四环类抗生素ppt课件

第6章四环类抗生素 TetracyclineAntibiotics 1 第一节概述 2 一 简介 定义 一类具有并四苯结构的广谱抗生素 由放线菌产生的一类抗生素 金霉素 土霉素 四环素 地美环素 美他环素等 基本骨架为并四苯 3 碳核 氢化并四苯 四环 基本结构 H 4 5 1 7 6 10 11 12 可变部分 4 1四环素 C22H24N2O8 R R2 H R1 CH32土霉素 C22H24N2O9 R H R1 CH3 R2 OH3金霉素 C22H23ClN2O8 R Cl R1 CH3 R2 H4去甲基金霉素 C21H21N2O8 R Cl R1 H R2 H 5 天然四环素类结构 四环素 4 6 6 四环素的命名 6 甲基 4 二甲氨基 3 6 10 12 12a 五羟基 1 11 二氧代 1 4 4a 5 5a 6 11 12a 八氢 2 并四苯甲酰胺 7 土霉素 5 OH 四环素 金霉素 7 Cl 四环素 H 6 5 6 4 4 H 8 C6 OH 是不稳定性的主要原因 并且不是必须基团 利用土霉素去掉C6 OH 即多西环素 稳定性增加 因此目前是四环素类药物中的首选药 半合成四环素类抗生素的结构改造 9 四环素类构效关系 结构中的四环是活性必须 A环中1 4位的取代基是抗菌活性基本药效团 改变其结构活性消失 仅可在酰胺基上的氢进行前药修饰 A B C D 10 构效关系 C11 C1位的双酮系统结构对抗菌活性至关重要 5 6 7 8 9位的取代基为非活性必须基团 对其改造可改变其抗菌活性 化学稳定性和药代动力学性质 A B C D 11 二 发现 1948年由金色链丝菌的培养液中分离出金霉素1950年从皲裂链丝菌培养液中分离出土霉素 金霉素 土霉素 12 1953年发现将金霉素Chlotetracycline脱去氯原子 可得到四环素随后发现用在不含氯的培养基中生长的链霉菌菌株发酵可生产四环素Tetracycline60年代 70年代 研究开发了半合成四环类 甲烯土霉素 强力霉素和二甲胺四环素等 金霉素 四环素 13 三 四环素类药理 1 抗菌谱四环类早期主要用于治疗对耐青霉素菌引起的感染有相当的疗效 本类抗生素 对各种G 细菌 除铜绿色假单胞菌以外的G 细菌 螺旋体 支原体 立克次氏体和衣原体都有很好的抗菌活性 目前绝大多数大肠杆菌和痢疾杆菌 半数以上金黄色葡萄球菌 肺炎球菌 链球菌等均呈现抗药性 因而主要用于支原体 立克次氏体和衣原体感染症 14 药物的抗菌活性为 米诺环素 多西环素 美他环素 地美环素 四环素 土霉素 主要优点是 抗菌谱广 吸收好 副作用小 价格低廉 不引起过敏反应 但又可能引起严重的胃肠道反应和呕吐等 15 2 作用机理 四环素类抗生素 Tetracyclines 这类抗生素可与敏感菌的70S核蛋白体中的30S亚基结合 从而抑制其蛋白质合成 16 四环素类药物的耐药性 影响抗菌作用的主要因素 药物透过革兰阳性菌细胞壁或阴性菌细胞膜 即第一道穿透屏障 的难易 对酶 第二道屏障 的稳定性 对抗菌作用靶位 PBPS 的亲和性 细菌的耐药方式 细胞壁外膜渗透性的改变 使抗生素失活 如钝化酶使抗生素作用靶点改变 如PBPs结构改变 使药物对其不敏感 细菌产生药泵细菌产生核蛋白体保护蛋白 17 3 副作用四环素类抗生素的急性毒性很低 但副作用较多 有胃肠道障碍 诱发机会感染和维生素缺乏 肝障碍 粒状白细胞减少等 另外 对胎儿有致畸作用 对幼儿可致骨发育障碍和齿色素沉积 故孕妇和婴幼儿禁用 含Ca Mg Al Fe的食物降低其口服吸收率 18 第二节四环类抗生素理化性质 一 物理性质 1 发色团 酮基和烯醇基共轭双键系统 决定颜色和紫外特征吸收 265nm 350nm 黄色结晶粉末 味苦 2 功能团 二甲胺基 pKa 9 5 酚羟基 pKa 7 5 三羰基甲烷系统 pKa 3 3 19 3 溶解度 pH 4 pH 8时 可得高浓度水溶液 过剩的酸能防止水解 pH 4 5 7 2时难溶于水 四环素的pI 5 4 20 结晶 黄色结晶物质 从水中可得到含有6分子结晶水的四环素 从含有机水溶剂中可以得到3分子结晶水的四环素 21 保存特性 低温 密闭 防潮 避光保存 4 稳定性 固体干品相当稳定 可存放5年以上 效价无明显下跌 溶液 均不稳定 对氧化剂包括空气中的O2都不稳定 碱性时特别易氧化 颜色变深 在干燥条件下固体比较稳定 遇日光变色 22 7 23 二 化学性质 1 脱水化合物 pH 2A 脱水四环素B 脱水四环类抗生素活性很低 色泽较深 在酸碱性溶液中都稳定 C 去甲基金霉素因不含叔羟基 仅含仲羟基 在酸溶液中稳定 脱水需要强烈条件下进行 可用于测定四环素和金霉素 24 2 差向化合物 pH 2 6 A 4位不对称碳原子发生差向异构化 B 差向异构化后 生物活性大大降低 pH 2或pH 9时差向化速度很小 C 阴离子存在 特别是高价有机酸 差向化速度增加很快 高价无机酸 硫酸除外 也会使差向化速度增大 估计是价数越高 空间排斥影响越大 因此差向化越快 D 差向化后在酸碱中都很稳定 比旋度负值较大 水中溶解度也较大 但水溶液在紫外光中吸收度较低 25 酸性条件两个反应可同时发生 最终生成脱水差向异构化产物 26 土霉素由于5位羟基与4位二甲氨基之间形成氢键 4位差向异构化反应难以发生 金霉素由于7位氯原子的空间排斥作用 4位差向异构化反应更易发生 土霉素 金霉素 27 事件 梅花K 流毒社会 药监部门立即对梅花K黄柏胶囊进行了检验 株洲市药检所在对该市各药店所销售的梅花K黄柏胶囊进行检验后发现药里有10 到20 含量的四环素 这是国家药品标准中没有的成分 28 案例 黄柏的主要有效成分是什么 代理方为什么要求厂家添加四环素 减肥茶添加芬氟拉明 29 3 碱性下降解反应 pH 8时 转化成无活性异构化合物 6位羟基形成富电子基团 氧负离子 与11位羰基发生亲核反应 C环打开生成内酯结构的异四环素 30 土霉素 异土霉素 土霉酸 31 4 形成螯合物 1 与很多高价金属离子 A B 形成螯合物 螯合物的位置是二酮系统 螯合物的稳定性次序为 Fe3 Al3 Ca2 Co2 Mn2 Mg2 其中以Ca Mg复盐溶解度较低 钙或镁离子形成不溶性的钙盐或镁盐 铁离子形成红色络合物 铝离子形成黄色络合物 32 四环素与钙离子的络合物 黄色络合物 沉积在骨骼和牙齿上小儿和孕妇 应慎用或禁用 小儿牙齿变黄色 孕妇产儿可发生牙齿变色 骨骼生长抑制 33 2 Ca Mg复盐在醇 低级醇 中的溶解度 随着CaCl2浓度的增加而增加 而其盐酸盐则随CaCl2浓度的增加而减少 这是由碱制备盐酸盐的最佳方法 2酮系统为酸性基团 沉淀应在pH8 5 9 0中进行 这是提取的重要依据之一 3 四环素能与尿素形成等当量复合物 属四环素的特异性反应 34 5 荧光反应 四环素类抗生素在紫外光下都能产生荧光 这个性质可用于纸上层析和薄层层析中的斑点显色 6 氧化降解 接触氧化剂 会被氧化成低碳链化合物 久贮颜色更深 35 第三节四环类抗生素发酵技术 36 一 生产菌种 1 金色链霉菌2 育种 37 38 二 种子制备及其控制要点 39 1 孢子制备 斜面培养基 麸皮5 硫酸镁0 03 磷酸氢钾0 02 磷酸氢氨0 05 琼脂2 金色链霉菌在保存和繁殖过程中容易发生变异 40 41 2 种子制备 培养基 淀粉 蛋白胨 花生饼粉 30 32 培养24 27h 通气和搅拌对种子生长有很大的影响 42 三 影响发酵的因素及工艺控制要点 1 培养基C源 淀粉 可溶性淀粉 葡萄糖 糖蜜及其油脂 也可用玉米淀粉 N源 花生饼粉 黄豆饼粉 棉籽饼粉 硫酸铵 尿素等 抑氯剂 无机盐 磷酸盐最重要 铁离子的影响 消泡剂培养基的灭菌质量 43 2 培养条件的影响 1 温度 32 2 pH 菌体生长6 0 6 8 四环素合成最适5 8 6 0 3 溶氧的影响 4 二氧化碳的影响 2 8mL 100mL 适合四环素的合成 44 第三节 四环类抗生素提取精制 一 原理 结合结构式进行分析 二 过程 45 方法 1 沉淀法 利用在等电点溶解度最低的特点进行沉淀 利用形成Ca Mg复盐沉淀 2 溶媒萃取法 在碱性下与一些长链季胺碱形成复盐 难溶于水 而易溶于溶媒中 即所谓带溶剂提取法 如 氯代烷基三甲胺RN CH3 3Cl R 8 22个C原子 另一类带溶剂是吡啶盐具下列结构 R 8 18个C原子 溶媒有丁醇 戊醇 甲基异丁酮 BA 醋酸戊酯等 3 离子交换法 基于在酸性下呈一价阳离子 可用磺酸基树脂提取 在碱性下洗脱 NH3 H2O 酸性下洗脱困难 4 精制 四环素利用其能与尿素形成特异性反应的复盐得以精制 其余品种可利用重结晶或重萃取而得以精制 46 47 三 四环素提取方法及过程 酸化及预处理原理若先加ZnSO4 则与草酸反应 当加入黄血盐 草酸锌需先解离后才能与黄血盐反应 这样就要较长时间 亚铁氰化锌钾有吸附作用 可吸附发酵液中的蛋白质 白色胶状物 和微细颗粒 48 思考题 1 四环类抗生素的抗菌谱 2 四环类抗生素的抗菌作用机理 3 四环类抗生素的化学性质 49