本申請要求2013年10月11日提交的印度專利申請第3216/MUM/2013號的權益，所述專利申請的公開內容通過引用整體并入本文，如同在本文完全重寫。

發明領域

本發明涉及含氮化合物，它們的制備以及它們在預防或治療感染中的用途。

發明背景

細菌對已知抗菌劑抗性的出現變成治療細菌感染中的主要挑戰。期待治療細菌感染，特別是由抗性細菌引起的那些細菌感染的一種方式為研發能夠克服細菌抗性的更新抗菌劑。Coates等(Br.J.Pharmacol.2007；152(8),1147-1154.)已綜述了開發新的抗生素的新型方法。然而，開發新的抗菌劑為具有挑戰性的任務。例如，Gwynn等(Annals of the New York Academy of Sciences,2010,1213:5-19)已綜述了發現抗菌劑的挑戰。

克服細菌對已知抗菌劑的抗性的另一方法為靶向細菌機制，這有助于細菌獲得并維持抗性。例如，已知若干種細菌產生水解典型β-內酰胺抗菌劑中的β-內酰胺環的酶(β-內酰胺酶)。一旦β-內酰胺環被水解，抗菌劑對那些細菌變得無效。若干種化合物，通常被稱為β-內酰胺酶抑制劑，能夠抑制一種或多種β-內酰胺酶的活性，從而恢復常見的β-內酰胺抗菌劑的功效。β-內酰胺酶抑制劑的典型實例包括舒巴坦,他唑巴坦和克拉維酸。Drawz等(Clinical Microbiology Reviews,Jan.2010,Volume23(1),p.160-201)已綜述了β-內酰胺酶抑制的對象。美國專利第7,112,592號和美國專利申請第20100092443號公開了含有雜環核心的若干種化合物以及它們作為抗菌劑的用途。發明人現已令人驚訝地發現含氮化合物具有抗菌活性。

發明概述

因此，提供了含氮化合物，制備這些化合物的方法，包含這些化合物的藥物組合物以及使用這些化合物預防或治療對象中細菌感染的方法。

在一個通用方面，提供了式(I)的化合物

或其立體異構體或藥學可接受的衍生物；其中M為陽離子。

在另一通用方面，提供了藥物組合物，其包含式(I)的化合物或其立體異構體或藥學可接受的衍生物。

在另一通用方面，提供了用于預防或治療對象中細菌感染的方法，所述方法包括向所述對象施用藥學有效量的式(I)的化合物或其立體異構體或藥學可接受的衍生物。在另一通用方面，提供了用于預防或治療對象中細菌感染的方法，所述感染由產生一種或多種β-內酰胺酶的細菌引起，所述方法包括向所述對象施用藥學有效量的式(I)的化合物或其立體異構體或藥學可接受的衍生物。

在另一通用方面，提供了用于預防或治療對象中細菌感染的方法，所述方法包括向所述對象施用藥學有效量的藥物組合物，所述藥物組合物包含式(I)的化合物或其立體異構體或藥學可接受的衍生物。

在另一通用方面，提供了藥物組合物，其包含：(a)式(I)的化合物或其立體異構體或藥學可接受的衍生物，以及(b)至少一種β-內酰胺酶抑制劑或其藥學可接受的衍生物。在另一通用方面，提供了藥物組合物，其包含：(a)式(I)的化合物或其立體異構體或藥學可接受的衍生物，以及(b)至少一種抗菌劑或其藥學可接受的衍生物。在另一通用方面，提供了藥物組合物，其包含：(a)式(I)的化合物或其立體異構體或藥學可接受的衍生物，以及(b)至少一種β-內酰胺酶抑制劑或其藥學可接受的衍生物，以及(c)至少一種抗菌劑或其藥學可接受的衍生物。

在另一通用方面，提供了用于預防或治療對象中細菌感染的方法，所述方法包括向所述對象施用藥學有效量的藥物組合物，所述藥物組合物包含：(a)式(I)的化合物或其立體異構體或藥學可接受的衍生物，以及(b)至少一種β-內酰胺酶抑制劑或其藥學可接受的衍生物。

在另一通用方面，提供了用于預防或治療對象中細菌感染的方法，所述方法包括向所述對象施用藥學有效量的：(a)式(I)的化合物或其立體異構體或藥學可接受的衍生物，以及(b)至少一種抗菌劑或其藥學可接受的衍生物。

在另一通用方面，提供了用于預防或治療對象中細菌感染的方法，所述方法包括向所述對象施用藥學有效量的：(a)式(I)的化合物或其立體異構體或藥學可接受的衍生物，(b)至少一種β-內酰胺酶抑制劑或其藥學可接受的衍生物，以及(c)至少一種抗菌劑或其藥學可接受的衍生物。

在另一通用方面，提供了增加抗菌劑在對象中的抗菌有效性的方法，所述方法包括將所述抗菌劑或其藥學可接受的衍生物與藥學有效量的式(I)的化合物或其立體異構體或藥學可接受的衍生物共施用。

本發明的一個或多個實施方案的細節示于以下說明書中。本發明的其它特征、對象和優勢將從下述說明書(包括權利要求書)中顯而易見。

發明詳述

現將參考示例性實施方案，以及將在本文使用具體的語言來描述所述實施方案。然而，應理解并非借以意圖限制本發明的范圍。本文示出的本發明特征的變更和進一步修飾應被認為在本發明的范圍內，所述變更和進一步修飾應被相關領域的技術人員想到并且屬于本公開。必須指出的是，除非上下文另有明確規定，如本說明書(包括權利要求)中所用，單數形式“一種/個(a)”、“一種/個(an)”和“該(the)”包括復數指示物。本說明書中引用的所有參考(包括專利、專利申請和文獻)通過引用以其整體明確地并入本文。

發明人已驚人地發現具有抗菌性質的新型含氮化合物。

本文使用的術語“立體異構體”是指具有相同的化學組成，但關于它們的原子或基團的空間排列不同的化合物。式(I)的化合物可以含有不對稱中心或手性中心，以及因此以不同的立體異構形式存在。除非另外說明，否則意欲式(I)化合物的所有立體異構形式以及它們的混合物(包括外消旋混合物)形成部分本發明。另外，本發明將所有的幾何異構體和位置異構體(包括順式和反式形式)以及它們的混合物包含在本發明的范圍內。通常，提及化合物意欲覆蓋其立體異構體以及多種立體異構體的混合物。

本文使用的術語“藥學可接受的衍生物”是指并且包括本文所述的化合物的任何藥學可接受的鹽、前藥、代謝物、酯、醚、水合物、多晶型物、溶劑化物、復合物和加合物，在施用于對象后，它們能夠提供(直接地或間接地)母體化合物。例如，術語“抗菌劑或其藥學可接受的衍生物”包括抗菌劑(諸如鹽、前藥、代謝物、酯、醚、水合物、多晶型物、溶劑化物、復合物和加合物)的所有衍生物，在施用于對象之后，它們能夠提供(直接地或間接地)抗菌劑。

本文使用的術語“藥學可接受的鹽”是指給定化合物的一種或多種鹽，其具有游離化合物的期望藥理學活性并且既不是生物學上不期望的也不是在其他方面不期望的。通常，術語“藥學可接受的鹽”是指適合用于和人和動物的組織接觸，無異常毒性、刺激和變態反應等，并且與合理的利益/風險比相當的鹽。藥學可接受的鹽為本領域熟知的。例如，通過引用整體并入本文的S.M.Berge等(J.Pharmaceutical Sciences,66；1-19,1977)詳細描述了各種藥學可接受的鹽。

通常，根據本發明的化合物含有堿性(例如氮原子)以及酸性部分(例如式(I)的化合物，其中M為氫)。因此，本領域技術人員應理解此類化合物能夠形成酸性鹽(與無機和/或有機酸形成的)以及堿性鹽(與無機和/或有機堿形成的)。此類鹽可以使用本領域所述的程序來制備。例如，通過用合適量的酸處理化合物可以將堿性部分轉化成它的鹽。通常，此類合適的酸的非限制性實例包括鹽酸、三氟乙酸、甲磺酸等?？蛇x地，通過用合適的堿處理可以將酸部分轉化成它的鹽。此類堿的典型非限制性實例包括碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀、碳酸氫鉀等。在包含多于一種官能團的化合物能夠被轉化成鹽的情況下，每個此類官能團可以獨立地被轉化成相應的鹽。例如，在包含兩個堿性氮原子的化合物的情況下，其中一個堿性氮能夠與一種酸形成鹽，而另一堿性氮能夠與另一種酸形成鹽。根據本發明的一些化合物包含酸性部分以及堿性部分，以及因此可以形成內鹽或相應的兩性離子。通常，根據本發明的式(I)化合物的所有藥學可接受的鹽形式(包括酸加成鹽、堿加成鹽、兩性離子等)涵蓋在本發明的范圍內并且一般被稱為藥學可接受的鹽。

本文使用的術語“OBn”是指芐氧基。

本文使用的術語“感染”或“細菌感染”包括在對象中或在對象上存在細菌，如果細菌的生長受到抑制，則將致使對象獲益。因此，除了提及存在細菌之外，術語“感染”還指存在不期望的正常菌叢。術語“感染”包括由細菌引起的感染。

本文使用的術語“治療(treat)”、“治療(treating)”或“治療(treatment)”是指出于預防性和/或治療性目的，施用藥劑，包括藥物組合物或者一種或多種藥物活性成分。術語“預防性治療”是指治療尚未感染，但易于感染或在其他方面處于感染風險的對象(預防細菌感染)。術語“治療性治療”是指向已患有感染的對象施用治療。本文使用的術語“治療(treat)”、“治療(treating)”或“治療(treatment)”也指在含有或不含額外的藥物活性或惰性成分的情況下，施用本文討論的組合物或一種或多種藥物活性成分，以便：(i)降低或消除細菌感染或細菌感染的一種或多種癥狀，或者(ii)阻止細菌感染的進展或細菌感染的一種或多種癥狀，或者(iii)降低細菌感染的嚴重性或細菌感染的一種或多種癥狀，或者(iv)抑制細菌感染的臨床表現，或者(v)抑制細菌感染的不良癥狀的表現。

本文使用的術語“藥學有效量”或“治療有效量”或“有效量”是指具有治療效果的量或者在對象中產生治療效果所需的量。例如，抗菌劑或藥物組合物的治療或藥學有效量為產生期望治療效果所需的抗菌劑或藥物組合物的量，這可以由臨床試驗結果、模型動物感染研究和/或體外研究(例如在瓊脂或肉湯培養基中)判斷。藥學有效量取決于若干因素，包括但不限于涉及的微生物(例如細菌)、對象的特征(例如，身高、體重、性別、年齡和并使)、感染的嚴重性以及使用的抗菌劑的具體類型。對于預防性治療，治療或預防有效量是將在預防微生物(例如細菌)感染中有效的量。

術語“施用(administration)”或“施用(administrating)”包括例如，通過任何適當的方法向對象遞送組合物或一種或多種藥物活性成分，所述方法用于向感染部位遞送組合物或其活性成分或其它藥物活性成分。施用方法可以根據多種因素而變化，所述因素，諸如例如，藥物組合物的組分或藥學活性或惰性成分的類型/性質、潛在感染或實際感染的部位、涉及的微生物、感染的嚴重性、對象的年齡和身體狀況等。根據本發明，向對象施用組合物或藥學活性成分的方式的一些非限制性實例包括口服施用、靜脈內施用、局部施用、呼吸道內施用、腹膜內施用、肌肉內施用、腸胃外施用、舌下施用、經皮施用、鼻內施用、氣霧劑、眼內施用、氣管內施用、直腸內施用、陰道施用、基因槍、皮膚貼片、滴眼劑或漱口水。在藥物組合物包含多于一種成分(活性或惰性)的情況下，施用此類組合物的方式之一為使成分(例如，以合適的單位劑型形式，諸如片劑、膠囊、溶液、粉末等)混合，然后施用劑型?？蛇x地，成分也可以被單獨地施用(同時地或相繼地)，只要這些成分達到有益的治療水平，使得組合物作為一個整體提供協同和/或期望效果。

本文使用的術語“生長”是指一種或多種微生物的生長并且包括微生物(例如細菌)的繁殖或種群擴增。術語“生長”還包括維持微生物中正在進行的代謝過程，包括保持微生物存活的過程。

本文使用的術語“有效性”是指能夠治療或者組合物或一種或多種藥物活性成分能夠在對象中產生期望的生物效應。例如，術語組合物或抗菌劑的“抗菌有效性”是指組合物或抗菌劑能夠防止或治療對象中的微生物(例如細菌)感染。本文使用的術語“協同的”或“協同作用”是指兩種或更多種試劑的相互作用以使得它們組合的作用大于它們單獨的作用。

本文使用的術語“抗菌劑”是指能夠(i)抑制、降低或預防細菌生長；(ii)抑制或降低細菌在對象中產生感染的能力；或者(iii)抑制或降低細菌繁殖的能力或者抑制或降低細菌在環境中保持感染性的能力的任何物質、化合物或物質的組合或化合物的組合。術語“抗菌劑”還指能夠降低細菌的感染性或毒力的化合物。

本文使用的術語“β-內酰胺抗菌劑”是指具有抗菌性能并且在分子結構中含有β-內酰胺核的化合物。本文使用的術語“β-內酰胺酶”是指破壞β-內酰胺環的任何酶或蛋白或任何其它物質。術語“β-內酰胺酶”包括細菌產生的并且能夠部分或完全水解β-內酰胺化合物中的β-內酰胺環的酶。本文使用的術語“β-內酰胺酶抑制劑”是指能夠部分或完全抑制一種或多種β-內酰胺酶的活性的化合物。

術語“藥學惰性成分”或“載體”或“賦形劑”是指用于促進化合物的施用，例如，增加化合物的溶解性的化合物或材料。通常，固體載體的非限制性實例包括淀粉、乳糖、磷酸二鈣、蔗糖和高嶺土。通常，液體載體的非限制性實例包括無菌水、鹽水、緩沖液、非離子表面活性劑和食用油諸如花生油和芝麻。另外，還可以包括在領域中常用的各種佐劑。這些和其它此類化合物描述于文獻中，例如Merck Index,Merck&Company,Rahway,N.J。在藥物組合物中包括各種組分的考慮描述于例如Gilman等(編輯)(1990)；Goodman and Gilman’s:The Pharmacological Basis of Therapeutics,第8版,Pergamon Press.，其通過引用整體并入本文。

本文使用的術語“對象”是指脊椎動物或無脊椎動物，包括哺乳動物v。術語“對象”包括人、動物、鳥、魚或兩棲動物。通常，“對象”的非限制性實例包括人、貓、犬、馬、羊、牛、豬、小羊、大鼠、小鼠和豚鼠。

在一個通用方面，提供了式(I)的化合物

或其立體異構體或藥學可接受的衍生物；其中M為陽離子。

通常，術語“陽離子”包括H、Na、K、Mg、Ca、NH₄⁺、(CH₃CH₂)₃N⁺等。在另一通用方面，提供了式(I)的化合物，其中M為H、Na、K、Mg、Ca、NH₄⁺或(CH₃CH₂)₃N⁺。

在一個通用方面，提供了式(XI)的化合物，在化學上被稱為(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷或其立體異構體或藥學可接受的衍生物。

通常，本發明的化合物可以根據方案1中給出的一般程序制備。本領域技術人員應理解可以改變或進一步優化所述方法以提供期望的和相關化合物。

在一些實施方案中，使用方案1中所述的一般程序制備式(I)的化合物，其中M為氫。在一些實施方案中，提供了制備式(XI)的(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷或其立體異構體或藥學可接受的衍生物的方法，

所述方法包括：

(a)將式(II)的化合物轉化成式(III)的化合物；

(b)在存在堿的情況下，使式(III)的化合物與對硝基苯基磺酰氯反應以獲得式(IV)的化合物；

(c)使式(IV)的化合物與疊氮化鈉反應以獲得式(V)的化合物；

(d)將式(V)的化合物轉化成式(VI)的化合物；

(e)氫解式(VI)的化合物以獲得式(VII)的化合物；

(f)使式(VII)的化合物與磺化劑反應，隨后與四丁基硫酸氫銨反應以獲得式(VIII)的化合物；

(g)將式(VIII)的化合物轉化成式(IX)的化合物；

(h)使式(IX)的化合物與三氟乙酸在合適的溶劑中反應以獲得式(X)的化合物；以及

(i)將式(X)的化合物轉化成式(XI)的化合物。

通常，將(2S,5R)反式-6-芐氧基-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷-2-羧酸(II)的鈉鹽首先用合適的堿，諸如N-甲基嗎啉和合適的甲酰化試劑諸如氯甲酸乙酯(ClCOOEt)處理以產生相應混合的酸酐，隨后使用硼氫化鈉將所述酸酐還原以提供醇化合物(III)，(2S,5R)-2-(羥甲基)-6-(芐氧基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷。

在存在合適的堿，諸如三乙胺和合適的溶劑，諸如二氯甲烷的情況下，將式(III)化合物的羥基與對硝基苯基磺酰氯(p-NO₂PhSO₂Cl)縮合以提供(2S,5R)-2-(4-硝基苯基磺酸酯甲基)-6-(芐氧基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷(IV)。使式(IV)的磺酸酯化合物與疊氮化鈉(NaN₃)反應，其中所述磺酸基被疊氮基團取代以提供化合物(2S,5R)-2-(疊氮甲基)-6-(芐氧基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷(V)。

使化合物(V)與三苯基膦(PPh₃)在合適的溶劑，諸如四氫呋喃中反應，隨后添加催化量的水以提供相應的胺。在存在合適的堿，諸如三乙胺的情況下，將該氨基化合物用二碳酸二叔丁酯((Boc)₂O)在原位進行進一步處理以提供氨基保護的化合物(2S,5R)-2-(叔丁氧基羰基氨基甲基)-6-芐氧基-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷(VI)。在存在氫源諸如氫氣以及在合適的溶劑，諸如甲醇中，使用催化劑諸如5％或10％鈀碳，使式(VI)的中間體化合物進行氫解以提供脫芐基化的化合物(2S,5R)-2-(叔丁氧基羰基氨基甲基)-6-羥基-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷(VII)。

在合適的溶劑，諸如二氯甲烷以及在存在合適的堿，諸如三乙胺(Et₃N)的情況下，使式(VII)化合物的羥基官能與合適的磺化劑諸如三氧化硫吡啶復合物(SO₃Py復合物)或三氧化硫-二甲基甲酰胺復合物進一步反應；以提供相應的硫酸酯吡啶中間體。使該中間體與四丁基硫酸氫銨進一步反應以提供四丁基銨鹽(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(叔丁氧基羰基氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷(VIII)。

將式(VIII)的化合物溶解于合適的溶劑，諸如10％四氫呋喃：水混合物中并且通過用Dowex 50WX8 200Na⁺樹脂填充的柱以提供(2S,5R)-6-磺氧基-2-(叔丁氧基羰基氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷(IX)的鈉鹽。

方案1

使式(IX)的化合物與三氟乙酸在合適的溶劑，諸如二氯甲烷中反應以提供三氟乙酸和6-磺酰氧基-2-(氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜雙環[3.2.1]辛烷(X)的鈉鹽。將該三氟乙酸和鈉鹽(X)用水異丙醇的混合物進一步處理以獲得兩性離子形式(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷(XI)。

在一些實施方案中，提供了制備式(XI)的(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷的方法，其包括：

(a)在存在N-甲基嗎啉的情況下，使式(II)的化合物與氯甲酸乙酯反應，隨后用硼氫化鈉處理以獲得式(III)的化合物；

(b)在存在三乙胺的情況下使式(III)的化合物與對硝基苯基磺酰氯反應以獲得式(IV)的化合物；

(c)使式(IV)的化合物與疊氮化鈉反應以獲得式(V)的化合物；

(d)使式(V)的化合物與三苯基膦反應，隨后用二碳酸二叔丁酯處理以獲得式(VI)的化合物；

(e)在存在鈀碳催化劑和氫氣的情況下氫解式(VI)的化合物以獲得式(VII)的化合物；

(f)使式(VII)的化合物與三氧化硫吡啶復合物反應，隨后與四丁基硫酸氫銨反應以獲得式(VIII)的化合物；

(g)使式(VIII)化合物的溶液通過鈉樹脂填充的柱以獲得式(IX)的化合物；

(h)使式(IX)的化合物與三氟乙酸在合適的溶劑中反應以獲得式(X)的化合物；以及

(i)通過用水異丙基混合物處理將式(X)的化合物轉化成式(XI)的化合物。

在一些實施方案中，提供了藥物組合物，其包含式(I)的化合物或其立體異構體或藥學可接受的衍生物。

在一些實施方案中，提供了式(X)的化合物，其具有大于97％的純度，如通過HPLC測定。在一些實施方案中，提供了包含式(X)化合物的藥物組合物，其具有大于97％的純度，如通過HPLC測定。在一些實施方案中，提供了式(XI)的化合物，其具有大于99％的純度，如通過HPLC測定。在一些實施方案中，提供了包含式(XI)的化合物的藥物組合物，其具有大于99％的純度，如通過HPLC測定。

在一些其它實施方案中，提供了用于預防或治療對象中細菌感染的方法，所述方法包括向所述對象施用藥學有效量的式(I)化合物或其立體異構體或藥學可接受的衍生物。在一些實施方案中，提供了預防或治療對象中細菌感染的方法，所述感染由產生一種或多種β-內酰胺酶的細菌引起，所述方法包括向所述對象施用藥學有效量的式(I)化合物或其立體異構體或藥學可接受的衍生物。

在一些其它實施方案中，提供了用于預防或治療對象中細菌感染的方法，所述方法包括向所述對象施用藥學有效量的藥物組合物，其包含式(I)的化合物或其立體異構體或藥學可接受的衍生物。在一些其它實施方案中，提供了用于預防或治療對象中細菌感染的方法，所述感染由產生一種或多種β-內酰胺酶的細菌引起，所述方法包括向所述對象施用藥學有效量的藥物組合物，其包含式(I)的化合物或其立體異構體或藥學可接受的衍生物。

在一些實施方案中，提供了藥物組合物，其包含：(a)式(I)的化合物或其立體異構體或藥學可接受的衍生物，以及(b)至少一種β-內酰胺酶抑制劑或其藥學可接受的衍生物。在一些實施方案中，提供了藥物組合物，其包含：(a)式(I)的化合物或其立體異構體或藥學可接受的衍生物，以及(b)至少一種抗菌劑或其藥學可接受的衍生物。在一些實施方案中，提供了藥物組合物，其包含：(a)式(I)的化合物或其立體異構體或藥學可接受的衍生物，(b)至少一種β-內酰胺酶抑制劑或其藥學可接受的衍生物，以及(c)至少一種抗菌劑或其藥學可接受的衍生物。

在一些實施方案中，提供了用于預防或治療對象中細菌感染的方法，所述方法包括向所述對象施用藥學有效量的藥物組合物，其包含：(a)式(I)的化合物或其立體異構體或藥學可接受的衍生物，以及(b)至少一種β-內酰胺酶抑制劑或其藥學可接受的衍生物。

在一些實施方案中，提供了用于預防或治療對象中細菌感染的方法，所述方法包括向所述對象施用藥學有效量的藥物組合物，其包含：(a)式(I)的化合物或其立體異構體或藥學可接受的衍生物，以及(b)至少一種抗菌劑或其藥學可接受的衍生物。

在一些實施方案中，提供了用于預防或治療對象中細菌感染的方法，所述方法包括向所述對象施用藥學有效量的藥物組合物，其包含：(a)式(I)的化合物或其立體異構體或藥學可接受的衍生物，(b)至少一種β-內酰胺酶抑制劑或其藥學可接受的衍生物，以及(c)至少一種抗菌劑或其藥學可接受的衍生物。

在一些實施方案中，提供了用于預防或治療對象中細菌感染的方法，所述方法包括向所述對象施用藥學有效量的：(a)式(I)化合物或其立體異構體或藥學可接受的衍生物，以及(b)至少一種β-內酰胺酶抑制劑或其藥學可接受的衍生物。

在一些實施方案中，提供了用于預防或治療對象中細菌感染的方法，所述方法包括向所述對象施用藥學有效量的：(a)式(I)的化合物或其立體異構體或藥學可接受的衍生物，以及(b)至少一種抗菌劑或其藥學可接受的衍生物。

在一些實施方案中，提供了用于預防或治療對象中細菌感染的方法，所述方法包括向所述對象施用藥學有效量的：(a)式(I)的化合物或其立體異構體或藥學可接受的衍生物，(b)至少一種β-內酰胺酶抑制劑或其藥學可接受的衍生物，以及(c)至少一種抗菌劑或其藥學可接受的衍生物。

在一些實施方案中，提供了用于預防或治療對象中細菌感染的方法，所述感染由產生一種或多種β-內酰胺酶的細菌引起，所述方法包括向所述對象施用藥學有效量的根據本發明的化合物，或根據本發明的化合物與至少一種β-內酰胺酶抑制劑的組合，或根據本發明的化合物與至少一種抗菌劑的組合，或根據本發明的化合物與至少一種β-內酰胺酶抑制劑以及至少一種抗菌劑的組合。在一些實施方案中，提供了用于預防或治療對象中細菌感染的方法，所述感染由產生一種或多種β-內酰胺酶的細菌引起，所述方法包括向所述對象施用藥學有效量的根據本發明的藥物組合物。

在一些實施方案中，提供了藥物組合物，其包含：(a)(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷或其立體異構體或藥學可接受的衍生物，以及(b)舒巴坦或其藥學可接受的衍生物。

在一些實施方案中，提供了用于預防或治療對象中細菌感染的方法，所述方法包括向所述對象施用藥學有效量的：(a)(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷或其立體異構體或藥學可接受的衍生物，以及(b)舒巴坦或其藥學可接受的衍生物。

在一些實施方案中，提供了用于預防或治療對象中細菌感染的方法，所述感染由產生一種或多種β-內酰胺酶的細菌引起，所述方法包括向所述對象施用藥學有效量的：(a)(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷或其立體異構體或藥學可接受的衍生物，以及(b)舒巴坦或其藥學可接受的衍生物。

在一些實施方案中，提供了用于預防或治療對象中細菌感染的方法，所述方法包括向所述對象施用藥學有效量的藥物組合物，其包含：(a)(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷或其立體異構體或藥學可接受的衍生物，以及(b)舒巴坦或其藥學可接受的衍生物。

在一些實施方案中，提供了用于預防或治療對象中細菌感染的方法，所述感染由產生一種或多種β-內酰胺酶的細菌引起，所述方法包括向所述對象施用藥學有效量的藥物組合物，其包含：(a)(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷或其立體異構體或藥學可接受的衍生物，以及(b)舒巴坦或其藥學可接受的衍生物。

在一些實施方案中，提供了增加抗菌劑在對象中的抗菌有效性的方法，所述方法包括將所述抗菌劑或其藥學可接受的衍生物與藥學有效量的式(I)化合物或其立體異構體或藥學可接受的衍生物共施用。

在一些實施方案中，根據本發明的組合物和方法使用與至少一種抗菌劑組合的式(I)化合物或其立體異構體或藥學可接受的衍生物。可以使用多種抗菌劑。通常，抗菌劑的非限制性實例包括通常被分類為氨基糖苷類、安沙霉素類、碳頭孢烯類、頭孢菌素類、頭霉素類、林可酰胺類、脂肽、大環內酯類、單菌胺類、硝基呋喃、青霉素類、多肽、喹諾酮類、磺酰胺類、四環素類、噁唑烷酮等的抗菌化合物中的一種或多種。

通常，氨基糖苷抗菌劑的非限制性實例包括阿米卡星、慶大霉素、卡那霉素、新霉素、奈替米星、妥布霉素、巴龍霉素、阿貝卡星、鏈霉素、安普霉素等。通常，安沙霉素抗菌劑的非限制性實例包括格爾德霉素、除莠霉素等。通常，碳頭孢烯抗菌劑的非限制性實例包括氯碳頭孢等。通常，碳青霉烷抗菌劑的非限制性實例包括厄他培南、多利培南、亞胺培南、美羅培南等。

通常，頭孢菌素和頭霉素抗菌劑的非限制性實例包括頭孢唑林、頭孢乙腈、頭孢羥氨芐、頭孢氨芐、頭孢來星、頭孢洛寧、頭孢噻啶、頭孢噻吩、頭孢匹林、頭孢曲秦、頭孢西酮、頭孢氮氟、頭孢拉定、頭孢沙定、頭孢替唑、頭孢克洛、頭孢孟多、頭孢米諾、頭孢尼西、頭孢雷特、頭孢替安、頭孢丙烯、頭孢拉宗、頭孢呋辛、頭孢唑南、頭霉素、頭孢西丁、頭孢替坦、頭孢美唑、碳頭孢烯、頭孢克肟、頭孢他啶、頭孢曲松、頭孢卡品、頭孢達肟、頭孢地尼、頭孢托侖、頭孢他美、頭孢甲肟、頭孢地秦、頭孢哌酮、頭孢噻肟、頭孢咪唑、頭孢匹胺、頭孢泊肟、頭孢磺啶、頭孢特侖、頭孢布烯、Cefiolene、頭孢唑肟、頭孢特侖、頭孢吡肟、頭孢唑蘭、頭孢匹羅、頭孢喹肟、頭孢托羅(Ceftobiprole)、Cetiofur、頭孢喹肟、頭孢維星(Cefovecin)、CXA-101、頭孢洛林、頭孢托羅、頭孢噻利、頭孢瑞南、頭孢克定、拉卡比、Ceftolozane、拉氧頭孢等。

通常，林可酰胺抗菌劑的非限制性實例包括克林霉素、林可霉素等。通常，大環內酯抗菌劑的非限制性實例包括阿奇霉素、克拉霉素、地紅霉素、紅霉素、羅紅霉素、醋竹桃霉素、泰利霉素、大觀霉素等。通常，單菌胺類抗菌劑的非限制性實例包括氨曲南等。通常，硝基呋喃抗菌劑的非限制性實例包括呋喃唑酮、呋喃妥因等。通常，青霉素抗菌劑的非限制性實例包括阿莫西林、氨芐西林、阿洛西林、羧芐西林、氯唑西林、雙氯西林、氟氯西林、美洛西林、甲氧西林、萘夫西林、苯唑西林、青霉素G、青霉素V、哌拉西林、替莫西林、粘菌素、粘菌素B等。

通常，多肽抗菌劑的非限制性實例包括桿菌肽、粘菌素、多粘菌素B等。通常，喹諾酮抗菌劑的非限制性實例包括環丙沙星、依諾沙星、加替沙星、左氧氟沙星、洛美沙星、莫西沙星、萘啶酸、諾氟沙星、氧氟沙星、曲伐沙星、格帕沙星、司帕沙星、替馬沙星等。通常，磺酰胺抗菌劑的非限制性實例包括磺胺米隆、偶氮磺胺(Sulfonamidochrysoidine)、磺胺醋酰、磺胺嘧啶、磺胺甲二唑、磺胺甲噁唑、柳氮磺吡啶、磺胺異噁唑、甲氧芐啶等。

通常，四環素抗菌劑的非限制性實例包括地美環素、多西環素、米諾環素、土霉素、四環素、替吉環素等。通常，噁唑烷酮抗菌劑的非限制性實例包括利奈唑胺、雷貝唑胺(Ranbezolid)、特地唑胺(Torezolid)、雷得唑來(Radezolid)等。通常，β-內酰胺酶抑制劑的非限制性實例包括舒巴坦、他唑巴坦或克拉維酸等。

根據本發明的藥物組合物可以包含一種或多種藥學可接受的載體或賦形劑等。通常，此類載體或賦形劑的非限制性實例包括甘露醇、乳糖、淀粉、硬脂酸鎂、糖精鈉、滑石、纖維素、交聯羧甲基纖維素鈉(sodium crosscarmellose)、葡萄糖、明膠、蔗糖、碳酸鎂、潤濕劑、乳化劑、增溶劑、pH緩沖劑、潤滑劑、防腐劑、穩定劑、結合劑等。

根據本發明的藥物組合物可以以各種形式存在。在一些實施方案中，藥物組合物呈粉末或溶液的形式。在一些其它實施方案中，根據本發明的藥物組合物呈粉末形式，所述粉末可以在腸胃外施用之前通過添加相容的復溶稀釋劑進行復溶。此類相容復溶稀釋劑的非限制性實例包括水。在一些其它實施方案中，根據本發明的藥物組合物呈冷凍組合物形式，所述冷凍組合物可以在腸胃外施用之前用相容的稀釋劑進行稀釋。在一些其它實施方案中，根據本發明的藥物組合物呈用于腸胃外施用的即用形式。

在根據本發明的方法中，本文公開的藥物組合物和/或其它藥物活性成分可以通過任何適當的方法施用，所述方法用來將組合物或其組分或活性成分遞送至期望部位。施用方法可以根據多種因素發生變化，所述因素諸如例如，藥物組合物的組分、活性成分的性質、潛在感染或實際感染的部位、涉及的微生物(例如細菌)、感染的嚴重性、對象的年齡和身體狀況。根據本發明，將組合物施用于對象的一些非限制性實例包括口服施用、靜脈內施用、局部施用、呼吸道內施用、腹膜內施用、肌肉內施用、腸胃外施用、舌下施用、經皮施用、鼻內施用、氣霧劑、眼內施用、氣管內施用、直腸內施用、陰道施用、基因槍、皮膚貼片、滴眼劑、滴耳液或漱口水。

可以將根據本發明的組合物配制成各種劑型，其中活性成分和/或賦形劑可以一起(例如作為混合物)或作為單獨組分存在。當將組合物中的各種成分配制成混合物時，可以通過施用此類混合物來遞送此類組合物。對于其中成分不以混合物出現，但以單獨組分出現的組合物或劑型，可以以若干方式施用此類組合物/劑型。在一種可能的方式中，可以將成分以期望的比例混合，然后根據需要施用混合物?？蛇x地，可以將組分或成分(活性或惰性)以適當的比例單獨施用(同時地或相繼地)以便實現通過施用等價混合物實現的相同或等價治療水平或效果。

類似地，在根據本發明的方法中，可以將本文公開的活性成分根據需要以若干方式施用于對象。在一些實施方案中，使活性成分以適當的量混合，然后單獨施用混合物，本發明進一步提供了試劑盒形式的組合的單獨藥物組合物。試劑盒可以包括一種或多種單獨的藥物組合物，每種包含一種或多種活性成分。每種此類單獨的組合物可以存在于單獨的容器，諸如瓶、小瓶、注射器、盒、包等。通常，試劑盒包括用于施用單獨組分的說明。當單獨組分優選以不同的劑量間隔施用時，試劑盒形式為特別有利的。當單獨施用活性成分時，可以同時地或相繼地施用所述活性成分。

可以將根據本發明的藥物組合物或活性成分配制成各種劑型。通常，劑型的非限制性實例包括固體、半固體、液體和氣霧劑劑型；諸如片劑、膠囊、粉末、溶液、懸浮液、栓劑、氣霧劑、粒劑、乳劑、糖漿劑、酏劑等。

通常，本文公開的藥物組合物和方法可用于預防或治療細菌感染。有利地，本文公開的組合物和方法也在預防或治療細菌引起的感染中是有效的，認為所述感染受一種或多種已知抗菌劑或它們的已知組合物的影響較小或者不受一種或多種已知抗菌劑或它們的已知組合物的影響。已知對各種抗菌劑已形成抗性的此類細菌的一些非限制性實例包括不動桿菌(Acinetobacter)、大腸桿菌、銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、腸桿菌(Enterobacter)、克雷伯菌(Klebsiella)、檸檬酸桿菌(Citrobacter)等?？梢允褂帽景l明的組合物和/或方法預防或治療的感染的其它非限制性實例包括：皮膚和軟組織感染、發熱性嗜中性球減少癥、泌尿道感染、腹內感染、呼吸道感染、肺炎(醫院的)、菌血癥腦膜炎、外科手術感染等。

驚人地，根據本發明的化合物、組合物和方法也在預防或治療由產生一種或多種β-內酰胺酶的細菌引起的細菌感染中是有效的。根據本發明的組合物和方法能夠治療具有典型β-內酰胺抗菌劑的此類抗性細菌代表領域中的顯著進步。

通常，根據本發明的式(I)化合物或其立體異構體或藥學可接受的衍生物也可用于增加抗菌劑在對象中的抗菌有效性。一種或多種抗菌劑的抗菌有效性可以例如通過將所述抗菌劑或其藥學可接受的衍生物與根據本發明的藥學有效量的式(I)的化合物或其立體異構體或藥學可接受的衍生物共施用而增加。

對本領域技術人員容易顯而易見的是：在不偏離本發明的范圍和精神的情況下，可以對本文公開的發明進行各種替換和修飾。例如，本領域技術人員應認識到可以使用一般描述中所述的各種不同的化合物實踐本發明。

實施例

下述實施例示出目前最熟知的本發明的實施方案。然而，應理解下述僅僅示例或說明本發明的原理的應用。在不偏離本發明的精神和范圍的情況下，本領域技術人員可以設計許多修改和替代的組合物、方法和系統。所附權利要求意圖覆蓋此類修飾和排列。因此，盡管上文已特別描述了本發明，但下述實施例進一步提供了與目前被認為是本發明的最實用和優選的實施方案有關的細節。

(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷(XI)的合成

步驟1：(2S,5R)-6-(芐氧基)-2-(羥甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷(III)的制備:

將(2S,5R)-6-芐氧基-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷-2-羧酸(II)的鈉鹽(50g,0.16摩爾,依據印度專利申請第699/MUM/2013號中所述的程序制備)懸浮在四氫呋喃(500ml)中。在攪拌下，向懸浮液中添加N-甲基嗎啉(18.4ml,0.16摩爾)。將反應混合物冷卻至約-10℃，經由加料漏斗添加氯甲酸乙酯并且在約-10℃攪拌1小時。在攪拌下，向反應混合物中分批添加NaBH₄(9.56g,0.25摩爾)。在薄層色譜(TLC)的幫助下，監測反應。在反應完成后，向反應物質中添加水(500ml)，隨后添加乙酸乙酯(500ml)。將反應混合物攪拌30分鐘，以及分離各層。將有機層用鹽水(200ml)洗滌。將溶劑在真空中蒸發至干燥以提供43g呈淺黃色油狀物的(2S,5R)-6-(芐氧基)-2-(羥甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷(III)(99％收率)。

分析：

質量:263.2[M+1]；分子式C₁₄H₁₈N₂O₃；以及分子量：262.3。

¹H NMR(CDCl₃):δ7.28-7.49(m,5H),4.96(dd,2H),4.10-4.16(m,1H),3.60-3.74(m,3H),3.55-3.59(m,2H),1.92-2.02(m,2H),1.54-1.58(m,2H),1.36-1.41(m,1H).

步驟2：(2S,5R)-6-(芐氧基)-2-(4-硝基苯基磺?；趸?甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷(IV)的制備:

將(2S,5R)-6-(芐氧基)-2-(羥甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷(24g,0.091摩爾)在二氯甲烷(240ml)中的溶液冷卻至約10℃。向上述溶液，添加三乙胺(38.2ml,0.274摩爾)，隨后添加對硝基苯磺酰氯。將該反應混合物在相同溫度下攪拌2小時，然后用水(200ml)淬滅。將反應混合物攪拌15分鐘以及分離各層。將有機層用鹽水(200ml)洗滌。將溶劑在真空中蒸發以得到35.3g呈淺黃色固體的(2S,5R)-2-(4-硝基苯基磺?；趸?甲基)-6-(芐氧基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷(IV)(85％收率)。

分析：

質量:448.2[M+1]；分子式C₂₀H₂₁N₃O₇S；以及分子量：447.5。

¹H NMR(CDCl₃):δ8.39(d,2H),8.11(d,2H),7.35-7.40(m,5H),5.00(dd,2H),3.73-4.21(m,2H),3.33(m,1H),2.98-3.16(m,3H),1.70-2.00(m,2H),1.51-1.61(m,2H).

步驟3:(2S,5R)-6-(芐氧基)-2-(疊氮甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷(V)的制備:

向(2S,5R)-6-(芐氧基)-2-(4-硝基苯基磺?；趸?甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷(30g,0.067摩爾)在N,N-二甲基甲酰胺(150ml)中的溶液添加NaN₃(8.7g,0.134摩爾)以及將反應混合物在約65℃加熱4小時。在TLC上完成反應后，將反應混合物冷卻至約25°至30℃，以及添加水(750ml)，隨后添加乙酸乙酯(300ml)。將反應物質攪拌15分鐘。分離有機層，以及用水(200ml)洗滌，隨后用鹽水(200ml)洗滌。將溶劑在真空中蒸發以提供14g呈固體的(2S,5R)-2-(疊氮甲基)-6-(芐氧基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷(V)(72％收率)。

分析:

質量:288.1[M+1]；分子式C₁₄H₁₇N₅O₂；以及分子量：287.3。

¹H NMR(CDCl₃):δ7.28-7.42(m,5H),4.94(dd,2H),3.48-3.57(m,2H),3.29-3.33(m,2H),2.92(d,2H),1.93-2.02(m,2H),1.41-1.59(m,2H).

步驟4：(2S,5R)-6-芐氧基-2-(叔丁氧基羰基氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷(VI)的制備:

向(2S,5R)-6-(芐氧基)-2-(疊氮甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷(13g,0.045摩爾)在四氫呋喃(130ml)中的溶液添加三苯基膦(23.7g,0.19摩爾)以及將反應混合物在約25-30℃攪拌12小時。向反應混合物中添加水(1ml)以及在約25-30℃攪拌2小時。在2小時之后，添加三乙胺(19ml,0.135摩爾)，隨后添加二碳酸二叔丁酯(20.5ml,0.95摩爾)以及將混合物在約25-30℃攪拌4小時。在通過TLC監測反應完成之后，添加水(130ml)，隨后添加乙酸乙酯(130ml)，以及將反應物質攪拌15分鐘。將有機層分離并且用鹽水(200ml)洗滌。將溶劑在真空中蒸發，以及將殘余物通過使用利用乙酸乙酯:己烷(2:8)的混合物的硅膠(60-120目)柱色譜法純化，以提供8g呈固體的(2S,5R)-6-芐氧基-2-(叔丁氧基羰基氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷(VI)(49％收率)。

分析：

質量：362.1[M+1]；分子式：C₁₉H₂₇N₃O₄以及分子量：361.4.

¹H NMR(CDCl₃):δ7.28-7.45(m,5H),5.03(d,1H),4.97(bs,1H),4.89(d,1H),3.43-3.46(m,1H),3.26-3.36(m,3H),2.84-2.96(m,2H),1.94-2.04(m,3H),1.57-1.61(m,1H),1.42(s,9H).

步驟5:(2S,5R)-6-羥基-2-(叔丁氧基羰基氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷(VII)的制備:

向(2S,5R)-6-芐氧基-2-(叔丁氧基羰基氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷(8g,0.022摩爾)在甲醇(60ml)中的溶液添加10％鈀碳以及將混合物在約25-30℃下于60psi氫氣氣壓中氫化3小時。將反應混合物通過硅藻土墊過濾器過濾以去除催化劑以及將濾液在真空中濃縮以獲得6g呈白色固體的(2S,5R)-6-羥基-2-(叔丁氧基羰基氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷(VII)(100％收率)。

分析：

質量:272.1[M+1]；分子式C₁₂H₂₁N₃O₄；以及分子量：271.3。

¹H NMR(CDCl₃):δ4.92(bs,1H),3.29-3.73(m,3H),2.75-2.98(m,2H),2.35-2.65(m,3H),1.96-2.02(m,2H),1.67-1.73(m,1H),1.47(s,9H)。

步驟6:(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(叔丁氧基羰基氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷(VIII)的四丁基銨鹽的制備:

在約30℃下，于氬氣氣氛中，向(2S,5R)-6-羥基-2-(叔丁氧基羰基氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷(6g,0.022摩爾)在二氯甲烷(60ml)中的溶液在攪拌下添加三乙胺(9.2ml,0.066摩爾)，隨后添加三氧化硫吡啶復合物(7g,0.044摩爾)。將反應混合物攪拌2小時，然后傾入0.5N磷酸二氫鉀緩沖溶液(120ml)。分離且丟棄有機層。向水層中添加固體四丁基硫酸氫銨(6.75g,0.0.19摩爾)以及在約30℃攪拌2小時。將反應混合物用二氯甲烷(60ml×2)萃取。分離各層。將合并的有機層在低于40℃的真空中蒸發以提供10g呈白色固體的(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(叔丁氧基羰基氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷(VIII)的四丁基銨鹽(87％收率)。

分析：

質量:(M-1):350.1，呈游離磺酸；分子式C₁₂H₂₁N₃O₇S.N(C₄H₉)₄；以及分子量：592.9。

¹H NMR(CDCl₃):δ4.94(bs,1H),3.28-3.37(m,11H),2.72-2.95(m,3H),2.32-2.64(m,3H),1.62-1.78(m,11H),1.40-1.49(m,16H),0.98-1.02(m,12H).

步驟7：(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(叔丁氧基羰基氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷(IX)的鈉鹽的制備:

將(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(叔丁氧基羰基氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷的四丁基銨鹽(9g)溶解于10％四氫呋喃：水中，以及將溶液通過用Dowex 50WX8200Na+樹脂填充的柱(長度為45cm，以及直徑為2.0cm)。將柱用10％四氫呋喃：水的混合物(250ml)洗脫。將具有化合物的合并部分在真空中(4mm Hg)蒸發以獲得2.9g呈白色固體的(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(叔丁氧基羰基氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷(IX)的鈉鹽(72％收率)。將中間體用于下一個反應。

分析：

質量：(M-1):373.1，呈游離的磺酸；分子式C₁₂H₂₀N₃O₇SNa；以及分子量：374.74。

步驟8:(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷(X)的鈉和三氟乙酸鹽的制備:

將(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(叔丁氧基羰基氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷的鈉鹽(2.4g,0.006摩爾)懸浮在二氯甲烷(6ml)中，以及在約0-5℃下向反應混合物中緩慢添加三氟乙酸(6ml)。將反應混合物在約0-5℃下再攪拌2小時。將溶劑和過量的三氟乙酸在低于40℃的真空中蒸發至約1/3的原始體積以提供淺黃色油狀殘余物。將該油狀殘余物用乙醚研磨以及棄去醚(40ml×2)。將粗制固體用二氯甲烷(40ml×2)再次研磨以及棄去溶劑。將最終固體在低于40℃的真空中干燥以提供2.2g(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷(X)的鈉和三氟乙酸鹽(90％收率)。

分析:

質量:(M-1):250.1，呈游離磺酸；分子式C₇H₁₃N₃O₅SNa CF₃COO；以及分子量：387.26。

¹H NMR(DMSO-d6):δ7.82(br s,3H),4.00(d,1H),3.35-3.40(m,3H),2.28-2.91(m,2H),1.74-1.79(m,3H),1.44-1.47(m,1H)；以及

通過HPLC測定的純度:97.64％。

步驟9：(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷(XI)的制備:

將(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(氨基甲基)-7-氧代1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷(2g,0.005摩爾)的鈉和三氟乙酸鹽溶解于蒸餾水(2ml)中以及在約25℃下向澄清溶液中緩慢添加異丙醇(14ml)。將反應混合物攪拌12小時。將沉淀物在抽吸中過濾以提供固體，將所述固體在低于40℃的真空中干燥以提供1.2g(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷(XI)(92％收率)。

分析:

質量:252(M+1),250(M-1)；分子式C₇H₁₄N₃O₅S；以及分子量：251.3。

¹H NMR(DMSO-d6):δ7.78(br s,3H),4.24(s,1H),3.62-3.65(m,1H),3.20-3.42(m,4H),2.00-2.18(m,2H),1.81-1.98(m,1H),1.60-1.65(m,1H)；¹³C NMR(D₂O):18,20,40,43,56,60,171；以及

通過HPLC測定的純度:99.77％。

生物活性數據

研究了根據本發明的代表性化合物針對各種細菌菌株的生物活性。在典型研究中，將過夜生長的細菌培養物進行適當稀釋，以及接種在含有加倍稀釋的測試化合物的瓊脂培養基中。對生長進行觀察或者在35±2℃下，于環境空氣中，孵育16-20小時之后，未進行生長。依據臨床和實驗室標準協會(CLSI)推薦規范(Clinical and Laboratory Standards Institute(CLSI),Performance Standards for Antimicrobial Susceptibility Testing,20^th Informational Supplement,M 100-S20,Volume 30,No.1,2010)進行全部程序。這些研究的結果總結在表1和2中，其中抗菌活性表達為最小抑制濃度(MIC)。表1顯示(2S,5R)-6-磺酰氧基-2-(氨基甲基)-7-氧代-1,6-二氮雜-雙環[3.2.1]辛烷(化合物XI)相較于已知抗菌劑的抗菌活性特征。也研究了化合物(XI)的抗菌活性特性，所述化合物(XI)為化合物(X)的游離兩性離子形式?；衔?XI)針對克雷伯氏肺炎菌、大腸桿菌和銅綠假單胞菌的抗性ESBL菌株顯示出優良的抗菌活性。發現化合物(XI)針對所有測試菌株的活性特性優于頭孢他啶和頭孢吡肟。針對抗性ESBL菌株克雷伯氏肺炎菌和銅綠假單胞菌，化合物(XI)也顯示出比亞胺培南優良的活性。

還研究了化合物(XI)與其它β-內酰胺抗菌劑組合的抗菌活性。表2中的數據顯示出在存在化合物(XI)與頭孢他啶組合的情況下，ESBL酶抑制的結果。將使用單獨的頭孢他啶獲得的結果用作對照。將化合物(XI)(4μg/ml)和頭孢他啶組合的抗菌活性與以下進行比較：(i)頭孢他啶和阿維巴坦(Avibactam)(4μg/ml)的組合；以及(ii)單獨的亞胺培南。結果顯示化合物(XI)和頭孢他啶的組合針對抗性細菌菌株顯示出優良的抗菌活性。化合物(XI)與頭孢他啶的組合的存在顯著降低單獨頭孢他啶的MIC值。從表2中的結果看出包含化合物(XI)和頭孢他啶的組合顯示出協同作用以及針對發現單獨的頭孢他啶是無效的情況下的那些抗性細菌菌株顯示出有效的抗菌抑制。