(57)【要約】本開示は、ポリカチオン両親媒性化合物を含む抗菌組成物、ならびにそのような化合物または組成物の作製方法および使用方法を提供する。式（I）または（II）を有する化合物において、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R10、またはR11は、Hまたは無置換もしくは-OH、-OR'、-NH2、-NHR'、-NR'2、-N-C(O)R'、-N-C(O)CR'=CR'、-SH、-SR'、-O-C(O)R'、-C(O)R'、-CF3、-OCF3、ハロゲン、ベンジル、o-ビニルベンジル、m-ビニルベンジル、p-ビニルベンジル、フェニル、アリル、および置換アリルなどの官能基で置換されていてもよいC1-12アルキルである。R7、R8、またはR9は、無置換または-OH、-OR'、-NH2、-NHR'、-NR'2、-SH、-SR'、-O-C(O)R'、-C(O)R'、-CF3、および-OCF3などの官能基で置換されていてもよいC1-12アルキルである。R'はHまたはC1-4アルキルである。XまたはYはハロゲンであり、mおよびnは1〜25の範囲の整数である。2016537418.tif 000034
2016537418.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の式を有する化合物を含む抗菌組成物：
2016537418.tif 000029
式中：
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R10、またはR11は、Hまたは無置換もしくは-OH、-OR'、-NH2、-NHR'、-NR'2、-N-C(O)R'、-N-C(O)CR'=CR'、-SH、-SR'、-O-C(O)R'、-C(O)R'、-CF3、-OCF3、ハロゲン、ベンジル、o-ビニルベンジル、m-ビニルベンジル、p-ビニルベンジル、フェニル、アリル、および置換アリルからなる群より選択される官能基で置換されていてもよいC1-12アルキルであり；
R7、R8、またはR9は、無置換または-OH、-OR'、-NH2、-NHR'、-NR'2、-SH、-SR'、-O-C(O)R'、-C(O)R'、-CF3、および-OCF3からなる群より選択される官能基で置換されていてもよいC1-12アルキルであり；
R'はHまたはC1-4アルキルであり；
XまたはYはハロゲンであり；かつ
mおよびnは1〜25の範囲の整数である。
【請求項２】
R7、R8、またはR9が、無置換または置換されていてもよいC2-5アルキルである、請求項1に記載の抗菌組成物。
【請求項３】
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R10、またはR11が、HまたはC1-4アルキルである、請求項1に記載の抗菌組成物。
【請求項４】
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R10、またはR11のうち少なくとも1つが、-SH、アリル、および置換アリルからなる群より選択される官能基で置換されているC1-12アルキルである、請求項1に記載の抗菌組成物。
【請求項５】
XまたはYが塩素または臭素である、請求項1に記載の抗菌組成物。
【請求項６】
mおよびnが10〜16の範囲の整数である、請求項1に記載の抗菌組成物。
【請求項７】
mおよびnのうち少なくとも1つが12である、請求項1に記載の抗菌組成物。
【請求項８】
化合物が以下の式：
2016537418.tif 000030
を有する、請求項1に記載の抗菌組成物。
【請求項９】
式（I-2）または（I-3）を有する化合物において、R1およびR2のうち少なくとも1つ、ならびにR3およびR4のうち少なくとも1つ、ならびにR5およびR6のうち少なくとも1つがメチルである、請求項8に記載の抗菌組成物。
【請求項１０】
式（I-3）を有する化合物において、mおよびnが12であり、R3およびR4の1つがエチル、プロピルおよびアリルからなる群より選択され、かつR1、R2、R3、R4、R5、およびR6の中の他の基がメチルである、請求項8に記載の抗菌組成物。
【請求項１１】
化合物が以下の式：
2016537418.tif 000031
を有する、請求項1に記載の抗菌組成物。
【請求項１２】
式（II-2）または（II-3）を有する化合物において、R1およびR2のうち少なくとも1つ、ならびにR3およびR4のうち少なくとも1つ、R5およびR6のうち少なくとも1つ、ならびにR10およびR11のうち少なくとも1つがメチルである、請求項11に記載の抗菌組成物。
【請求項１３】
式（II-2）を有する化合物において、mおよびnが12であり、R3およびR4の1つがエチル、プロピルおよびアリルからなる群より選択され、かつR1、R2、R3、R4、R5、R6、R10、およびR11の中の他の基がメチルである、請求項11に記載の抗菌組成物。
【請求項１４】
請求項1に記載の抗菌組成物の作製方法であって、式（I）または（II）を有する化合物の有効量および担体を混合する段階を含む、方法。
【請求項１５】
微生物を死滅させる、またはその増殖を阻害する方法であって、式（I）または（II）を有する化合物を含む請求項1に記載の抗菌組成物を適用する段階を含む、方法。
【請求項１６】
抗菌組成物を、細菌、ウイルス、酵母、真菌、および原生動物からなる群より選択される微生物のうち少なくとも1つの群を死滅させる、もしくはその増殖を阻害するため、またはバイオフィルムの形成を阻害する、もしくはすでに形成されているバイオフィルムを根絶するために使用する、請求項15に記載の方法。
【請求項１７】
固体表面上に結合した、以下の化合物を含むフィルムまたはコーティング：
2016537418.tif 000032
式中：
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R10、またはR11は、Hまたは無置換もしくは-OH、-OR'、-NH2、-NHR'、-NR'2、-N-C(O)R'、-N-C(O)CR'=CR'、-SH、-SR'、-O-C(O)R'、-C(O)R'、-CF3、-OCF3、ハロゲン、ベンジル、o-ビニルベンジル、m-ビニルベンジル、p-ビニルベンジル、フェニル、アリル、および置換アリルからなる群より選択される官能基で置換されていてもよいC1-12アルキルであり；
R7、R8、またはR9は、無置換または-OH、-OR'、-NH2、-NHR'、-NR'2、-SH、-SR'、-O-C(O)R'、-C(O)R'、-CF3、および-OCF3からなる群より選択される官能基で置換されていてもよいC1-12アルキルであり；
R'はHまたはC1-4アルキルであり；
XまたはYはハロゲンであり；かつ
mおよびnは1〜25の範囲の整数である。
【請求項１８】
固体表面上に結合した化合物が、以下の構造：
2016537418.tif 000033
を有し、
式中、Lが官能基を含むリンカーである、請求項17に記載のフィルムまたはコーティング。
【請求項１９】
R4が、-OH、-OR'、-NH2、-NHR'、-NR'2、-SH、-SR'、-O-C(O)R'、-C(O)R'、-CF3、および-OCF3からなる群より選択される官能基で置換されていてもよいメチレン基である、請求項18に記載のフィルムまたはコーティング。
【請求項２０】
R7、R8、またはR9が、無置換または置換されていてもよいC2-5アルキルである、請求項17に記載のフィルムまたはコーティング。
【請求項２１】
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R10、またはR11が、HまたはC1-4アルキルである、請求項17に記載のフィルムまたはコーティング。
【請求項２２】
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R10、またはR11のうち少なくとも1つが、-SH、アリル、および置換アリルからなる群より選択される官能基で置換されているC1-12アルキルである、請求項17に記載のフィルムまたはコーティング。
【請求項２３】
XまたはYが塩素または臭素である、請求項17に記載のフィルムまたはコーティング。
【請求項２４】
mおよびnが10〜16の範囲の整数である、請求項17に記載のフィルムまたはコーティング。
【請求項２５】
mおよびnのうち少なくとも1つが12である、請求項17に記載のフィルムまたはコーティング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権の主張と相互参照
本出願は、2013年11月5日提出の米国特許第仮出願第61/900,037号；2014年8月19日提出の米国特許仮出願第62/039,265号；および2014年10月3日提出の米国特許仮出願第62/059,216号の恩典を主張し、これらの出願はその全体が参照により本明細書に明白に組み入れられる。
【０００２】
分野
本開示は、抗菌組成物および関連する方法に関する。より具体的には、開示する主題は、ポリカチオン両親媒性物質を含む組成物、抗菌用途のためのそのような両親媒性物質の作製方法および使用方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
背景
ヒト病原体の蔓延に対抗するための化学物質の調製は、薬品化学なる用語が作り出されるはるか以前からの課題である。飲料の発酵から漂白剤の調製まで、微生物の病原性効果を最小限にする化合物の容易な生産は、重要な関心事であった。最も強力な抗生物質でさえ菌耐性が発生することで、抗菌化合物の継続的研究が重大なままであることは確実となっている。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
本開示の局面は、添付の図面と共に読めば、以下の詳細な説明から最もよく理解される。当技術分野における標準の実施に従い、様々な特徴が一定の比率で描かれていないことに留意されたい。
【図１】バイオフィルムの生活環およびいくつかの態様に従ってバイオフィルムを阻害または根絶するためのポリカチオン両親媒性物質を開発する着想を示す。
【図２】カチオン領域（明領域）および疎水性領域（暗領域）を示す例示的構造（最低エネルギー構造の、キメラを表現した空間充填モデル）を用いての、抗菌ペプチドを模倣するアプローチを示す。
【図３】クリスタルバイオレット染色および共焦点顕微鏡法の画像を示す。左：表示の最終ウェル濃度の化合物による処理後16時間の液中黄色ブドウ球菌（S. aureus）バイオフィルム。中央：1％クリスタルバイオレットで染色したバイオフィルム。右：処理後16時間のバイオフィルムの共焦点顕微鏡法画像。
【発明の概要】
【０００５】
本概要は、本発明の性質および物質を簡単に示すための、本発明の概要を提示するために提供する。これは特許請求の範囲の範囲または意味を解釈または限定するために使用されるものではないとの理解の下で提出する。
【０００６】
本開示は、トリスカチオンまたはテトラカチオン両親媒性物質などのポリカチオン両親媒性物質である化合物を含む抗菌組成物、そのような抗菌組成物の作製方法、および抗菌用途のためのそのような化合物または組成物の使用方法を提供する。本開示において提供する化合物または組成物は、細菌、ウイルス、酵母、真菌、および原生動物を含むが、それらに限定されるわけではない、微生物を死滅させる、もしくはその増殖を阻害する能力、微生物感染の重症度を減弱する能力、またはバイオフィルムの形成を阻害する、もしくはすでに形成されているバイオフィルムを根絶する能力（すなわち、抗バイオフィルム用途）を有する。
【０００７】
本開示のいくつかの態様は、以下の式を有する化合物を含む抗菌組成物を提供する：
2016537418.tif 000003
式中：
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R10、またはR11は、Hまたは無置換もしくは-OH、-OR'、-NH2、-NHR'、-NR'2、-N-C(O)R'、-N-C(O)CR'=CR'、-SH、-SR'、-O-C(O)R'、-C(O)R'、-CF3、-OCF3、ハロゲン、ベンジル、o-ビニルベンジル、m-ビニルベンジル、p-ビニルベンジル、フェニル、アリル、および置換アリルからなる群より選択される官能基で置換されていてもよいC1-12アルキルであり；
R7、R8、またはR9は、無置換または-OH、-OR'、-NH2、-NHR'、-NR'2、-SH、-SR'、-O-C(O)R'、-C(O)R'、-CF3、および-OCF3からなる群より選択される官能基で置換されていてもよいC1-12アルキルであり；
R'はHまたはC1-4アルキルであり；
XまたはYはハロゲン（アニオンの形の）であり；かつ
mおよびnは1〜25の範囲（例えば、10〜16の範囲）の整数である。
【０００８】
XまたはYは、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、およびその任意の組み合わせを含むが、それらに限定されるわけではない、任意のハロゲンであり得る。いくつかの態様において、2つの窒素原子の間のリンカーとしてのR7、R8、またはR9は、無置換または置換されていてもよいC2-5アルキルであり得る。例えば、リンカーR7、R8、またはR9は-CH2CH2-、-CH2CH2CH2-、-CH2CH2CH2CH2-、または-CH2CH2CH2CH2CH2-であり得る。いくつかの態様において、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R10、またはR11は、無置換または置換されていてもよいC1-4アルキルであってもよい。いくつかの態様において、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R10、またはR11のうち少なくとも1つは、-SH、アリル、および置換アリルからなる群より選択される官能基で置換されているC1-12アルキルである。
【０００９】
別の局面において、本開示は、前述の式（I）または（II）を有する化合物を含む抗菌組成物の作製方法を提供する。方法は、式（I）または（II）を有する化合物の有効量および担体を混合する段階を含む。
【００１０】
本開示は、微生物を死滅させる、またはその増殖を阻害する方法であって、前述の式（I）または（II）を有する化合物を含む抗菌組成物を適用する段階を含む方法も提供する。抗菌組成物または化合物を、細菌、ウイルス、酵母、真菌、および原生動物からなる群より選択される微生物のうち少なくとも1つの群を死滅させる、またはその増殖を阻害するため、あるいはバイオフィルムの形成を阻害する、またはすでに形成されているバイオフィルムを分散させ、もしくは根絶するために使用する。
【００１１】
別の局面において、本開示は以下の化合物：
2016537418.tif 000004
を含むフィルムまたはコーティングをさらに提供する。
【００１２】
式（I）または（II）を有する化合物を固体表面上に結合させる。前述のとおり、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R10、またはR11は、Hまたは無置換もしくは-OH、-OR'、-NH2、-NHR'、-NR'2、-N-C(O)R'、-N-C(O)CR'=CR'、-SH、-SR'、-O-C(O)R'、-C(O)R'、-CF3、-OCF3、ハロゲン、ベンジル、o-ビニルベンジル、m-ビニルベンジル、p-ビニルベンジル、フェニル、アリル、および置換アリルからなる群より選択される官能基で置換されていてもよいC1-12アルキル（例えば、C2-5アルキル）であり得る。R7、R8、またはR9は、無置換または-OH、-OR'、-NH2、-NHR'、-NR'2、-SH、-SR'、-O-C(O)R'、-C(O)R'、-CF3、および-OCF3からなる群より選択される官能基で置換されていてもよいC1-12アルキル（例えば、C2-5アルキル）であり得る。R'はHまたはC1-4アルキルである。XまたはYは、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素およびその任意の組み合わせを含む、ハロゲンである。mおよびnは1〜25の範囲（例えば、10〜16の範囲）の整数である。
【００１３】
例えば、固体表面上に結合した化合物は、以下の式：
2016537418.tif 000005
によって示す構造を有していてもよい。
【００１４】
Lは官能基を含むリンカーである。いくつかの態様において、R4は、-OH、-OR'、-NH2、-NHR'、-NR'2、-SH、-SR'、-O-C(O)R'、-C(O)R'、-CF3、および-OCF3からなる群より選択される官能基で置換されていてもよいメチレン基である。いくつかの態様において、式（I）または（II）を有する化合物を含むそのようなフィルムまたはコーティングにおいて、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R10、またはR11のうち少なくとも1つは、官能基（例えば、-SH、アリル、および置換アリル）で置換されているC1-12アルキルである。
【００１５】
フィルムまたはコーティングは、細菌、ウイルス、酵母、真菌、および原生動物からなる群より選択される微生物のうち少なくとも1つの群を死滅させる、もしくはその増殖を阻害する、またはバイオフィルムの形成を阻害する、もしくはすでに形成されているバイオフィルムを根絶するよう構成される。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
詳細な説明
本発明のいくつかの局面を、説明のために例示的適用を参照しながら以下に記載する。本発明の完全な理解を提供するために、多くの具体的な詳細、関係、および方法を示すことが理解されるべきである。しかし、当業者であれば、本発明を1つもしくは複数の具体的な詳細なしで、または他の方法を用いて実施し得ることを容易に理解するであろう。いくつかの行為は異なる順で、および/または他の行為もしくは事象と同時に起こり得るため、本発明は行為または事象の例示した順に限定されない。さらに、例示した行為または事象のすべてが、本発明の方法を実行するために必要とされるわけではない。
【００１７】
定義
本明細書において用いられる用語は、特定の態様を記載するためのものにすぎず、本発明を限定する意図はない。本明細書において用いられる「一つの(a)」、「一つの(an)」および「その(the)」なる単数形は、文脈が明らかにそうではないと示さないかぎり、複数形も含むことが意図される。さらに、「含む（including）」、「含む（includes）」、「有する（having）」、「有する（has）」、「共に（with）」なる用語、またはその変形が詳細な説明および/または特許請求の範囲のいずれかにおいて用いられる範囲において、そのような用語は「含む（comprising）」なる用語と同様の様式で包括的であることが意図される。
【００１８】
「約」または「およそ」なる用語は、当業者によって決定される特定の値の許容される誤差範囲内であることを意味し、これは部分的には値がどのようにして測定または決定されるか、すなわち、測定システムの限界に依存することになる。例えば、「約」は、当技術分野における習慣に従って、1以上の標準偏差の範囲内を意味し得る。または、「約」は、所与の値の20％まで、好ましくは10％まで、より好ましくは5％まで、およびさらにより好ましくは1％までの範囲を意味し得る。または、特に生体系またはプロセスに関して、この用語は値の1桁以内、好ましくは5倍以内、およびより好ましくは2倍以内を意味し得る。本出願および特許請求の範囲において特定の値を記載する場合、特に記載がないかぎり、特定の値の許容される誤差範囲内であることを意味する「約」なる用語が想定されるべきである。
【００１９】
「抗菌」なる用語は、細菌、ウイルス、酵母、真菌、および原生動物を含むが、それらに限定されるわけではない、微生物を死滅させる、もしくはその増殖を阻害する能力、または微生物感染の重症度を減弱する能力を意味する。本発明の抗菌化合物または組成物は、清浄もしくは滅菌のために用いてもよい、または疾患および感染の処置において用いてもよい化合物または組成物である。適用はインビトロおよびインビボ抗菌用途の両方を含み得る。抗菌組成物を「適用すること」は、組成物をヒトまたは動物対象に投与することを含み得る。
【００２０】
本明細書において用いられる「バイオフィルム」なる用語は、一緒に接着した微生物の群によって形成されるフィルムを意味する。本明細書において用いられる「抗バイオフィルム」なる用語は、すでに形成されているバイオフィルムを死滅させ、分散させ、および/または根絶する能力を意味する。
【００２１】
本明細書において用いられる「アルキル」なる用語は、メチル、エチル、プロピル、tert-ブチル、n-ヘキシルなどの、1〜25個の炭素原子を含む直鎖、環式、分枝または非分枝飽和または不飽和炭化水素鎖を意味する。本明細書において用いられる「C1-12アルキル」とは、1〜12から選択される数の炭素原子を有するアルキル基を意味する。
【００２２】
「置換されていてもよい」なる用語は、問題の基が無置換でもよく、または1〜3回もしくは1〜5回などの、1回もしくは数回置換されていてもよいことを意味する。例えば、1〜5個のクロロ原子で「置換されていてもよい」アルキル基は、無置換でもよく、または1、2、3、4、もしくは5個の塩素原子を含んでいてもよい。置換化学部分は、水素に置き換わる1つまたは複数の置換基を含む。
【００２３】
「最小阻害濃度（MIC）」なる用語は、終夜インキュベートした後に、微生物の目に見える増殖を阻害する、抗菌剤の最低濃度を意味する。細菌、例えば、グラム陽性黄色ブドウ球菌（Staphylococcus aureus）およびエンテロコッカス フェカーリス（Enterococcus faecalis）ならびにグラム陰性大腸菌（Escherichia coli）および緑膿菌（Pseudomonas aeruginosa）に対するMIC値を、標準の方法により判定した。P.A. Wayne, Methods for Dilution Antimicrobial Tests for Bacteria that Grow Aerobically; Approved Standard, Ninth Edition, 2012, CLSI Document M07-A9, Vol. 32 No. 2も参照されたい。
【００２４】
化合物の「最小バイオフィルム根絶濃度（MBEC）」なる用語は、処理したバイオフィルムを新鮮培地中で再増殖させた場合に澄明なウェル（光学密度0.1未満）を生じ、細菌の＞95％のクリアランスを示す、すでに形成されている細菌バイオフィルムに対して投与した化合物の最低濃度と定義される。抗バイオフィルム活性を評価するために、再増殖検定を用いて化合物のMBECを確立した。H. Ceri, M. Olson, D. Morck, D. Storey, R. Read, A. Buret, B. Olson, Methods Enzymol. 2001, 557, 377も参照されたい。
【００２５】
本開示は、ポリカチオン（例えば、トリスカチオン、テトラカチオンなど）両親媒性物質である化合物を含む抗菌組成物、およびそのような抗菌化合物または組成物の作製方法、および抗菌用途のためのそのような化合物または組成物の使用方法を提供する。本開示において提供する化合物または組成物は、細菌、ウイルス、酵母、真菌、および原生動物を含むが、それらに限定されるわけではない、微生物を死滅させる、もしくはその増殖を阻害する能力、または微生物感染の重症度を減弱する能力を有する。本開示において提供する化合物または組成物は、微生物によって形成された、すでに形成されているバイオフィルムを阻害または根絶する（すなわち、抗バイオフィルム用途）能力を有する。
【００２６】
バイオフィルムは、多糖、タンパク質、および細胞外DNAの自己生産マトリックス中に存在する、細菌の複合群集である。米疾病管理予防センターによれば、バイオフィルム感染は院内および外来装置感染の65％以上の原因である。伝統的な分子標的はバイオフィルム状態で潜伏することができ、細胞外ポリマー物質（EPS）の存在は抗生物質の局在を妨害するため、バイオフィルム表現型を示している細菌細胞は、標準の抗生物質に対して100〜1000倍、より耐性である。図1に示すとおり、バイオフィルムの生活環は以下の4つの段階からなる：（1）付着-プランクトン様の細胞が表現型の変化を起こし、表面上に凝集する；（2）EPS産生-多糖、細胞外DNA、およびタンパク質の分泌；（3）成熟-バイオフィルム構造の発生；ならびに（4）分散-プランクトン様細胞への表現型復帰。細菌は、この複雑な生活環を調整するために多くの化学信号を利用しており、バイオフィルム形成を阻害するためにこれらの化学クラスを模倣する多大な努力がなされてきたが；すでに形成されているバイオフィルムを根絶する合成化合物はあまり報告されていない。
【００２７】
両親媒性物質、すなわち、極性および非極性領域の両方を有する分子は、抗菌化合物の主力であった。容易に入手可能で、単純なアニオン両親媒性構造を有するセッケンの使用は、ヒトの健康における最大の進歩の1つへと発展してきた。同等に直接的なカチオン両親媒性構造を有する、塩化ベンザルコニウムの使用は、20世紀へのこの変革を推進し、LYSOL(登録商標)ブランド製品などのいくつかの両親媒性組成物が家庭内で当たり前のものとなった。
【００２８】
様々な両親媒性物質が共通の作用、すなわち、膜破壊の方法を共有しているため、アニオン版およびカチオン版はいずれもここ数十年における抗菌剤開発作戦の焦点であった。カチオン両親媒性物質は膜破壊物質と見なされており、主にアニオン性の細菌細胞膜との静電相互作用を利用し、続いて非極性鎖が挿入され、これは膜破壊と、最終的には細菌細胞溶解をもたらす。おそらく自然の抗菌ペプチドから着想を得て、ポリアニオン構造を有する多価両親媒性種が開発された。例えば、3つのカルボキシラート基を有する一連の樹枝状両親媒性物質は、表面への接着を可能にする（スキーム1、左）。
【００２９】
2016537418.tif 000006
【００３０】
本発明者らは、カチオン両親媒性構造を開発し、この構造を抗菌活性に相関させた。本発明者らは、スキーム1に示すとおり、全てが炭素の芳香族中核（A）、安価なTMEDA（N,N,N',N'-テトラメチルエチレンジアミン）中核（B）、ならびに4,4'（C）および他の幾何学（D）両方のビス-ピリジニウム構造に基づく、四級アンモニウム両親媒性物質を開発した。本発明者らは、本開示における抗菌用途のために、一連の新規ポリカチオン（例えば、トリスカチオン、テトラカチオンなど）両親媒性化合物をさらに開発した。これらの化合物を抗菌組成物中で用いることができ、または固体表面上にすり合わせた後、フィルムもしくはコーティングとして用いることもできる。
【００３１】
1つの局面において、本開示は、以下の式を有する化合物を含む抗菌組成物を提供する：
2016537418.tif 000007
式中：
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R10、またはR11は、Hまたは無置換もしくは-OH、-OR'、-NH2、-NHR'、-NR'2、-N-C(O)R'、-N-C(O)CR'=CR'、-SH、-SR'、-O-C(O)R'、-C(O)R'、-CF3、-OCF3、ハロゲン、ベンジル、o-ビニルベンジル、m-ビニルベンジル、p-ビニルベンジル、フェニル、アリル、および置換アリルなどの官能基で置換されていてもよいC1-12アルキルであり；
R7、R8、またはR9は、無置換または-OH、-OR'、-NH2、-NHR'、-NR'2、-SH、-SR'、-O-C(O)R'、-C(O)R'、-CF3、および-OCF3からなる群より選択される官能基で置換されていてもよいC1-12アルキルであり；
R'はHまたはC1-4アルキルであり、または置換されていてもよく；
XまたはYはハロゲン（アニオンの形の）であり；かつ
mおよびnは1〜25の範囲の整数である。
【００３２】
例えば、いくつかの態様において、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R10、またはR11は、Hまたは無置換もしくは-OH、-OR'、-NH2、-NHR'、-NR'2、-SH、-SR'、-O-C(O)R'、-C(O)R'、-CF3、および-OCF3からなる群より選択される官能基で置換されていてもよいC1-4アルキルであり得る。いくつかの態様において、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R10、またはR11のうち少なくとも1つは、-SH、アリル、置換アリルなどの官能基で置換されているC1-12アルキルである。XまたはYは、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、およびその任意の組み合わせを含むが、それらに限定されるわけではない、イオンの形の任意のハロゲンであり得る。XまたはYは、トシラート、シトラート、任意の適切なアニオンまたはその任意の組み合わせでもあり得る。いくつかの態様において、XまたはYは塩素または臭素（すなわち、塩化物または臭化物）である。mおよびnは5〜25の範囲（例えば、10〜16の範囲）の整数であり得る。mはnと等しくてもよく、等しくなくてもよい。例えば、いくつかの態様において、mおよびnの少なくとも一方は12である。
【００３３】
2つの窒素原子の間のリンカーとしてのR7、R8、またはR9は、無置換または置換されていてもよいC2-5アルキルであり得る。R7、R8、またはR9は、-(CH2)s-の形の無置換、または-OH、-OR'、-NH2、-NHR'、-NR'2、-SH、-SR'、-O-C(O)R'、-C(O)R'、-CF3、および-OCF3からなる群より選択される官能基で置換されていてもよい、反復メチレン基であってもよく、sは、例えば、1〜12の範囲の整数である。R7、R8、またはR9におけるsの値は互いに異なり得る。
【００３４】
いくつかの態様において、リンカーR7、R8、またはR9は-CH2CH2-、-CH2CH2CH2-、-CH2CH2CH2CH2-、または-CH2CH2CH2CH2CH2-である。例えば、式（I）を有する化合物は以下の式：
2016537418.tif 000008
を有しうる。
【００３５】
式（I-2）、（I-3）、（I-4）または（I-5）（例えば、I-3）を有する化合物において、R1およびR2のうち少なくとも1つ、ならびにR3およびR4のうち少なくとも1つ、ならびにR5およびR6のうち少なくとも1つは、いくつかの態様において、メチルであり得る。これらの化合物のいくつかにおいて、mおよびnは12であり、R3およびR4の1つはエチル、プロピルおよびアリルからなる群より選択され、かつR1、R2、R3、R4、R5、およびR6の中の他の基はメチルである。
【００３６】
本開示に記載のいくつかの例示的化合物を、数の組み合わせを用いて表示する。例えば、式（I-2）、（I-3）、（I-4）または（I-5）を有するいくつかの化合物において、R1およびR2の両方、R5およびR6の両方はメチルである。R3およびR4のうち少なくとも1つはメチルである。R3がメチルであると仮定して、R4はHまたはx個の炭素を有するアルキルであり、これは置換されている、または置換されていてもよい。そのような化合物は化合物［m、s、x、s、n］、化合物（m、s、x、s、n）、または化合物m、s、x、s、nと表示する。xはR4中の炭素原子の炭素数である。R4がHである場合、xはゼロである。例えば、R3がメチルであり、R4がエチルであり、かつmおよびnの両方が12である、式（I-3）を有するそのような化合物は、化合物［12、3、2、3、12］と表示する。R4がアリル基である場合、xは「3A」と表示する。例えば、R3がメチルであり、R4がアリルであり、かつmおよびnの両方が12である、式（I-3）を有するそのような化合物は、化合物［12、3、3A、3、12］と表示する。
【００３７】
同様に、式（II）を有する化合物は以下の式：
2016537418.tif 000009
を有しうる。
【００３８】
式（II-2）、（II-3）、（II-4）または（II-5）を有する化合物において、R1およびR2のうち少なくとも1つ、ならびにR3およびR4のうち少なくとも1つ、R5およびR6のうち少なくとも1つ、ならびにR10およびR11のうち少なくとも1つは、いくつかの態様において、メチルであり得る。例えば、式（II-2）を有する、これらの化合物のいくつかにおいて、mおよびnは12であり、R3およびR4の1つはエチル、プロピルおよびアリルからなる群より選択され、かつR1、R2、R3、R4、R5、R6、R10、およびR11の中の他の基はメチルである。
【００３９】
本開示に記載のいくつかの例示的化合物を、数の組み合わせを用いて表示する。例えば、式（II-2）を有するいくつかの化合物において、R1およびR2の両方、ならびにR10およびR11の両方はメチルである。R3およびR4のうち少なくとも1つはメチルである。R5およびR6のうち少なくとも1つはメチルである。R3およびR5がメチルであると仮定して、R4およびR6はHまたはそれぞれx4およびx6個の炭素を有するアルキルであり、これは置換されている、または置換されていてもよい。そのような化合物は化合物［N4-m、x4、x6、n］、化合物（N4-m、x4、x6、n）、または化合物N4-m、x4、x6、nと表示する。R4またはR6がHである場合、x4またはx6はゼロである。例えば、R3およびR5がメチルであり、R4およびR6がエチルであり、かつmおよびnの両方が12である、式（II-2）を有するそのような化合物は、化合物［N4-12、1、1、12］と表示する。R4およびR6がアリル基である場合、x4またはx6は「3A」と表示する。例えば、R3およびR5がメチルであり、R4およびR6がアリルであり、かつmおよびnの両方が12である、式（II-2）を有するそのような化合物は、化合物［N4-12、3A、3A、12］と表示する。
【００４０】
本開示は、前述の式（I）または（II）を有する化合物の作製方法も提供する。式（I）または（II）を有する化合物の合成は、対応するポリアミン、特に望ましい費用のポリアミンを用いて達成することができる。ポリアミンを両端または中間で置換基と結合し、結果としてポリカチオン化合物を生成することができる。
【００４１】
別の局面において、本開示は、前述の式（I）または（II）を有する化合物を含む抗菌組成物の作製方法を提供する。方法は、式（I）または（II）を有する化合物の有効量および溶媒、担体、添加剤、任意の他の適切な成分、またはその組み合わせなどの担体を混合する段階を含む。
【００４２】
いくつかの態様において、本開示は、前述の式（I）または（II）を有する化合物、および溶媒などの担体を含む抗菌組成物も提供する。抗菌組成物は他の成分および添加剤を含むこともできる。式（I）または（II）を有する化合物の含有量は任意の適切な濃度であり得る。例えば、いくつかの態様において、そのような濃度は0.01μM〜100μM、例えば、0.1μM〜10μMの範囲であり得る。いくつかの態様において、式（I）または（II）を有する化合物の含有量は0.1重量％〜5重量％、例えば、0.2重量％〜2.5重量％の範囲の濃度であってもよい。担体の例には、溶媒が含まれる（または除外される）が、それらに限定されるわけではない。他の添加剤の例には、界面活性剤、消泡剤、凍結防止剤、ゲル化剤、およびその組み合わせが含まれる（または除外される）が、それらに限定されるわけではない。抗菌組成物は、薬学的に許容される担体または賦形剤を含んでいてもよい。錠剤またはカプセル剤などの固体製剤に適した薬学的に許容される担体または賦形剤は、例えば、結合剤（例えば、アカシア、ゼラチン、デキストリン、ヒドロキシプロピルセルロース、メチルセルロース、ポリビニルピロリドン）、溶媒、分散媒、希釈剤（例えば、ラクトース、スクロース、マンニトール、コーンスターチ、ジャガイモデンプン、リン酸カルシウム、クエン酸カルシウム、結晶セルロース）、滑沢剤（例えば、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸、タルク、無水ケイ酸）、崩壊剤（例えば、コーンスターチ、ジャガイモデンプン、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースカルシウム、アルギン酸）、および湿潤剤（例えば、ラウリル硫酸ナトリウム）であり得る。液剤または懸濁剤などの液体製剤に適した薬学的に許容される担体または賦形剤は、例えば、水性媒体（例えば、水）、懸濁化剤（例えば、アカシア、ゼラチン、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ヒドロキシメチルセルロース、ステアリン酸アルミニウムゲル）、界面活性剤（例えば、レシチン、モノオレイン酸ソルビタン、モノステアリン酸グリセリン）、および非水性媒体（例えば、グリセリン、プロピレングリコール、植物油）であり得る。さらに、液体製剤は保存剤（例えば、p-ヒドロキシ安息香酸メチルエステル、p-ヒドロキシ安息香酸プロピルエステル）、香料、および/または着色剤を含んでいてもよい。本開示における抗菌組成物は、液体、ゲルおよびペーストを含むが、それらに限定されるわけではない、任意の適切な形態であるよう製剤することができる。
【００４３】
本開示は、微生物を死滅させる、またはその増殖を阻害する方法であって、前述の式（I）または（II）を有する化合物を含む抗菌組成物を適用する段階を含む方法も提供する。抗菌組成物または化合物を、細菌、ウイルス、酵母、真菌、および原生動物からなる群より選択される微生物のうち少なくとも1つの群を死滅させる、もしくはその増殖を阻害するため、またはバイオフィルムの形成を阻害する、もしくはすでに形成されているバイオフィルムを根絶するために使用する。適切な方法の例には、注ぐこと、噴霧すること、任意の他の適切な方法、およびその任意の組み合わせが含まれるが、それらに限定されるわけではない。
【００４４】
別の局面において、本開示は前述の以下の化合物：
2016537418.tif 000010
を含むフィルムまたはコーティングをさらに提供する。
【００４５】
式（I）または（II）を有する化合物を固体表面上に結合させる。前述のとおり、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R10、またはR11は、Hまたは無置換もしくは-OH、-OR'、-NH2、-NHR'、-NR'2、-N-C(O)R'、-N-C(O)CR'=CR'、-SH、-SR'、-O-C(O)R'、-C(O)R'、-CF3、-OCF3、ハロゲン、ベンジル、o-ビニルベンジル、m-ビニルベンジル、p-ビニルベンジル、フェニル、アリル、および置換アリルからなる群より選択される官能基で置換されていてもよいC1-12アルキル（例えば、C2-5アルキル）であり得る。R7、R8、またはR9は、無置換または-OH、-OR'、-NH2、-NHR'、-NR'2、-SH、-SR'、-O-C(O)R'、-C(O)R'、-CF3、および-OCF3からなる群より選択される官能基で置換されていてもよいC1-12アルキル（例えば、C2-5アルキル）であり得る。R'はHまたはC1-4アルキルである。XまたはYは、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素およびその任意の組み合わせを含む、ハロゲンである。mおよびnは1〜25の範囲（例えば、10〜16の範囲）の整数である。
【００４６】
例えば、固体表面上に結合した化合物は、以下の式：
2016537418.tif 000011
によって示す構造を有していてもよい。
【００４７】
Lは官能基を含むリンカーである。いくつかの態様において、R4は-OH、-OR'、-NH2、-NHR'、-NR'2、-SH、-SR'、-O-C(O)R'、-C(O)R'、-CF3、および-OCF3からなる群より選択される官能基で置換されていてもよいメチレン基である。いくつかの態様において、式（I）または（II）を有する化合物を含むそのようなフィルムまたはコーティングにおいて、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R10、またはR11のうち少なくとも1つは、-SH、アリル、および置換アリルからなる群より選択される官能基で置換されているC1-12アルキルである。Xは塩素または臭素であり得る。mおよびnのうち少なくとも1つは12であってもよい。
【００４８】
フィルムまたはコーティングは、細菌、ウイルス、酵母、真菌、および原生動物からなる群より選択される微生物のうち少なくとも1つの群を死滅させる、もしくはその増殖を阻害する、またはバイオフィルムの形成を阻害する、もしくはすでに形成されているバイオフィルムを根絶するよう構成される。
【実施例】
【００４９】
一連のポリカチオン両親媒性物質を調製した。そのようなポリカチオン両親媒性物質は強力な抗菌活性を有する。以下に記載する実施例は例示のために示すにすぎない。
【００５０】
1.確立されたバイオフィルムを根絶するための2つのトリスカチオン両親媒性物質
カチオン両親媒性物質は、細菌感染を妨害するために、生物学的および商業的の両方で実現されている。生物学の領域において、真核生物および原核生物の両方が抗菌ペプチド（AMP）を利用して、原核生物のコロニー形成を防止し、除去する。AMPは、カチオン、両親媒性、および疎水性残基を含む、様々な特徴をペプチド骨格内に戦略的に組み込んで、感染を根絶する。異なる色調で示した異なる物理的性質（荷電または疎水性）の様々な二次構造（例えば、直鎖、アルファヘリックス）を有する代表的なAMPを、図2Aに示す。図2において、明るい領域は正に荷電し、黒い領域は疎水性である。
【００５１】
バイオフィルムの形成を防止する阻害剤、およびプランクトン様細胞への移行を促進する分散剤とは対照的に、実用的濃度（＜500μM）で確立された、バイオフィルムを完全に根絶する化合物はあまり報告されていない。この重要な欠如に基づき、かつ抗菌ペプチド（AMP）誘導体についてのこれまでの研究により着想を得て、本発明者らは、四級アンモニウムカチオン（QAC）は単純化されたAMPとして役立ち、すでに形成されているバイオフィルムを根絶しうるとの仮説を立てた。本発明者らが知る限り、バイオフィルムに対するそれらの効果について記録された研究はない。
【００５２】
スキーム1は、モノ-およびビス-QAC（この項の構造1〜7',9',11'）、パラコート（PQ）-11,11（構造8'）、およびトリス-QAC（10'、12'）の合成および構造を示す。トリス-QAC（化合物10'、12'）は本開示のいくつかの態様に従って合成した。スキーム1に示すQAC構造はポリアミンのクラス（例えば、ノルスペルミジン）を暗示し、したがって、本発明者らは、QAC、特に本開示において提供するポリカチオン両親媒性物質は、求められる強力な抗バイオフィルム活性を有するとの仮説を立てた。表1は、スキーム1に示す化合物の最小阻害濃度を示す。表2は、これらの化合物の最小バイオフィルム根絶濃度（MBEC）を示す。
【００５３】
本発明者らのQACの集中的ライブラリでは、AMPが示す構造的多様性と類似して、化合物の生物学的効果において電荷および三次元構造の両方がおよぼす影響を探るために、様々なリンカー長を用いた（図2Bに示すとおり）。本発明者らの研究室の最近の取り組みにより、グラム陽性およびグラム陰性プランクトン様細菌の両方に対して低マイクロモル濃度の阻害活性を有する、テトラメチルエチレンジアミン（TMEDA）由来QAC（例えば、化合物12、2、12）の安価な調製が達成された。このTMEDAプラットフォームの延長で、化合物ライブラリを2、3、および5個の炭素のリンカー長を有する、モノ-、ビス-、およびトリス-カチオンならびにモノ-、ジ-、およびトリアミンを含むように設計した。化合物1'（塩化ベンザルコニウム、多くの家庭用消毒剤の成分）を除いて、すべての合成した化合物は、市販の出発原料から、単純なアルキル化化学を通じて、1〜2段階で得られる（スキーム2）。ドデシル側鎖を有する化合物は、低マイクロモル濃度の範囲のMIC値を示した（表1）。
【００５４】
2016537418.tif 000012
【００５５】
（表１）ノルスペルミジン、QAC、およびPQ-11,11のMIC
2016537418.tif 000013
【００５６】
プランクトン様細菌細胞に対するQACの効力に勇気づけられて、本発明者らは次いで化合物（12、2、12）の黄色ブドウ球菌およびエンテロコッカス-フェカーリスバイオフィルムに対する有効性を評価した。化合物（12、2、12）は低マイクロモル濃度で、すでに形成されているバイオフィルムに対して有意な効果を示した（表2）。抗バイオフィルム活性をいずれも正確に評価するために、再増殖検定を用いて各化合物の最小バイオフィルム根絶濃度（MBEC）を確立した。化合物（12、2、12）は両方の細菌に対して75μMのMBEC値を有し、モノカチオン誘導体（12、12）および商業的に利用されている化合物1'（Bn、12）よりもおよそ2倍有効である（表2）。化合物（1、2、1）および（1、5、1）は試験した濃度ではバイオフィルムを根絶することができないことも判明し、カチオン特性およびアルキル側鎖の両方が有効性を保持するために必要であることを示していた。
【００５７】
（表２）ノルスペルミジン、QAC、およびPQ-11,11のMBEC
2016537418.tif 000014
[a]MBEC値は6つの試験で50から100μMの間で変動した。
【００５８】
他の化合物の最小バイオフィルム根絶濃度（MBEC）を表2に示す。本発明者らは、カチオン特性およびアルキル側鎖の両方がバイオフィルム根絶にとって重要であると判定した。トリスカチオン化合物（12、2、1、2、12）および（12、3、1、3、12）も良好なフィルム根絶能力を示した。化合物（12、3、1、3、12）およびビスカチオン化合物（12、3、0、3、12）は類似の結果を示した。ビスカチオン（12、2、0、2、12）と、これらの化合物のうち最も活性が高いバイオフィルム根絶化合物と報告されたトリスカチオン（12、3、0、3、12）との間で、有効性に中等度の増大が見られる。これらの化合物の活性を示すために、クリスタルバイオレット染色および共焦点画像法を用いた（図3）。クリスタルバイオレット染色は、水性対照またはノルスペルミジンと比較した場合、QAC（12、3、12）、（12、3、0、3、12）、および（12、3、1、3、12）が、すでに形成されているバイオフィルムに対して示す有意な効果を示す。さらに、共焦点顕微鏡法は、報告されたMBEC値よりも有意に低い、12μMという低い濃度で、有意にバイオフィルムを攪乱したことを明らかにしている。
【００５９】
まとめると、本発明者らは、QACが、すでに形成されている細菌バイオフィルムの強力な根絶物質であることを初めて示した。この進展は、黄色ブドウ球菌およびE.フェカーリスバイオフィルムを根絶するのに必要な最小限の構造的特徴；単に2つの永久カチオン電荷およびアルキル側鎖がバイオフィルム破壊能力を付与し得ることについての洞察も提供する。化合物を市販の材料から1または2段階で合成し、バイオフィルム根絶のための既存の方法に対する魅力的な代替物とする。（12、2、１、2、12）および（12、3、1、3、12）を含むトリスカチオン両親媒性物質は、顕著な抗バイオフィルム活性を示す。
【００６０】
2.さらなるトリスカチオンおよびテトラカチオン両親媒性物質およびそれらの抗菌活性
ビスカチオン両親媒性物質の抗菌活性について多くの報告があるにもかかわらず、本発明者らが知る限り、抗菌活性を3つまたは4つの四級アンモニウム基を有する両親媒性物質に相関させる調査はない。これは、複数の一級、二級、および三級アミンを組み込んでいる多様な生物活性天然物（およびその誘導体）（一般例にはスペルミン、スペルミジン、スクアラミンなどが含まれる）と際だった対照をなすままである。これらは一般に中性化合物として描かれるが、生理的pHで複数のカチオンを有することになり；関連化合物は可能性のあるバイオフィルム破壊物質として調査されている。
【００６１】
3つまたは4つの三級アミンを有する化合物が適度な商業的費用で容易に入手できることから、本発明者らは、生物活性を両親媒性構造、特に存在するカチオンの数、ならびに非極性側鎖の数および長さに相関させることを続けた。標的となる一連の化合物をスキーム3にまとめている。トリスアミンから着想を得た構造のために、化合物を2つの四級アンモニウム種の間に5または7原子いずれかのリンカーを有するように設計した（スキーム3、左）。これにより、構造の中央にさらなる四級アンモニウム部分を組み込むことが可能となり、これは短鎖または長鎖アルキル残基のいずれかに結合することができる。本発明者らは、最大4つのアンモニウム残基を有する、テトラアミンプラットフォームに基づく構造の調製も目指した（スキーム3、右）。本発明者らは、提示した両親媒性物質の統一された合成法の開発を目指した。
【００６２】
2016537418.tif 000015
【００６３】
本発明者らはまず、nがアルキル鎖の長さであり、かつ5が窒素原子の間のリンカー長である、単純なn、5、n構造（Z＝CH2、スキーム3）を用いて、厳密にビスカチオンである一連の構造を構築することを計画した。スキーム4は、n、5、n系列のビスカチオン両親媒性物質の調製を示す。スキーム4に示す合成を、1,5-ジブロモペンタンを一連のジメチルアルキルアミンに曝露することにより達成し、化合物1〜4（この項の下に記載）を得た。収率は72〜90％の範囲であった。ビスアルキル化生成物を必要に応じて再結晶し、任意の残存出発原料または臭化アルキルを除去して、高純度の化合物を得た。
【００６４】
2016537418.tif 000016
【００６５】
スキーム5は、（n、2、0、2、n）系列の両親媒性物質の調製を示す。2つまたは3ついずれかのカチオン種を有する一連の化合物の調製において、本発明者らは、スキーム5に示すとおり、安価なペンタメチルビス(エチレンジアミン)で開始した。そのアルキル化は選択的かつ高収率の両方であることが判明し、nがアルキル鎖長であり、2が窒素の間のリンカー長であり、かつ0が中央の窒素上にさらなる置換はないことを表す、（n、2、0、2、n）系列の5つの構造を得た。
【００６６】
2016537418.tif 000017
【００６７】
例示的化合物（14、2、0、2、14）の合成を、化合物（m、2、0、2、n）を調製する代表的手順として、本明細書に記載する。CH3CN（2mL）中の1-ブロモテトラデカン（2.25mL、8.26mmol）の溶液に、N,N,N',N'',N''-ペンタメチルジエチレントリアミン（0.87mL、4.2mmol）を加えた。得られた澄明溶液を室温で20時間撹拌し、この間に白色固体が観察された。反応混合物に冷アセトン（約9mL）を加え、これにより白色沈澱が生じた。ブフナー漏斗によりろ過して白色固体を得、これを冷アセトン（約4mL）と、次いでヘキサン（約4mL）で洗浄し、（14、2、0、2、14）（2.188g、73％）を白色固体で得た。
【００６８】
n、2、0、2、n系列の化合物のさらなる官能基付加は、長鎖求電子剤（例えば、臭化ドデシル）で試みたアルキル化は緩慢であることが判明したため、本発明者らが予想したほど簡単ではなかった。しかし、本発明者らは、室温下のニートヨードメタン中（7日間、n、2、1、2、nを得た）または還流温度での臭化アリル中（終夜、n、2、3A、2、nを得た）のいずれかの、より強い条件下でアルキル化を行うことができた（スキーム6）。メチル化の収率は高く（≧90％）、アリル化の収率は良好（46〜83％）であった。スキーム6は、（n、2、1、2、n）および（n、2、3A、2、n）型の両親媒性物質の調製を示す。
【００６９】
2016537418.tif 000018
【００７０】
例示的化合物（12、2、1、2、12）の合成を、化合物（m、2、1、2、n）を調製する代表的手順として、本明細書に記載する。CH3I（約1.0mL、16mmol）の溶液に、（12、2、0、2、12）（201mg、0.299mmol）を加えた。得られた澄明黄色溶液を室温で撹拌し、さらなるCH3Iを72時間かけて加え、この間に固体が観察された。粗製1H NMRにより（12、2、1、2、12）が主生成物であることが示された。
【００７１】
スキーム7は、（12、7、12）および（12、3、x、3、12）型の7原子リンカーを有する両親媒性物質の調製を示す。3つのカチオン窒素の近接が、この最終アルキル化にとって障害であったと考えて、本発明者らは、ドデシル側鎖を維持している「ブックエンド」四級アンモニウム種の間に7原子リンカーを有する類似の一連の化合物を調製した。これは、前述の方法に従い、（12、7、12）の調製から始めた（スキーム7）。次いで、公知の両親媒性物質（12、3、0、3、12）（市販の2,6,10-トリメチル-2,6,10-トリアザウンデカンから誘導）から出発して、中央の炭素に様々な置換を有する一連の構造を調製することができた。本発明者らはまず、前述の化合物（12、2、1、2、12）および（12、2、3A、2、12）に対応する、それぞれメチルおよびアリルの置換体（12、3、1、3、12）および（12、3、3A、3、12）を調製した。単純なアルキル化を、対応する臭化アルキルとの還流により、それぞれブチルおよびドデシル鎖（12、3、4、3、12）および（12、3、12、3、12）で、良好な収率で達成した。加えて、ベンジルおよびパラオクチルベンジル基の両方も同様に調製した。
【００７２】
2016537418.tif 000019
【００７３】
スキーム8は、（N4-n、n、n、n）型の両親媒性物質の調製を示す。調査の範囲をさらに拡げるために、本発明者らは、スキーム8に示す、市販の1,1,4,7,10,10-ヘキサメチルトリエチレンテトラミン（N4-0、0、0、0と略記）から出発して、4つのアミンを有する一連の化合物を調製した。これは、最大4つのカチオンを有する両親媒性物質を評価する可能性を開いた。本発明者らは、（N4-0、0、0、0）のモノアルキル化が我々の標準条件（1当量RBr、アセトニトリル、Δ）下で幾分選択的であり、粉砕後に（N4-12、0、0、0）および（N4-14、0、0、0）を53〜65％の収率で生じることを見出した。続いて29を1当量の臭化ドデシルでアルキル化することにより、擬対称（N4-14、0、0、12）がきれいに調製され、高レベルの対称性を示すNMRスペクトルにより証明されたとおり、ここでは末端窒素のみがアルキル化された。または、出発原料のテトラアミンのビスアルキル化により、（N4-12、0、0、12）または（N4-14、0、0、14）のいずれかが得られた（それぞれ93および84％）。ビスアンモニウム化合物N4-12、0、0、12を、次いで、強制的条件（ニート臭化アリル、還流、2.5時間）下でビスアリル化して、テトラカチオン誘導体（N4-12、3A、3A、12）（91％）を得た。
【００７４】
2016537418.tif 000020
【００７５】
構造およびカチオン特性が異なる、合成したほぼ3ダースの両親媒性物質で、グラム陽性である黄色ブドウ球菌およびエンテロコッカス-フェカーリス、ならびにグラム陰性である大腸菌および緑膿菌に対する最小阻害濃度（MIC）値を、標準の方法により判定した。表3は、調製した両親媒性化合物のMIC値を、μMで示す。比較のために、市販の抗菌剤である塩化ベンザルコニウム（塩化ベンジルジメチルドデシルアンモニウム、Bn、12）を試験した。MIC値を判定するためのブロスの微量希釈を、以前に報告されたとおりに行った。
【００７６】
試験した32の両親媒性物について得られたMICデータは、試験した化合物の半数以上（20/32）で顕著に一貫しており、試験した4つの細菌すべてに対して1桁のMICを示すことが判明した。MICの変動はほとんどがアルキル鎖の長さによって決まり、ドデシル鎖が一般には最適であることが判明した。これは、n、5、n系列（1〜4）ならびに（12、7、12）（20）両方のX＝CH2化合物を、化合物の中央にN-CH3基（5、7〜9、21）または四級アンモニウム基（10、12〜13、22など）を有する対応する構造と比較することで示し；全体的にほとんど変化しなかった。事実、（12、5、12）および（12、7、12）は本発明者らが調製した最も強力な化合物の2つであり、試験した8例のうち7例でMIC値≦2μMであった。化合物（12、2、1、2、12）は、水に難溶性で、したがって再現可能なMIC値を提供することが困難であると判明した。より長いリンカーは同等の活性を示すとの結果を考慮して、本発明者らは（12、3、x、3、12）系列で得られるより多様な構造を評価した。最後に、テトラアミン骨格によって、1、2、または4つのアンモニウム基を有する化合物（例えば、N4-12、0、0、0、N4-12、0、0、12、およびN4-12、3A、3A、12）の比較が可能となった。（N4-12、3A、3A、12）は実際に強い活性を示した（3つの細菌に対するMIC値＝1μM、および緑膿菌に対しては2μM）が、N4-12、0、0、12も、緑膿菌に対する4μMの値を除いて、同等に活性であった。これらはいずれも、四級アンモニウム基を1つだけ有する（N4-12、0、0、0）に比べて約8倍の生物活性であった。
【００７７】
まとめると、本開示において提供するポリカチオン両親媒性物質は、持続性のバイオフィルムを破壊する高い能力を提供し、かつ原核生物のよりアニオン性の膜でいくらかのレベルの優先的活性を示す。
【００７８】
（表３）
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a化合物（12、2、1、2、12）は低い水溶性を示し、したがってMIC値にばらつきが生じた。
【００７９】
3.例示的化合物（12、3、2、3、12）
例示的化合物（12、3、2、3、12）を2段階工程で調製した。
【００８０】
段階1：化合物（12、3、0、3、12）の調製
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【００８１】
アセトニトリル（2.0mL）中の2,6,10-トリメチル-2,6,10-トリアザウンデカン（2.77mL、2.30g、11.4mmol）の溶液に1-ブロモドデカン（5.45mL、5.66g、22.7mmol）を加えた。得られた無色溶液を48時間加熱還流し、この間に金色のペーストが観察された。冷却後、ヘキサン（約15mL）を反応混合物に加えた。ブフナー漏斗によりろ過して黄色を帯びた金色のゲルを得、これを冷アセトン（約5mL）で洗浄し、化合物（12、3、0、3、12）（7.95g、約100％）を黄色を帯びた金色のゲルで得た。
【００８２】
段階2：化合物（12、3、2、3、12）の調製
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【００８３】
半固体トリスアミン（12、3、0、3、12）（572.3mg、0.818mmol）にブロモエタン（2mL、26mmol）を加えた。得られた淡黄橙色溶液を22時間撹拌しながら加温還流し、この間に白色沈澱が観察された。まだ暖かい反応フラスコに冷アセトン（10mL）を加えた後、沈澱をブフナー漏斗によりろ過し、冷アセトン（3mL）で洗浄した後、減圧下で乾燥して、12、3、2、3、12を白色粉末（0.5438g、82％）で、白色固体として得た；mp＝217〜219℃；
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。
【００８４】
化合物（12、3、2、3、12）はすぐれた抗菌活性を示した。例えば、評価した各細菌に対するMIC（μM）およびMBECの値は以下のとおりである：
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【００８５】
化合物（12、3、2、3、12）と共に少なくとも14日間、連続継代したSH1000またはUSA300-0114の液体培養物中で耐性は観察されなかった。
【００８６】
4.例示的化合物（12、3、11-SH、3、12）
以下の式を有する例示的化合物（12、3、11-SH、3、12）を以下のとおりに調製した。
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【００８７】
アセトニトリル（約1mL）中の11-ブロモ-1-ウンデカンチオール（0.1250g、0.4677mmol）の溶液に、12、3、0、3、12（0.3273g、0.4538mmol）を加えた。得られた無色溶液をアルゴン雰囲気下で1週間加熱した。アセトニトリル（1mL）を反応フラスコに2日後および3日後に追加して、溶解を助けた。暖かい反応混合物に冷ヘキサン（約6mL）を加え、この間に帯黄色沈澱が観察された。ブフナー漏斗によりろ過して帯黄色アモルファス固体を得、これを冷ヘキサン（約10mL）で洗浄して、12、3、11-SH、3、12（0.170g、80％）を黄色アモルファス固体で得た；
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。
【００８８】
この化合物（12、3、11-SH、3、12）はすぐれた抗菌活性を示した。例えば、評価した各細菌に対するMIC（μM）およびMBECの値は以下のとおりである：
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【００８９】
主題を例示的態様に関して記載してきたが、それに限定されることはない。それよりも、添付の特許請求の範囲は、当業者であれば行い得る、他の変形および態様を含むと、広く解釈されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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