抗生素(Antibiotics)-(97p)课件.ppt
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1、第十二章第十二章 抗生素抗生素(Antibiotics)抗感染药物抗感染药物一、定义:用于治疗病原性微生物(细菌一、定义:用于治疗病原性微生物(细菌/真菌真菌/病病毒毒/寄生虫等)引起的感染疾病的药物。寄生虫等)引起的感染疾病的药物。二、分类:二、分类:细细 菌:菌:-内酰胺类、大环内酯类内酰胺类、大环内酯类真真 菌:咪康唑、酮康唑菌:咪康唑、酮康唑病病 毒:阿昔洛韦毒:阿昔洛韦寄生虫:青蒿素、阿苯达唑寄生虫:青蒿素、阿苯达唑1、按病原性微生物、按病原性微生物2、根据来源、根据来源天然:天然:大蒜中大蒜素大蒜中大蒜素黄连中的黄连素黄连中的黄连素海洋鱼中的鱼素海洋鱼中的鱼素人工合成:人工合成:微
2、生物发酵微生物发酵半合成半合成阿莫西林等阿莫西林等全合成全合成氯霉素、喹诺酮类氯霉素、喹诺酮类动植物提取动植物提取三、抗感染药物在医药及工业领域中的地位三、抗感染药物在医药及工业领域中的地位1、感染疾病、心脑血管疾病、消化系统疾病是、感染疾病、心脑血管疾病、消化系统疾病是 影响人类健康的三大疾病影响人类健康的三大疾病 城市情况:两管(心脑血管)、一瘤、糖尿病城市情况:两管(心脑血管)、一瘤、糖尿病农村情况:消化、呼吸、传染病农村情况:消化、呼吸、传染病3、感染药物临床应用、感染药物临床应用术后预防术后预防感染疾病治疗感染疾病治疗基础疾病引发的合并感染基础疾病引发的合并感染4、药物研发及市场份额
3、、药物研发及市场份额 9100年全球上市新药年全球上市新药441个个 其中抗感染药其中抗感染药103个,占个,占23%;心血管;心血管68个,占个,占15%;抗肿瘤及辅助药;抗肿瘤及辅助药57个,占个,占13%;神经、精神;神经、精神系统系统54个;消化系统个;消化系统30个。个。近年来有报道近年来有报道估计全球抗感染药市场销售额在估计全球抗感染药市场销售额在340亿美元。亿美元。我国化学药物制剂我国化学药物制剂销售前销售前10位的产品中,有位的产品中,有6位是抗感染药物位是抗感染药物青霉素青霉素G、先锋、先锋5号、阿莫西林、号、阿莫西林、氨苄西林、罗红霉素、头孢氨苄氨苄西林、罗红霉素、头孢氨
4、苄第八章第八章 抗生素抗生素第一节:概述第一节:概述1、定义:抗生素是某些微生物的代谢产物或合成、定义:抗生素是某些微生物的代谢产物或合成的类似物,在小剂量的情况下能抑制微生物的生长的类似物,在小剂量的情况下能抑制微生物的生长和存活,而对宿主不会产生严重的毒性。和存活,而对宿主不会产生严重的毒性。2、特点:由生物体产生或人工合成、特点:由生物体产生或人工合成 低浓度低浓度 有机物质有机物质 对他种生物体有抑制作用对他种生物体有抑制作用3、名称演变:抗生素、名称演变:抗生素抗菌素抗菌素抗生素抗生素 60-70年年 80年后年后4、来源、来源 微生物、动植物提取、人工合成微生物、动植物提取、人工合
5、成5、发展、发展40-50年代:微生物发酵得到天然抗生素阶段年代:微生物发酵得到天然抗生素阶段60年代:半合成抗生素阶段年代:半合成抗生素阶段70-80年代:半合成头孢类、大环内酯类年代:半合成头孢类、大环内酯类90年代:三代口服及四代头孢类年代:三代口服及四代头孢类19291929年英国年英国Fleminy Fleminy 发现青霉素发现青霉素 未得到纯品未得到纯品19411941年英国年英国Florey Florey 提取得到青霉素纯品提取得到青霉素纯品 19451945年意大利年意大利Broton Broton 撒丁岛海滩土分离出头孢菌素撒丁岛海滩土分离出头孢菌素 19551955年英国
6、年英国Newton Newton 头孢菌素液中分离出头孢菌素头孢菌素液中分离出头孢菌素C C 19621962年年 半合成头孢菌素的诞生半合成头孢菌素的诞生70-8070-80年代年代 头孢菌素的发展时期头孢菌素的发展时期8080年代后年代后 含酶抑制剂复合制剂及三代、四代头孢含酶抑制剂复合制剂及三代、四代头孢7、作用机制、作用机制 P258抑制细菌抑制细菌细胞壁细胞壁干扰核酸干扰核酸的复制的复制作用细菌作用细菌细胞膜细胞膜干扰蛋白质干扰蛋白质合成合成氨基糖苷类氨基糖苷类/四环素类四环素类利福霉素利福霉素/博来霉素博来霉素-内酰胺类内酰胺类多烯类、多粘菌素多烯类、多粘菌素生产规模生产规模占地占
7、地600亩;投资亩;投资13亿人民币亿人民币6-APA生产生产 250吨吨/月,可月,可合成阿合成阿莫西林莫西林250*1.7倍倍7-ACA生产生产 60吨吨/月月-可合成阿莫西林可合成阿莫西林60*1.8倍倍需需七七千千吨吨玉玉米米/每每月月9 9、抗生素在农牧业方面的应用、抗生素在农牧业方面的应用青霉素、氯霉素、金霉素、土霉素青霉素、氯霉素、金霉素、土霉素用于农业,如猪的病毒性肺炎。用于农业,如猪的病毒性肺炎。饲料中加入少量金霉素、土霉素可饲料中加入少量金霉素、土霉素可使幼猪、鸡等生长加快使幼猪、鸡等生长加快在动物的肝、肉、脂肪等在动物的肝、肉、脂肪等中残留抗生素中残留抗生素一、-内酰胺抗
8、生素的结构特征指分子中含有由四个原子组成-内酰胺环是该类抗生素发挥生物活性的必需基团和细菌作用时,内酰胺环开环与细菌发生酰化作用 抑制细菌的生长。因-内酰胺由四个原子组成,分子张力较大,化学 性质不稳定易发生开环导致失活。二、分类:经典结构药物二、分类:经典结构药物 P259青霉素类青霉素类(Penicillins)头孢菌素头孢菌素(Cephalosporins)1 1、两者结构特征及性质比较、两者结构特征及性质比较均含均含COOHCOOH,酸性、与碱可成盐,酸性、与碱可成盐均含内酰胺环,张力大、易水解均含内酰胺环,张力大、易水解五元氢化噻唑环五元氢化噻唑环六元部分氢化噻嗪环六元部分氢化噻嗪环
9、C C6 6 氨基侧链氨基侧链R R改变,改变,活性不同活性不同C C7 7氨基侧链及氨基侧链及 C C3 3 R R改变,改变,活性不同、药代不同活性不同、药代不同抗菌谱窄抗菌谱窄抗菌谱广抗菌谱广碳青霉烯(Carbapenem)青霉烯(Penem)单环的-内酰胺(Monobactam)氧青霉烷(Oxypenam)亚胺培南(泰能)亚胺培南(泰能)克拉维酸克拉维酸氨曲南氨曲南分类:非典型结构药物分类:非典型结构药物 P259三、青霉素及半合成青霉素三、青霉素及半合成青霉素(一)青霉素(一)青霉素G G P260P2601 1、来源:霉菌属的青霉菌发酵液中提取、来源:霉菌属的青霉菌发酵液中提取天然
10、青霉素有天然青霉素有7 7种种G G、V V、N N、K K、X X、F F等等 P264P264其中其中PGPG的活性最高、产量最高的活性最高、产量最高2 2、结构:、结构:24561构型:构型:2S2S,5R5R,6R6R4 4、Penicillins的的性质性质Penicillins类化合物母核由-内酰胺环和五元的氢化噻唑环骈合而成,二个环的张力都比较大24561BenzylpenicillinBenzylpenicillin结构中结构中-内酰胺环内酰胺环 中羰基和氮原子的孤对电子不能共轭,中羰基和氮原子的孤对电子不能共轭,易受到亲核性或亲电性试剂的进攻,易受到亲核性或亲电性试剂的进攻,
11、使使-内酰胺环破裂内酰胺环破裂1 1)白色结晶、略溶于水)白色结晶、略溶于水2 2)COOHCOOH,酸性:可成盐,溶于水,肌注静脉,酸性:可成盐,溶于水,肌注静脉 PG-Na PG-Na易吸潮;易吸潮;PG-K PG-K引起局部疼痛引起局部疼痛3 3)稳定性:内酰胺,水解)稳定性:内酰胺,水解 水溶液,水溶液,44时,可保质时,可保质4-54-5天天 室温,室温,24h 24h粉针剂,有效期粉针剂,有效期2 2年年 临床用粉针剂,现用现配临床用粉针剂,现用现配Penicillins理化理化性质性质4 4)对碱或酶)对碱或酶(-(-内酰胺酶内酰胺酶)不稳定,水解不稳定,水解 P262 P262
12、 OH OH+青霉酸青霉酸-CO2青霉噻唑酸青霉噻唑酸HgCl2青霉醛青霉醛青霉胺青霉胺在胺在胺(RNH(RNH2 2)、醇、醇(ROH)(ROH)的作用下也发生水解的作用下也发生水解NHOSHOOHHNHONHOSHOOHHNHHOOH-CO2NHOSOHHNHHOHgCl2NHOCHOCOOHSHNH2OH-or EnzymePenicillonic AcidPenilloic AcidPenilloaldehyde+PenicillamineOH+or EnzymePenicilloic acidHgCl2OH-CO26 6)对强酸不稳定,重排)对强酸不稳定,重排 P261 P261PH
13、=2 or HgClPH=2 or HgCl2 2青霉酸青霉酸+青霉醛酸青霉醛酸 青霉醛青霉醛a a-环开裂环开裂,-CO,-CO2 2aHOOCbb-内酰胺环对水、光、热、酸、碱、酶、醇、内酰胺环对水、光、热、酸、碱、酶、醇、胺不稳定,胺不稳定,-环开裂、活性降低或消失环开裂、活性降低或消失为什么为什么penicillinpenicillin不可口服?不可口服?为何临床用葡萄糖配制不如生理盐水为何临床用葡萄糖配制不如生理盐水为何静脉输注需在为何静脉输注需在1h1h左右左右临床用药指导临床用药指导 说明说明-内酰胺环内酰胺环的完整性与活性密切相关的完整性与活性密切相关5 5、用途:、用途:G
14、G+引起的局部或全身感染引起的局部或全身感染 优点:安全、价廉、疗效确切优点:安全、价廉、疗效确切 缺点:代谢快缺点:代谢快-如何解决如何解决 不耐酸不耐酸-耐酸的青霉素耐酸的青霉素 不耐酶不耐酶-耐酶的青霉素耐酶的青霉素 窄窄 谱谱-广谱的青霉素广谱的青霉素 过过 敏敏-皮试皮试与丙磺舒合用与丙磺舒合用:后者可延长酸性药物的体内代谢后者可延长酸性药物的体内代谢 1 1)如何解决在体内作用时间短问题)如何解决在体内作用时间短问题 P263 P263COOHCOOH酯化酯化.普鲁卡因青霉素与胺类的碱性物成难溶性盐与胺类的碱性物成难溶性盐内源性过敏源内源性过敏源生产、储存、使用中生产、储存、使用中
15、 -内酰胺环开环自身聚合产生的高聚物内酰胺环开环自身聚合产生的高聚物青霉素在临床使用时,对某些病人青霉素在临床使用时,对某些病人 易引起过敏反应,严重时会导致死亡。易引起过敏反应,严重时会导致死亡。青霉素产生过敏原因:青霉素产生过敏原因:P264P264外源性过敏源外源性过敏源 原料生物合成中引入的蛋白、多肽类高分子原料生物合成中引入的蛋白、多肽类高分子使用前应进行皮试使用前应进行皮试耐青霉素酶的耐青霉素酶的半合成青霉素半合成青霉素耐酸的耐酸的半合成青霉素半合成青霉素广谱的半合成广谱的半合成青霉素青霉素(二)半合成青霉素衍生物 半合成半合成青霉素青霉素1 1、耐酸青霉素结构特点:、耐酸青霉素结
16、构特点:R R构型构型氨苄西林氨苄西林阿莫西林阿莫西林R R构型构型天然青霉素天然青霉素V V对酸稳定对酸稳定因因C C6 6侧链含吸电子基团侧链含吸电子基团-O-O-降低侧链羰基上氧的电子降低侧链羰基上氧的电子密度,不能对内酰胺进攻。密度,不能对内酰胺进攻。R青霉素青霉素V V发现青霉素类似物侧链含三苯甲基,对青霉素酶稳定发现青霉素类似物侧链含三苯甲基,对青霉素酶稳定人们设想是三苯甲基有较大空间位阻,阻止化合物与人们设想是三苯甲基有较大空间位阻,阻止化合物与酶活性中心结合酶活性中心结合又因空间阻碍限制酰胺侧链又因空间阻碍限制酰胺侧链R R与羧基间的单键旋转,与羧基间的单键旋转,而降低分子与酶
17、活性中心作用的适应性而降低分子与酶活性中心作用的适应性加之加之R R基比较靠近基比较靠近-内酰胺环,也可能有保护作用内酰胺环,也可能有保护作用苯唑西林苯唑西林C-6C-6侧链含大基团侧链含大基团,空空间位阻作用。间位阻作用。苯唑西林苯唑西林,氯唑西林等氯唑西林等(P265P265)(Oxacillin Sodium)2 2、耐酶青霉素结构特点及设计原理、耐酶青霉素结构特点及设计原理天然青霉素天然青霉素N N结构(结构(P264P264)侧链含)侧链含NHNH2 2对对G G-作用增强的特点作用增强的特点1 1)合成了含)合成了含NHNH2 2的吸电子基团,抗菌谱增加的吸电子基团,抗菌谱增加,阿
18、莫西林等阿莫西林等3 3、广谱青霉素结构特点、广谱青霉素结构特点 青霉素青霉素N R=HOOCCH(NH2)C3H6CO-2 2)-NH-NH2 2用用COOHCOOH;SOSO3 3H H替换,替换,得到羧苄和磺苄青霉素得到羧苄和磺苄青霉素3)3)侧链的侧链的NHNH2 2与取代的酸酰化,与取代的酸酰化,得到哌拉西林等,抗菌谱更广得到哌拉西林等,抗菌谱更广(三)半合成青霉素的合成(三)半合成青霉素的合成6-APA6-APA是半合成青霉素的原料是半合成青霉素的原料青霉素酰胺酶青霉素酰胺酶/大肠杆菌酰胺酶大肠杆菌酰胺酶酶裂解酶裂解 PG 6-APA PG 6-APA (6-6-氨基青霉烷酸)氨基
19、青霉烷酸)PGPG经青霉素酰化酶经青霉素酰化酶(Penicillin acylase)(Penicillin acylase)进行酶进行酶解,生成解,生成6-6-氨基青霉烷酸氨基青霉烷酸(6-APA)(6-APA),得到得到6-APA6-APA后,再与相应的侧链酸进行缩合后,再与相应的侧链酸进行缩合 (1)酰氯法 (2)酸酐法 (3)DCC法临床上半合成青霉素衍生物钠盐的制备半合成青霉素典型药物半合成青霉素典型药物阿莫西林阿莫西林(Amoxicillin)(Amoxicillin)側链为对羟基苯甘氨酸,有一个手性碳原子,临床用其右旋体,其构型为R-构型共含4个手性C 阿莫西林的氨基侧链引起聚合
20、反应 青霉素的构效关系青霉素的构效关系R基的不同影响活基的不同影响活性、抗菌谱、稳定性、抗菌谱、稳定性、肠道的吸收性、肠道的吸收3个手性中心构个手性中心构型是必须基团型是必须基团3位二甲基为位二甲基为非活性基团非活性基团6-6-位的位的-H-H被被-OCH-OCH3 3取代取代增加对增加对-内酰胺酶的稳定性内酰胺酶的稳定性因其存在共同的抗原决定簇因其存在共同的抗原决定簇青霉噻唑基,青霉噻唑基,因而存在交叉过敏现象因而存在交叉过敏现象青霉素及半合成青霉素的交叉过敏率青霉素及半合成青霉素的交叉过敏率青霉素类药物临床用青霉素皮试,青霉素青霉素类药物临床用青霉素皮试,青霉素过敏,其他青霉素类药物禁用过
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