金(III)配合物、其缀合物、包含其的药物组合物以及用途和制备其的方法

技术领域

本发明一般地涉及药物化合物。特别地，本发明涉及用作抗菌剂和/或抗生物膜剂的具有式(I)的金(III)配合物。

背景技术

细菌和其他微生物的迅速出现正在危及抗生素的功效，其中抗生素已经改变了医学并挽救了数百万的人类和动物生命。多重耐药菌是一种全球性威胁，估计每年在全世界造成700,000人死亡。到2050年，全世界每年将有1000万人死于细菌感染。他们将因癌症而超过 180万死亡。最近，WHO已鉴定了一组多重耐药菌，其能够从所有已知抗生素的杀生物作用中“逃脱”并代表了特别关注的发病机制、传播和耐药菌的新范例，包括屎肠球菌(Enterococcus faecium)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae)、鲍氏不动杆菌(Acinetobacter baumannii)、铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)(PAO) 和肠杆菌科(Enterobacteriaceae)物种。

金(I)配合物在历史上已经作为抗微生物剂被研究。一个相关实例是金(I)配合物金诺芬，一种最初被批准作为抗风湿剂的药物，其也具有有效的抗菌活性。

相反，尽管金(III)配合物由于其与铂(II)配合物的相似性而作为可能的抗肿瘤剂而被广泛研究，但直到最近，有关其抗菌活性的参考文献很少。近年来，耐药性“超级病菌”的严重威胁导致对这些抗肿瘤药以及抗菌药物的评估，证明了对多种病原菌的抗菌活性(Glisic,BD等人,Dalton Trans.2014,43,5950)。+3氧化态的稳定对于观察任何类型的生物活性是至关重要的。否则，金属中心可能被还原，从而导致Au(0)的形成和配合物的失活。在这方面，有机金属环金属化金化合物的优点是它们更高的稳定性。

考虑到环金酸盐化(cycloaurated)配合物的有前景的生物学特性，本发明的发明人最近开始对一类新型Au(III)配合物的合理设计进行研究，其中金属中心被整合到C,Y-金属环化合物(metallacycle)(Y＝S，O)中。使用该概念，发明人先前报道了通过相应的邻氯二甲基甲锡烷基衍生物的锡(IV)-金(III)转移金属化合成分别基于邻位取代的次膦酰胺(

除此之外，金(III)配合物的治疗应用主要集中在抗癌特性上(Ronconi,L等人,Adv. Anticancer Agents Med.Chem.2013,2,130-172)。随着抗生素耐药性威胁的增加，这类化合物的抗菌特性越来越受到关注。

测试抗菌活性的金(III)配合物是金(III)的简单盐(例如，四氯化物、羧酸盐等。Borhade,S, Int.Res.J.Pharm.2012,3,189-193。Al-Khodir,F.A.I,Refat,M.S.J.Pharm.Innov.2015,10, 335-347。Glisic,BD.,等人MedChemComm 2016,7,1356-1366)或涉及C∧N螯合配体的环金属化物，通常是芳族含氮杂环，例如2,2'-联吡啶、2,2′:6′,2″-三联吡啶、喹啉、1,10-菲咯啉等(Glisic, BD.,Djuran,MI,Dalton Trans.2014,43,5950-5969。Pintus,A,等人J.Inorg.Biochem.2017,170, 188-194。Mignani,SM,等人Mol.Pharmaceutics 2017,14,4087-4097。

最近，NHet·AuCl

关于含有二硫代氨基甲酸酯部分的金(III)配合物，已经描述了衍生自磷腈的相应环金酸盐显示出对HeLa人宫颈癌和Jurkat-T急性淋巴细胞白血病细胞的体外抗癌活性(Shaik,N等人Inorg.Chem.2009,48,1577-1587。L.Vela等人J.Inorg.Biochem.2011,105,1306)。

除此之外，一份报道将C∧N稳定的金(III)环金属化物(三个实例涉及带有二硫代氨基甲酸酯配体的螯合配体2-((二甲氨基)甲基)苯基))作为抗菌剂和抗真菌剂进行研究。配合物的活性低于对照抗生素、环丙沙星和两性霉素(Parish,RV,Inorg.Chem.1996,35,1659)。关于式(I) 的金(III)配合物的抗微生物和抗生物膜治疗性质没有先例，其中Au(III)是C-C-P-S-Au金属环化合物的一部分。

发明内容

本发明的目的是提供稳定的环金属化金(III)配合物，其具有针对多种微生物的功效和低毒性。

一组如式(I)所示的含有1,1-二硫代配体的(S^C)-环金属化金(III)配合物，其对处于浮游生物状态或生物膜状态的多重耐药微生物，特别是金黄色葡萄球菌(S.aureus)、嗜麦芽窄食单孢菌(S.maltophilia)、PAO和流感嗜血杆菌(H.influenziae)表现出抗菌活性(即，避免形成细菌生物膜或消除已经形成的那些)。因此，提供了一种新的治疗工具来治疗由这些细菌引起的感染。

另外，式(I)的化合物不仅如通过体外测试所确定的那样具有高活性，而且在生理条件下也是高度稳定的，因此预期它们以相同的方式在体内维持其抗菌活性。

另外，体外和体内测定显示式(I)的化合物的低毒性。

根据第一方面，本发明涉及具有式(I)的金(III)配合物：

其中：

R

R

R

R

在一个实施方案中，包括类似于(I)的双核配合物。在这方面，使用具有通过哌嗪环连接的两种类型(I)结构的配合物。同样，可以使用同双核和异双核配合物。它们包括使用对另一种金属具有配位位置的R

在一个实施方案中，可以使用的基团为：

-R

-R

-R

-R

本发明的另一方面涉及缀合物，其包含所述的式(I)的金(III)配合物和至少一种载体，优选药物载体。

本发明的另一方面涉及药物组合物，其包含所述的式(I)的金(III)配合物或上述缀合物和至少一种药学上可接受的赋形剂。

在一个实施方案中，金(III)配合物、缀合物或药物组合物用于药物的制备中，例如用于治疗微生物感染的药物的制备中。

在另一个实施方案中，金(III)配合物、缀合物或药物组合物用作治疗和/或预防由多重耐药菌或其他微生物引起的细菌感染的药物。

在另一个实施方案中，金(III)配合物、缀合物或药物组合物用于抑制生物膜形成或发展、消除成熟的生物膜和/或减少生物膜生物量。

本发明的另一方面涉及一种用于制备式(I)的金(III)配合物的方法，其包括使式(V)的化合物

与式(VI)的化合物反应

然后通过用有机酸或无机酸或其相应的盐处理而形成所得配合物的药学上稳定的盐或溶剂化物，其中：

X

X

R

R

R

R

附图说明

参考附图，从以下对实施方案的详细描述中将更充分地理解前述和其他优点和特征，这些附图必须以说明性和非限制性的方式考虑，其中：

图1显示了配合物2b的结构。

图2显示了配合物2f的结构。

图3显示了配合物2g的结构。

图4显示了配合物2n的结构。

图5是配合物2g的分子结构图，其中以50％概率水平绘制部分原子标记方案和取代椭圆体。

图6是显示2g毒性的图表。

图7是配合物2b的

图8是配合物2b的

图9是配合物2b的

图10是配合物2g的

图11是配合物2g的

图12是配合物2g的

图13是溶解后立即获取的配合物2f在37℃下于0.25mL CD

图14是溶解3天后获取的配合物2f在37℃下于0.25mL CD

图15是配合物2f在0.25mLCD

图16是配合物2f在0.25mL CD

图17是配合物2f在0.25mL CD

具体实施方式

在第一实施方案中，本发明涉及具有式(I)的金(III)配合物：

其中：

R

R

R

R

式(I)的化合物含有正电荷，并且可以与有机酸或无机酸形成盐。因此，式(I)的化合物的药学上可接受的盐也包括在本发明的范围内。在整个说明书中对式(I)的化合物的任何提及均包括对此类式(I)的化合物的任何药学上可接受的盐的提及。如本文所用，术语“药学上可接受的盐”包括任何盐，而对可使用的盐没有任何限制，条件是这些盐对于向患者施用是可接受的。例如，药学上可接受的盐包括氯化物、溴化物、丙二酸盐、丙酮酸盐等。六氟磷酸盐是优选的。

在另一个实施方案中，本发明涉及式(I)的化合物，其对于金黄色葡萄球菌的最小抑制浓度(MIC)为0.125-0.5mg/L，对于嗜麦芽窄食单孢菌为2-4mg/L，并且对于流感嗜血杆菌为1-2 mg/L，低于用于治疗由这些微生物引起的感染的其他抗生素的MIC，如实施例2中针对金黄色葡萄球菌所述。如实施例中所示，本发明的化合物对一系列耐甲氧西林、克林霉素、红霉素、环丙沙星的菌株表现出高抗菌活性，所有测试化合物的最小抑制浓度(MIC)值等于或小于 0.5mg/L。

因此，本发明还提供了式(I)的化合物或任何药学上可接受的盐其在制备用于治疗和/或预防微生物感染的药物的用途。

在另一个实施方案中，本发明涉及式(I)的化合物作为抗微生物剂用于治疗遭受多重耐药微生物感染的人或动物患者的用途，其包括向所述患者施用有效量的含有式(I)的化合物的药物组合物。如实施例3中所示，式(I)的化合物在大于5mg/kg重量的剂量下在小鼠中产生低无效毒性，该剂量远高于其活性时的浓度。

在另一个实施方案中，由于式(I)的化合物对多重耐药微生物具有高活性，因此这些化合物可以与其他抗微生物剂(通常为广谱抗生素)组合使用，从而增强治疗的抗微生物功效。式(I) 的化合物可以与用于治疗的任何类型的抗微生物剂组合，例如(但不限于)万古霉素、达托霉素、磷霉素、环丙沙星或亚胺培南。

式(I)的化合物与另外的抗微生物剂的组合可以通过将两种物质作为固定剂量组合以药物剂型施用来实现，或替代地，根据治疗组合方案，两种药物可以独立地施用。

替代地，式(I)的化合物可通过共价结合两种化合物以形成单个分子而与另一种抗菌剂结合。例如，根据式(II-IV)，式(I)的化合物可以与氟喹诺酮、碳青霉烯或青霉素衍生物的抗菌化合物连接。

在另一个实施方案中，研究了涉及式(I)的化合物的抗菌活性的生物合成途径。使用蛋白质组学、基因组学和显微镜方法，研究了它们在与细胞内蛋白质和酶的相互作用中、在催化各种细胞内过程中、在突变细菌DNA的能力中和/或在基因和随后蛋白质的过表达或抑制中的可能作用。

在另一个实施方案中，本发明涉及一种药物组合物，其包含式(I)的化合物和至少一种药学上可接受的赋形剂或载体。

本发明的另一个实施方案涉及本发明的化合物用于抑制生物膜的形成或发展、消除存在的生物膜和减少生物膜生物量的用途。

还提出了一种用于抑制生物膜形成的方法，其包括将形成的生物膜暴露于有效量的本发明的化合物以用于根除。因此，如实施例4中所示，在金黄色葡萄球菌的情况下，式(I)的化合物的最小生物膜抑制浓度(MBIC)低于用于治疗这些感染的抗生素。

在一些实施方案中，将本发明的化合物浸渍或沉积在易受生物膜形成影响的表面上。

该表面可以是医疗器械的表面，例如：手术设备、植入物或假体、导管(尿或静脉)、支架、起搏器、透析设备、心脏瓣膜和医疗固定器械(板、螺钉、钉子......)。

本发明的另一个实施方案涉及一种用于制备式(I)的化合物(如上所定义)的方法，其包括使式(V)的化合物与式(VI)的化合物反应，

其中：

X

X

R

R

R

其中：

R

然后通过用有机酸或无机酸或其相应的盐处理而形成所得配合物的药学上稳定的盐或溶剂化物。

该程序可以根据方案I表示：

本发明还涉及一种用于制备化合物V的方法，该方法由以下组成：将硫代次膦酰胺或硫代膦酰胺骨架进行邻位金属化，然后与金(I)盐进行金属转移并氧化为金(III)，如方案II所示，

其中：

L独立地选自叔膦(Flower,KR等人Dalton Transactions 2010,39,3509-3520)、叔胂(Pena-López,M等人，Org.Biomol.Chem.2012,10,1686-1694)或硫醚(Espinet,P,Organometallics,2000,19,290-295)。

应当指出，化合物V的衍生物是R

氧化剂选自X

替代地，可以使用相应的膦硫代酰胺VII的邻位硼化衍生物通过硼/Au(III)复分解反应制备配合物(V)(Price,GA等人Dalton Trans.,2011,40,11696–11697)。

本发明的化合物以及中间体可以通过本文所述的方法或其小的变型以及通过替代方法来制备。

本发明的其他方面涉及式(I)的化合物在生理条件下和在经典还原剂和人血清白蛋白存在下的稳定性。

包括以下实施例以进一步描述用于合成和评估金(III)配合物的方案。应注意的是，这些实施例是为了说明目的而包括在内的，而不旨在限制本发明的范围。

所有反应均在惰性气氛下在预先干燥的希莱克瓶(Schlenks)中进行。将CH

配合物2的合成：向在CH

在Bruker Avance III HD 300(

所有的NMR光谱都支持合成化合物的结构。

高分辨率质谱(HRMS)在安捷伦科技(Agilent Technologies)LC/MSD-TOF和HP1100 MSD光谱仪上使用电喷雾电离记录。

还通过电喷雾电离质谱法(ESI-MS)表征金环(auracyclic)配合物2，其由于金阳离子而显示出强峰。计算出的同位素团簇与实验团簇非常吻合。

表1.-

作为代表性实例，化合物2b和2g的NMR光谱的副本在图7至12中示出：2b的

使用CuK

表2.-

表3.-

将在CD

配合物2在用于生物活性测定的条件下也是稳定的，如在CD

为了更全面地了解这些金(III)化合物2的稳定性和溶解行为，还检验了通过添加经典还原剂，即谷胱甘肽(GSH)和抗坏血酸(AsAc)而产生的光谱变化。因此，将在CD

实施例2.抗菌活性.-

MRSA，耐甲氧西林金黄色葡萄球菌；Cip，环丙沙星；Cli，克林霉素；Eri，红霉素；Pen，青霉素；Lvx，左氧氟沙星；Gen，庆大霉素。

该实施例证实了与用于治疗由MRSA引起的感染的两种抗微生物剂Cip和Lvx相比，式 (I)的化合物显示出高抗菌活性。该化合物在比这些抗微生物菌剂低9倍(Cip的MIC为128 mg/L，相比之下式(I)的化合物的MIC为0.25mg/L)的浓度下仍是活性的。

实施例3.体内毒性测定.-

治疗：单次静脉给药(100μL)2-10mg/kg的化合物2(或式(I))和媒介物对照组DMSO。

发展：接种治疗后监测动物2周。证实了毒性迹象，例如体重减轻、刚毛(bristlycoat)、活动性降低、溢泪(ocular epiphora)。每天称重动物，直到实验结束。将小鼠初始重量减少 80％作为终点标准。

结果：相对于对照组，在2mg/kg分子的剂量中未观察到重量的显著差异，见图6。

实施例4.抗生物膜活性.-

MRSA，耐甲氧西林金黄色葡萄球菌；Cip，环丙沙星；Cli，克林霉素；Eri，红霉素；Pen，青霉素；Lvx，左氧氟沙星；Gen，庆大霉素。

该实施例证明了与Cip和Lvx相比，式(I)的化合物显示出高抗生物膜活性。该化合物在比这些抗微生物剂低8倍(Cip的MIC为256mg/L，相比之下式(I)的化合物的MIC为1mg/L) 的浓度下仍是活性的。

除上述实施例和结果外，所提出的金(III)配合物还显示了与粘菌素的协同效应。在革兰氏阴性菌中金(III)配合物和粘菌素组合的最小抑制浓度明显低于分别用每种抗生素获得的最小抑制浓度。因此，金(III)配合物对鲍氏不动杆菌的MIC为4mg/L，而粘菌素的MIC为64 mg/L。然而，当将它们组合使用时，每种抗生素的MIC分别降至0.25和1mg/L。

此外，将MRSA的易感菌株在30天期间置于不同浓度的金(III)配合物中。每天，将显示细菌生长的试管铺展到琼脂平板上，并测试菌落对金(III)配合物的耐药性。达托霉素用作获得耐药性的对照。实验是重复(duplicate)进行的。30天后，未发现MIC升高。因此，金(III) 配合物不产生耐药性。

还进行了体外毒性测定。将Jurkat E6.1细胞暴露于不同浓度的金(III)配合物。计算IC

还计算了金(III)配合物杀死所有细菌的时间。其他抗生素用作对照。该分子在4-8小时内以2xMIC杀死所有细菌。

还测试了金(III)配合物治疗细菌感染的有效性。建立了金黄色葡萄球菌的败血症感染模型。将临床菌株S54F9用于感染。接种6×10

以上描述了本发明的实施方案；在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其做出对本领域技术人员显而易见的修改。

本发明的范围由以下权利要求项限定。