本發(fā)明涉及藥物化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種4-氧雜-4,5,6,7-四氫苯并[B]呋喃-3-羧酸類化合物及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：
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新德里金屬-β-內(nèi)酰胺酶(New Delhi metallo-β-lactamse-1,NDM-1)，是一種新發(fā)現(xiàn)的可水解β-內(nèi)酰胺類化合物的酶(Bioorg.Med.Chem.Lett.2014；24,386-9)。該酶屬于Ambler分類中的B類，是一組酶活性部位為金屬離子，且必須依賴金屬離子發(fā)揮催化活性的β-內(nèi)酰胺酶。該酶通過(guò)水解β-內(nèi)酰胺環(huán)使幾乎所有含有β-內(nèi)酰胺環(huán)的抗生素失活(Protein science:a publication of the Protein Society.2011；20,1484-91.)。能夠產(chǎn)生該類酶的細(xì)菌被稱為“超級(jí)細(xì)菌”。該菌株傳播速度極快，并且感染了該細(xì)菌的病人很難被治愈。

2011年，Dmitrienko等人專利保護(hù)了一系列頭孢菌素衍生物，可作為絲氨酸β-內(nèi)酰胺酶和金屬β-內(nèi)酰胺酶的抑制劑，對(duì)NDM-1具有一定的抑制活性(WO2011103686A1)。2013年，Livermore等人報(bào)道了化合物ME1071，它對(duì)NDM-1有微弱的抑制作用(J.Antimicrob.Chemother.2013,68,153-158.)。Hodder等人通過(guò)高通量篩選，得到了兩個(gè)對(duì)NDM-1具有較好抑制活性的化合物，分別是4-氨基-1,8-萘二甲酰亞胺A0966和柔紅霉素1656，它們的抑制IC50值都為0.7μM(Bioorg.Med.Chem.2013,21,3138-3146)。2015年，Vila等人的研究發(fā)現(xiàn)含有雙噻唑烷結(jié)構(gòu)骨架的化合物，對(duì)NDM-1具有一定的抑制作用，其中化合物L(fēng)-CS319的抑制IC50值為23±2μM，尤為重要的是他們初步探討了化合物與NDM-1的相互作用模式(ACS Infect.Dis.2015,1(11),544-554)。在國(guó)內(nèi)，楊科武等人合成了一系列β-磷內(nèi)酰胺類化合物，其中一個(gè)化合物對(duì)NDM-1具有微弱的、時(shí)間依賴性抑制作用，當(dāng)濃度為100μM時(shí)，其抑制率為53％(Bioorg.Med.Chem.Lett.2013,23,5855-5859)。鄭珩等人的研究發(fā)現(xiàn)，噻吩羧酸類衍生物對(duì)NDM-1具有一定的抑制作用，代表性化合物的抑制IC50值為280μM(PLoS One 2013,8,e62955)。此外，天津市國(guó)際生物醫(yī)藥聯(lián)合研究院在NDM-1抑制劑方面進(jìn)行了相對(duì)系統(tǒng)的研究，先后公開(kāi)了多種具有NDM-1抑制活性的化合物(CN 102626408A，CN 103159733A，CN 103130692A，CN 103127048A，CN 103156832A，CN 103156833A，CN 103156834A，CN 103191091A，CN 103156844A)。

盡管已報(bào)道的很多化合物對(duì)NDM-1有抑制作用，但有較少化合物是臨床有效的。因此，基于NDM-1酶晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，我們從1,3-環(huán)己二酮出發(fā)，高產(chǎn)率合成一系列4-氧雜-4,5,6,7-四氫苯并[B]呋喃-3-羧酸衍生物，希望對(duì)NDM-1在臨床上具有抑制作用。

本發(fā)明是在國(guó)家自然科學(xué)基金(21272287)和中央高?？蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)(16lgpy16)資助下而進(jìn)行的研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是提供一種4-氧雜-4,5,6,7-四氫苯并[B]呋喃-3-羧酸類化合物及其應(yīng)用。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的：

一種結(jié)構(gòu)式如式I所示的4-氧雜-4,5,6,7-四氫苯并[B]呋喃-3-羧酸類化合物：

其中，R₁選自3-羥基-4-甲氧基苯基，3,5-二甲氧基-4-羥基苯基，3,4-二羥基苯基，4-羥基苯基、3,4,5-三羥基苯基，2,3,4-三羥基苯基，4-甲氧基苯基，4-氯苯基，吲哚基，噻吩基、2-甲氧基苯基，3,4-二甲氧基苯基，苯基，萘基，蒽基，2,4,5-三甲氧基苯基，4-甲基苯基，4-異丙基苯基，4-三氟甲基苯基，4-腈基苯基，2-氯苯基，3-醛基苯基，4-醛基苯基，4-溴苯基，3-羥基苯基，4-丙氧基苯基，聯(lián)苯基，3,4,5-三甲氧基苯基，2-甲基苯基，環(huán)己基，苯乙烯基中的任一種。

所述的4-氧雜-4,5,6,7-四氫苯并[B]呋喃-3-羧酸類化合物的制備方法，包括以下步驟：

(1)以1，3-環(huán)己二酮和3-溴丙酮酸乙酯為原料，在甲醇溶劑中，氫氧化鉀存在條件下13-15℃反應(yīng)2小時(shí)，然后升到室溫，反應(yīng)12小時(shí)經(jīng)后處理得到中間產(chǎn)物化合物A：所述1，3-環(huán)己二酮、3-溴丙酮酸乙酯和氫氧化鉀的摩爾比為1：1～1.1：1～3；其中1，3-環(huán)己二酮的濃度為0.05-1.0mol/L；

(2)步驟(1)得到的化合物A和醛在醋酸存在的條件下反應(yīng)得到目標(biāo)產(chǎn)物4-氧雜-4,5,6,7-四氫苯并[B]呋喃-3-羧酸衍生物：化合物A與醛的摩爾比為1：1.1～1.5，化合物A的濃度為0.05-0.5mol/L。

步驟(1)反應(yīng)方程式如下：

其中RT指室溫。

步驟(2)反應(yīng)方程式如下：

本發(fā)明還保護(hù)所述4-氧雜-4,5,6,7-四氫苯并[B]呋喃-3-羧酸類化合物作為新德里金屬-β-內(nèi)酰胺酶NDM-1的抑制劑在制備抑制新德里金屬-β-內(nèi)酰胺酶NDM-1活性以緩解NDM-1引起的細(xì)菌對(duì)β-內(nèi)酰胺類抗生素的耐藥性的藥物中的應(yīng)用。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明的制備方法快速、方便、成本低，得到的4-氧雜-4,5,6,7-四氫苯并[B]呋喃-3-羧酸衍生物對(duì)NDM-1具有較好的抑制作用，可作為NDM-1的抑制劑，從而能夠治療由NDM-1引起的耐藥細(xì)菌感染，具有良好的藥物應(yīng)用前景。

具體實(shí)施方式：

以下是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說(shuō)明，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。

本發(fā)明的核磁圖譜(NMR)由德國(guó)Bruker公司生產(chǎn)的AVANCE 400儀器測(cè)定，溶劑峰做內(nèi)標(biāo)；本發(fā)明的質(zhì)譜由日本島津公司生產(chǎn)的LCMS-2010A(ESI源)測(cè)定；化學(xué)試劑購(gòu)自廣州艾爾路化學(xué)品公司，J&K公司，Alfar-Aser公司，阿拉丁化學(xué)試劑公司等；柱層析用硅膠購(gòu)自青島海洋化工廠。

實(shí)施例1：中間產(chǎn)物化合物A的合成

將1,3-環(huán)己二酮(112mg，1mmol)，3-溴丙酮酸乙酯(214mg，1.1mmol)，氫氧化鉀(56mg，1mmol)在13-15℃條件下，在甲醇中反應(yīng)2小時(shí)，升到室溫，反應(yīng)12小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束，加入2mL水，用1N HCl調(diào)節(jié)PH約等于3，于油浴鍋75℃敞開(kāi)燒瓶蒸掉MeOH，析出淡黃色固體，抽濾，水洗，得白色固體(165mg，92％)。

MS(ESI^-):m/z:179([M-H]^-)；¹H NMR(300MHz,DMSO-d₆)δ13.17(s,1H),8.41(s,1H),2.95(t,J＝6.1Hz,2H),2.64–2.53(m,2H),2.18–2.05(m,2H).

實(shí)施例2：化合物1的合成

在室溫條件下，將原料A(180mg，1mmol)和3-羥基-4-甲氧基苯甲醛加入到2mL氯化氫飽和的乙酸溶液中，攪拌24小時(shí)。反應(yīng)完畢，傾入冰水中，析出白色固體，抽濾，水洗，干燥，用DMF:EtOH＝1：4(體積比)重結(jié)晶，得到淡黃色固體(255mg，81％)。

MS(ESI^-):m/z:313([M-H]^-)；¹H NMR(400MHz,DMSO-d₆)δ13.97(s,1H),9.71(s,1H),8.52(s,1H),7.75(s,1H),7.16(s,1H),7.09(d,J＝8.1Hz,1H),6.89(d,J＝8.2Hz,1H),3.83(s,3H),3.28(t,J＝6.2Hz,2H),3.10(t,J＝6.6Hz,2H)。

實(shí)施例3：化合物2的合成

合成方法參考實(shí)施例2，得到黃色固體(251mg，73％)。

MS(ESI^-):m/z:343([M-H]^-)；¹H NMR(400MHz,DMSO-d₆)δ13.93(s,1H),9.04(s,1H),8.49(s,1H),7.74(s,1H),6.87(s,2H),3.82(s,6H),3.31-3.30(m,,2H),3.09(t,J＝6.6Hz,2H).

實(shí)施例4：化合物3的合成

合成方法參考實(shí)施例2，得到淡黃色固體(210mg，70％)。

MS(ESI^-):m/z:299([M-H]^-)；¹H NMR(400MHz,DMSO-d₆)δ14.00(s,1H),8.51(s,1H),7.66(s,1H),7.03(d,J＝1.9Hz,1H),6.94(dd,J＝8.3,1.9Hz,1H),6.85(d,J＝8.2Hz,1H),3.25(t,J＝6.1Hz,2H),3.10(t,J＝6.6Hz,2H).

實(shí)施例5：化合物4的合成

合成方法參考實(shí)施例2，得到黃色固體(182mg，64％)。

MS(ESI^-):m/z:283([M-H]^-)；¹H NMR(400MHz,DMSO-d₆)δ13.96(s,1H),10.09(s,1H),8.51(s,1H),7.73(s,1H),7.46(d,J＝8.7Hz,2H),6.87(dd,J＝6.6,4.8Hz,2H),3.27–3.20(m,2H),3.08(t,J＝6.7Hz,2H).

實(shí)施例6：化合物5的合成

合成方法參考實(shí)施例，得到黑紅色固體(199mg，63％)。MS(ESI^-):m/z:315([M-H]^-)；¹H NMR(300MHz,CD₃OD)δ8.23(s,1H),7.68(s,1H),6.55(s,2H),3.31(s,2H),3.05(s,2H).

實(shí)施例7：化合物6的合成

合成方法參考實(shí)施例2，得到黑紅色固體(221mg，70％)。MS(ESI^-):m/z:315([M-H]^-)；¹H NMR(300MHz,CD₃OD)δ8.90(s,1H),8.43(s,1H),7.61(d,J＝8.5Hz,1H),7.39(d,J＝8.7Hz,1H),3.48(d,J＝7.2Hz,2H),3.35(d,J＝7.5Hz,2H).

實(shí)施例8：化合物7的合成

合成方法參考實(shí)施例2，得到橙色固體(229mg，77％)。

MS(ESI^-):m/z:297([M-H]^-)；¹H NMR(300MHz,CDCl₃)δ8.10(s,1H),7.89(s,1H),7.42(d,J＝7.3Hz,2H),6.97(d,J＝7.3Hz,2H),3.87(s,3H),3.31(s,2H),3.06(s,2H).

實(shí)施例9：化合物8的合成

合成方法參考實(shí)施例2，得到橙色固體(263mg，87％)。

MS(ESI^-):m/z:301([M-H]^-)；¹H NMR(400MHz,DMSO-d₆)δ13.56(s,1H),8.52(s,1H),7.72(s,1H),7.62–7.52(m,4H),3.20(t,J＝6.0Hz,2H),3.09(t,J＝6.4Hz,2H).

實(shí)施例10：化合物9的合成

合成方法參考實(shí)施例2，得到淺黃色固體(212mg，69％)。

MS(ESI^-):m/z:306([M-H]^-)；¹H NMR(300MHz,DMSO-d₆)δ12.08(s,1H),8.46(s,1H),8.20(s,1H),7.97(s,1H),7.78(d,J＝7.1Hz,1H),7.47(d,J＝7.4Hz,1H),7.34–7.03(m,2H),3.25(s,2H),3.14(s,2H).

實(shí)施例11：化合物10的合成

合成方法參考實(shí)施例2，得到白色固體(229mg，84％)。

MS(ESI^-):m/z:273([M-H]^-)；¹H NMR(300MHz,DMSO-d₆)δ13.79(s,1H),8.48(s,1H),7.97(d,J＝13.1Hz,2H),7.67(s,1H),7.26(s,1H),3.26(s,2H),3.17(s,2H).

實(shí)施例12：化合物11的合成

合成方法參考實(shí)施例2，得到黃色固體(234mg，79％)。

MS(ESI^-):m/z:297([M-H]^-)；¹H NMR(400MHz,DMSO-d₆)δ13.67(s,1H),8.52(s,1H),7.84(s,1H),7.52–7.31(m,2H),7.17–6.99(m,2H),3.83(s,,3H),3.15-311(m,2H),3.08-3.05(m,,2H).

實(shí)施例13：化合物12的合成

合成方法參考實(shí)施例2，得到黃色固體(277mg，85％)。

MS(ESI^-):m/z:327([M-H]^-)；¹H NMR(300MHz,DMSO-d₆)δ8.49(s,1H),7.72(s,1H),7.14(s,2H),7.05(s,1H),3.79(s,6H),3.26(s,2H),3.07(s,2H).

實(shí)施例14：化合物13的合成

合成方法參考如實(shí)施例2，得到黃色固體(201mg，75％)。

MS(ESI^-):m/z:267([M-H]^-)；¹H NMR(300MHz,DMSO-d₆)δ13.61(s,1H),8.48(s,1H),7.73(s,1H),7.57–7.32(m,5H),3.21(s,2H),3.07(s,2H).

實(shí)施例15：化合物14的合成

合成方法參考實(shí)施例2，得到淺黃色固體(254mg，80％)。

MS(ESI^-):m/z:317([M-H]^-)；¹H NMR(300MHz,DMSO-d₆)δ13.62(s,1H),8.50(s,1H),8.10(s,1H),7.92(d,J＝24.6Hz,4H),7.74–7.34(m,3H),3.34–3.22(m,2H),3.09(s,2H).

實(shí)施例16：化合物15的合成

合成方法參考實(shí)施例2，得到黃色固體(305mg，83％)。

MS(ESI^-):m/z:367([M-H]^-)；¹H NMR(300MHz,DMSO-d₆)δ13.56(s,1H),8.67(s,1H),8.51(s,1H),8.37(s,1H),8.14(s,2H),7.95(s,2H),7.55(s,4H),2.89(s,2H),2..54-2.49(m,2H).

實(shí)施例17：化合物16的合成

合成方法參考實(shí)施例2，得到橙色固體(315mg，88％)。

MS(ESI^-):m/z:357([M-H]^-)；¹H NMR(400MHz,DMSO-d₆)δ13.92(s,1H),8.51(s,1H),7.88(s,1H),6.98(s,1H),6.78(s,1H),3.88(s,3H),3.86(s,3H),3.75(s,3H),3.20(t,J＝6.1Hz,2H),3.07(t,J＝6.6Hz,2H).

實(shí)施例18：化合物17的合成

合成方法參考實(shí)施例2，得到橙色固體(258mg，92％)。

MS(ESI^-):m/z:281；¹H NMR(400MHz,DMSO-d₆)δ13.72(s,1H),8.52(s,1H),7.75(s,1H),7.47(d,J＝7.9Hz,2H),7.31(d,J＝7.8Hz,2H),3.23(t,J＝6.1Hz,2H),3.09(t,J＝6.4Hz,2H),2.37(s,3H).

實(shí)施例19：化合物18的合成

合成方法參考實(shí)施例2，得到橙色固體(254mg，82％)。

MS(ESI^-):m/z:309([M-H]^-)；¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ14.00(s,1H),8.14(s,1H),7.94(s,1H),7.41(d,J＝8.2Hz,2H),7.34(d,J＝8.3Hz,2H),3.34(td,J＝6.7,1.7Hz,2H),3.07(t,J＝6.7Hz,2H),3.04–2.90(m,1H),1.32(s,3H),1.30(s,3H).

實(shí)施例20：化合物19的合成

合成方法參考實(shí)施例2，得到淺紅色固體(235mg，70％)。

MS(ESI^-):m/z:335([M-H]^-)；¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ13.70(s,1H),8.17(s,1H),7.94(s,1H),7.74(d,J＝8.1Hz,2H),7.54(d,J＝8.0Hz,2H),3.28(t,J＝5.9Hz,2H),3.10(t,J＝6.5Hz,2H).

實(shí)施例21：化合物20的合成

合成方法參考實(shí)施例2，得到紅色固體(185mg，63％)。

MS(ESI^-):m/z:292([M-H]^-)；¹H NMR(300MHz,DMSO-d₆)δ8.47(d,J＝3.1Hz,1H),7.90(d,J＝7.9Hz,2H),7.673-7.66(m,,3H),3.22–3.11(m,2H),3.07(d,J＝5.5Hz,2H).

實(shí)施例22：化合物21的合成

合成方法參考實(shí)施例2，得到黃色固體(236mg，78％)。

MS(ESI^-):m/z:301([M-H]^-)；¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ13.77(s,1H),8.16(s,1H),7.99(s,1H),7.55–7.45(m,1H),7.44–7.20(m,3H),3.16(t,J＝6.2Hz,2H),3.08(t,J＝6.1Hz,2H).

實(shí)施例23：化合物22的合成

合成方法參考實(shí)施例2，得到白色固體(281mg，71％)。

MS(ESI^-):m/z:295([M-H]^-)；¹H NMR(400MHz,DMSO-d₆)δ13.54(s,2H),10.08(s,1H),8.52(s,1H),8.05(s,1H),7.96(d,J＝7.6Hz,1H),7.87(d,J＝7.6Hz,1H),7.81(s,1H),7.74-7.68(m,J＝15.8,8.2Hz,1H),7.60(s,1H),3.26–3.19(m,2H),3.10(t,J＝6.1Hz,2H).

實(shí)施例24：化合物23的合成

合成方法參考實(shí)施例2，得到白色固體(234mg，79％)。

MS(ESI^-):m/z:295([M-H]^-)；¹H NMR(400MHz,DMSO-d₆)δ13.45(s,1H),10.07(s,1H),8.51(s,1H),8.01(d,J＝8.2Hz,2H),7.87–7.61(m,3H),3.23-3.18(m,2H),3.10(t,J＝6.4Hz,2H).

實(shí)施例25：化合物24的合成

合成方法參考實(shí)施例2，得到淺黃色固體(30mg，72％)。

MS(ESI^-):m/z:345([M-H]^-)；¹H NMR(400MHz,DMSO-d₆)δ13.56(s,1H),8.52(s,1H),7.00-7.68(m,3H),7.51(d,J＝8.4Hz,2H),3.19(t,J＝6.0Hz,2H),3.09(t,J＝6.3Hz,2H).

實(shí)施例26：化合物25的合成

合成方法參考實(shí)施例2，得到淺紅色固體(270mg，78％)。

MS(ESI^-):m/z:283([M-H]^-)；¹H NMR(400MHz,DMSO-d₆)δ13.66(s,1H),9.67(s,1H),8.52(s,1H),7.68(s,1H),7.29(t,J＝7.9Hz,1H),7.03–6.88(m,2H),6.84(dd,J＝8.1,1.9Hz,1H),3.26–3.17(m,2H),3.09(t,J＝6.5Hz,2H).

實(shí)施例27：化合物26的合成

合成方法參考實(shí)施例2，得到橙色固體(245mg，75％)。

MS(ESI^-):m/z:325([M-H]^-)；¹H NMR(400MHz,DMSO-d₆)δ13.87(s,1H),8.50(d,J＝20.5Hz,1H),7.76(s,1H),7.55(d,J＝8.7Hz,2H),7.05(d,J＝8.7Hz,2H),4.01(t,J＝6.5Hz,2H),3.25(t,J＝6.0Hz,2H),3.10(t,J＝6.6Hz,2H),1.87–1.52(m,2H),1.00(t,J＝7.4Hz,3H).

實(shí)施例28：化合物27的合成

合成方法參考實(shí)施例2，得到橙色固體(237mg，69％)。MS(ESI^-):m/z:343([M-H]^-)；¹H NMR(400MHz,DMSO-d₆)δ13.67(s,1H),8.54(s,1H),7.82-7.80(m,3H),7.75(d,J＝7.3Hz,2H),7.67(d,J＝7.8Hz,2H),7.51(t,J＝7.3Hz,2H),7.46–7.36(m,1H),3.29-3.27(m,2H),3.13(d,J＝6.0Hz,2H).

實(shí)施例29：化合物28的合成

合成方法參考實(shí)施例2，得到黃色固體(245mg，77％)。MS(ESI^-):m/z:317([M-H]^-)；¹H NMR(400MHz,DMSO-d₆)δ13.60(s,1H),8.54(s,1H),8.24(s,1H),8.09–7.88(m,3H),7.68–7.42(m,4H),3.18–2.93(m,4H).

實(shí)施例30：化合物29的合成

合成方法參考實(shí)施例2，得到紅色固體(286mg，80％)。MS(ESI^-):m/z:357([M-H]^-)；¹H NMR(400MHz,DMSO-d₆)δ13.71(s,1H),8.53(s,1H),7.73(s,1H),6.87(s,2H),3.83(s,6H),3.73(s,3H),3.29(t,J＝5.9Hz,2H),3.10(t,J＝6.5Hz,2H).

實(shí)施例31：化合物30的合成

合成方法參考實(shí)施例2，得到白色固體(223mg，79％)。MS(ESI^-):m/z:281([M-H]^-)；¹H NMR(400MHz,DMSO-d₆)δ13.58(s,1H),8.52(s,1H),7.80(s,1H),7.47–7.15(m,4H),3.05(s,4H),2.29(s,3H).

實(shí)施例32：化合物31的合成

合成方法參考實(shí)施例2化合物1，得到白色固體(177mg，65％)。MS(ESI^-):m/z:273([M-H]^-)；¹H NMR(300MHz,CDCl₃)δ8.08(s,1H),6.87(d,J＝10.6Hz,1H),3.08-2.98(m,,4H),1.80-1.78(m 3H),1.33-1.29(m,8H).

實(shí)施例33：化合物32的合成

合成方法參考實(shí)施例2，得到白色固體(176mg，60％)。

MS(ESI^-):m/z:293([M-H]^-)；¹H NMR(400MHz,DMSO)δ13.89(s,1H),8.52(s,1H),7.72(d,J＝7.2Hz,2H),7.52–7.19(m,6H),3.23(t,J＝6.6Hz,2H),3.13(t,J＝6.3Hz,2H).

測(cè)定了本發(fā)明的部分4-氧雜-4,5,6,7-四氫苯并[B]呋喃-3-羧酸類化合物對(duì)NDM-1的抑制活性，IC₅₀值為抑制率達(dá)到50％時(shí)的抑制劑濃度。結(jié)果如表1所示：

表1

由上述結(jié)果可以看出本發(fā)明的4-氧雜-4,5,6,7-四氫苯并[B]呋喃-3-羧酸類化合物對(duì)NDM-1具有抑制作用，可以用作NDM-1的抑制劑，在制備抑制新德里金屬-β-內(nèi)酰胺酶NDM-1活性以緩解NDM-1引起的細(xì)菌對(duì)β-內(nèi)酰胺類抗生素的耐藥性的藥物中具有廣闊的應(yīng)用前景。