抗生素工艺学课件(part-2).ppt

1、石晓华第一节第一节 -内酰胺类抗生素概述内酰胺类抗生素概述l-内酰胺类抗生素是一类在结构上具有内酰胺类抗生素是一类在结构上具有-内酰内酰胺环，呈抗菌活性的天然或经化学改造的化合胺环，呈抗菌活性的天然或经化学改造的化合物的总称。物的总称。l结构上共同点：和内酰胺中结构上共同点：和内酰胺中N相邻的相邻的C原子上有原子上有一个羧基，在内酰胺环中和一个羧基，在内酰胺环中和N原子相对的原子相对的C原子原子上有一个功能团胺基。上有一个功能团胺基。l-内酰胺类抗生素的典型化合物是青霉素内酰胺类抗生素的典型化合物是青霉素（penicillin）和头孢菌素（）和头孢菌素（cephalosporin）。）。l（1

2、）在美国化学文摘上把青霉素看作是含氮杂双）在美国化学文摘上把青霉素看作是含氮杂双环庚烷的衍生物，头孢菌素为含氮双环环庚烷的衍生物，头孢菌素为含氮双环4、2、0辛辛2烯的衍生物。烯的衍生物。 l例如苄青霉素钠：例如苄青霉素钠：3,3-二甲基二甲基-7-氧氧-6-(2-苯基乙酰苯基乙酰胺基胺基)-4-硫硫-1-含氮双环含氮双环3、2、0-庚烷庚烷-2-羧酸钠。羧酸钠。 CH2CONHCHCHCNOSCCHCH3CH3COONal（2）按侧链不同称为某青霉素。）按侧链不同称为某青霉素。 青核青核 青霉烷酸青霉烷酸 6-氨基青霉烷酸（氨基青霉烷酸（6-APA ） 青霉素青霉素 NSONSOCOOHNS

3、OCOOHH2N*NSOCOOHHNOR*苄青霉素（青霉素苄青霉素（青霉素G ） Na盐、盐、K盐盐 NSOCOONaHNOH2C*NSOCOOHHNOH2C*序号序号侧链侧链R学学 名名俗俗 名名1对羟基苄青霉素对羟基苄青霉素青霉素青霉素X2苄青霉素苄青霉素青霉素青霉素G3苯氧甲基青霉素苯氧甲基青霉素青霉素青霉素V44-氨基氨基-4-羧基羧基-丁丁基青霉素基青霉素青霉素青霉素NOHCH2CH2OCH2HOOCCH(CH2)2NH2CH2序号序号侧链侧链R学学 名名俗俗 名名5戊青霉素戊青霉素青霉素二氢青霉素二氢F6庚青霉素庚青霉素青霉素青霉素K7戊烯戊烯2青霉素青霉素青霉素青霉素F8丙烯巯甲

4、基青霉素丙烯巯甲基青霉素青霉素青霉素OH3C(CH2)3CH2H3C(CH2)5CH2H3CCH2CHCHCH2H2CCHCH2SCH2 头核头核 头孢霉烷酸头孢霉烷酸 7-氨基头孢霉烷酸（氨基头孢霉烷酸（7-ACA） NSONSOCOOHCH2OCOCH3NSOCOOHCH2OCOCH3H2N* 头孢菌素头孢菌素 头孢菌素头孢菌素 CNSOCOOHCH2OCOCH3HN(CH2)3OHCHOOCH2N*NSOCOOHCH2OCOCH3HNRO*l1、母核上都带有一个羧基，其盐类易溶于极、母核上都带有一个羧基，其盐类易溶于极性溶剂如水中。当它们以游离酸形式存在时，性溶剂如水中。当它们以游离酸形

5、式存在时，可溶于有机溶剂中。但当结构中有其他取代基可溶于有机溶剂中。但当结构中有其他取代基如氨基或酰基时，对此性质有影响。如氨基或酰基时，对此性质有影响。l2、这类抗生素对紫外光大多有吸收峰。苄青、这类抗生素对紫外光大多有吸收峰。苄青霉素在霉素在264nm有吸收峰，为苄基的特性，头孢有吸收峰，为苄基的特性，头孢菌素菌素C 在在260nm处有一吸收峰，可以用此特性处有一吸收峰，可以用此特性作为鉴别或检查的项目。作为鉴别或检查的项目。l3、青霉素分子中有、青霉素分子中有3个不对称碳原子，头孢菌素个不对称碳原子，头孢菌素分子个有分子个有2个不对称碳原子，故有旋光有性。青霉个不对称碳原子，故有旋光有性

6、。青霉素的绝对构型是素的绝对构型是2S：5R：6R，头孢菌素是，头孢菌素是6R：7R。l4、-内酰胺环中羰基的红外光谱有较高的伸缩振内酰胺环中羰基的红外光谱有较高的伸缩振动频率（动频率（17701815cm-1），二级酰胺为），二级酰胺为15041695cm-1。 l5、-内酰胺环为稠环系统，故环的应力增加，反内酰胺环为稠环系统，故环的应力增加，反应性能较强。在很多情况下易被亲核和亲电试剂应性能较强。在很多情况下易被亲核和亲电试剂作用而开环，失去活性。（降解反应）作用而开环，失去活性。（降解反应） l酸性：青霉素分子中的羧基具有相当强度的酸性，酸性：青霉素分子中的羧基具有相当强度的酸性，pK值

7、值2.76（25），可与有机或无机碱成盐而从），可与有机或无机碱成盐而从溶媒中析出。溶媒中析出。l在医疗上应用的有钠盐、钾盐、普鲁卡因盐和二苄在医疗上应用的有钠盐、钾盐、普鲁卡因盐和二苄基乙二胺盐（长效青霉素、苄星青霉素），前两者基乙二胺盐（长效青霉素、苄星青霉素），前两者易溶于水，吸收排泄快，作用时间短。后两者难溶易溶于水，吸收排泄快，作用时间短。后两者难溶于水，注射后，吸收缓慢，延长了作用时间。于水，注射后，吸收缓慢，延长了作用时间。 l1、青霉素游离酸：在水中溶解度很小，易溶于、青霉素游离酸：在水中溶解度很小，易溶于醇、酸、醚、酯等有机溶剂。醇、酸、醚、酯等有机溶剂。l2、青霉素盐易溶于

8、水和甲醇，可溶于乙醇，在、青霉素盐易溶于水和甲醇，可溶于乙醇，在丙醇、丁醇、丙酮、乙酸乙酯、吡啶等溶剂中丙醇、丁醇、丙酮、乙酸乙酯、吡啶等溶剂中难溶，但但若有机溶剂中含有少量水份时，青难溶，但但若有机溶剂中含有少量水份时，青霉素盐溶解度大大上升。霉素盐溶解度大大上升。l效价单位：能在效价单位：能在50ml肉汤培养基中完全抑制金肉汤培养基中完全抑制金黄色葡萄球菌菌株发育所需的最小青霉素剂量。黄色葡萄球菌菌株发育所需的最小青霉素剂量。l青霉素青霉素G钠的理论效价为钠的理论效价为1667u/mg，其他青，其他青霉素盐均可按分子量中所含的有效青霉素组分霉素盐均可按分子量中所含的有效青霉素组分的比例进行

9、折算。的比例进行折算。l1、稳定：固体青霉素盐的稳定性与其含水量和纯、稳定：固体青霉素盐的稳定性与其含水量和纯度有很大关系，净干品相当稳定，且对热稳定，度有很大关系，净干品相当稳定，且对热稳定，150 1.5hr 效价不降，因此结晶青霉素可进行干效价不降，因此结晶青霉素可进行干热灭菌。热灭菌。pH=57较稳定（以较稳定（以66.5为好）；在非为好）；在非极性溶媒中稳定（如在无水氯仿中，极性溶媒中稳定（如在无水氯仿中，350小时，活小时，活性不降低）；在缓冲力强的缓冲溶液中稳定。性不降低）；在缓冲力强的缓冲溶液中稳定。l2、不稳定：过酸过碱、热等均不稳定。、不稳定：过酸过碱、热等均不稳定。l（一

10、）碱性条件下（一）碱性条件下l 在在PH=7的碱性水溶液中、的碱性水溶液中、-内酰胺酶、亚硫内酰胺酶、亚硫酸盐及各种重金属离子作用下酸盐及各种重金属离子作用下青霉噻唑酸青霉噻唑酸 （弱酸溶液）脱羧（弱酸溶液）脱羧失羧青霉噻唑酸失羧青霉噻唑酸 l有有Cu2+、Zn2+、Sn2+等离子存在时，低级醇和等离子存在时，低级醇和青霉素作用生成青霉噻唑酸相应的酯，例如与青霉素作用生成青霉噻唑酸相应的酯，例如与甲醇生成青霉噻唑酸甲酯。甲醇生成青霉噻唑酸甲酯。 l（二）酸性条件下（二）酸性条件下 l1、 pH 2左右，于室温条件下会发生分子重排左右，于室温条件下会发生分子重排生成青霉酸，后者若在碱性条件下（如

11、与氢氧生成青霉酸，后者若在碱性条件下（如与氢氧化钡水溶液作用），则更进一步发生分子重排化钡水溶液作用），则更进一步发生分子重排生成异青霉酸：生成异青霉酸： l2、 pH 4左右，分子重排生成青霉烯酸：左右，分子重排生成青霉烯酸：l3、酸性水解（稀酸，、酸性水解（稀酸，100）生成青霉胺和）生成青霉胺和青霉醛酸，后者失去二氧化碳生成青霉醛：青霉醛酸，后者失去二氧化碳生成青霉醛： l（三）加热（三）加热l 高真空下加热，分子重排形成青霉咪唑酸：高真空下加热，分子重排形成青霉咪唑酸： l（四）其他（四）其他l1、 裂解：青霉素酰胺酶裂解：青霉素酰胺酶6-氨基青霉烷酸。氨基青霉烷酸。 l2、青霉素碘量

12、法：碱性水解生成青霉噻唑酸、青霉素碘量法：碱性水解生成青霉噻唑酸青霉胺酸青霉胺酸 l3、比色法：青霉素与羟胺（、比色法：青霉素与羟胺（NH2OH）氧肟氧肟酸酸 铁盐紫色复合物铁盐紫色复合物 l青霉素及其降解产物系半抗原，并不引起过敏青霉素及其降解产物系半抗原，并不引起过敏反应，只有当其与蛋白质或多肽等大分子载体反应，只有当其与蛋白质或多肽等大分子载体结合成多价抗原时才有抗原性。这些抗原中目结合成多价抗原时才有抗原性。这些抗原中目前认为最重要的是青霉噻唑蛋白会引起机体的前认为最重要的是青霉噻唑蛋白会引起机体的免疫变态反应，即过敏。免疫变态反应，即过敏。l故提高青霉素的稳定性，减少降解产物，是消故

13、提高青霉素的稳定性，减少降解产物，是消除过敏的可能性方法之一。除过敏的可能性方法之一。l一、一、 菌种菌种l常用菌种为产黄青霉。常用菌种为产黄青霉。l当前生产能力可达当前生产能力可达4000080000 u/ml。l按其在深层培养中菌丝的形态，可分为球状菌和按其在深层培养中菌丝的形态，可分为球状菌和丝状菌。丝状菌。二、二、 发酵工艺发酵工艺冷冻管冷冻管斜面母瓶斜面母瓶孢子培养孢子培养25，6 67d7d放罐放罐发酵罐发酵罐一级种子罐一级种子罐大米孢子大米孢子孢子培养孢子培养25，6 67d7d种子培养种子培养25，404045 h45 h，1:2VVM1:2VVM二级种子罐二级种子罐种子培养种

14、子培养25，131315 h15 h，1:1.5VVM1:1.5VVM发酵发酵2226，6 67d7d，1:11:10.8VVM0.8VVM冷至冷至15至提炼至提炼三、三、 培养基培养基1、碳源、碳源2、氮源、氮源3、前体、前体4、无机盐、无机盐目前普遍采用淀粉经酶水解的葡萄糖目前普遍采用淀粉经酶水解的葡萄糖糖化液进行流加。糖化液进行流加。可选用玉米浆、花生饼粉、精制棉籽可选用玉米浆、花生饼粉、精制棉籽饼粉或麸子粉，并补加无机氮源。饼粉或麸子粉，并补加无机氮源。为生物合成含有苄基的青霉素为生物合成含有苄基的青霉素G，需在发，需在发酵中加入前体苯乙酸或苯乙酰胺。采用酵中加入前体苯乙酸或苯乙酰胺。

15、采用多次加入方式。多次加入方式。硫、磷、钙、镁、钾等盐类。硫、磷、钙、镁、钾等盐类。四、四、 发酵培养控制发酵培养控制l（一）菌体生长代谢期：（一）菌体生长代谢期：l1、 菌丝生长繁殖期：孢子发芽，分枝旺盛，菌丝生长繁殖期：孢子发芽，分枝旺盛，菌浓增加快。菌浓增加快。l2、青霉素分泌期：菌落生长趋于减弱，补料、青霉素分泌期：菌落生长趋于减弱，补料加以调控，加入前体，保证产单位。加以调控，加入前体，保证产单位。l3、菌丝自溶期：菌落衰老（应在此之前做好、菌丝自溶期：菌落衰老（应在此之前做好放罐，保证提炼不乳化）。放罐，保证提炼不乳化）。 l（二）条件控制：（二）条件控制：l1、加糖控制：一般在残

16、糖将至、加糖控制：一般在残糖将至0.6左右，左右，pH上升时开始加糖。上升时开始加糖。l2、补氮及加前体：少量多次，或连续滴加。加、补氮及加前体：少量多次，或连续滴加。加硫酸铵、氨水或尿素，使发酵液氮源控制在硫酸铵、氨水或尿素，使发酵液氮源控制在0.010.05。补前体以使发酵液中残余苯乙酰。补前体以使发酵液中残余苯乙酰胺浓度为胺浓度为0.050.08。l3、pH控制：主要通过加葡萄糖控制控制：主要通过加葡萄糖控制pH，一般，一般为为6.46.6。l4、温度控制：分期变温培养，一般前期、温度控制：分期变温培养，一般前期2526，后期后期23，可延缓菌丝衰老，延长发酵周期，有，可延缓菌丝衰老，延

17、长发酵周期，有利于发酵后期的单位增长。利于发酵后期的单位增长。 l5、通气和搅拌：抗生素深层培养需要通气与搅拌。、通气和搅拌：抗生素深层培养需要通气与搅拌。空气流量为空气流量为1：（：（0.81）v/（vmin）。l l6、泡沫和消泡：可用天然油脂如豆油、玉米油或、泡沫和消泡：可用天然油脂如豆油、玉米油或用化学合成消泡剂用化学合成消泡剂“泡敌泡敌”（环氧丙烯环氧乙烯聚（环氧丙烯环氧乙烯聚醚类）来消泡。应当控制其用量并少量多次加入。醚类）来消泡。应当控制其用量并少量多次加入。l1、发酵罐前期染菌或种子带菌，可采用重新消毒、发酵罐前期染菌或种子带菌，可采用重新消毒并补入适量的糖、氮成分。并补入适量

18、的糖、氮成分。l2、中后期发生染菌则应及时放罐过滤、提炼，事、中后期发生染菌则应及时放罐过滤、提炼，事后彻底消毒处理。后彻底消毒处理。l3、发酵前期菌丝生长不良，发酵异常时可采取倒、发酵前期菌丝生长不良，发酵异常时可采取倒出部分发酵液，补入部分新鲜料液和良好的种子。出部分发酵液，补入部分新鲜料液和良好的种子。l4、发酵单位停滞不长可酌情提前放罐。、发酵单位停滞不长可酌情提前放罐。l一、青霉素的化学改造部位一、青霉素的化学改造部位NSOCOOHHNOR*HHH1234567l1、 -内酰胺环开环或者扩环均会使得到的化合内酰胺环开环或者扩环均会使得到的化合物失去抗菌活性。物失去抗菌活性。l2、立体

19、化学结构不能改变：、立体化学结构不能改变：C5、C6上的顺式构上的顺式构型；型； C6上氨基的上氨基的-构型；构型；C3上羧基的上羧基的-构型。构型。l3、化学改造：、化学改造：C6位上侧链酰基及位上侧链酰基及C3位上羧基。位上羧基。l4、除了过敏反应未得到克服外，抗菌谱窄、不耐、除了过敏反应未得到克服外，抗菌谱窄、不耐酸、不耐酶的缺点基本上得到克服。酸、不耐酶的缺点基本上得到克服。NSOCOOHH2N*l1、性质：白色片状六面体结晶，熔点、性质：白色片状六面体结晶，熔点208209（分（分解）。比旋度解）。比旋度D30+273（c=1.2%，0.1mol/L HCl）pK值为值为2.3（羧基

20、）和（羧基）和5.1（氨基）。等电点在水溶液中为（氨基）。等电点在水溶液中为4.3，醇溶液中为，醇溶液中为6.2。微溶于水，难溶于有机溶剂。对酸。微溶于水，难溶于有机溶剂。对酸较稳定，易被强碱分解，使较稳定，易被强碱分解，使-内酰胺环内酰胺环开裂，也能被青霉素开裂，也能被青霉素酶所破坏。酶所破坏。6-APA本身抗菌活性很低，只能用作生产半合本身抗菌活性很低，只能用作生产半合成青霉素的原料。成青霉素的原料。l2、6-APA的工业生产方法的工业生产方法l（1）酶法裂解）酶法裂解l目前多采用大肠杆菌产生的青霉素酰基转移酶目前多采用大肠杆菌产生的青霉素酰基转移酶（体内酶）。可直接把菌体细胞做成酶粒，或

21、（体内酶）。可直接把菌体细胞做成酶粒，或者制成固定化酶，进一步做成酶反应器。者制成固定化酶，进一步做成酶反应器。l酶法裂解工艺简单、无环境污染、经济效益明酶法裂解工艺简单、无环境污染、经济效益明显、产品纯度较高，为显、产品纯度较高，为6-APA的主要生产方法。的主要生产方法。l（2）化学裂解）化学裂解l用硅酯法的化学裂解，用硅酯法的化学裂解，6-APA收率一般可达到收率一般可达到80以上，一度在我国化学制药领域中使用。以上，一度在我国化学制药领域中使用。但由于反应条件要求严格（深度冷冻）、化学但由于反应条件要求严格（深度冷冻）、化学原料价格昂贵、生产成本高以及环境污染等问原料价格昂贵、生产成本

22、高以及环境污染等问题，已逐渐为酶法所取代。题，已逐渐为酶法所取代。 l1、耐酸青霉素、耐酸青霉素l原理：青霉素遇酸分解为无活性的青霉烯酸及青霉原理：青霉素遇酸分解为无活性的青霉烯酸及青霉酸，这可能涉及侧链酰胺基的电子转移。故侧链有酸，这可能涉及侧链酰胺基的电子转移。故侧链有吸电子基团存在，防止电子转移，势必增加化合物吸电子基团存在，防止电子转移，势必增加化合物对酸的稳定性。对酸的稳定性。l苯氧乙基青霉素（非萘西林）、苯氧丙基青霉素苯氧乙基青霉素（非萘西林）、苯氧丙基青霉素（普匹西林）及叠氮青霉素（叠氮西林）：主要作（普匹西林）及叠氮青霉素（叠氮西林）：主要作用于革兰阳性菌，抗菌活性不及青霉素用

23、于革兰阳性菌，抗菌活性不及青霉素G或或V，临，临床应用不广泛。床应用不广泛。l原理：细菌对青霉素产生耐药性的主要原因是原理：细菌对青霉素产生耐药性的主要原因是产生产生-内酰胺酶将内酰胺环水解为青霉噻唑内酰胺酶将内酰胺环水解为青霉噻唑酸，其水解过程青霉素必须与酶活性中心相结酸，其水解过程青霉素必须与酶活性中心相结合，因此侧链增大（取代苯、萘、异噁唑等）合，因此侧链增大（取代苯、萘、异噁唑等）产生主体效应，阻碍了酶与底物结合，青霉素产生主体效应，阻碍了酶与底物结合，青霉素则不被水解，保持其抗菌活力。则不被水解，保持其抗菌活力。 l甲氧西林、萘夫西林、苯唑西林、氯唑西林、甲氧西林、萘夫西林、苯唑西林

24、、氯唑西林、双氯西林、氟氯西林双氯西林、氟氯西林l原理：青霉素原理：青霉素N与青霉素与青霉素G有相同的母核，青有相同的母核，青霉素霉素N抗革兰氏阳性菌比青霉素抗革兰氏阳性菌比青霉素G弱，但抗革弱，但抗革兰氏阴性菌比青霉素兰氏阴性菌比青霉素G强很多倍。因而推测侧强很多倍。因而推测侧链氨基存在对革兰氏阴性菌的作用具有重要意链氨基存在对革兰氏阴性菌的作用具有重要意义。义。 l氨苄青霉素（氨苄西林）、羟氨苄青霉素（阿氨苄青霉素（氨苄西林）、羟氨苄青霉素（阿莫西林）、环烯氨苄青霉素（依比西林）、氨莫西林）、环烯氨苄青霉素（依比西林）、氨环己青霉素（环西林）环己青霉素（环西林）l原理：侧链酰胺基原理：侧链

25、酰胺基位置上含有一个较氨基更位置上含有一个较氨基更强的极性基团，如羧基、磺酸基等。对大多数强的极性基团，如羧基、磺酸基等。对大多数革兰阴性菌有良好的作用外，并对各种变形杆革兰阴性菌有良好的作用外，并对各种变形杆菌及假单孢菌也有较好的抑制作用。菌及假单孢菌也有较好的抑制作用。 l由由6-APA酰化合成：化学酰化法、酶学酰化酰化合成：化学酰化法、酶学酰化法法 l化学酰化法：由相应侧链羧酸的酰氯或混化学酰化法：由相应侧链羧酸的酰氯或混合酸酐，在无机或有机碱催化下和合酸酐，在无机或有机碱催化下和6-APA缩缩合而成，然后再经溶剂萃取及结晶制得。合而成，然后再经溶剂萃取及结晶制得。 l一、一、 头孢菌素

26、头孢菌素C的理化性质的理化性质 l1、头孢菌素、头孢菌素C为两性化合物，有两个羧基，一为两性化合物，有两个羧基，一个氨基。个氨基。l2、pK值：侧链羧基值：侧链羧基2.6；4位羧基位羧基3.1；侧链氨；侧链氨基基9.8。l3、Na盐：呈白色或淡黄色结晶状粉末，易溶盐：呈白色或淡黄色结晶状粉末，易溶于水，不溶于有机溶媒。于水，不溶于有机溶媒。l4、对稀酸（、对稀酸（pH=2.58.0）及重金属离子较稳）及重金属离子较稳定；定；pH11时迅速失活。在时迅速失活。在260nm处有紫外吸处有紫外吸收。收。l（1）酸性、中性条件下）酸性、中性条件下l1、 发酵（菌种：顶头孢霉菌）发酵（菌种：顶头孢霉菌）

27、砂土管砂土管母斜面母斜面1母斜面母斜面2大米孢子大米孢子种子罐种子罐发酵罐发酵罐放罐提炼放罐提炼l发酵同样可分为三个代谢阶段：发酵同样可分为三个代谢阶段：l（1）生长繁殖期；）生长繁殖期；l（2）头）头C积累期；积累期；l（3）菌丝自溶期。）菌丝自溶期。 l头孢菌素头孢菌素C为氨基酸类化合物，通常以两性离为氨基酸类化合物，通常以两性离子存在于水溶液中，且发酵液中伴有青霉素子存在于水溶液中，且发酵液中伴有青霉素N、 DCPC、DOCPC、氨基酸与色素等杂质。、氨基酸与色素等杂质。因此从发酵液中提取头因此从发酵液中提取头C较复杂而困难。较复杂而困难。l吸附法、溶媒提取法、离子交换法及沉淀法都吸附法

28、、溶媒提取法、离子交换法及沉淀法都可用来分离头可用来分离头C，但上述任何一种单一的传统，但上述任何一种单一的传统方法。均达不到满意的效果。目前工业上主要方法。均达不到满意的效果。目前工业上主要采用多种分离纯化方法相结合的生产工艺。采用多种分离纯化方法相结合的生产工艺。 l1、预处理：发酵液冷却至、预处理：发酵液冷却至15以下，硫酸酸化至以下，硫酸酸化至pH 2.53.0，放置，放置34h。板框过滤，水顶洗滤渣。板框过滤，水顶洗滤渣。l2、粗提：、粗提：pH为为2.53.0，非离子型大孔树脂，非离子型大孔树脂XAD-4吸附。吸附完毕，去离子水洗涤（除去吸附。吸附完毕，去离子水洗涤（除去SO42-

29、等阴离等阴离子。子。20丙酮水溶液解吸。丙酮水溶液解吸。l3、纯化：弱碱性阴离子交换树脂、纯化：弱碱性阴离子交换树脂IRA-68 ，去离子，去离子水洗涤，水洗涤，1.52.5醋酸钠（钾）水溶液解吸。醋酸钠（钾）水溶液解吸。l4、结晶：加入醋酸锌搅拌使溶解，再加入结晶液体、结晶：加入醋酸锌搅拌使溶解，再加入结晶液体积积30的乙醇或丙酮，即逐渐析出头的乙醇或丙酮，即逐渐析出头C锌盐微晶沉锌盐微晶沉淀。淀。l1、稳定性：、稳定性：l（1）3位双键与位双键与5位位N原子的未共享电子对的共原子的未共享电子对的共轭；轭；l（2）46元稠环系统中的元稠环系统中的-内酰胺环的张力内酰胺环的张力较较45元稠环系

30、统小。元稠环系统小。l2、改造部位：、改造部位：l（1）改变）改变7位酰基侧链，主要影响其抗菌谱与抗位酰基侧链，主要影响其抗菌谱与抗菌力（菌力（7-位的取代物位于位的取代物位于-内酰胺环的下面，阻内酰胺环的下面，阻碍了酶的攻击，减缓内酰胺环的水解，从而增强碍了酶的攻击，减缓内酰胺环的水解，从而增强了抗耐药菌的作用）。了抗耐药菌的作用）。l（2）改变）改变3位取代基，不仅可以提高其药理代谢位取代基，不仅可以提高其药理代谢的稳定性（减少去乙酰产物和内酯化产物的生的稳定性（减少去乙酰产物和内酯化产物的生成），并使其抗菌活力及抗菌谱的扩大更臻完善成），并使其抗菌活力及抗菌谱的扩大更臻完善（吸电子的取代

31、基使（吸电子的取代基使-内酰胺环羰基电子云密度内酰胺环羰基电子云密度减少，从而增加了药物与酶的酰化反应能力，增减少，从而增加了药物与酶的酰化反应能力，增大了抗大了抗G-菌强度）。菌强度）。l7-ACA：7-氨基头孢霉氨基头孢霉烷酸，硅酯法化学裂解烷酸，硅酯法化学裂解或者酶法获得。或者酶法获得。l7-ADCA：7-氨基氨基-3-去去乙酰氧头孢霉烷酸，可乙酰氧头孢霉烷酸，可由青霉素由青霉素G经酯化、扩经酯化、扩环重排、酶裂解去侧链环重排、酶裂解去侧链制得，也可由制得，也可由7-ACA催催化加氢制得。化加氢制得。l第一代头孢：具有广谱抗菌性，对第一代头孢：具有广谱抗菌性，对-内酰胺酶内酰胺酶均不稳定

32、；均不稳定； l第二代头孢：抗菌谱比第一代多，抗菌活力也第二代头孢：抗菌谱比第一代多，抗菌活力也稍强，但抗绿脓杆菌很弱；稍强，但抗绿脓杆菌很弱； l第四代头孢：最大特点是高度耐酶能力，对绝第四代头孢：最大特点是高度耐酶能力，对绝大部分大部分G-有高度抗菌活性，与第三代头孢菌素有高度抗菌活性，与第三代头孢菌素相比，它们增强了抗相比，它们增强了抗G+菌的活性。菌的活性。 l此外，还有有此外，还有有7-甲氧基头孢菌素类的半合成甲氧基头孢菌素类的半合成品种，及以氧或碳取代头孢核中品种，及以氧或碳取代头孢核中S原子的氧代原子的氧代头孢菌素和碳代头孢菌素等，不再进行详细的头孢菌素和碳代头孢菌素等，不再进行

33、详细的介绍。介绍。l一、碳青霉烯类抗生素一、碳青霉烯类抗生素l碳青霉烯类抗生素是抗菌谱最广的一碳青霉烯类抗生素是抗菌谱最广的一类类-内酰胺类抗生素，抗菌活性强，内酰胺类抗生素，抗菌活性强，对大多数对大多数-内酰胺酶稳定。内酰胺酶稳定。 l优点：抗菌谱广、抗菌活性强，其作用等于或超优点：抗菌谱广、抗菌活性强，其作用等于或超过半合成青霉素、某些第三代头孢菌素及氨基糖过半合成青霉素、某些第三代头孢菌素及氨基糖苷类抗生素。苷类抗生素。l缺点：稳定性差，在溶液、组织和体液中很快分缺点：稳定性差，在溶液、组织和体液中很快分解，但通过化学改造，可增强稳定性。解，但通过化学改造，可增强稳定性。硫霉素：美国硫霉

34、素：美国Merck公司于公司于1976年从链霉菌发现的。年从链霉菌发现的。l亚胺培南：美国亚胺培南：美国Merck公司，公司，1985年上市。年上市。l需与肾脱氢二肽酶抑制剂西司他需与肾脱氢二肽酶抑制剂西司他丁复配。丁复配。l帕尼培南：日本三共株式会社，帕尼培南：日本三共株式会社，1994年年3月上市。月上市。l需与有机离子运送抑制剂倍他米需与有机离子运送抑制剂倍他米隆复配。隆复配。l美罗培南：日本住友株式会社，美罗培南：日本住友株式会社，1995年年1月月 上市。上市。l不需酶抑制剂。不需酶抑制剂。l厄他培南：美国厄他培南：美国Merck公司，公司，2002年上市。年上市。l比阿培南：美国惠

35、氏公司开比阿培南：美国惠氏公司开发，授权日本明治治果公司发，授权日本明治治果公司 2002年上市。年上市。l多尼培南：日本盐野义制药多尼培南：日本盐野义制药公司，公司，2005年年9月上市。月上市。l通过向青霉素骨架中引入双键，增大通过向青霉素骨架中引入双键，增大-内酰胺内酰胺环的反应性，提高抗菌活性。环的反应性，提高抗菌活性。 l呋罗培南：日本山之内制药工司，呋罗培南：日本山之内制药工司，1997年上市。年上市。对需氧性与厌氧性的对需氧性与厌氧性的G+菌、菌、G-菌显示广谱抗菌菌显示广谱抗菌作用，特别是抗葡萄球菌、肠球菌等作用，特别是抗葡萄球菌、肠球菌等G+菌和拟菌和拟杆菌属等厌氧菌的活性都

36、优于现有口服抗菌药，杆菌属等厌氧菌的活性都优于现有口服抗菌药，但抗铜绿假单孢菌活性微弱。对各种但抗铜绿假单孢菌活性微弱。对各种-内酰胺内酰胺酶都很稳定，耐药菌株较少。酶都很稳定，耐药菌株较少。 l1、细菌耐药机制：、细菌耐药机制：l（1）产生）产生-内酰胺酶，灭活内酰胺酶，灭活-内酰胺类抗生素。内酰胺类抗生素。l（2）改变细菌外膜通透性，使抗生素无法进入菌）改变细菌外膜通透性，使抗生素无法进入菌体而发挥抗菌作用。体而发挥抗菌作用。l（3）改变靶位蛋白，使抗生素无法与之结合或降）改变靶位蛋白，使抗生素无法与之结合或降低抗生素对靶位蛋白质的亲和力，从而降低其抗菌低抗生素对靶位蛋白质的亲和力，从而降

37、低其抗菌作用。作用。l（4）流出泵机制，由于细菌内膜降低对抗生素的）流出泵机制，由于细菌内膜降低对抗生素的通透性或存在着将抗生素从菌体内泵出的机制，使通透性或存在着将抗生素从菌体内泵出的机制，使菌体内抗生素的量减少而产生耐药。菌体内抗生素的量减少而产生耐药。 l2、解决细菌产酶耐药问题、解决细菌产酶耐药问题 的研究方向：的研究方向：l（1）发展相对或绝对对）发展相对或绝对对-内酰胺酶稳定的抗生内酰胺酶稳定的抗生素。素。l（2）不耐酶的）不耐酶的-内酰胺类抗生素与可以阻止酶内酰胺类抗生素与可以阻止酶合成的抗生素合用。合成的抗生素合用。l（3）耐酶）耐酶-内酰胺类抗生素与不耐酶内酰胺类抗生素与不耐

38、酶-内酰胺内酰胺类抗菌素合用。类抗菌素合用。l（4） -内酰胺酶抑制剂。内酰胺酶抑制剂。 l克拉维酸（棒酸）、舒巴坦（青霉烷砜酸）、克拉维酸（棒酸）、舒巴坦（青霉烷砜酸）、他唑巴坦他唑巴坦l1、写出青霉素、写出青霉素G、钠、钾盐、钠、钾盐、6-APA、7-ACA、头孢菌素头孢菌素C、苯氧甲基青霉素的结构式。、苯氧甲基青霉素的结构式。 l2、青霉素培养基的主要、青霉素培养基的主要C、N源及前体和无机盐有源及前体和无机盐有哪些？应如何合理控制？哪些？应如何合理控制？l3、青霉素、青霉素G盐及其游离酸在水及溶媒中的溶解性，盐及其游离酸在水及溶媒中的溶解性，对提取的影响和应用如何？对提取的影响和应用如

39、何？l4、半合成青霉素分哪几类？各有什么特点？、半合成青霉素分哪几类？各有什么特点？l5、掌握头孢菌素、掌握头孢菌素C的提取方法。的提取方法。l6、头孢菌素、头孢菌素C结构改造的部位与药理有什么联系？结构改造的部位与药理有什么联系？ 第一节第一节 概述概述 l1、定义：、定义：l氨基糖苷类抗生素是在分子中含有氨基糖苷结构氨基糖苷类抗生素是在分子中含有氨基糖苷结构的一大类抗生素，它们的化学结构都含有以氨基的一大类抗生素，它们的化学结构都含有以氨基环醇与氨基糖缩合而成的苷。环醇与氨基糖缩合而成的苷。HNH2NNHHOHOOOHHNNH2HNCH3OHOOOHHNCH3HOHOHOOHC链霉素l2、

40、发展史：、发展史：l1944年年 链霉素（瓦克斯曼）；链霉素（瓦克斯曼）；l1948年年 新霉素；新霉素；l1957年年 卡那霉素，对绿脓杆菌效果不好；卡那霉素，对绿脓杆菌效果不好；l1963年年 庆大霉素，对绿脓杆菌有特效；庆大霉素，对绿脓杆菌有特效；l1967年年 妥布霉素；妥布霉素；l1970年年 紫苏霉素（西索敏新）；紫苏霉素（西索敏新）；l1971年年 合成双去氧卡合成双去氧卡B；l1972年年 丁胺卡那霉素；丁胺卡那霉素；l1982年年 开发成功乙基紫苏霉素。开发成功乙基紫苏霉素。l按分子基本结构可分为下列三组按分子基本结构可分为下列三组 ：l1、 链霉胺衍生物组：这组抗生素都含有

41、链霉胺链霉胺衍生物组：这组抗生素都含有链霉胺衍生物，如链霉素类就是含有链霉胍。衍生物，如链霉素类就是含有链霉胍。l代表性品种：链霉素、布鲁霉素、放线壮观素。代表性品种：链霉素、布鲁霉素、放线壮观素。 H2NHOHOOHNH2OHHNH2NNHHOHOOHOHHNNH2HNl（1）新霉素型（）新霉素型（4,5-双取代去氧链霉胺衍生物类）双取代去氧链霉胺衍生物类）H2NHOHOOHNH2l（2）4,6-双取代去氧链霉胺衍生物类（如卡双取代去氧链霉胺衍生物类（如卡那霉素）。那霉素）。l（3）潮霉素）潮霉素B类：如潮霉素类：如潮霉素B等。等。l3、 其他氨基环醇类衍生物组：为有效霉素其他氨基环醇类衍生

42、物组：为有效霉素（井冈霉素），春日霉素等。（井冈霉素），春日霉素等。 l产生菌的种类产生菌的种类链霉菌、小单孢菌链霉菌、小单孢菌 l氨基糖苷类抗生素都是无色、溶于水、含多羟氨基糖苷类抗生素都是无色、溶于水、含多羟基、多氨基的化合物。显碱性，可与无机酸或基、多氨基的化合物。显碱性，可与无机酸或有机酸形成结晶性的盐，具有亲水性。无特征有机酸形成结晶性的盐，具有亲水性。无特征性熔点，无紫外和红外的特异吸收峰。性熔点，无紫外和红外的特异吸收峰。HNH2NNHHOHOOOHHNNH2HNCH3OHOOOHHNCH3HOHOHOOHC链霉素l一、链霉素的结构：一、链霉素的结构： l由链霉胍由链霉胍,链霉糖

43、，链霉糖，N-甲基甲基-L-葡萄糖胺组成。葡萄糖胺组成。 名称名称R1R2R3R4活性活性（与链霉素比）（与链霉素比）链霉素链霉素CHOCH3CH3H/双氢链霉素双氢链霉素CH2OHCH3CH3H相当相当甘露糖链霉素甘露糖链霉素CHOCH3CH3D-甘露吡喃糖甘露吡喃糖毒性更小毒性更小羟链霉素羟链霉素CHOCH2OHCH3H降为降为2025 N-去甲基链霉素去甲基链霉素CHOCH3HH显著下跌显著下跌 甘露糖羟链霉素甘露糖羟链霉素CHOCH2OHCH3D-甘露吡喃糖甘露吡喃糖相当相当HNH2NNHHOHOOOHHNNH2HNR2OHOOOHHNR3HOR4OHOR112345612341234

44、5l基团：胍基基团：胍基pK11.5（1,3位）；位）；CH3-NH-（2）pK7.7。l白色结晶状粉末。白色结晶状粉末。l在不同在不同pH下，以不同的游离状态存在下，以不同的游离状态存在: pH 很高时，以游离碱（很高时，以游离碱（Str）形式存在；）形式存在； pH 降降低时，逐渐电离成一价正离子（低时，逐渐电离成一价正离子（ Str HH+ +）、二价）、二价正离子（正离子（ Str HH2+2+） ；在中性及酸性溶液中，为；在中性及酸性溶液中，为三价正离子（三价正离子（ Str HH3+3+） 。l1、干燥粉末，稳定；含水小于、干燥粉末，稳定；含水小于3，放置两年，放置两年，活性无明显

45、变化。活性无明显变化。l2、 吸水性强，当湿潮后，水份大大增加，容易吸水性强，当湿潮后，水份大大增加，容易分解破坏，产品中的杂质会加速这种分解破坏的分解破坏，产品中的杂质会加速这种分解破坏的速度，速度，pH对分解影响很大，在对分解影响很大，在pH46之间较稳之间较稳定。定。l3、醛基被还原后，在碱性下更稳定，如双、醛基被还原后，在碱性下更稳定，如双H Str比比Str稳定得多。稳定得多。l1、 亲水性基团（亲水性基团（-OH和和-NH2），在水中溶解度很），在水中溶解度很大。大。l2. 盐的溶解度与成盐的性质关系很大，如盐酸盐，盐的溶解度与成盐的性质关系很大，如盐酸盐，难溶于乙醇，但易溶于甲醇

46、；而硫酸盐在甲醇中也难溶于乙醇，但易溶于甲醇；而硫酸盐在甲醇中也很难溶解。很难溶解。l含有多个手性碳原子，故具有旋光性。含有多个手性碳原子，故具有旋光性。l红外光谱没有明显的特征峰；红外光谱没有明显的特征峰；lstr在在230nm处有紫外吸收峰。处有紫外吸收峰。l1、与无机酸形成可溶于水的盐。（如、与无机酸形成可溶于水的盐。（如HCl、H2SO4等）等）l2、与无机酸和有机酸形成不溶于水的沉淀。（而、与无机酸和有机酸形成不溶于水的沉淀。（而得到分离，如磷钨酸，苯磺酸钠，苦味酸等）得到分离，如磷钨酸，苯磺酸钠，苦味酸等）l3、与磺酸、羧酸、磷酸酯等形成可溶于有机溶剂、与磺酸、羧酸、磷酸酯等形成可

47、溶于有机溶剂的盐。（对甲苯磺酸、月桂酸、硬脂酸、二异辛基的盐。（对甲苯磺酸、月桂酸、硬脂酸、二异辛基磷酸酯等）磷酸酯等）l4、str与某些盐类形成复盐。与某些盐类形成复盐。l如如str3HCl氯化钙甲醇溶液氯化钙甲醇溶液则析出复盐则析出复盐（ C21H39O12N73HCl1/2CaCl2）通过阴离通过阴离子交换树脂（子交换树脂（SO4型）型）复盐变成硫酸盐（从复盐变成硫酸盐（从而制得纯而制得纯str）l1、酸性条件下：、酸性条件下： 链霉素链霉素 链霉胍链霉胍 + 链霉二糖胺链霉二糖胺l2、碱性条件下：、碱性条件下：链霉素链霉素 链霉胍链霉胍 +N-甲基甲基-L-葡萄糖胺葡萄糖胺 +麦芽酚麦

48、芽酚l麦芽酚麦芽酚 + Fe3+ 显紫色，用此反应可测定链霉素的效显紫色，用此反应可测定链霉素的效价。（双氢链霉素无此反应）价。（双氢链霉素无此反应）H+H2ONaOHl在温和条件下氧化（在温和条件下氧化（Br2水）：水）：形成链霉酸。形成链霉酸。l在温和条件下还原：形成双氢链霉素（以链霉素为在温和条件下还原：形成双氢链霉素（以链霉素为原料制备双氢链霉素的工业生产方法）。原料制备双氢链霉素的工业生产方法）。a. 直接还原法：在化学氧化剂如直接还原法：在化学氧化剂如Ni、Pb或氧化镉等存在下通或氧化镉等存在下通入入H2；b. 电解还原法：将电解还原法：将str放在阴极槽中，通入电流即得；放在阴极

49、槽中，通入电流即得；c. 化学还原法：如与钾硼氢、钠硼氢等还原剂反应。化学还原法：如与钾硼氢、钠硼氢等还原剂反应。 中性、碱性中性、碱性双双H str。 酸性（酸性（pH=2）时，只产生脱氧双）时，只产生脱氧双H str。 l可与伯胺（可与伯胺（R-NH2）、羟胺（）、羟胺（NH2OH）、）、NH3（或（或NH4+）反应）反应l与伯胺（如苯甲胺）反应形成席夫碱沉淀：与伯胺（如苯甲胺）反应形成席夫碱沉淀：l此沉淀在水中不易分解，可与不含醛基的链霉胍等杂此沉淀在水中不易分解，可与不含醛基的链霉胍等杂质分开。此反应用于提纯精制链霉素。质分开。此反应用于提纯精制链霉素。l一、定义一、定义l大环内酯类抗

50、生素是以一个大环内酯为母体，通过大环内酯类抗生素是以一个大环内酯为母体，通过羟基，以苷键和羟基，以苷键和13个分子的糖相连接的一类抗生个分子的糖相连接的一类抗生物质。物质。 12元环元环 多氧大环内酯多氧大环内酯 14元环：元环：红霉素、竹桃霉素红霉素、竹桃霉素 按结构按结构 16 元环：元环：柱晶白霉素、螺旋霉素柱晶白霉素、螺旋霉素 多烯大环内酯：多烯大环内酯：制霉菌素制霉菌素 蒽沙大环内酯：蒽沙大环内酯：利福霉素利福霉素l1、此类抗生素一般均为无色的碱性化合物，易溶、此类抗生素一般均为无色的碱性化合物，易溶于有机溶剂。于有机溶剂。l2、可与酸成盐，其盐易溶于水。、可与酸成盐，其盐易溶于水。