中进行的。典型测定包括20nM DHFR(人或大肠杆菌)、100μM NADPH和50μM二氢叶酸，在100mM HEPES pH 8中，10mM KCl和10mM MgCl2中。通过使用分光光度法测定NADPH向NADP+的转化来检测该测定，其中这种转化导致在340nm的吸收度下降。使用该反应在340nm的消光系数(12,300M-1cm-1)(4)来将吸收度转化成产物浓度。
Ki测定
将化合物在DMSO中系列稀释至25mM-1μM的浓度范围。将5微升抑制剂化合物在DMSO中的溶液加到120μl酶溶液(40nM DHFR和200μM NADPH)中。通过加入125μl 100μM二氢叶酸来开始该反应。在该测定中的最终浓度是20nM DHFR，100μM NADPH，50μM二氢叶酸和500μM-20nM的抑制剂化合物。最终的DMSO浓度为占总体积的2％。如上所述监测反应。
将观测的速度(nM/秒)对抑制剂浓度在log标度上绘图，通过将所得曲线与下述方程拟合来确定Ki值：
V＝(Vmax[S])/(Km(1+I/Kj)+[S])，其中S＝二氢叶酸，Km＝二氢叶酸的Michaelis常数，I＝抑制剂浓度。
一般情况下，本发明化合物抑制细菌DHFR(bDHFR)酶的效力大于抑制人DHFR(hDHFR)酶的效力。这种抑制的选择性在抗菌药物中是有用的性质。抗菌药物甲氧苄啶是一个实例。甲氧苄啶以＜0.002μM抑制细菌DHFR。甲氧苄啶在抑制人DHFR酶方面基本上无效。在人患者中，抑制人DHFR会引起显著的副作用。具有高的人与细菌DHFR抑制比例的化合物在主要副作用机制方面可视为“更安全的”；即抑制hDHFR。甲氨蝶呤是一种用于治疗癌症的药物。其主要作用机制是通过抑制存在于癌细胞中的hDHFR酶来起作用。该形式的癌症化疗的很多副作用是由于抑制hDHFR所致。药物例如三甲曲沙(未显示)是具有显著hDHFR抑制作用的抗微生物剂(6-取代的-喹唑啉)。需要给患者施用/联合施用称为“解救”药物的药物例如leukovorin来对抗很强的、致命的抑制hDHFR所致的副作用。因此，在一个实施方案中，本文所述结构式所示的化合物是这样的，其以比表现出hDHFR酶抑制的剂量低得多的剂量抑制细菌DHFR(高效力)，或具有大于10(例如＞50、＞100、＞1000、＞10,000、＞20,000、＞25,000)的治疗指数(即hDHFRKi/bDHFR Ki比例)。
下表3中总结了本发明代表性化合物的细菌与人DHFR Ki值的比较。本发明化合物相对于人对细菌DHFR抑制的高选择性表明这些类似物在效力比例(抗微生物活性)和毒性比较(与hDHFR抑制有关的人副作用)方面可具有高的治疗指数。
表3.比较本发明代表性化合物的细菌与人DHFR Ki值(nM)(n.t.：未测试)
化合物ID bDHFR Ki hDHFR
1 ＜100 500-999
2 100-499 1000-4999
3 ＜100 1000-4999
4 ＜100 500-999
5 ＜100 500-999
6 1000-4999 ＞5000
7 100-499 ＞5000
8 1000-4999 ＞5000
9 100-499 ＞5000
10 100-499 ＞5000
11 500-999 ＞5000
12 100-499 1000-4999
13 500-999 ＞5000
14 ＜100 ＞5000
15 100-499 ＞5000
16 ＜100 ＞5000
17 ＜100 n.t.
21 ＜100 ＞5000
22 ＜2 ＞75,000
66 ＜1000 ＞500,000
抗菌活性的体内测定
还在实验室动物中测试化合物的抗菌效力。这些体内实验包括但不限于全身和局部感染模型，泌尿道感染模型，螺旋杆菌感染包括胃肠道溃疡、脓毒症、抗生素介导的结肠炎和伤口护理。还可以在动物中评价本发明化合物以评定其药动学特征例如口服生物利用度、口服吸收、化学半衰期、代谢物鉴定、在不同时间的血清水平和排泄速度。
全身细菌感染动物模型
文献中描述了全身感染模型。使用下列条件来分析本申请中的化合物。让细菌在Mueller-Hinton琼脂中于37℃生长24小时。对于每个实验，细菌悬浮液是这样制备的：将4-5个细菌菌落接种到Mueller-Hinton肉汤(MHB)中，在37℃培养24小时以产生约109CFU/ml。BalbC雌性小鼠是由Charles River提供的。通过在尾静脉中单次注射LD100剂量的细菌培养悬浮液(1×108 CFU/100μl/动物)来将动物感染。每天进行几次小心的临床检查，记录明显的临床症状和死亡率。在6天的时间内观察动物存活。将阿奇霉素溶解在0.5％甲基纤维素的盐水溶液中，并口服给药。用研钵和研杵将测试化合物微粒化，然后溶解在含有3％DMF的甲基纤维素盐水溶液中。首次剂量是在感染30分钟后给予，以后的剂量在3天时间内每12小时施用1次。
体内效力测试-金黄色葡萄球菌小鼠败血症模型
在金黄色葡萄球菌小鼠保护模型中测定几种化合物的效力。当口服给药时，25和62这两种化合物以40％的比例保护了所治疗的动物不发生致死感染。
杂环化合物的临床应用
本发明化合物可治疗或预防性地用于治疗或预防细菌感染和/或疾病。
本发明还涉及在个体中破坏微生物生长内部调节的方法，包括给所述个体施用本文所述的任何结构式所示化合物或包含本文所述的任何结构式所示化合物的组合物的步骤。在一个实施方案中，本发明涉及在个体中抑制微生物或细菌活性的方法，包括给所述个体施用本文所述的任何结构式所示化合物或包含本文所述的任何结构式所示化合物的组合物的步骤。所述个体优选为人或动物。
在另一个实施方案中，本发明涉及在个体中治疗疾病或疾病症状的方法，包括给所述个体施用本文所述的任何结构式所示化合物或包含本文所述的任何结构式所示化合物的组合物的步骤。所述个体优选为人或动物。
感染和感染性疾病是由多种不同的微生物引起的。本发明化合物可用于细菌的感染性疾病的治疗中。
杀死或限制微生物生长的化合物可用于治疗感染和感染疾病。已知具体的细菌微生物与这类感染或感染疾病有关。下面列出细菌感染的某些实例及其最常见的病原体。
上和下呼吸道感染包括但不限于：支气管炎、窦炎、肺炎、咽喉痛、慢性链球菌感染、白喉、急性会厌炎、流感、慢性支气管炎、中耳感染(中耳炎)、肺炎、支气管肺炎、军团病、非典型肺炎、百日咳和结核病。
引起呼吸道感染的细菌微生物包括但不限于：酿脓链球菌、肺炎链球菌、金黄色葡萄球菌、流感嗜血菌、M.catarrhalis、脑膜炎奈瑟氏球菌、百日咳博德特氏菌、肠杆菌(Enterobacteriaceae)、厌氧菌、诺卡氏菌属(Nocardia)、假单胞菌属、鹦鹉热衣原体(C.psittaci)和白喉棒状杆菌(C.diphtheriae)。
泌尿道感染包括但不限于：尿道炎、膀胱炎、肾孟肾炎(肾感染)、无症状细菌尿、间质性膀胱炎、急性尿道症状和复发性泌尿道感染。
引起泌尿道感染的细菌微生物包括但不限于：大肠杆菌、变形杆菌属(Proteus)、天命菌属(Providentia)、假单胞菌属、克雷伯氏菌属(Klebsiella)、肠杆菌属(Enterobacter)、沙雷氏菌属(Serratia)、Coag阴性葡萄球菌(Coag.neg.Staphylococci)、肠球菌(Enterococci)和砂眼衣原体。
皮肤和伤口感染包括但不限于：红癣(erythrasma)、甲沟炎、脓疱病、滤泡炎、丹毒、蜂窝织炎和坏死性筋膜炎。
引起皮肤和伤口感染的细菌微生物包括但不限于：链球菌、葡萄球菌、铜绿假单胞菌、P.acnes、梭状芽孢杆菌(Clostridia)、厌氧菌和脆弱拟杆菌(B.fragilis)。
引起全身感染(菌血症)的细菌微生物包括但不限于：链球菌、葡萄球菌、肠杆菌(Enterobacteriaceae)、假单胞菌属、拟杆菌属(Bacteroides sp.)、奈瑟氏菌属(Neisseria)、流感嗜血菌、布鲁氏杆菌属(Brucella)、利斯特氏菌属(Listeria)和伤寒沙门氏菌(S.typhi)。
细菌起源的性传播疾病包括但不限于：子宫附件炎、子宫颈炎、软下疳、尿道炎、龟头炎、淋病、性病性淋巴肉芽肿、梅毒和腹股沟肉芽肿。
引起性传播感染的细菌微生物包括但不限于：衣原体属(Chlamydia)、淋病奈瑟氏球菌、U.urealyticum、苍白密螺旋体(T.pallidium)、阴道加德纳氏菌(G.vaginalis)、C.granulomatis、杜氏嗜血菌、链球菌、葡萄球菌和肠杆菌。
细菌起源的胃肠道感染包括但不限于：食物引起的感染、肠炎、大肠炎、胃溃疡、十二指肠溃疡、胰腺炎、膀胱感染、霍乱和thyphus。引起胃肠道感染的：幽门螺杆菌、C.pylori、C.duodeni、伤寒沙门氏菌、副伤寒沙门氏菌(S.paratyphi)、霍乱弧菌、厌氧菌、肠杆菌、葡萄球菌和链球菌。
治疗患者的方法
本文所描述的结构式所示杂环化合物可施用给患者以例如治疗感染如细菌感染。本发明杂环化合物可以例如在可药用载体如生理盐水中给药，与其它药物联合给药，和/或与合适的赋形剂一起给药。本发明杂环化合物可例如通过注射给药、静脉内给药、动脉内给药、皮下给药、腹膜内给药、肌内给药或皮下给药；或口服给药、颊给药、经鼻给药、经粘膜给药、局部给药、在眼用或耳用制剂中给药或通过吸入给药，剂量为约0.001-约100mg/kg体重，剂量优选为10mg-5000mg/次给药，每4-120小时给药一次，或依据特定药物的需要进行给药。本发明方法包括施用有效量的化合物或组合物来实现所需或所规定的作用。一般情况下，本发明药物组合物可每天给药约1-约6次，或者以连续输注的形式给药。这样的给药可用作长期或急性治疗。可以与载体材料合并以产生单一剂型的活性组分的量将根据所治疗的个体和特定的给药方式而变。典型的制剂含有约5％-约95％活性化合物(w/w)。或者，这样的制剂含有约20％-约80％活性化合物。
可能需要低于或高于上述范围的剂量。对于任何特定患者，具体的剂量和治疗方案将取决于多种因素，包括所用具体化合物的活性、年龄、体重、一般健康状况、性别、饮食、给药时间、排泄速度、联合用药物，疾病、病症或症状的严重程度和病程，患者对疾病、病症或症状的生理倾向以及临床医师的判断。
在患者的病症好转时，如果需要的话，可施用维持剂量的本发明化合物、组合物或联合用药物。然后可根据病症将给药剂量或频率或二者都降至其中好转的病症得以保持的水平，当症状已减轻至所需水平时，应当停止治疗。然而，根据疾病症状的任何复发，患者可能需要长期的间歇治疗。
在另一个实施方案中，本发明提供了在哺乳动物中治疗、预防或减轻疾病症状的方法，包括给所述哺乳动物施用任何上述药物组合物和联合用药物的步骤。所述哺乳动物优选是人。如果药物组合物仅包含本发明化合物作为活性组分，则所述方法还可以包含给所述哺乳动物施用另外的治疗剂的步骤，所述另外的治疗剂是例如磺胺类药物(例如新诺明)、大环内酯类抗生素(例如克拉霉素)、质子泵抑制剂(例如奥美拉唑)、利福霉素类药物(例如利福平)、氨基糖苷类药物(例如链霉素、庆大霉素、妥布霉素)、青霉素类药物(例如青霉素G、青霉素V、替卡西林)、β-内酰胺抑制剂、头孢菌素类药物(例如头孢唑啉、头孢克洛、头孢他啶)和抗分支杆菌剂(例如异烟肼、乙胺丁醇)。其它合适的治疗剂描述于感染性疾病教科书和出版物中，包括例如Principlesand Practice of Infectious Diseases，G.L.Mandell等人.eds.，3rd ed.，Churchhill Livingstone，New York，(1990)。这样的另外的治疗剂可在施用包含任何本发明化合物的组合物之前、同时或之后施用给哺乳动物。
本发明药物组合物包含本文所述的结构式所示化合物或其可药用盐；选自抗癌剂、抗病毒剂、抗真菌剂、抗生素、质子泵抑制剂的其它治疗剂和任何可药用载体、辅料或介质。另外的本发明组合物包含本文所述的结构式所示化合物或其可药用盐；和可药用载体、辅料或介质。这样的组合物还可任选包含另外的治疗剂，包括例如选自抗癌剂、抗病毒剂、抗真菌剂、抗生素的另外的治疗剂和任何可药用载体、辅料或介质。另外的本发明药物组合物包含本文所述的结构式所示化合物或其可药用盐；和可药用载体、辅料或介质。这样的组合物还可任选包含另外的治疗剂，包括例如选自抗癌剂、抗微生物剂、抗病毒剂、抗真菌剂、质子泵抑制剂或抗生素的另外的治疗剂。本发明组合物包含其量能有效地实现微生物或细菌水平调节的本文所述的结构式所示化合物，以及如果存在的话另外的治疗剂。
术语“可药用载体或辅料”是指这样的载体或辅料，其可以与本发明化合物一起施用给患者，不破坏本发明化合物的药理活性，并且当以足以递送治疗量的化合物的剂量给药时，没有毒性。
可用于本发明药物组合物中的可药用载体包括但不限于离子交换剂、矾土、硬脂酸铝、卵磷脂、自乳化药物递送系统(SEDDS)例如d-α-生育酚聚乙二醇1000琥珀酸酯，用于药物剂型中的表面活性剂例如吐温或其它类似的聚合的递送基质，血清蛋白例如人血清白蛋白，缓冲物质例如磷酸盐，甘氨酸、山梨酸、山梨酸钾、饱和植物脂肪酸的部分甘油酯混合物、水、盐或电解质例如鱼精蛋白硫酸盐、磷酸氢二钠、磷酸氢钾、氯化钠、锌盐，胶态二氧化硅、三硅酸镁、聚乙烯吡咯烷酮、基于纤维素的物质、聚乙二醇、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸酯、蜡、聚乙烯-聚氧丙烯-嵌段聚合物、聚乙二醇和羊毛脂。环糊精例如α-环糊精、β-环糊精和γ-环糊精，或其化学改性衍生物例如羟基烷基环糊精，包括2-和3-羟基丙基-β-环糊精，或其它可溶性衍生物也可有利地用于增强本文所述的结构式所示化合物的递送。
本发明药物组合物可口服给药、非胃肠道给药、通过吸入喷雾给药、局部给药、直肠给药、经鼻给药、颊给药、阴道给药或经由植入的贮药库给药，优选口服给药或通过注射给药。本发明药物组合物可含有任何常规无毒的可药用载体、辅料或介质。在某些情况下，可用可药用酸、碱或缓冲剂调节制剂的pH以提高所配制的化合物或其给药形式的稳定性。本文所用术语“非胃肠道给药”包括皮下、皮内、静脉内、肌内、关节内、动脉内、滑液内、胸骨内、鞘内、损伤内和颅内注射或输注技术。
本发明药物组合物可以呈无菌可注射制剂例如无菌可注射水或油质悬浮液的形式。这些悬浮液可依据本领域已知的技术，使用合适的分散剂或润湿剂(例如吐温80)和悬浮剂来配制而成。无菌注射制剂还可以是在无毒非胃肠道可接受的稀释剂或溶剂中的溶液或悬浮液，例如在1，3-丁二醇中的溶液。可使用的可接受的介质和溶剂有甘露醇、水、林格溶液和等渗氯化钠溶液。此外，无菌固定油常用作溶剂或悬浮介质。对于此，可使用任何温和的固定油，包括合成的甘油单酯或甘油二酯。脂肪酸例如油酸及其甘油酯衍生物可用于制备注射剂，也可以使用天然可药用油例如橄榄油或蓖麻油，尤其是其聚氧乙基化的变型。这些油溶液或悬浮液还可以含有长链醇稀释剂或分散剂或羧甲基纤维素或常用于可药用剂型例如乳剂和/或悬浮液的制剂中的类似分散剂。其它常用的表面活性剂例如吐温或司盘和/或常用于制备可药用固体、液体或其它剂型的其它类似乳化剂或生物利用度提高剂也可用于制剂中。
本发明药物组合物可以以任何口服可接受的剂型，包括但不限于胶囊、片剂、乳液和水悬浮液、分散液和溶液形式口服给药。对于口服使用的片剂，常用载体包括乳糖和玉米淀粉。通常还加入润滑剂例如硬脂酸镁。对于以胶囊形式口服给药，适用的稀释剂包括乳糖和干燥的玉米淀粉。当需要水悬浮液和/或溶液来口服给药时，可将活性组分悬浮或溶解在油相中，并与乳化剂和/或悬浮剂合并在一起。如果需要的话，还可以加入一些甜味剂和/或风味剂和/或着色剂。
本发明药物组合物还可以直肠给药的栓剂形式施用。这些组合物可通过将本发明化合物与在室温是固体，但是在直肠温度是液体，并因此将在直肠中熔化而释放出药物的合适的非刺激性赋形剂混和来制得。这样的赋形剂包括但不限于椰子油、蜂蜡和聚乙二醇。
当所需治疗涉及易于通过局部施药来进入的区域或器官时，本发明药物组合物的局部给药是尤其有用的。对于给皮肤局部给药，应当将药物组合物配制成合适的软膏剂，其中含有悬浮或溶解在载体里的活性组分。用于局部施用本发明化合物的载体包括但不限于矿物油、液体石蜡、白凡士林、丙二醇、聚氧乙烯、聚氧丙烯化合物、乳化蜡和水。或者，可用合适的乳化剂将药物组合物配制成洗剂或霜剂，其中含有悬浮或溶解在载体里的活性化合物。合适的载体包括但不限于矿物油、山梨聚糖单硬脂酸酯、聚山梨醇酯60、鲸蜡基酯蜡、鲸蜡硬脂醇(cetearyl alcohol)、2-辛基十二烷醇、苯甲醇和水。本发明药物组合物还可以通过直肠栓剂或在合适的灌肠剂中局部施用到下肠道中。本发明还包括局部给药用透皮贴剂。
本发明药物组合物还可以通过鼻用气雾剂或吸入剂来给药。这样的组合物是依据药物制剂领域众所周知的技术制得的，并且可用苯甲醇或其它合适的防腐剂、用于提高生物利用度的吸收促进剂、碳氟化合物和/或本领域已知的其它助溶剂或分散剂制成在盐水的溶液。
本发明化合物和组合物可用作消毒剂、防腐剂、伤口敷料(例如绷带)中的助剂和伤口清洁方法(击打法、强饲法等)中的助剂。
当本发明组合物包含本文所述的结构式所示化合物与一种或多种另外的治疗剂或预防剂的联合用药物时，本发明化合物和另外的活性剂都应当通常以在单一治疗方案中正常施用剂量的约1-100％，更优选约5-95％的剂量水平存在。另外的活性剂可作为多剂量方案的一部分与本发明化合物分开给药。或者，这些活性剂可与本发明化合物混和在一起作为单一剂型的一部分在单一组合物中给药。
联合治疗的可能应用的实例包括本文所述的结构式所示任何化合物和下列药物：与大环内酯类抗生素和质子泵抑制剂联合使用来治疗胃炎以及由幽门螺旋杆菌(Helicobacter pylori)引起的相关疾病；与抗菌剂(例如新诺明、环丙沙星和阿莫西林)联合使用来治疗泌尿道感染；例如与利福霉素联合使用来治疗葡萄球菌感染；例如与利福霉素、异烟肼、乙胺丁醇或氨基糖苷联合使用来治疗分支杆菌感染；例如与替卡西林、庆大霉素或妥布霉素联合使用来首次治疗推测可能患有感染的中性白细胞减少的患者，例如与青霉素或氨基糖苷联合使用来治疗肠球菌心内膜炎；例如与抗生素联合使用来治疗腹膜内、骨盆或其它多微生物感染；例如与其它DHFR抑制剂(例如甲氧苄啶、本文所述的DHFR抑制剂)联合使用。
在下列实施例中更详细地描述本发明。应当理解，这些实施例仅是为了举例说明，而不应当理解为对以任何方式对本发明的限制。
实施例
液相色谱数据是用偶联到二极管排列检测器上的Hewlett-Packard(HP)1090 Series Liquid Chromatograph获得的[Restek Allure C18柱；粒径为5μM；柱长为150mm；柱直径为4.6mm；流速为1ml/分钟；溶剂方案为：在8分钟内从95％H2O(w/0.1％TFA)/5％CH3CN(w/0.1％TFA)到100％CH3CN(w/0.1％TFA)，然后保持恒定3分钟，检测波长为254nm]。质谱数据是用Agilent 1100LC/MS或Thermofinigan AQA/Gilson LC/MS系统获得的。1H-和13C-NMR光谱是用Bruker AC-300 MHz仪器获得的。中压快速色谱法是在IscoInc.，Combiflash Sg100c系统上进行的。薄层色谱是用EM Science硅胶60 F254塑料TLC板进行的。熔点是在开口的毛细管中用Meltemp II仪器进行的。使用UV光来检测在TLC板上的化合物。用于反应的试剂购自Aldrich Chemical Co.(Milwaukee，WI)，Sigma ChemicalCo.(Saint Louis，MO)，Fluka Chemical Corp.(Milwaukee，WI)，Fisher Scientific(Pittsburgh，PA)，TCI America(Portland，OR)，Transworld Chemicals，Inc.(Rockville，MD)，Maybridge ChemicalLtd.，(London，England)或Lancaster Synthesis(Windham，NH)。
合成喋呤类似物
6-取代的喋呤一般可通过将活化的试剂例如6-氯甲基喋呤与亲核试剂例如胺(例如HNR’R”可以是HNHY或HNR16Y)反应来制得。在喋呤的6-位上的其它官能团例如溴甲基、碘甲基、羟基甲基、活化的羟基甲基、羰基(例如酮或醛)、活化的羰基(例如酯、酰胺或酸酐)、羟基、氯、溴或甲基可用作制备6-取代的类似物的合成试剂。
合成6-(3，5-二氯苯基)氨基甲基-2，4-二氨基喋啶
向3，5-二氯苯胺(324mg，2mmol)在无水DMF(5mL)内的溶液中加入2，4-二氨基喋啶盐酸盐(100mg，0.4mmol)。用干燥氮气吹扫该反应容器，密封，在85℃的铝加热块上放置3天。然后将溶剂旋转蒸发。加入乙醇(2×15mL)，反复旋转蒸发。向所得粗产物中加入H2O(3mL)、HOAc(0.3mL)和1M HCl(0.1mL)至pH～2。将该混合物离心以除去不溶杂质。取上清液，用1M NaOH(～0.1mL)将pH调节至～5以沉淀出产物。收集产物，用EtOH(3mL)洗涤，在高度真空下干燥，获得了纯的产物。HPLC rt 6.1分钟，MS m/z。
核磁共振(NMR)谱分析给出了与产物一致的结果。
制备化合物64：
向3-氨基-4-甲基三氟甲苯(3.35g，4.85mmol)在DMF(10mL)内的溶液中加入2，4-二氨基-6-氯甲基喋啶.HCl(1.57g，6.35mmol)和K2CO3(1.76g，12.7mmol)。用氩气吹扫该反应混合物，在剧烈搅拌下在密封的小瓶中于60-65℃加热24小时。然后将该反应混合物冷却至室温，倒入0.5N HCl(～120mL)中。将所得混合物(pH0-1；pH试纸)搅拌15分钟，然后过滤。将收集的沉淀用5％HCl、MeOH/CH2Cl2和Et2O洗涤。将产物真空干燥，获得了所需产物(710mg)，为黄色固体。通过RP-HPLC证实了产物是纯的，Rt＝3.25分钟，m/z＝350(pos)。
制备化合物63：
向4-氯-1-萘基胺(3.70g，20.8mmol)在DMF(10mL)内的溶液中加入2，4-二氨基-6-氯甲基喋啶.HCl(1.58g，6.39mmol)和K2CO3(1.81g，13.0mmol)。用氩气吹扫该反应混合物，在剧烈搅拌下在密封的小瓶中于60-65℃加热34小时。然后将该反应混合物冷却至室温，倒入过量0.5N HCl中。调节所得混合物的pH(NH4OH；pH5；pH试纸)，然后过滤。将收集的沉淀用5H2O、MeOH/CH2Cl2和Et2O洗涤。将该固体悬浮在Et2O中，加入HCl(2N的Et2O溶液，6mL)。将该混合物密封，搅拌0.5小时。蒸发，然后真空干燥，获得了产物，为棕色固体，HPLC表明其具有～90％的纯度，并含有较大量的杂质。
如下所述进一步纯化该棕色固体：悬浮在0.5N HCl(120mL)中，加入浓的HCl(～5mL)以将该固体溶解。尽管在高酸性下(pH＜0，pH试纸)，但是仍然有大量固体未溶解。收集沉淀，用H2O、MeOH/CH2Cl2和Et2O洗涤。将产物干燥，获得了1.33克所需产物，为红色固体，HPLC表明其具有高纯度，Rt＝3.39分钟；m/z＝353(pos)。
合成嘧啶并嘧啶类似物
制备化合物25
将2.89g(14.5mmol)嘧啶11、2.87g(15mmol)甲基胺1a和2.5ml(18mmol)三乙胺在25ml 2-甲氧基乙醇中的混合物于80℃搅拌2小时。将所得混合物冷却至室温，将溶剂蒸发，获得了油状残余物。加入30ml乙酸乙酯以溶解残余物，将所得溶液用水洗涤3次，然后用无水硫酸钠干燥。蒸发，获得了油状残余物，然后通过从乙醚/己烷中重结晶来纯化。获得了3.95g产物1b，为白色粉末。
向3.71g化合物1a在40ml 2-甲氧基乙醇内的溶液中加入24ml1M胍的甲醇溶液和16ml 1.5M CH3ONa的CH3OH溶液。将该混合物在140℃搅拌12小时，同时用装配的迪安-斯榻克分水器除去甲醇溶液。将该反应混合物冷却，真空蒸发，以生成油状残余物，然后溶解在30ml甲醇中。加入50ml水以沉淀出产物。然后将产物从甲醇中重结晶，将重结晶的产物在甲醇中搅拌3次。获得了920mg产物，为白色粉末。根据HPLC分析，其纯度为98.52％。
制备化合物62
按照类似于制备化合物25的方法来制备化合物62。获得了860mg终产物，为白色粉末，其具有98.80％的HPLC纯度。
制备化合物33的方法
制备化合物1：
在冰水浴内，向4.25g(27.2mmol)萘甲醛在30ml无水乙醚内的溶液中缓慢地加入13ml溴化乙基镁的乙醚溶液(3M)。将该混合物在室温搅拌30分钟，然后通过加入40ml 1N HCl溶液来中止反应。将有机层用水(20ml)、饱和碳酸氢钠(20ml×2)、盐水(20ml)洗涤，然后用无水硫酸钠干燥。将有机溶剂蒸发，获得了粗产物1，其不用进一步纯化直接用于该反应的下一个步骤。
制备化合物2：
将粗产物1溶解在30ml丙酮中，向在冰水浴内的所得混合物中缓慢地加入Jone’s试剂直至持续出现棕色。将该溶液在室温进一步搅拌15分钟，然后加入5ml异丙醇。加入50ml乙酸乙酯后，将所得混合物用水(30ml)、饱和碳酸氢钠(30ml×2)、饱和NaCl洗涤，然后用无水硫酸钠干燥。将有机溶剂蒸发，获得了油状残余物，然后通过硅胶柱色谱纯化。获得了4.01g酮2。
制备化合物3：
向4.01g酮2和16.3ml甲基胺的甲醇溶液(2M)的混合物中加入1.61g氰基硼氢化钠和160mg氯化锌。将所得混合物在50℃搅拌过夜。加入1N HCl来中止该反应。真空除去大部分甲醇后，用二氯甲烷(15ml×2)萃取该溶液。用2N NaOH将水层的pH调节至约9。然后用二氯甲烷(15ml×3)萃取产物。将合并的有机层用饱和NaCl洗涤，然后用无水硫酸钠干燥。将溶剂蒸发，获得了3.54g化合物3。
制备化合物4：
将2.89g(14.5mmol)嘧啶11、3.54g(15mmol)化合物3和2.5ml(18mmol)三乙胺在25ml 2-甲氧基乙醇中的混合物于80℃搅拌2小时。将所得混合物冷却至室温，将溶剂蒸发，获得了油状残余物。加入30ml乙酸乙酯以溶解残余物，将所得溶液用水洗涤3次，然后用无水硫酸钠干燥。蒸发，获得了油状残余物，然后通过硅胶柱色谱纯化。获得了3.95g产物4，为白色粉末。
制备化合物33：
向3.60g化合物4在40ml 2-甲氧基乙醇内的溶液中加入24ml1M胍的甲醇溶液和16ml 1.5 M CH3ONa的CH3OH溶液。将该混合物在140℃搅拌12小时，同时用装配的迪安-斯榻克分水器除去甲醇溶液。将该反应混合物冷却，真空蒸发，以生成油状残余物，然后溶解在30ml甲醇中。加入50ml水以沉淀出产物。然后将产物从甲醇中重结晶，将重结晶的产物在甲醇中搅拌3次。获得了1.95g产物，为白色粉末。根据HPLC分析，其纯度大于99％。
应当理解，虽然已经结合其详细说明描述了本发明，但是上面的描述仅是举例说明，而不是限制本发明范围，本发明范围由权利要求书限定。其它方面、优点和变型都在权利要求书范围内。