4.β-内酰胺类抗生素.ppt
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1、第四章 -内酰胺类抗生素(-Lactam Antibiotics)抗生素按化学结构可分类:抗生素按化学结构可分类:n n1,-内酰胺类;n n2,四环类;n n3,氨基糖苷类;n n4,大环内酯类;n n5,其他类 第一节第一节 概述概述n n一、基本结构特点和作用机理一、基本结构特点和作用机理(Characteristic of structure and Mechanism of Action)n n1.-内酰胺抗生素的分类内酰胺抗生素的分类-内酰胺类抗生素的基本结构:内酰胺类抗生素的基本结构:青霉素类 头孢菌素类 碳青霉烯类头霉素类 单环-内酰胺类-内酰胺类抗生素的化学结构的特点内酰胺类
2、抗生素的化学结构的特点n n分子内有一个四元的分子内有一个四元的-内酰胺环,除了内酰胺环,除了单环单环-内酰胺外,该四元环通过内酰胺外,该四元环通过N原子和邻原子和邻近的第三碳原子与另一个五元环或六元环近的第三碳原子与另一个五元环或六元环相稠和,青霉素的稠合环是氢化噻唑环,相稠和,青霉素的稠合环是氢化噻唑环,头孢菌素是氢化噻嗪环。头孢菌素是氢化噻嗪环。n n除单环除单环-内酰胺外,与内酰胺外,与-内酰胺环稠合内酰胺环稠合的环上都有一个羧基。的环上都有一个羧基。n n所有所有-内酰胺类抗生素的内酰胺类抗生素的-内酰胺环羰内酰胺环羰基基-为碳都有一个酰胺基侧链。为碳都有一个酰胺基侧链。n n-内酰
3、胺环为一个平面结构。但两个稠内酰胺环为一个平面结构。但两个稠合环不共平面,青霉素样合环不共平面,青霉素样N1-C5轴折叠,头轴折叠,头孢菌素沿孢菌素沿N1-C6轴折叠,轴折叠,n n青霉素类抗生素的母核上有青霉素类抗生素的母核上有3个手性碳个手性碳原子,原子,8个旋光异构体中只有绝对构型为个旋光异构体中只有绝对构型为2S,5R,6R具有活性。头孢菌素类抗生素的具有活性。头孢菌素类抗生素的母核上有母核上有2手性碳,手性碳,4个旋光异构体,绝对构个旋光异构体,绝对构型是型是6R,7R。-内酰胺类抗菌活性不仅与内酰胺类抗菌活性不仅与母核的构型有关。而且还与酰胺基上取代母核的构型有关。而且还与酰胺基上
4、取代基的手性碳原子有关,旋光异构体间的活基的手性碳原子有关,旋光异构体间的活性有很大的差异。性有很大的差异。二、二、-内酰胺类抗生素内酰胺类抗生素的物理化的物理化学性质学性质青霉素青霉素(青霉素(青霉素G G、苄青霉素)苄青霉素)阿莫西林(羟氨苄青霉素)阿莫西林(羟氨苄青霉素)NH2CONSOHNCOOHCH3CH3HOCH普鲁卡因青霉素普鲁卡因青霉素头孢菌素头孢菌素类类7654321NONHSCH2R1COOHRCO母核(母核(7-7-氨基头孢菌烷酸)氨基头孢菌烷酸)头孢氨苄头孢氨苄NONHSCH3COOHOCNH2CH头孢拉啶头孢拉啶CHNH2CONONHSCH3COOH头孢羟氨苄头孢羟氨
5、苄NONHSCH3COOHOCNH2CHHO酸性酸性化学性质化学性质NaNa1 1、与碱金属、与碱金属(Na(Na+、K K+)成盐,成盐,易溶于水易溶于水 (一)羧基:酸性(一)羧基:酸性 2 2、与有机碱(普鲁卡因)成盐、与有机碱(普鲁卡因)成盐 难溶于水难溶于水普鲁卡因青霉素普鲁卡因青霉素(二)手性(二)手性C C:旋光性:旋光性 (5%5%头孢唑啉钠溶液头孢唑啉钠溶液 18182424)2 2、头孢菌素类、头孢菌素类 C C6 6 C C7 71 1、青霉素类、青霉素类 C C3 3 C C5 5 C C6 6 (三)共轭体系三)共轭体系 :UVUV吸收特性吸收特性2 2、头孢菌素类、
6、头孢菌素类 母核有共轭体系母核有共轭体系 1 1、青霉素类、青霉素类 母核无明显母核无明显UVUV 多数有苯环取代基多数有苯环取代基 青霉素钠青霉素钠UV7-20(四)四)内酰胺环内酰胺环 :不稳定性:不稳定性 水溶液水溶液 不稳定不稳定 干燥纯净干燥纯净 稳定稳定 不稳定性因素不稳定性因素四元环张力大四元环张力大 酰胺键易水解酰胺键易水解 (某些金属离子)(某些金属离子)(温度)(温度)某些氧化剂某些氧化剂失效失效降解降解青霉素类青霉素类酸、碱、青霉素酶酸、碱、青霉素酶例例青霉素的降解反应青霉素的降解反应青青霉霉素素青霉噻唑酸青霉噻唑酸H H2 2O/OHO/OH青霉素酶青霉素酶青霉酸青霉酸
7、H H2 2OOpH2pH2100100青霉噻唑青霉噻唑酰基羟胺酸酰基羟胺酸NHNH2 2OHOH青霉烯酸青霉烯酸pH4pH4青霉胺青霉胺COCO2 2青霉醛青霉醛HgClHgCl2 2内酰胺酶内酰胺酶-b b失效失效降解降解头孢菌素类头孢菌素类酸、碱、胺类酸、碱、胺类 例:头孢噻吩钠水溶液例:头孢噻吩钠水溶液2524h2524h失活失活8%8%鉴别反应鉴别反应(一)呈色反应(一)呈色反应1 1、羟肟酸铁反应羟肟酸铁反应-内酰胺类内酰胺类NaOHNaOH呈色呈色FeFe3+3+/3/3H H+羟肟酸衍生物羟肟酸衍生物-2 2HClHClNOHNOHH H内酰胺类内酰胺类2 2、类似肽键的反应类
8、似肽键的反应(1 1)茚三酮)茚三酮反应反应 -氨基氨基蓝紫色蓝紫色氨基氨基茚三酮茚三酮 -NH2CONSOHNCOOHCH3CH3CH(2 2)双缩脲反应)双缩脲反应-内酰胺类内酰胺类似肽键似肽键(开环分解)(开环分解)紫红色紫红色内酰胺类内酰胺类碱性酒石酸铜碱性酒石酸铜-3 3、其他呈色反应、其他呈色反应(1 1)与重氮苯磺酸反应与重氮苯磺酸反应酚羟基酚羟基例:头孢哌酮例:头孢哌酮(偶合)(偶合)橙黄色橙黄色重氮苯磺酸重氮苯磺酸 -5 56 6OHOHH HC C(2 2)与变色酸与变色酸-硫酸反应硫酸反应青霉素青霉素阿莫西林阿莫西林氨苄西林氨苄西林活泼活泼“-CH-CH2 2-”(分解)
9、(分解)变色酸变色酸显色显色HCHOHCHOCHCHSOSOH H -4 42 22 2”羰基侧链含羰基侧链含“150(缩合)(缩合)4 42 2变色酸变色酸阿莫西林阿莫西林HCHOHCHOSOH色色褐褐NH2CONSOHNCOOHCH3CH3HOCH(缩合)(缩合)D D(3 3)与)与H H2 2SOSO4 4-HNO-HNO3 3反应反应头孢菌素类头孢菌素类亮黄亮黄红棕红棕黄色黄色头孢噻肟钠头孢噻肟钠头孢噻吩钠头孢噻吩钠头孢氨苄头孢氨苄 3 3-4 42 2HNOHNOSOSOH H(4 4)与铜盐反应与铜盐反应橄榄绿色橄榄绿色NaOHNaOH专属反应专属反应 4 4CuSOCuSOHA
10、cHAc头孢氨苄头孢氨苄二、二、鉴别鉴别(二)各种盐的反应(二)各种盐的反应1 1、K K+、NaNa+的火焰反应的火焰反应 焰色焰色鲜黄色鲜黄色 +醋酸氧铀锌醋酸氧铀锌黄黄 Na+焰色焰色紫色紫色 +0.1%+0.1%四苯硼钠四苯硼钠 +Ac+Ac白白 K+三、-内酰胺类抗生素的作用机制 各种青霉素类、头孢菌素类和非典型的各种青霉素类、头孢菌素类和非典型的-内酰胺类抗生素都能抑制粘肽合成的转肽内酰胺类抗生素都能抑制粘肽合成的转肽反应而反应而使两条聚糖链不能连接成交链结构使两条聚糖链不能连接成交链结构。四、过敏反应四、过敏反应n n-内酰胺类抗生素的过敏原有外源性和内源性内酰胺类抗生素的过敏原
11、有外源性和内源性内酰胺类抗生素的过敏原有外源性和内源性内酰胺类抗生素的过敏原有外源性和内源性n n外源性过敏原主要来自外源性过敏原主要来自外源性过敏原主要来自外源性过敏原主要来自-内酰胺类抗生素在生物内酰胺类抗生素在生物内酰胺类抗生素在生物内酰胺类抗生素在生物合成时带入的残留量的蛋白多肽类杂质;合成时带入的残留量的蛋白多肽类杂质;合成时带入的残留量的蛋白多肽类杂质;合成时带入的残留量的蛋白多肽类杂质;n n内源性过敏原可能来自于生产、贮存和使用过程内源性过敏原可能来自于生产、贮存和使用过程内源性过敏原可能来自于生产、贮存和使用过程内源性过敏原可能来自于生产、贮存和使用过程中中中中-内酰胺环开环
12、自身聚合,生成包括青霉噻唑内酰胺环开环自身聚合,生成包括青霉噻唑内酰胺环开环自身聚合,生成包括青霉噻唑内酰胺环开环自身聚合,生成包括青霉噻唑蛋白,青霉噻唑多肽,青霉噻唑聚合物的高分子蛋白,青霉噻唑多肽,青霉噻唑聚合物的高分子蛋白,青霉噻唑多肽,青霉噻唑聚合物的高分子蛋白,青霉噻唑多肽,青霉噻唑聚合物的高分子聚合物。聚合物。聚合物。聚合物。第二节 青霉素类 青霉素类包括:青霉素类包括:青霉素类包括:青霉素类包括:天然天然天然天然青霉素青霉素青霉素青霉素 半合成半合成半合成半合成青霉素。青霉素。青霉素。青霉素。天然青霉素天然青霉素天然青霉素天然青霉素 优点优点优点优点:是杀菌力强、毒性低、价廉;:
13、是杀菌力强、毒性低、价廉;:是杀菌力强、毒性低、价廉;:是杀菌力强、毒性低、价廉;缺点缺点缺点缺点:抗菌谱较窄;抗菌谱较窄;抗菌谱较窄;抗菌谱较窄;易被胃酸、易被胃酸、易被胃酸、易被胃酸、-内酰胺酶内酰胺酶内酰胺酶内酰胺酶(青霉素酶青霉素酶青霉素酶青霉素酶)水解破坏;水解破坏;水解破坏;水解破坏;金黄色葡萄球菌易产生耐药等。金黄色葡萄球菌易产生耐药等。金黄色葡萄球菌易产生耐药等。金黄色葡萄球菌易产生耐药等。半合成青霉素半合成青霉素半合成青霉素半合成青霉素 具有耐酸、耐酶和广谱等。具有耐酸、耐酶和广谱等。具有耐酸、耐酶和广谱等。具有耐酸、耐酶和广谱等。一、青霉素的理化性质及应用1、天然青霉素类、
14、天然青霉素类 天然青霉素系从天然青霉素系从青霉菌青霉菌的培养液中提的培养液中提取获得,主要含有:青霉素取获得,主要含有:青霉素F、G、X、K和和双氢双氢F五种。五种。其中以其中以青霉素青霉素G的作用最强,性质较的作用最强,性质较稳定,产量亦较高。稳定,产量亦较高。一、青霉素的理化性质及应用青霉素青霉素G 又名又名苄青霉素苄青霉素。理化性质理化性质青霉素是一种青霉素是一种有机酸有机酸,从青霉菌的培养,从青霉菌的培养液中提取获得,性质稳定,难溶于水。液中提取获得,性质稳定,难溶于水。钾盐(青霉素钾盐(青霉素G钾)钾)或或钠盐(青霉素钠盐(青霉素G钠)钠)为白色结晶性粉末为白色结晶性粉末;一、青霉素
15、的理化性质及应用钾盐、钠盐钾盐、钠盐的性质的性质的性质的性质:遇酸、碱或氧化剂等迅速失效。遇酸、碱或氧化剂等迅速失效。遇酸、碱或氧化剂等迅速失效。遇酸、碱或氧化剂等迅速失效。有引湿有引湿有引湿有引湿性;在水中极易溶解,乙醇中溶解,在脂肪油性;在水中极易溶解,乙醇中溶解,在脂肪油性;在水中极易溶解,乙醇中溶解,在脂肪油性;在水中极易溶解,乙醇中溶解,在脂肪油或液状石蜡中不溶。或液状石蜡中不溶。或液状石蜡中不溶。或液状石蜡中不溶。水溶液水溶液水溶液水溶液在室温在室温在室温在室温放置放置放置放置易失效;易失效;易失效;易失效;2020万万万万IU/mlIU/ml青青青青霉素溶液于霉素溶液于霉素溶液于
16、霉素溶液于30 30 放置放置放置放置2424h h,效价下降效价下降效价下降效价下降 56%56%,青,青,青,青霉烯酸含量增加霉烯酸含量增加霉烯酸含量增加霉烯酸含量增加200200倍,临床应用时要新鲜配倍,临床应用时要新鲜配倍,临床应用时要新鲜配倍,临床应用时要新鲜配制。制。制。制。(所以只有粉制剂,没有注射液,用时用(所以只有粉制剂,没有注射液,用时用(所以只有粉制剂,没有注射液,用时用(所以只有粉制剂,没有注射液,用时用注射用水稀释;如使用不完,放置不要过久)注射用水稀释;如使用不完,放置不要过久)注射用水稀释;如使用不完,放置不要过久)注射用水稀释;如使用不完,放置不要过久)。一、青
17、霉素的理化性质及应用药动学药动学吸收:吸收:吸收:吸收:内服内服内服内服易被胃酸和消化酶易被胃酸和消化酶易被胃酸和消化酶易被胃酸和消化酶破坏破坏破坏破坏,仅少量吸收。,仅少量吸收。,仅少量吸收。,仅少量吸收。但新生仔猪和鸡内服大剂量但新生仔猪和鸡内服大剂量但新生仔猪和鸡内服大剂量但新生仔猪和鸡内服大剂量(8(8万万万万 1010万万万万IU/kg)IU/kg)青霉素吸收较多,能达到有效血药浓度。青霉素吸收较多,能达到有效血药浓度。青霉素吸收较多,能达到有效血药浓度。青霉素吸收较多,能达到有效血药浓度。肌注肌注肌注肌注或或或或皮下注射皮下注射皮下注射皮下注射后吸收较快,一般后吸收较快,一般后吸收
18、较快,一般后吸收较快,一般15153030分钟达到血药峰浓度,并迅速下降。常用剂量分钟达到血药峰浓度,并迅速下降。常用剂量分钟达到血药峰浓度,并迅速下降。常用剂量分钟达到血药峰浓度,并迅速下降。常用剂量维持有效血药浓度仅维持有效血药浓度仅维持有效血药浓度仅维持有效血药浓度仅3 38 8小时。小时。小时。小时。一、青霉素的理化性质及应用分布分布分布分布:吸收后在体内分布广泛,能分布到全身各吸收后在体内分布广泛,能分布到全身各吸收后在体内分布广泛,能分布到全身各吸收后在体内分布广泛,能分布到全身各组织,以肾、肝、肺、肌肉、小肠和脾脏等的组织,以肾、肝、肺、肌肉、小肠和脾脏等的组织,以肾、肝、肺、肌
19、肉、小肠和脾脏等的组织,以肾、肝、肺、肌肉、小肠和脾脏等的浓度较高;骨骼、唾液含量较低。浓度较高;骨骼、唾液含量较低。浓度较高;骨骼、唾液含量较低。浓度较高;骨骼、唾液含量较低。不能通过不能通过不能通过不能通过血脑屏障血脑屏障血脑屏障血脑屏障。当中枢神经系统或其。当中枢神经系统或其。当中枢神经系统或其。当中枢神经系统或其他组织有炎症时,青霉素则较易透入。他组织有炎症时,青霉素则较易透入。他组织有炎症时,青霉素则较易透入。他组织有炎症时,青霉素则较易透入。(脑膜炎时,血脑屏障的通透性增加,青(脑膜炎时,血脑屏障的通透性增加,青(脑膜炎时,血脑屏障的通透性增加,青(脑膜炎时,血脑屏障的通透性增加,
20、青霉素进入量增加,可达到有效血药浓度)。霉素进入量增加,可达到有效血药浓度)。霉素进入量增加,可达到有效血药浓度)。霉素进入量增加,可达到有效血药浓度)。一、青霉素的理化性质及应用半衰期半衰期:青霉素在动物体内的半衰期较短,青霉素在动物体内的半衰期较短,(静注约为(静注约为0.51.2小时;肌注小时;肌注0.522.56小时),种属间的差异较小。小时),种属间的差异较小。肌注肌注给药的半衰期分别是给药的半衰期分别是马马2.6、水水牛牛1.02、犊牛犊牛1.63、猪猪2.56、兔兔0.52 h;静注静注给药后的半衰期分别是给药后的半衰期分别是马马0.9、牛牛0.71.2、骆驼骆驼0.8、猪猪0.
21、30.7、羊羊0.7、犬犬0.5、火鸡火鸡0.5 h。一、青霉素的理化性质及应用转化与排泄转化与排泄转化与排泄转化与排泄:青霉素吸收进入血液循环后,在体内不易破青霉素吸收进入血液循环后,在体内不易破青霉素吸收进入血液循环后,在体内不易破青霉素吸收进入血液循环后,在体内不易破坏,主要以坏,主要以坏,主要以坏,主要以原形原形原形原形从从从从尿中尿中尿中尿中排出,给药后排出,给药后排出,给药后排出,给药后1h1h内在尿中内在尿中内在尿中内在尿中排出绝大部分药物。排出绝大部分药物。排出绝大部分药物。排出绝大部分药物。肌注治疗剂量的青霉素钠或钾的水溶液后,通常在肌注治疗剂量的青霉素钠或钾的水溶液后,通常
22、在肌注治疗剂量的青霉素钠或钾的水溶液后,通常在肌注治疗剂量的青霉素钠或钾的水溶液后,通常在尿中可回收到剂量的尿中可回收到剂量的尿中可回收到剂量的尿中可回收到剂量的606090%90%,在尿中约,在尿中约,在尿中约,在尿中约80%80%的青霉素由的青霉素由的青霉素由的青霉素由肾小管肾小管肾小管肾小管排出,排出,排出,排出,20%20%左右通过左右通过左右通过左右通过肾小球肾小球肾小球肾小球过滤。过滤。过滤。过滤。青霉素可在青霉素可在青霉素可在青霉素可在乳乳乳乳中排泄。中排泄。中排泄。中排泄。因此,给药奶牛的乳因此,给药奶牛的乳因此,给药奶牛的乳因此,给药奶牛的乳汁应禁止给人食用,因为在易感人中可
23、能引起过汁应禁止给人食用,因为在易感人中可能引起过汁应禁止给人食用,因为在易感人中可能引起过汁应禁止给人食用,因为在易感人中可能引起过敏反应。牛奶生产残留可影响乳的发酵。敏反应。牛奶生产残留可影响乳的发酵。敏反应。牛奶生产残留可影响乳的发酵。敏反应。牛奶生产残留可影响乳的发酵。一、青霉素的理化性质及应用药理作用药理作用抗菌作用抗菌作用 青霉素属青霉素属窄谱窄谱的杀菌性抗生素。抗菌的杀菌性抗生素。抗菌作用很强,低浓度抑菌,高浓度杀菌。作用很强,低浓度抑菌,高浓度杀菌。青霉素对革兰氏阳性和阴性球菌、革青霉素对革兰氏阳性和阴性球菌、革兰氏阳性杆菌、放线菌和螺旋体等高度敏兰氏阳性杆菌、放线菌和螺旋体等
24、高度敏感,常作为首选药。感,常作为首选药。一、青霉素的理化性质及应用对青霉素对青霉素敏感敏感的的病原菌病原菌主要有主要有:链球菌、链球菌、葡萄球菌、葡萄球菌、肺炎球菌、肺炎球菌、脑膜炎球菌、脑膜炎球菌、丹毒杆菌、化脓棒状杆菌、丹毒杆菌、化脓棒状杆菌、炭疽杆菌、炭疽杆菌、李氏杆菌、破伤风梭菌、李氏杆菌、破伤风梭菌、魏氏梭菌、魏氏梭菌、牛放线杆菌、牛放线杆菌、产气荚膜梭菌、钩端螺旋体等。产气荚膜梭菌、钩端螺旋体等。大多数大多数革兰氏阴性革兰氏阴性杆菌对青霉素杆菌对青霉素不敏感不敏感。一、青霉素的理化性质及应用作用期作用期 青霉素对处于繁殖期正大量合成细胞青霉素对处于繁殖期正大量合成细胞壁的细菌作用
25、强,而对已合成细胞壁,处壁的细菌作用强,而对已合成细胞壁,处于静止期者作用弱,故称于静止期者作用弱,故称繁殖期繁殖期杀菌剂。杀菌剂。哺乳动物的细胞无细胞壁结构,故对哺乳动物的细胞无细胞壁结构,故对动物毒性小动物毒性小。一、青霉素的理化性质及应用耐药性耐药性耐药菌株耐药菌株 除除除除金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌外,一般细菌不易产生外,一般细菌不易产生外,一般细菌不易产生外,一般细菌不易产生耐药性。由于青霉素广泛用于兽医临床,杀灭耐药性。由于青霉素广泛用于兽医临床,杀灭耐药性。由于青霉素广泛用于兽医临床,杀灭耐药性。由于青霉素广泛用于兽医临床,杀灭了金葡菌中的大部分敏感
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