阳离子甾族抗微生物化合物和制造此类化合物的方法

技术领域

本发明涉及阳离子甾族抗微生物(CSA)化合物，包括具有氨基甲酸酯键的CSA化合物，以及制造具有氨基甲酸酯键的CSA化合物的方法。

背景技术

发现了抗微生物肽存在于从哺乳动物到两栖动物到昆虫到植物的生物体中。抗微生物肽的普遍存在已经被用作这些化合物不轻易产生细菌耐药性的证据。此外，考虑到不同生物体中抗微生物肽的不同序列，很明显它们已经独立进化了多次。因此，抗微生物肽似乎是控制细菌生长的“自然的”主要手段之一。例如，内源性抗微生物肽，如人凯萨林菌素(cathelicidin)LL-37，在先天免疫中起着关键作用。LL-37存在于气道粘液中，被认为在控制肺部细菌生长中起重要作用。然而，抗微生物肽的临床应用存在显著的问题，包括生产基于肽的治疗剂的相对高的成本、肽对由宿主和细菌病原体产生的蛋白酶的敏感性以及肺粘膜中蛋白质和DNA对抗微生物肽的失活。

利用抗微生物肽的抗微生物活性而没有上述问题的一种有吸引力的方法是开发抗微生物肽的非肽模拟物，其利用相同或相似的作用机制显示相似的广谱抗菌活性。非肽模拟物将提供更低成本的合成和潜在增加的对蛋白水解降解的稳定性。此外，水溶性和电荷密度的控制可用于控制与肺粘膜中蛋白质和DNA的结合。

已知抗微生物肽的实例超过1,600种，可以对它们共有的结构特征进行分类。虽然这些肽的一级序列差异很大，但绝大多数采用的形态是相似的。采用α螺旋构象的那些在螺旋的一个面上并列放置疏水侧链，而在相对面上并列放置阳离子(带正电荷)侧链。在形成β片层结构的抗微生物肽中发现了类似的形态：疏水侧链在片层的一面上，阳离子侧链在另一面上。

抗微生物肽的小分子、非肽模拟物的实例包括称为“ceragenins”的甾族化合物，其实例为“CSA-13”，其可再现抗微生物肽中的两亲形态。仍然存在的问题是CSA化合物的制造通常需要复杂的多步反应顺序。CSA化合物的制造过程中的每一个额外步骤都会增加成本并降低总的产品产量。因此，仍然需要确定制造更容易且更便宜同时具有期望的抗微生物、抗炎和其他期望的性质和效果的CSA化合物。

发明内容

本文公开了一类新的阳离子甾族抗微生物(CSA)化合物，其具有将一个或多个侧基连接至甾醇骨架的氨基甲酸酯基团。氨基甲酸酯连接的CSA化合物制造起来更容易且更便宜，并且还具有所需的抗微生物、抗炎和其它所需的性能。

本文公开的CSA化合物，包括其盐，可具有式I、II或III的结构，其具有稠环甾族骨架，并且其中R

在实施方案中，R

-O-(C＝O)-NR

其中R

在实施方案中，R

-R

其中R

其中R

/>

在实施方案中，制造本文公开的具有氨基甲酸酯键的CSA化合物的方法包括：(1)任选地在一个或多个步骤中反应或保护胆酸的酸性基团以形成R

本文公开的CSA化合物的优点包括，但不限于，与现有的CSA化合物相比，相当的和/或改进的抗微生物活性、抗炎活性和其它所需的性质，和/或与现有的合成路线相比，简化的CSA化合物和/或中间体CSA化合物的合成。

附加特征和优点将部分在以下描述中阐述，并且部分将从描述中显而易见，或可通过实施本文公开的实施方案了解。应该理解，前面的简要概述和下面的详细描述都是示例性的，而不是对这里公开的或要求保护的实施方案的限制。

具体实施方式

本文公开了一类新的阳离子甾族抗微生物(CSA)化合物，其具有将一个或多个侧基连接至甾醇骨架的氨基甲酸酯官能团。氨基甲酸酯连接的CSA化合物制造起来更容易且更便宜，并且还具有所需的抗微生物、抗炎和其它所需的性能。

定义

任何“R”基团，例如但不限于R

本文所用的“环”可为杂环或碳环。“饱和的”是指其中每个原子被氢化或取代使得每个原子的化合价被填充的环。“不饱和的”是指其中环的每个原子的化合价不能被氢或其他取代基填充的环。例如，稠环中的相邻碳原子可以相互双键连接。不饱和也可以包括删除至少一个下列对，并在这些删除位置用双键完成环碳原子的化合价，例如R

当基团是“取代的”时，它可以被一个、两个、三个或更多个指定的取代基取代，所述取代基可以相同或不同，各自取代氢原子。如果没有指定取代基，则指定的“取代的”基团可以被一个或多个基团取代，这些基团单独且独立地选自烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、环炔基、酰基烷基、烷氧基烷基、氨基烷基、氨基酸、芳基、杂芳基、杂脂环基(heteroalicyclyl)、芳烷基、杂芳烷基、(杂脂环基)烷基、羟基、被保护的羟基、烷氧基、芳氧基、酰基、巯基、烷硫基、芳硫基、氰基、卤素(例如F、Cl、Br和I)、硫代羰基、O-氨基甲酰基、N-氨基甲酰基、O-硫代氨基甲酰基、N-硫代氨基甲酰基、C-氨基、N-氨基、S-磺酰胺基、N-磺酰胺基、C-羧基、被保护的C-羧基、O-羧基、异氰酸基、硫氰酸基、异硫氰酸基、硝基、氧代、甲硅烷基、硫基、亚磺酰基、磺酰基、卤代烷基、卤代烷氧基、三卤甲烷磺酰基、三卤甲烷磺酰胺基、氨基、单取代的氨基和双取代的氨基、R

术语“C

“氨基甲酸酯基”是指“-O-(C＝O)-NR

“烷基”是指包含完全饱和(无双键或三键)的烃基的直链或支链烃链。烷基可以具有1至25个碳原子(无论何时出现在本文中，数值范围如“1至25”指给定范围内的每个整数；例如，“1至25个碳原子”是指烷基可以由1个碳原子、2个碳原子、3个碳原子等，至多并包括25个碳原子组成，尽管本定义也包括没有指定数值范围的术语“烷基”的情况)。烷基也可以是具有1至15个碳原子的中等大小的烷基。烷基也可以是具有1至6个碳原子的低级烷基。化合物的烷基可以被指定为“C

“烯基”是指在直链或支链烃链中含有一个或多个双键的烷基基团。烯基基团可具有2至25个碳原子(无论何时出现在本文中，数值范围如“2至25”指给定范围内的每个整数；例如，“2至25个碳原子”是指烯基可由2、3或4个碳原子等，至多并包括25个碳原子组成，尽管本定义也包括未指定数值范围的术语“烯基”的情况)。烯基基团也可以是具有2至15个碳原子的中等大小的烯基。烯基也可以是具有1至6个碳原子的低级烯基。该化合物的烯基基团可被指定为“C4”或“C2-C4烯基”或类似名称。烯基基团可以是未取代的或取代的。

“炔基”是指在直链或支链烃链中含有一个或多个三键的烷基基团。炔基可具有2至25个碳原子(无论何时出现在本文中，数值范围如“2至25”指给定范围内的每个整数；例如，“2至25个碳原子”是指炔基基团可以由2、3或4个碳原子等，至多并包括25个碳原子组成，尽管本定义也包括术语“炔基”的出现，这里没有指定数值范围)。炔基也可以是具有2至15个碳原子的中等大小的炔基。炔基也可以是具有2至6个碳原子的低级炔基。该化合物的炔基基团可被指定为“C

“芳基”是指碳环(全碳)的单环或多环芳环体系(包括其中两个碳环共享一个化学键的稠环体系)，其在所有环中具有完全离域的π电子体系。芳基基团中的碳原子数可以变化。例如，芳基可以是C

“芳烷基”和“芳基(烷基)”是指作为取代基通过低级亚烷基连接的芳基基团。芳烷基可具有6至20个碳原子(无论何时出现在本文中，数值范围如“6至20”指给定范围内的每个整数；例如，“6至20个碳原子”是指芳烷基基团可以由6个碳原子、7个碳原子、8个碳原子等，至多并包括20个碳原子组成，尽管本定义也包括未指定数值范围的术语“芳烷基”的情况)。芳烷基的低级亚烷基和芳基基团可以是取代的或未取代的。例子包括但不限于苄基、2-苯基烷基、3-苯基烷基和萘烷基。

“低级亚烷基基团”是指C

“环烷基”是指完全饱和的(没有双键或三键)单环或多环烃环系统。当由两个或多个环组成时，这些环可以以稠合的方式连接在一起。环烷基可以在一个或多个环中含有3至10个原子，或者在一个或多个环中含有3至8个原子。环烷基基团可以是未取代的或取代的。典型的环烷基基团包括但绝不限于环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基和环辛基。

“环烯基”是指在至少一个环中含有一个或多个双键的单环或多环烃环体系；但是如果存在一个以上的双键，双键不能在所有的环中形成完全离域的π电子体系(否则该基团将是“芳基”，如本文所定义的)。当由两个或多个环组成时，这些环可以以稠合的方式连接在一起。环烯基基团可以是未取代的或取代的。

“环炔基”是指在至少一个环中含有一个或多个三键的单环或多环烃环体系。如果存在一个以上的三键，三键不能在所有的环中形成完全离域的π电子体系。当由两个或多个环组成时，这些环可以以稠合的方式连接在一起。环炔基基团可以是未取代的或取代的。

“烷氧基(alkoxy或alkyloxy)”是指式-OR，其中R是如上定义的烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基或环炔基。烷氧基的非限制性列表是甲氧基、乙氧基、正丙氧基、1-甲基乙氧基(异丙氧基)、正丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基和叔丁氧基。烷氧基可以是取代的或未取代的。

“酰基”是指作为取代基通过羰基基团连接的氢、烷基、烯基、炔基、芳基或杂芳基，例如–(C＝O)–R。实例包括甲酰基、乙酰基、丙酰基、苯甲酰基和丙烯酰基。酰基可以是取代的或未取代的。

“烷氧基烷基(alkoxyalkyl或alkyloxyalkyl)”是指作为取代基通过低级亚烷基基团连接烷氧基基团。实例包括烷基-O-烷基-和烷氧基-烷基-，其中术语烷基和烷氧基如本文所定义。

“羟烷基”是指其中一个或多个氢原子被羟基基团取代的烷基基团。示例性的羟烷基基团包括但不限于2-羟乙基、3-羟丙基、2-羟丙基和2,2-二羟基乙基。羟烷基可以是取代的或未取代的。

“卤代烷基”是指其中一个或多个氢原子被卤素取代的烷基基团(例如，单卤代烷基、二卤代烷基和三卤代烷基)。实例包括氯甲基、氟甲基、二氟甲基、三氟甲基和1-氯-2-氟甲基、2-氟异丁基。卤代烷基可以是取代的或未取代的。

“氨基”是指“NH

“羟基”是指“-OH”。

“氰基”是指“-CN”。

“羰基”或“氧代”是指“-C＝O”。

“叠氮基”是指“-N

“氨基烷基”是指作为取代基通过低级亚烷基基团连接的氨基基团。例子包括H

“烷基羧基烷基”是指作为取代基与羧基相连的烷基基团，羧基作为取代基与烷基基团相连。实例包括烷基-(C＝O)-O-烷基-和烷基-O-(C＝O)-烷基-，术语烷基如本文所定义。

“烷基氨基烷基”是指作为取代基与氨基基团相连的烷基基团，该氨基作为取代基与烷基基团相连。实例包括烷基-NH-烷基-，术语烷基如本文所定义。

“二烷基氨基烷基”和“二(烷基)氨基烷基”是指分别作为取代基与氨基基团相连的两个烷基基团，该氨基基团作为取代基与烷基基团相连。实例包括

“烷基氨基烷基氨基”是指作为取代基与氨基基团相连的烷基基团，该氨基基团作为取代基与烷基基团相连，该烷基基团作为取代基与氨基基团相连。实例包括烷基-NH-烷基-NH-，术语烷基如本文所定义。

“烷基氨基烷基氨基烷基氨基”是指作为取代基连接到氨基基团上的烷基基团，该氨基基团作为取代基连接到烷基基团上，该烷基基团作为取代基连接到氨基基团上，该氨基基团作为取代基连接到烷基基团上。实例包括烷基-NH-烷基-NH-烷基-，术语烷基如本文所定义。

“芳基氨基烷基”是指作为取代基与氨基基团相连的芳基基团，该氨基基团作为取代基与烷基基团相连。例子包括芳基-NH-烷基-，术语芳基和烷基如本文所定义。

“氨基烷氧基”是指作为取代基连接到烷氧基基团上的氨基基团。实例包括H

“氨基烷氧基烷基”是指作为取代基与烷氧基相连的氨基基团，该烷氧基基团作为取代基与烷基基团相连。实例包括H

“氨基烷基羧基”是指作为取代基与烷基基团相连的氨基基团，该烷基基团作为取代基与羧基基团相连。实例包括H

“氨基烷基氨基羰基”是指作为取代基连接到烷基基团上的氨基基团，该烷基基团作为取代基连接到氨基基团上，该氨基基团作为取代基连接到羰基基团上的。实例包括H

“氨基烷基甲酰胺基”是指作为取代基连接到烷基基团上的氨基基团，该烷基基团作为取代基连接到羰基基团上，该羰基基团作为取代基连接到氨基基团上。实例包括H

“叠氮基烷氧基”是指作为取代基连接到烷氧基基团上的叠氮基基团。实例包括N

“氰基烷氧基”是指作为取代基连接到烷氧基基团上的氰基基团。实例包括NC-烷基-O-和NC-烷氧基-，术语烷基和烷氧基如本文所定义。

“硫基”是指“-SR”，其中R可以是氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、环炔基、芳基、杂芳基、杂脂环基、芳烷基或(杂脂环基)烷基。硫基可以是取代的或未取代的。

“亚磺酰基”是指“-(S＝O)-R”，其中R可以与关于硫基所定义的相同。亚磺酰基可以是取代的或未取代的。

“磺酰基”是指“-(S＝O)-OR”，其中R可以与关于硫基所定义都相同。磺酰基可以是取代的或未取代的。

“O-羧基”是指“R-(C＝O)-O-”，其中R可以是氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、环炔基、芳基、杂芳基、杂脂环基、芳烷基或(杂脂环基)烷基，如本文所定义。O-羧基可以是取代的或未取代的。

“酯”和“C-羧基”是指“-(C＝O)-OR”，其中R可以与关于O-羧基所定义的相同。酯和C-羧基可以是取代的或未取代的。

“硫代羰基”是指“-(C＝S)-R，其中R可以与关于O-羧基所定义的相同。硫代羰基可以是取代的或未取代的。

“三卤甲烷磺酰基”是指“X

“S-磺酰胺基”是指“-SO

“N-磺酰胺基”是指“RSO

“O-氨基甲酰基”是指“-O-(C＝O)-N(RARB)”，其中RA和RB可以独立地是氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、环炔基、芳基、杂芳基、杂脂环基、芳烷基或(杂脂环基)烷基。O-氨基甲酰基可以是取代的或未取代的。

“N-氨基甲酰基”是指“RO-(C＝O)-N(RA)-”，其中R和RA可以独立地为氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、环炔基、芳基、杂芳基、杂脂环基、芳烷基或(杂脂环基)烷基。N-氨基甲酰基可以是取代的或未取代的。

“O-硫代氨基甲酰基”是指“-O-(C＝S)-N(RARB)”，其中RA和RB可以独立地是氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、环炔基、芳基、杂芳基、杂脂环基、芳烷基或(杂脂环基)烷基。O-硫代氨基甲酰基可以是取代的或未取代的。

“N-硫代氨基甲酰基”是指“RO-(C＝S)-N(RA)-”，其中R和RA可以独立地是氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、环炔基、芳基、杂芳基、杂脂环基、芳烷基或(杂脂环基)烷基。N-硫代氨基甲酰基可以是取代的或未取代的。

“C-酰氨基”是指“-(C＝O)-N(RARB)”，其中RA和RB可独立地为氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、环炔基、芳基、杂芳基、杂脂环基、芳烷基或(杂脂环基)烷基。C-酰氨基可以是取代的或未取代的。

“N-酰氨基”是指“R-(C＝O)-N(RA)-”，其中R和RA可以独立地是氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、环炔基、芳基、杂芳基、杂脂环基、芳烷基或(杂脂环基)烷基。N-酰氨基可以是取代的或未取代的。

“胍基烷氧基”是指作为取代基连接到烷氧基基团上的胍基基团。实例包括

“胍基烷基羧基”是指作为取代基与烷基基团相连的胍基基团，该烷基基团作为取代基与羧基基团相连。实例包括

“季铵烷基羧基”是指作为取代基与烷基基团相连的季铵化氨基基团，所述烷基基团作为取代基与羧基基团相连。实例包括

“卤原子”和“卤素”是指元素周期表第7列的任何一种放射性稳定原子，例如氟、氯、溴和碘。

在未指定取代基数量的情况下(例如卤代烷基)，可以存在一个或多个取代基。例如，“卤代烷基”可以包括一种或多种相同或不同的卤素。

“氨基酸”是指任何氨基酸(标准和非标准氨基酸)，包括但不限于α-氨基酸、β-氨基酸、γ-氨基酸和δ-氨基酸。合适的氨基酸的实例包括但不限于丙氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、半胱氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、脯氨酸、丝氨酸、酪氨酸、精氨酸、组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸和缬氨酸。合适氨基酸的其它例子包括但不限于鸟氨酸、羟脯氨酸、2-氨基异丁酸、脱氢丙氨酸、γ-氨基丁酸、瓜氨酸、β-丙氨酸、α-乙基甘氨酸、α-丙基甘氨酸和正亮氨酸。

连接基团是用于将一种甾族化合物连接到另一种甾族化合物上的二价部分。在实施方案中，连接基团用于连接第一CSA和第二CSA(可以相同或不同)。连接基团的实例是(C

“P.G.”或“保护基团(protecting group或protecting groups)”是指添加到分子中的任何原子或原子团，以防止分子中的现有基团经历不希望的化学反应。保护基团部分的实例描述于T.W.Greene和P.G.M.Wuts,Protective Groups in Organic Synthesis,3.Ed.John Wiley&Sons,1999和J.F.W.McOmie,Protective Groups in OrganicChemistry Plenum Press,1973，这两篇文献以引用的方式并入本文用于公开合适的保护基团的有限目的。可以以这样的方式选择保护基团部分，使得它们对某些反应条件是稳定的，并且容易在方便的阶段使用本领域已知的方法移除。保护基团的非限制性列表包括苄基；取代的苄基；烷基羰基和烷氧基羰基(例如叔丁氧基羰基(BOC)、乙酰基或异丁酰基)；芳基烷基羰基和芳基烷氧基羰基(例如苄氧基羰基)；取代的甲基醚(例如甲氧基甲基醚)；取代的乙醚；取代的苄基醚；四氢呋喃基醚；硅烷基(例如，三甲基硅烷基、三乙基硅烷基、三异丙基硅烷基、叔丁基二甲基硅烷基、三异丙基硅烷基氧甲基、[2-(三甲基硅烷基)乙氧基]甲基或叔丁基二苯基硅烷基)；酯类(如苯甲酸酯)；碳酸酯(例如甲氧基甲基碳酸酯)；磺酸酯(例如甲苯磺酸酯或甲磺酸酯)；无环缩酮(例如二甲基缩醛)；环状缩酮(例如，1,3-二氧六环、1,3-二氧戊环和本文所述的那些)；无环缩醛；环状缩醛(例如，本文描述的那些)；无环半缩醛；环状半缩醛；环状二硫缩酮(例如，1,3-二噻烷或1,3-二硫戊环)；原酸酯(例如，本文所述的那些)和三芳基甲基(例如，三苯甲基；单甲氧基三苯甲基(MMTr)；4,4'-二甲氧基三苯甲基(DMTr)；4,4',4”-三甲氧基三苯甲基(TMTr)；以及本文描述的那些)。氨基保护基团是本领域技术人员已知的。一般来说，保护基团的种类并不重要，只要它对化合物其它位置上的任何后续反应的条件是稳定的，并且可以在适当的时候被移除，而不会对分子的其余部分产生不利影响。此外，在实质性的合成转化完成后，保护基团可以被另一个取代。显然，当化合物与本文公开的化合物的不同之处仅在于所公开的化合物的一个或多个保护基团被不同的保护基团取代时，该化合物在本公开的范围内。

CSA化合物：

阳离子甾族抗微生物(CSA)化合物，也称为“CSA化合物”、“CSA”、CSA分子或“ceragenin”化合物，是合成产生的小分子化合物，其包括甾醇骨架，该骨架上连接有各种带电基团(例如，胺和阳离子基团)。甾醇骨架可用于在甾醇骨架的面或平面上定向胺或胍基团。基于连接到骨架的官能团，CSA是阳离子型和两亲型的。它们在表面上是两亲性的，有一个疏水面和一个聚阳离子面。

不希望被理论束缚，本文所述的CSA分子作为抗微生物剂(例如，抗细菌、抗真菌和抗病毒)。据信，例如，抗微生物CSA分子可通过与细菌和其它微生物的细胞膜结合并改变该细胞膜而作为抗微生物剂，例如通过形成允许对微生物生存至关重要的离子和细胞质物质泄漏的孔，并导致受影响微生物的死亡。此外，抗微生物CSA分子还可以使细菌对其他抗生素敏感。例如，在抗微生物CSA分子的浓度低于相应的最小抑菌浓度(MIC)时，CSA化合物可以通过破坏细胞膜，例如通过增加膜渗透性，使细菌对其他抗生素更敏感。据推测，带电荷的阳离子基团可能是破坏细菌细胞膜和赋予抗微生物特性的原因。CSA分子可能对真菌和病毒具有类似的膜或外壳破坏作用。

作为背景，示例性CSA化合物及其制造方法描述于美国专利号6,350,738、6,486,148、6,767,904、7,598,234、7,754,705、8,691,252、8,975,310、9,434,759、9,527,883、9,943,614、10,155,788、10,227,376、10,370,403和10,626,139以及美国专利公开号2016/0311850和2017/0210776，这些专利通过引用并入本文。鉴于本文引用的参考文献和实施例，熟练的技术人员将认识到本文列出的通式内的化合物并理解它们的制备。

本文公开的化合物和组合物任选制备成盐，当一个或多个胺基团被质子化时，这有利地使它们成为阳离子。本文所用的术语“盐”是广义的术语，并被赋予对于熟练的技术人员来说的通常和习惯的含义(并不限于特殊或定制的含义)，是指但不限于化合物的盐。在实施方案中，盐是化合物的酸加成盐。盐可以通过使化合物与无机酸如氢卤酸(例如盐酸或氢溴酸)、硫酸、硝酸、磷酸和膦酸反应来获得。盐也可以通过使化合物与有机酸反应来获得，所述有机酸如脂肪族或芳香族羧酸或磺酸，亚磺酸，例如甲酸、乙酸、丙酸、乙醇酸、丙酮酸、丙二酸、马来酸、富马酸、三氟乙酸、苯甲酸、肉桂酸、扁桃酸、琥珀酸、乳酸、苹果酸、酒石酸、柠檬酸、抗坏血酸、烟酸、甲磺酸、乙磺酸、对甲苯磺酸、水杨酸、硬脂酸、粘康酸、丁酸、苯乙酸、苯丁酸、丙戊酸、1,2-乙二磺酸、2-羟基乙磺酸、苯磺酸、2-萘磺酸或1,5-萘二磺酸。盐也可以通过使化合物与碱形成盐来获得，所述盐如铵盐；碱金属盐，如锂盐、钠盐或钾盐；碱土金属盐，如钙盐、镁盐或铝盐；有机碱的盐如二环己胺、N-甲基-D-葡糖胺、三(羟甲基)甲胺、C

在实施方案中，盐是盐酸盐。在实施方案中，盐是单盐酸盐、二盐酸盐、三盐酸盐或四盐酸盐。盐的其它实例包括硫酸加成盐、磺酸加成盐、二磺酸加成盐、1,5-萘二磺酸加成盐、硫酸盐和硫酸氢盐。

本文公开的CSA化合物可具有式I、II或III的结构，或其盐，具有甾族骨架，其中R

在实施方案中，R

-O-(C＝O)-NR

其中R

在实施方案中，R

-R

其中R

当CSA化合物具有式I的结构时，m、n、p和q独立地为0或1。

当CSA化合物具有式I或II的结构时，环A、B、C和D独立地是饱和的，或完全或部分不饱和的，条件是环A、B、C和D中的至少两个是饱和的。

当CSA化合物具有式I或II的结构时，

R

当环A、B、C或D中的一个不饱和时，R

条件是R

在实施方案中，R

当环A、B、C或D中的一个不饱和时，R

条件是R

在实施方案中，R

在实施方案中，R

在实施方案中，环A、B、C和D中的一个或多个为杂环。

在实施方案中，环A、B、C和D是非杂环的。

在实施方案中，CSA化合物为式III的化合物，其为具有特定立体化学的式I和式II的亚属，其中R

其中R

在实施方案中，R

-O-(C＝O)-NR

其中R

在实施方案中，R

-R

其中，

R

R

在实施方案中，其中R

优选地，当R

在一些实施方案中，R

在一些实施方案中，R

在一些实施方案中，R

其中R

药物组合物

虽然本文所述的CSA化合物可单独施用，但优选将化合物配制成药物组合物(即，制剂)。药物组合物是可以在体外或体内或以上述两种方式施用于受试者以治疗或改善病症的任何组合物。在一个优选的实施方案中，药物组合物可以体内施用。受试者可以包括一种或多种细胞或组织，或生物体。在示例性实施方案中，所述受试者是动物。在实施方案中，所述动物是哺乳动物。在一些实施方案中，所述哺乳动物可以是人类或灵长类动物。哺乳动物包括任何哺乳动物，例如但不限于牛、猪、绵羊、山羊、马、骆驼、水牛、猫、狗、大鼠、小鼠和人类。

“药学上可接受的”和“生理学上可接受的”是指生物相容性制剂，气体、液体或固体，或其混合物，其适合于一种或多种施用途径、体内递送或接触。制剂是相容的，因为它不破坏其中的活性成分(例如，CSA化合物)的活性，或不诱导远远超过任何预防或治疗效果或益处的不利副作用。

药物组合物可与药学上可接受的赋形剂一起配制，例如载体、溶剂、稳定剂、佐剂、稀释剂等，其取决于特定的施用方式和剂型。药物组合物可以被配制成达到生理相容的pH，并且可以在约3至11的范围内，优选约3至7，其取决于制剂和施用途径。在替代实施方案中，pH被调节至约5至8。药物组合物可以包含治疗或预防有效量的至少一种本文所述的化合物，以及一种或多种药学上可接受的赋形剂。

所述药物组合物可包含本文所述化合物的组合和/或可包含用于治疗或预防细菌感染的第二活性成分(例如，抗细菌剂或抗微生物剂)。

该组合物可配制成涂层，例如在医疗装置上的涂层。在实施方案中，所述涂层在医疗器械上。

肠胃外或口服施用的制剂可以是固体、液体溶液、乳液或悬浮液。用于肺部施用的可吸入制剂可以是液体或粉末。药物组合物可以配制成冻干固体，其在施用前用生理相容的溶剂重构。替代的药物组合物可以配制成糖浆、乳膏、软膏、片剂等。

组合物可包含一种或多种赋形剂。药学上可接受的赋形剂部分取决于所施用的特定组合物以及用于施用该组合物的特定方法。存在多种药物组合物的合适制剂(参见，例如，Remington’s Pharmaceutical Sciences)。

合适的赋形剂可以是载体分子，其包括大的、缓慢代谢的大分子，例如蛋白质、多糖、聚乳酸、聚乙醇酸、聚合氨基酸、氨基酸共聚物和无活性病毒颗粒。其他示例性赋形剂包括抗氧化剂，如抗坏血酸；螯合剂，如EDTA；碳水化合物，例如糊精、羟烷基纤维素、羟烷基甲基纤维素、硬脂酸；液体，例如油、水、生理盐水、甘油和乙醇；润湿剂或乳化剂；pH缓冲物质；等等。脂质体是药学上可接受的赋形剂。

可将药物组合物配制成适用于预期施用方法的任何形式。当打算用于口服时，例如，可以制备片剂、锭剂、含片、水或油悬浮液、非水性溶液、可分散的粉末或颗粒(包括微粉化颗粒或纳米颗粒)、乳剂、硬胶囊或软胶囊、糖浆或酏剂。用于口服的组合物可以根据药物组合物生产领域已知的任何方法制备，并且这种组合物可以包含一种或多种试剂，包括甜味剂、调味剂、着色剂和防腐剂，以提供可口的制剂。

特别适合与片剂结合使用的药学上可接受的赋形剂包括，例如，惰性稀释剂，如纤维素、碳酸钙或碳酸钠、乳糖、磷酸钙或磷酸钠；崩解剂，如交联聚维酮、玉米淀粉或海藻酸；粘合剂，如聚维酮、淀粉、明胶或阿拉伯胶；和润滑剂，如硬脂酸镁、硬脂酸或滑石。

片剂可以不包衣，或者也可以通过包括微囊化在内的已知技术包衣，以延迟在胃肠道中的崩解和吸收，从而提供更长时间的持续作用。例如，可以使用延时材料，如单独使用或与蜡一起使用单硬脂酸甘油酯或二硬脂酸甘油酯。

口服制剂还可以硬明胶胶囊的形式存在，其中活性成分与惰性固体稀释剂(如纤维素、乳糖、磷酸钙或高岭土)混合，或者以软明胶胶囊的形式存在，其中活性成分与非水或油介质(如甘油、丙二醇、聚乙二醇、花生油、液体石蜡或橄榄油)混合。

可将药物组合物配制成混悬剂，其包含与至少一种适于制备混悬剂的药学上可接受的赋形剂混合的CSA化合物。

通过加入合适的赋形剂，可将药物组合物配制成适于制备混悬剂的可分散粉末和颗粒。

适用于与混悬剂结合的赋形剂包括悬浮剂，如羧甲基纤维素钠、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、海藻酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、黄蓍胶、阿拉伯胶，分散剂或湿润剂，如天然存在的磷脂(如卵磷脂)、环氧烷烃与脂肪酸的缩合产物(如聚氧乙烯硬脂酸酯)、环氧乙烷与长链脂肪醇的缩合产物(如十七烷氧基乙醇)、环氧乙烷与衍生自脂肪酸和己糖醇酐的偏酯的缩合产物(如聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯)；多糖和多糖样化合物(例如硫酸葡聚糖)；糖胺聚糖和糖胺聚糖样化合物(例如，透明质酸)；和增稠剂，如卡波姆、蜂蜡、硬石蜡或鲸蜡醇。悬浮液还可以包含一种或多种防腐剂如乙酸、甲基和/或正丙基对羟基苯甲酸酯；一种或多种着色剂；一种或多种调味剂；和一种或多种甜味剂如蔗糖或糖精。

药物组合物可为水包油乳液的形式。油相可以是植物油，如橄榄油或花生油，矿物油，如液体石蜡，或它们的混合物。合适的乳化剂包括天然存在的胶质，如阿拉伯胶和黄蓍胶；天然存在的磷脂，如大豆卵磷脂，衍生自脂肪酸的酯或偏酯；己糖醇酐，例如脱水山梨糖醇单油酸酯；以及这些偏酯与环氧乙烷的缩合产物，例如聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯。乳剂还可以含有甜味剂和调味剂。糖浆和酏剂可以用甜味剂配制，如甘油、山梨醇或蔗糖。这种制剂还可以含有缓和剂、防腐剂、调味剂或着色剂。

药物组合物可为无菌可注射制剂的形式，例如无菌可注射水乳剂或油质混悬剂。乳液或悬浮液可以根据已知的技术使用上面已经提到的那些合适的分散剂或湿润剂和悬浮剂来配制。无菌注射制剂也可以是在无毒的肠胃外可接受的稀释剂或溶剂中的无菌注射溶液或悬浮液，例如在1,2-丙二醇中的溶液。

无菌注射制剂也可制成冻干粉。可以使用的可接受的载体和溶剂是水、林格氏溶液和等渗氯化钠溶液。此外，无菌不挥发油可用作溶剂或悬浮介质。为此，可以使用任何温和的不挥发油，包括合成的甘油单酯或甘油双酯。此外，脂肪酸如油酸同样可用于注射剂的制备。

为了获得药物组合物的稳定水溶性剂型，可将本文所述化合物的药学上可接受的盐溶解在有机或无机酸的水溶液中，例如0.3M琥珀酸溶液，或更优选柠檬酸溶液。如果不能获得可溶性盐形式，可以将化合物溶解在合适的助溶剂或助溶剂的组合中。合适的助溶剂的实例包括乙醇、丙二醇、聚乙二醇300、聚山梨酯80、甘油等，浓度范围为总体积的约0-60％。在一个实施方案中，将活性化合物溶解在DMSO中，并用水稀释。

药物组合物还可以是活性成分的盐形式在适当水性载体(如水或等渗盐水或葡萄糖溶液)中的溶液形式。还考虑了已经通过化学或生物化学部分的取代或添加进行了修饰的化合物，这使得它们更适于递送(例如，增加溶解度、生物活性、适口性、减少不良反应等)，例如通过酯化、糖基化、聚乙二醇化和络合。

许多治疗剂具有不期望的短半衰期和/或不期望的毒性。因此，改善半衰期或毒性的概念适用于各种治疗和领域。然而，药物组合物可以通过将治疗剂与生物化学部分复合来制备，以改善这种不良性质。蛋白质是一种特殊的生物化学部分，可以与CSA复合，用于多种应用中的施用。在一些实施方案中，一种或多种CSA与蛋白质复合。在一些实施方案中，一种或多种CSA与蛋白质复合以增加CSA的半衰期。在其他实施方案中，一种或多种CSA与蛋白质复合以降低CSA的毒性。白蛋白是与CSA复合的特别优选的蛋白质。在一些实施方案中，白蛋白是无脂肪白蛋白。

就CSA治疗剂而言，可将用于络合的生物化学部分以0.25、0.5、0.75、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、10、20、50或100重量当量，或以任何两个上述数字或大约任何数字为界限的范围添加到药物组合物中。在实施方案中，白蛋白与CSA的重量比为约18:1或更低，例如约9:1或更低。在实施方案中，CSA用白蛋白包被。

可向药物组合物中添加非生物化学化合物，以降低治疗剂的毒性和/或提高半衰期。可降低毒性的添加剂的合适量和比例可通过细胞分析来确定。就CSA治疗剂而言，降低毒性的化合物可以以0.25、0.5、0.75、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、10、20、50或100重量当量，或以任何两个上述数字或大约任何数字为界限的范围添加到药物组合物中。在实施方案中，毒性降低化合物是椰油酰基二乙酸酯，例如

在实施方案中，利用一种或多种表面活性剂制备CSA组合物。在具体实施方案中，CSA与一种或多种泊洛沙姆表面活性剂复合。泊洛沙姆表面活性剂是非离子型三嵌段共聚物，由聚氧丙烯(聚(氧化丙烯))的中心疏水链和在两侧的聚氧乙烯(聚(氧化乙烯))的两个亲水链组成。在一些实施方案中，泊洛沙姆是液体、糊剂或薄片(固体)。合适的泊洛沙姆的实例包括商品名为Synperonics、Pluronics或Kolliphor的那些。在一些实施方案中，组合物中的一种或多种泊洛沙姆表面活性剂是片状泊洛沙姆。在实施方案中，组合物中的一种或多种泊洛沙姆表面活性剂分子量为约3600g/mol的聚氧丙烯的中心疏水链，并且具有约70％的聚氧乙烯含量。在实施方案中，一种或多种泊洛沙姆与CSA的比例在约50至1之间、大约40至1之间、大约30至1之间、大约20至1之间、大约10至1之间、大约5至1之间、大约1至1之间、大约1至10之间、大约1至20之间、大约1至30之间、大约1至40之间、或者大约1至50之间。在实施方案中，一种或多种泊洛沙姆与CSA的比例在50至1之间、40至1之间、30至1之间、20至1之间、10至1之间、5至1之间、1至1之间、1至10之间、1至20之间、1至30之间、1至40之间、或者1至50之间。在实施方案中，一种或多种泊洛沙姆与CSA的比例在约50至1至约1至50之间。在实施方案中，一种或多种泊洛沙姆与CSA的比例在约30至1至约3至1之间。在一些实施方案中，泊洛沙姆是普朗尼克(Pluronic)F127。

泊洛沙姆的量可以基于组合物的重量百分比。在实施方案中，泊洛沙姆的量为约10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％，约为任何上述数值，或以任何两个上述数字或制剂为界限的范围。在实施方案中，一种或多种泊洛沙姆占施用于患者的制剂重量的约10％至约40％。在一些实施方案中，一种或多种泊洛沙姆占制剂重量的约20％至约30％。在实施方案中，制剂包含少于约50％、40％、30％、20％、10％、5％或1％的CSA。在实施方案中，制剂包含少于约20重量％的CSA。上述泊洛沙姆制剂特别适用于治疗方法、装置涂层、单位剂型(即溶液、漱口剂、注射剂)的制备等。

在实施方案中，本文所述的化合物可配制成适于低溶解度化合物的基于脂质的制剂用于口服施用。基于脂质的制剂通常可以提高这类化合物的口服生物利用度。

药物组合物可包含治疗或预防有效量的本文所述化合物，以及至少一种药学上可接受的赋形剂，所述赋形剂选自由中链脂肪酸或其丙二醇酯(例如，可食用脂肪酸如辛酸和癸酸的丙二醇酯)和药学上可接受的表面活性剂(如聚氧乙烯40氢化蓖麻油)组成的组。

在实施方案中，可加入环糊精作为水溶性增强剂。优选的环糊精包括α-、β-和γ-环糊精的羟丙基、羟乙基、葡萄糖基、麦芽糖基和麦芽三糖基衍生物。一种特别优选的环糊精增溶剂是羟丙基-o-环糊精(BPBC)，它可以加入到任何上述组合物中以进一步改善实施方案化合物的水溶性特性。在一个实施方案中，组合物包含约0.1％至约20％的羟丙基-o-环糊精，更优选约1％至约15％的羟丙基-o-环糊精，甚至更优选约2.5％至约10％的羟丙基-o-环糊精。所用的增溶剂的量将取决于组合物中实施方案的化合物的量。

合成

本文公开的方法可如下所述，或是这些方法的修改。修改方法的方式尤其包括本领域技术人员已知的温度、溶剂、试剂等。通常，在本文公开的任何制备过程中，保护任何相关分子上的敏感或反应性基团可能是必要的和/或需要的。这可以通过常规的保护基团来实现，例如在Protective Groups in Organic Chemistry(ed.J.F.W.McOmie,PlenumPress,1973)和P.G.M.Green,T.W.Wutts,Protecting Groups in Organic Synthesis(3rded.)Wiley,New York(1999)中描述的那些，这两篇文献均以引用的方式整体并入本文。可以使用本领域已知的方法在方便的后续阶段移除保护基团。用于合成适用化合物的合成化学转化是本领域已知的，包括例如在R.Larock,Comprehensive OrganicTransformations,VCH Publishers,1989或L.Paquette,ed.,Encyclopedia of Reagentsfor Organic Synthesis,John Wiley and Sons,1995中描述的那些，这两篇文献均以引用的方式整体并入本文。本文所示和所述的路线仅是说明性的，并不旨在也不应被解释为以任何方式限制权利要求的范围。本领域技术人员将能够辨别出所公开的合成方法的修改，并基于本文的公开内容设计出替代路线；所有这些修改和替代路线都在权利要求的范围内。

用于制备式I、式II和式III的化合物的示例性但非限制性的通用合成方案显示在方案A中。除非另有说明，式I、II和/或III的变量定义如上所示。

方案A

在吡啶和二氯甲烷中用氯甲酸甲酯处理胆酸(1)以形成在C24位置具有酸酐的中间体，随后用伯胺或仲胺R

在一些实施方案中，可在一锅反应中进行一些或所有前述步骤，无需纯化中间体化合物。

在一些实施方案中，用Tris-Boc处理通过中间体化合物(3)或其类似物反应形成的中间体以保护氨基，随后纯化，随后用二氧己环中的HCl处理，以脱保护胺并形成HCl酸加成盐。

前述反应可被修改以在形成中间体化合物(2)时使用癸胺或十二胺以产生CSA-256HCl或CSA-257HCl。

可以纯化HCl酸加成CSA盐，并任选用碱中和，随后分离(例如，两相液体萃取，随后蒸发有机溶剂)以产生纯化的游离碱。游离碱可以原样使用，或者可以用任何所需的酸酸化以形成酸加成盐。

酸加成盐的实例是1,5-萘二磺酸的盐(1,5-NDSA盐，例如二加成盐)，其高度不溶，因此可用作涂层，例如可植入医疗装置上的涂层。在某些情况下，NDSA盐被研磨成亚微米大小的颗粒，并以微粒形式放入涂层中。NDSA盐不溶于通常用于医疗器械灭菌的环氧乙烷，因此在多次灭菌循环后仍能保持稳定的涂层。

使CSA化合物离子化，例如通过用其它阴离子(例如使用HCl、氯化钠等的氯离子)交换NDSA部分，导致一级释放动力学，其可以在酸性条件下加速。

所公开的CSA化合物的优点是它们是热稳定的，即使在高温下也不会形成聚合或交联的聚氨酯。

实施例

将CSA-255的抗微生物活性与CSA-44进行比较，CSA-44是一种已知与其他CSA相比具有非常高的抗微生物活性的CSA化合物。比较试验中使用的微生物是耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)BAA-41和铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)(PA01 47085)。测量的最小抑制浓度(MICs)如表1所示。

表1

出乎意料的是，本发明范围内的CSA化合物具有与已知并已使用多年的CSA相同或相似的抗微生物活性，但活性氨基基团与甾醇骨架的连接显著不同。

在不脱离本发明本质或基本特征的情况下，本发明可以以其他特定形式体现。所描述的实施方案在所有方面都仅被认为是说明性的而非限制性的。因此，本发明的范围由所附权利要求书而不是前文的描述来表示。在权利要求的等同物的含义和范围内的所有变化都包含在权利要求的范围内。