药物化学抗生素
药物化学第八章抗生素优秀课件
H
OH
O
O
R NHBiblioteka HSON
H
H OH
O
Penicillins O
R NH S
H
ON H
O
A OH
Penicillins
Cephalosporins
立体结构
O
R NH
H
S
ON H
H OH
O
Penicillins
O
R NH S
H
ON H
O
A OH
Cephalosporins
O
N
O N
右图为苄青霉素钾的单晶衍射三维立体结构图像
Oxypenem
N O
• 单环的β-内酰胺
Monobactam
结构特征
• 都具有一个四元的β-内酰 胺环
• β-内酰胺环通过氮原子和 邻近的第三碳原子与第 二杂原子稠合(单环除外)
• 与氮相邻O 的碳原子连有
一的个诺R羧卡基 菌N素(具H除有外单)环结构 • β-内酰H胺环氮原S 子的3位
有一个O酰胺基N 侧链H
耐药机制
• 使抗生素分解或失去活性 • 使抗菌的作用的靶点发生改变 • 细胞特性的改变 • 细菌产生药泵将进入细胞的抗生素泵出细胞
第一节 β-内酰胺抗生素 (β-Lactam Antibiotics)
一、概述
αβ
N O
• 四个原子组成的β-内酰胺环的抗生素。
β-内酰胺环的作用
• 发挥生物活性的必需基团
HHH
N
S
O CN O HO ONa
HHH
N
S
O
OO
N
H
O
OH
药物化学第八章抗生素1β内酰胺类
半 胱氨 酸 Cys
O HH
结构特点
RN H
S N
O
COOH
❖ 分解1、β-内酰胺环、四氢噻唑环、 缬氨酸 Val
酰胺侧链
❖ 分解2、半胱氨酸、缬氨酸、侧链；
➢ 两个环张力都较大（故体内活性和体外易失 活）：β-内酰胺环，四氢噻唑环；
➢ 两个环不在一个平面上，致使β-内酰胺环中 的羰基与氮原子的孤电子对不能共轭，羰基
分类—按化学结构
β-内酰胺类 四环素类 氨基糖苷类 大环内酯类 其它类
OH H N
Cl Cl
O2N
O OH
OH HH
NMe2 OH
OH
O HH
N
S
H
N
O
COOH
OH O
OH O
CONH2
HO
HO HO
O
OH
OH
O NHMe OH
H2N O
O
O HN
O
HO
OH O
HO OO
NMe2
O
O OMe
阻止侧链羰基电子向β-内酰胺环转移，增
加对酸的稳定性。
O
HH
O N
S
H
N
O
COOH
青霉素V
青霉醛
青霉胺
胺，醇
H R'CONH
O
H S
N COOH
RNH2 or ROH
青霉素
HH
RCONH
S
O HN OH
COOR
青霉酸酯 or
HH
RCONH
S
O HN OH
CONHR
青霉酰胺
性质小结
由以上稳定性可见： ❖ 青霉素只能注射给药 ❖ 在肠胃中，青霉素易分解失活
药物化学教案抗生素
药物化学教案--抗生素一、教学目标1. 让学生了解抗生素的定义、分类、作用机制和应用范围。
2. 使学生掌握常见抗生素的结构特点和命名规则。
3. 培养学生对抗生素的正确使用和滥用问题的认识。
二、教学内容1. 抗生素的定义与分类抗生素的定义：抗生素是一类能够抑制或杀灭细菌、真菌、放线菌等微生物的药物。
抗生素的分类：根据来源可分为天然抗生素、半合成抗生素和合成抗生素；根据化学结构可分为β-内酰胺类、大环内酯类、氨基糖苷类、四环素类等。
2. 抗生素的作用机制抑制细菌细胞壁合成：如β-内酰胺类抗生素。
抑制蛋白质合成：如四环素类、氨基糖苷类抗生素。
抑制核酸代谢：如大环内酯类抗生素。
3. 常见抗生素的结构特点与命名规则β-内酰胺类抗生素：如青霉素、头孢菌素。
大环内酯类抗生素：如红霉素、螺旋霉素。
氨基糖苷类抗生素：如链霉素、庆大霉素。
四环素类抗生素：如四环素、土霉素。
4. 抗生素的应用范围内酰胺类抗生素：主要用于革兰阳性菌和部分革兰阴性菌感染。
大环内酯类抗生素：主要用于革兰阳性菌、部分革兰阴性菌和支原体感染。
氨基糖苷类抗生素：主要用于严重革兰阴性菌感染。
四环素类抗生素：主要用于革兰阳性菌、部分革兰阴性菌和支原体感染。
5. 抗生素的正确使用与滥用问题正确使用抗生素：根据感染病原体选择合适的抗生素，遵循医嘱，完成整个疗程。
滥用抗生素：不按医嘱使用抗生素，自行购买和使用，导致细菌耐药性的产生。
三、教学方法1. 讲授法：讲解抗生素的定义、分类、作用机制、结构特点、命名规则、应用范围和正确使用方法。
2. 案例分析法：分析抗生素滥用导致的耐药性问题，引导学生思考。
3. 小组讨论法：分组讨论抗生素的正确使用和滥用问题，培养学生的团队协作能力。
四、教学评价1. 课堂问答：检查学生对抗生素相关知识的掌握。
2. 课后作业：布置有关抗生素的练习题，巩固所学知识。
3. 小组报告：评估学生在小组讨论中的表现，包括思考问题的深度和团队协作能力。
药物化学在抗生素开发中的应用
药物化学在抗生素开发中的应用药物化学是研发和设计新药物的重要领域，其在抗生素开发中扮演着关键的角色。
抗生素作为一类重要的药物，在医学领域发挥着巨大的作用，帮助人类战胜疾病。
本文将介绍药物化学在抗生素开发中的应用，并探讨现代抗生素的合成、优化和发展。
一、药物化学与抗生素的相互关系药物化学是以化学为基础的科学学科，通过对药物分子结构的研究和调整，以及对药物与生物体相互作用的深入认识，来发现、设计和改进药物。
抗生素是一类能够杀灭或抑制细菌生长的药物，对细菌感染的治疗起到至关重要的作用。
因此，药物化学在抗生素研究和开发中具有不可忽视的地位。
二、抗生素的合成与优化抗生素的合成是指通过有机合成化学的手段，从基础化合物开始，经过一系列的反应步骤，最终合成出具有抗菌活性的抗生素分子。
药物化学家需要考虑药物的结构、化学性质、药代动力学特征等因素，来进行选择合适的合成路线和方法。
其中，合成路径的合理选择和反应条件的优化是关键的环节，能够有效提高抗生素的产率和纯度。
此外，抗生素的优化是指通过对已有抗生素分子结构的改变和功能调节，以获得更高的抗菌活性、更低的毒性和更好的药代动力学特性。
通过合理地对抗生素结构进行修改、模拟和计算，药物化学家可以设计出新型抗生素分子，提高其在治疗感染疾病中的效果。
在这一过程中，分子结构的改变和活性评价的关联也是药物化学研究中的重要内容之一。
三、现代抗生素的开发和应用在药物化学的推动下，现代抗生素的开发和应用取得了巨大的突破，为人类的抗菌治疗提供了更多的选择。
目前，越来越多的新型抗生素被开发出来，用于治疗一些传统抗生素无法解决的耐药菌感染。
例如，碳青霉烯类抗生素是一类广谱抗生素，其通过对β-内酰胺类酶的抑制，有效地对抗多种耐药菌感染。
另外，药物化学在抗生素开发中也引入了一些新的策略和方法。
例如，计算机辅助药物设计（Computer-Aided Drug Design）通过计算机模拟和分子设计等技术手段，可以在药物研发的早期阶段，辅助药物化学家筛选和设计具有潜在抗菌活性的分子。
药物化学的抗生素名词解释
药物化学的抗生素名词解释随着人类对疾病认知的不断提升，药物的研发和应用也变得日益重要。
其中，抗生素作为一类重要的药物，已经在医疗领域占据了重要的地位。
药物化学作为药物研发中的重要分支学科，其中所涉及的抗生素有着独特的性质和功能。
本文将从药物化学的角度出发，对抗生素的名词进行深入解释。
1. 抗生素的定义与特点抗生素是指具有抗微生物作用的化学物质，可以抑制或杀死病原微生物，从而治疗感染性疾病。
抗生素通常分为天然产物、半合成和全合成抗生素。
天然产物抗生素是由微生物自然产生的，包括青霉素、链霉素等。
半合成抗生素则是通过天然产物经过人工修饰得到的，例如阿莫西林、头孢菌素。
全合成抗生素则是完全通过人工合成得到的药物，如四环素和氨基糖苷类抗生素等。
2. 抗生素的分类与机制抗生素可以根据其化学基团、作用机制、细菌敏感性等不同特点进行分类。
常见的分类包括β-内酰胺类、大环内酯类、磺胺类等。
另外，抗生素的作用机制也有所不同。
例如，β-内酰胺类抗生素通过抑制细菌的细菌壁合成酶，从而使细菌无法形成完整的细胞壁，进而导致细菌死亡。
3. 抗生素的药代动力学和药效学药代动力学研究药物在体内的吸收、分布、代谢和排泄等过程，而药效学研究药物对机体产生的效应。
对于抗生素来说，了解其药代动力学和药效学特点十分重要。
例如，对于奎宁类抗生素来说，它的生物利用度较低，因此常规情况下需要静脉给药。
而且它只对青霉素敏感的细菌有效，不适用于链球菌感染等。
4. 抗生素与细菌耐药性随着抗生素的广泛应用，细菌对抗生素的耐药性问题也逐渐浮出水面。
细菌耐药性是指细菌对抗生素失去敏感性的现象。
这可以通过多种途径产生，包括基因突变、水平基因转移等。
临床医生需要根据细菌耐药性情况选择适当的抗生素，以提高治疗效果。
5. 抗生素的副作用和注意事项抗生素的应用虽然能有效杀灭病原微生物，但也会伴随一系列副作用。
例如，广谱抗生素的长期使用可能对肠道菌群产生影响，导致肠道功能紊乱。
药物化学教案-抗生素
药物化学教案-抗生素一、教学目标1. 了解抗生素的定义、分类、作用机制和应用范围。
2. 掌握常见抗生素的结构特点和合成方法。
3. 了解抗生素的药效评价和不良反应。
4. 能够分析抗生素的药理作用和临床应用。
二、教学内容1. 抗生素的定义和分类抗生素的定义：抗生素是一类能够抑制或杀灭细菌、真菌、放线菌等微生物的药物。
抗生素的分类：根据抗生素的作用机制和化学结构，将其分为β-内酰胺类、大环内酯类、氨基糖苷类、四环素类等。
2. 抗生素的作用机制抑制细菌细胞壁合成：β-内酰胺类抗生素通过抑制细菌细胞壁合成的关键酶，导致细菌细胞壁破裂而死亡。
抑制蛋白质合成：大环内酯类抗生素通过抑制细菌蛋白质合成的起始和延伸过程，从而抑制细菌生长。
抑制核酸合成：氨基糖苷类抗生素通过抑制细菌核酸合成的关键酶，导致细菌遗传物质无法复制而死亡。
其他作用机制：如抑制叶酸代谢、抑制蛋白质折叠等。
3. 常见抗生素的结构特点和合成方法β-内酰胺类抗生素：如青霉素、头孢菌素等，具有β-内酰胺环结构。
大环内酯类抗生素：如红霉素、克拉霉素等，具有大环内酯结构。
氨基糖苷类抗生素：如庆大霉素、链霉素等，具有氨基糖苷结构。
四环素类抗生素：如四环素、多西环素等，具有四环素结构。
4. 抗生素的药效评价和不良反应药效评价：根据抗生素的抗菌谱、最小抑菌浓度（MIC）、药动学特性等因素进行评价。
不良反应：如过敏反应、肝肾功能损害、肠道菌群失调等。
三、教学方法1. 讲授法：讲解抗生素的定义、分类、作用机制和应用范围。
2. 案例分析法：分析具体抗生素的药理作用和临床应用。
3. 小组讨论法：讨论抗生素的药效评价和不良反应。
四、教学评价1. 课堂提问：检查学生对抗生素的定义、分类和作用机制的理解。
2. 练习题：要求学生分析具体抗生素的结构特点和合成方法。
3. 小组报告：要求学生对抗生素的药效评价和不良反应进行讨论和报告。
五、教学资源1. 教材：药物化学教材或相关教学资料。
药物化学-抗生素
β-内酰胺类抗生素作用机制示意图
O
O
N
O
O
O
N
O
R
N
R
N
O
粘肽D-Ala-D-Ala末端构象
O 青霉素构象
转肽酶催化下的转肽作用和青霉素对转肽酶的干扰
转肽酶
三、青霉素类（Penicillins ）
RCONH O
S CH3
N
CH3
COOH
• 青霉素类的主环为四元的β-内酰胺环与五元氢化噻唑环的稠合环骈合而成。
匹氨西林
CHCONH NH2
O
S N
CH3
CH3 R=H
氨苄青霉素
COOR R=CH2OCOC(CH3)3 匹氨西林
• 氨苄青霉素的亲脂性较差，口服用药只吸收 30％～40％，将极性基团羧基酯化，制成匹 氨西林。
四、头孢菌素类
• 头孢菌素C
• 头孢菌属（Cephalosporium)真菌产生的天然 Cephalosporins
二、-内酰胺环与作用机制
• 发挥生物活性的必需基团
–在和细菌作用时， -内酰胺环开环与细 菌发生酰化作用，抑制细菌的生长
– 分子张力比较大，使化学性质不稳定易
发生开环导致失活 α
β
N O
β-内酰胺环
抑制细胞壁合成
NAG（N-乙酰葡糖胺） N-acetylglucosamine
细胞壁的形成1
NAM（ N-乙酰胞壁酸） N-acetylmuramic acid
UDP
NAG
UDP
尿苷二磷酸
Cycloserine(环丝氨酸) 抑制 D-丙氨酸与D-丙氨酸聚合
NAM
L- 丙氨酸 D- 谷氨酸 L- 赖氨酸 D- 丙 D- 丙
药物化学-抗生素
23
青霉素G的化学性质
对 解CβRHRRO2O-OHOHN内OHNHHNOO酰HHNH NHNHS胺CSOSCCCOC酶OOHHHCOCCOC33HHHHHH不3333 稳定β-la，CRcHtCaCR2ORmHO水H2OaHN2OOsOeHNHHNOHHOHNOHHHNHNHSCSSOCCCCOOOHHHCCCCOO33HHHHHH3333
青霉素
显示较强的抑
N
制作用。
分析原因是由于其侧链为亲水性。
32
Design principle of broadspectrum Penicillins
广谱：侧链引入NH2，COOH，SO3H
等亲水性基团
O HH
N
S CH3
H HN NH2 O
CH3
COOH
Ampici
O HH
N HH
NH2 O
S CH3 N CH3
αβ
指分子中含有由四个原子组成β-内酰 胺环
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
抑制细菌细胞壁的合成
分子张力比较大
11
β-内酰胺抗生素的分类
经典β-内酰胺抗生
素HH
RCOHN
S CH3
O
N
CH3 COOH
Penicillins 青霉素类
RCOHN H H S
N O
碍化合物与酶活性中心结合
萘夫西林：
O HH
NH
S
N
O
COOH
31
Design principle of broadspectrum Penicillins
广谱：侧链引入NH2，COOH，SO3H 等亲水性基团
实用药物化学课件第11章抗生素
★青霉素结构中β-内酰胺环 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， 使β-内酰胺环破裂
NH
4 S
O
H
6
5
O
H
N
2
H1 O
OH
青霉素理化性质
H RCH2CONH
H S
1）白色结晶、略溶于水
N O
COOH
2）COOH，酸性：可成盐，溶于水，肌注静脉
心脑血管疾病：两性霉素B具有降胆固醇作用
他汀类美伐他汀——桔青霉菌中产生 刺激植物生长：赤霉素
4、来源 微生物、动植物提取、人工合成
5、分类
按抗生素的抗菌谱----适合临床用药
按抗生素的化学结构
β-内酰胺抗生素 氨基糖甙类抗生素 四环素类抗生素
大环内酯类抗生素
氯霉素类
第一节 β-内酰胺抗生素 (β-Lactam Antibiotics)
拉氧头孢）；4、影响药动学及药效学
半合成头孢菌素的特点
种类多：可变部位多 抗菌谱广：G+ G过敏反应小：药典无明确皮试要求 对酶稳定，疗效好：中、重度感染应用 多数药物可口服：一代、二代、三代均有 价格较贵：三代口服及四代产品
交叉过敏低的原因 P272
半合成头孢菌素分类
第四代
3位含有带正电荷的季铵基团，增 加了药物对细胞膜的穿透力和抗菌 活性。
O
NH S H
O - C-OC2 O2
H
N
OH
OH
Penicillonic Acid
H
N
O
HH OH
OH
OH-
Penicilloic acid
药物化学教案抗生素
一、教案基本信息教案名称：药物化学教案--抗生素课时安排：2课时（90分钟）教学目标：1. 了解抗生素的定义、分类及作用机制。
2. 掌握常见抗生素的名称、结构特点及临床应用。
3. 了解抗生素的耐药性问题及其解决方法。
教学内容：1. 抗生素的定义及分类。
2. 抗生素的作用机制。
3. 常见抗生素的名称、结构特点及临床应用。
4. 抗生素的耐药性问题及其解决方法。
教学方法：1. 讲授法：讲解抗生素的定义、分类、作用机制及常见抗生素的特点。
2. 案例分析法：分析抗生素的临床应用及耐药性问题。
3. 小组讨论法：分组讨论抗生素的耐药性问题及其解决方法。
教学准备：1. 教学PPT：包含抗生素的定义、分类、作用机制及常见抗生素的特点。
2. 案例材料：抗生素临床应用及耐药性案例。
3. 分组讨论材料：耐药性问题及解决方法。
二、教学过程第一课时一、导入（10分钟）教师通过提问方式引导学生思考抗生素在医学中的重要性，激发学生兴趣。
二、讲解抗生素的定义及分类（15分钟）1. 抗生素的定义：抗生素是一类能抑制或杀灭细菌、真菌、放线菌等微生物的药物。
2. 抗生素的分类：根据来源和化学结构，抗生素可分为天然抗生素、半合成抗生素和合成抗生素。
三、讲解抗生素的作用机制（20分钟）1. 抗生素的作用机制：抗生素通过抑制细菌的生长和繁殖，或破坏细菌的细胞壁、蛋白质合成、核酸合成等生理过程，达到治疗感染性疾病的目的。
四、案例分析（15分钟）教师展示抗生素临床应用及耐药性案例，引导学生分析抗生素的使用及耐药性问题。
第二课时一、讲解常见抗生素的名称、结构特点及临床应用（20分钟）1. β-内酰胺类抗生素：如青霉素、头孢菌素等。
2. 大环内酯类抗生素：如红霉素、吉他霉素等。
3. 氨基糖苷类抗生素：如链霉素、庆大霉素等。
4. 四环素类抗生素：如四环素、多西环素等。
5. 其他类抗生素：如氯霉素、甲砜霉素等。
二、小组讨论抗生素的耐药性问题及其解决方法（25分钟）1. 教师将学生分成若干小组，每组讨论一个耐药性问题及解决方法。
执业药师药物化学抗生素考点归纳总结
执业药师考试辅导《药物化学》
第一章抗生素
按结构类型分4类（作用机制）
1、β-内酰胺类（抑制细菌细胞壁的合成）19/33
2、大环内酯类（干扰蛋白质的合成）
3、氨基糖苷类（干扰蛋白质的合成）
4、四环素类（干扰蛋白质的合成）
按结构类型分4类（作用机制）
第一节β-内酰胺类基本结构特征：
（1）含四元β-内酰胺环，与另一个含硫杂环拼合。
青霉素类基本结构是6氨基青霉烷酸（6-APA），
头孢菌素类是7-氨基头孢霉烷酸（7-ACA）
（2）2位含有羧基，可成盐，提高水溶性
（3）均有可与酰基取代形成酰胺的氨基青霉素类6位，头孢菌素类7位酰胺侧链引入，可调节抗菌谱、作用强度、理化性质
（4）都具有不对称碳，具旋光性
青霉素母核：（3个手性原子）2S、5R、6R
头孢霉素母核：（2个手性原子） 6R、7R
一、青霉素及半合成青霉素类
（一）青霉素G（青霉素钠或青霉素钾）。
药物化学第10章
第一节 β -内酰胺类抗生素
头孢噻肟钠 cefotaxime sodium
第一个临床使用的第三代头孢菌素类。其7 位侧链的α位是顺式甲氧肟基，同时连有一 个2-氨基噻唑基团。甲氧肟基增加对β-内酰 胺酶的稳定性，而2-氨基噻唑基团可以增加 药物与细菌青霉素结合蛋白的亲和力，从而 使本品具有耐酶和广谱的特点。 本品对G-菌的抗菌活性高于第一代、第二代头孢菌素类，尤其对 肠杆菌作用强。对大多数厌氧菌有强效抑制作用。用于治疗敏感 细菌引起的败血症、化脓性脑膜炎，呼吸道、泌尿道、生殖器等 部位的感染。
第一节 β -内酰胺类抗生素
从发酵途径得到的天然青霉素类，除了青霉素G外，主要 还有4种：
青霉素X
青霉素K
青霉素V
青霉素N
在青霉素V的侧链结构中，由于引入电负性的氧原子，从而阻止 了侧链羰基电子向b-内酰胺环的转移，增加了对酸的稳定性。
第一节 β -内酰胺类抗生素
非奈西林（phenethicillin）和丙匹西林（propicillin）也含 有取代苯氧乙酸侧链，耐酸，口服吸收良好，持续时间亦 比青霉素V长。
第一节 β -内酰胺类抗生素
头孢氨苄（Cefalexin）
从青霉素类的结构改造中得到的经验可用于头孢菌素类的 研究，从而得到了许多新的半合成头孢菌素类。将氨苄西 林的侧链──苯甘氨酸和7-ACA相接后，得到第一个用于 口服的半合成头孢菌素——头孢甘氨（cephaloglycin）。
头孢甘氨能够抑制绝大多数G+菌和奈瑟菌、大肠杆菌及 奇异变形杆菌，但头孢甘氨在体内易迅速代谢转化成活性 很差的去乙酰氧基代谢产物，因此在临床上已不再使用。
对G-菌的作用远低于青霉素G，但对G+ 菌的效用则优于青霉素G；其侧链氨基 是产生对革兰阴性菌活性的重要基团。 侧链为对羟基苯甘氨酸，带有氨基，有一 个手性碳原子，临床用其右旋体，即R构型。 广谱，对G+菌的抗菌作用与青霉素相同 或稍低，对G-菌如淋球菌、流感杆菌、 百日咳杆菌、大肠杆菌等的作用较强，但 易产生耐药性。
药物化学 10 抗生素
O N H2 2N S C C NH NOCH3 3 N O
S CH2 2S COOH
CH3 3 N N N O
头孢曲松（头孢三嗪， Ceftriaxone） ¾超广谱抗生素； ¾半衰期达8.8小时， ¾第一个每天给药一次的抗生素。
2. 7位的氢：
¾1970年从链霉菌发酵液中分离头霉素； ¾特点是对G-菌作用较强，对厌氧菌活性高，耐酶性好； ¾由于甲氧基的空间位阻作用所致。
+ 6-APA
3） 脱水剂法： 4） 固相酶法：
DCC等
1. 耐酸的半合成青霉素：
O C6H5OCH2CNH O N S CH3 CH3 COOH
青霉素V（Penicillin V） ¾抗菌活性比苄青霉素低； ¾耐酸性质，不易被胃酸破坏， ¾可以口服。
O S N CH3 3 CH3 3 CH3 3 O
1. 青霉素类 2. 头孢菌素类 3. 非典型的β-内酰胺抗生素类 4. β-内酰胺酶抑制剂
三、青霉素及半合成青霉素类
天然的青霉素共有7种 ：
O RCNH O
6 5 4
S
3
CH3 CH3 COOH
O
H H NH NH2 2 HOOC HOOC
7
N
1
2
R＝
HO
CH3 3(CH2 2)6 6-
青霉 素：
3) 7位侧链引入C=NO-，可阻止酶分子靠近β-内酰胺 环，并增强了对G-外膜的渗透作用，故使药物耐酶、 广谱。构成了第三代头孢菌素，该类药物第一个投放 市场的是头孢噻肟 。
O N H2 2N S C C NH NOCH3 3 N O
S O CH2 2OCCH3 3 COOH
头孢噻肟
(Cefotaxime)
药物化学(抗生素)重难点提示和辅导
药物化学（抗生素）重难点提示和辅导
第12章（抗生素）重难点提示和辅导
一．抗生素的分类
按化学结构特征可分为：β-内酰胺抗生素（青霉素类、头孢菌素类以及非典型的β-内酰胺抗生素类）、四环素类抗生素(金霉素、土霉素、四环素)，氨基糖苷类抗生素(卡那霉素、庆大霉素、新霉素)，大环内酯类抗生素（红霉素、麦迪霉素、螺旋霉素）、氯霉素等；
二．β-内酰胺抗生素代表药的结构、化学名、性质及应用
三．β-内酰胺抗生素结构特性
分子中含有由四个原子环组成的β-内酰胺环，该环是β-内酰胺抗生素发挥生物活性的必需基团，因四元环张力比较大，使化学性质不稳定，易发生开环导致失活。
四．重要抗生素的药品名、结构及应用
五．练习题：章后习题1、2、3。
抗生素名词解释药物化学
抗生素名词解释药物化学
抗生素是一类能够抑制或杀灭细菌、真菌或其他微生物生长和繁殖的药物。
它们是由微生物（如细菌、真菌、放线菌等）产生的天然产物或经化学合成得到的药物。
抗生素的药物化学结构和作用机制多样，常见的抗生素包括
β-内酰胺类、青霉素类、四环素类、氨基糖苷类、大环内酯类、糖肽类、多肽类等。
这些抗生素通过不同的方式影响细菌的生长和繁殖，从而发挥抗菌作用。
抗生素的药物化学结构决定了它们的抗菌活性、药代动力学特性和药物相互作用等。
例如，β-内酰胺类抗生素的药物化学结构包含β-内酰胺环结构，这使得它们能够抑制细菌的细胞壁合成，从而导致细菌死亡。
青霉素类抗生素则包含β-内酰胺环和青霉素核心结构，通过抑制细菌的细胞壁合成酶来发挥抗菌作用。
抗生素的药物化学还涉及到它们的药代动力学特性，如吸收、分布、代谢和排泄等。
这些特性会影响抗生素在体内的药效和副作用。
此外，抗生素的药物化学还与药物相互作用有关。
抗生素可能
与其他药物发生相互作用，影响它们的疗效或增加不良反应的风险。
因此，在使用抗生素时，医生需要考虑药物相互作用的可能性，并
进行合理的用药管理。
总的来说，抗生素作为一类重要的药物，其药物化学结构和作
用机制对其抗菌活性、药代动力学特性和药物相互作用等方面具有
重要影响。
了解抗生素的药物化学有助于我们更好地理解其作用机
制和合理使用。
药物化学教案--抗生素
了解抗生素的来源及新进展
医学ppt
2
能力目标：
能写出青霉素类、头孢菌素类的基本 结构与主要结构特点，大环内酯类、
学习目标
氨基糖苷类抗生素的结构特点；能认识青霉素、 氨苄西林、阿莫西林、头孢氨苄、头孢噻肟钠、 克拉维酸、舒巴坦、氯霉素的结构式
能应用各类抗生素典型药物的理化性质解决该类 药物的制剂调配、鉴别、贮存保管及临床应用问 题
β-内酰胺酶抑制剂
医学ppt
13
基本结构
β-内酰胺
αβ
O NH
青霉素类 头孢菌素类
X
RCOHN 6
7
O
H S
5 43
N1 2
CH3 CH3 COOH
H HS RCOHN 7 6 5 4
O 8 N1 2 3
CH2A
COOH
碳青霉烯类 单环β-内酰胺类
HO H H
H3C C
H O
N
SR COOH
R1COHN O
R2
32
41
N R3
医学ppt
14
β-内酰胺类抗生素的结构特征
都有一个四元的β-内酰胺环。 β-内酰胺环是平面结构。 与N相邻的碳原子（2位）连有一个羧基。 β-内酰胺环的α位连接一个酰胺侧链。 抗菌活性与旋光性密切相关。
医学ppt
15
相关链接
β-内酰胺类抗生素的作用机制
β-内酰胺类抗生素的抗菌机制是通过抑制黏肽 转肽酶，阻碍细菌细胞壁的合成而杀菌（见下 图）。由于β-内酰胺类抗生素的结构与黏肽D-丙 氨酰-D-丙氨酸的末端结构和构象相似，使酶识别 错误，不能合成黏肽，使细胞壁缺损，水分不断 向高渗菌体渗透，导致细菌膨胀、裂解而死亡， 呈现杀菌作用。
《药物化学基础(中职药剂专业)》第12章：抗生素
19:46
六、典型药物
案例13-2 某患者肺部感染，发热数日，出现代谢性酸中毒症状。 医生拟用青霉素G钠粉针剂与5%碳酸氢钠合用静滴。 问题： 1．该用药是否合理？ 2．青霉素G不溶于水，如何制成其注射用粉针剂？ 3．青霉素G与碱性药物或酸性药物的注射液能合用吗？ 4．如何鉴别青霉素？ 5．青霉素的固体粉针剂有必要放在阴凉处保存吗？ 6．青霉素可用于哪些细菌感染的治疗？
O CH2C NH O
6-APA （13-6） （13-7）
S N
CH3 CH3 COOH
O CH2CO NH O N
S
CH3 CH3 COOH
19:46
青霉素V是在产生青霉素G的同一 种菌种中，加入N-（2－羟乙基苯氧 基）乙酰胺作前体而生物合成的。 其抗菌活性较低，但比青霉素更稳 定，不易被胃酸破坏，可以口服。
氨苄西林 羧苄西林
阿莫西林
磺苄西林
19:46
以噻吩代替羧苄基中的苯环及在C6－α 位上引入甲氧基，得到替莫西林（13－18）， 具有广谱耐酶双重作用（对革兰阳性菌无效）， 且抗菌效果更佳。
（13-18）
19:46
二、头孢菌素及半合成头孢菌素类
19:46
头孢菌素又称先锋霉素。天然的头孢菌 素C(13-19)是由头孢菌属的真菌所产生的抗 生素，其结构由D-α-氨基己二酸和7－氨基 头孢烷酸（7-ACA）缩合而成。
19:46
6) 青霉素分子中所含的手性碳原子数应 为 A.一个 B.两个 C C.三个 D.四个 E.五个 7) 青霉素结构中易被破坏的部位是 A.酰胺基 B.羧基 C C.β-内酰胺环 D.苯环 E.噻唑环
19:46
青霉素在碱性条件下与羟胺NH2OH反应，β内酰胺环破裂生成羟肟酸，后者在酸性溶液中 与三价铁离子生成酒红色配合物。★
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9
β-内酰胺类抗生素 (β-Lactam Antibiotics)
发展
• 青霉素开创抗生素药 物新纪元
• 1940s-1960s 天然抗 生素开发高潮，许多 至今使用
• 1960s开始 开发更具 优势的半合成抗生素
10
β-内酰胺抗生素的结构特征
H H
H H
OO OONOOHHHHNN
S S
CCHH33
CCOOCCOOHHHH33
青青霉霉酸酸
H R N CHO
H -CO2 R N CHO
H
H2OR
NO CCHOO2H
H2O
O 青C霉O2醛H 酸
青霉醛酸
-CO2
HH
-CO2 R N
S CH3
-CO2 R
OH N
HHN
CH3
S CCOHO3 H
干扰核酸 的复制
氨基糖苷类/四环素类
作用细菌 细胞膜
利福霉素/博来霉素
多烯类、多粘菌素
5
概述
5、分类 按抗生素的化学结构
β-内酰胺类 四环素类 氨基糖甙类 大环内酯类 其它类
6
第一节 β-内酰胺类抗生素 (β-Lactam Antibiotics)
7
β-内酰胺类抗生素 (β-Lactam Antibiotics)
O
COOH n S CH3
O HN
COOH
青霉噻唑聚合物
25
青霉素G小结
优点：安全、价廉、疗效确切，临床仍在大量使用
缺点： • 对酸碱不稳定 • 耐药性 • 过敏反应：杂质 • 抗菌谱比较狭窄
– 对G+效果比对G-的效果好
如何解决？
26
Semi-synthetic Antibiotics
不耐酸 不耐酶 窄谱
HH CHOCOOHOCHOOH
青青霉霉素青素霉素
HH
pHR4
O
NRH O
HN O HN
H S
O
H
S CH3
CH3
HNCH3 CH3
COOHCOOH
HOOCHOOC
N
S N N
S CH3 CNH3
CH3 CH3
R R COOHCOOH
青霉二青酸霉二酸
21
青霉素G的化学性质
对强酸不稳定，发生重排 对稀酸不稳定，发生重排
胃酸导致β-内酰胺环 开环和侧链水解 失去活性 所以不能经口服给药
22
青霉素G的化学性质
对碱不稳定盐 型，所必水解以须 青做 成霉粉素针G 剂钾 RRRORROORROHNOO青汞RHNRORHNOOOO青青RHHNHN在青霉青ROO青H青OHHOHNHNH霉O青青O霉碱酸霉HOHN霉霉HNH青HNOHHNH青噻O霉NH青霉H+HN性加噻酸HHN青N素素噻青NH霉HHS或H霉H唑N素霉噻NHSS条热唑H霉SC唑N霉素SCHC噻HSNH酸HO噻C唑NHH件时酸SHCON素S酸NCO素CgCOOCCC唑COOC唑C酸SCCHC下易进OOSHOSCHHCCOSHHOCHHHCHOl3CO3酸CHHH3CCCH酸H233OC，C失一HH3O33OOHH3HOH33CHOH3CCCOCCCH3O碱C去步33OH3OHHHHHHHHHH-H3O33H32性C二 分333Hg3OOHOCHgO基氧 解HC_lg22HHH_COlO团化 生2gRg_lRHR2HCC向碳 成R_lRO_l2O2ORR青β， 青OROOHNRHN-ROHN生 霉OO霉青内HNOR青ROOO青HNHOHNO青HC成 胺霉酰醛H青HNHH霉OO青OHHOOOHN霉HNHNHNH霉NH青 和青H胺C醛青霉O酸青2酸O青H霉NHHNH醛HHHNCHSH酸霉 青HS霉NH环霉醛H霉CHOH霉酸SCNHCHO噻 霉NH醛进SC醛O酸酸HCOCCCCCOCO+唑 醛S攻OSHCHCHHOHOH+HCCC3H3CHO酸 。33O，O+HOO-H3HH3CHCCCOC+，O生3H+32HDHOHNHHHH23D-遇3H3成N-23C2青DH-HS-NHCO氯青青-2HS-2DCO霉DN2青CNS-化O霉H霉-2-CHO-RCCC青胺青H霉CS2COSOOC高OH胺酸CH2OO霉O2HC霉H胺3N2CCH3O，青HHOH3OH3C胺CC胺HCHN3SO3OHH霉HHH3+H333醛C2CC3HHH33O
可以阻止青霉素和β-内酰胺酶的活性中心作用，
同时可以限制侧链的单键旋转，迫使青霉素分子变成
一种与酶活性中心不易适应的构型，降低了青霉素与
酶活性中心作用的适应性 保护了分子中的β-内酰胺环。
HH H
RN
S CH3
O
N
CH3
O
COOH
CH2OH
β-lactamase
30
Design principle of enzyme-resistant Penicillins
• 耐酶：侧链引入空间位阻较大基团
OCH3
HH H
N
S CH3
H3CO
O O
N
CH3
COOH
甲氧西林：有较大空间位阻，阻碍化合物与
酶活性中心结合
萘夫西林：
O HH
NH
S
N
O COOH
31
Design principle of broad-spectrum Penicillins
广谱：侧链引入NH2，COOH，SO3H等亲水性基团
Antibiotics
3
概述
3、作用 抗 菌：真菌、细菌 抗肿瘤：博来霉素治疗皮肤癌 抗寄生虫：巴龙霉素（氨基糖甙类）
治疗阿米巴痢疾 心脑血管疾病：两性霉素B具有降胆固醇作用 他汀类美伐他汀——桔青霉菌中产生 刺激植物生长：赤霉素
4
4、作用机制
概述
抑制细菌 细胞壁
β-内酰胺类
干扰蛋白质 合成
作用机制
13
青霉素类 Penicillins 天然青霉素
Natural Penicillins
•又名苄青霉素，盘尼西 林
•用发酵的方法进行制备
•临床上常用其钠盐或钾 盐（粉针剂）
HH H
N
S CH3
O
N
O
CH3
COOH
Benzylpenicillin 青霉素G
•治疗G+菌感染的首选药 物
14
青霉素类 Penicillins
α
β
指分子中含有由四个原子组成β-内酰胺环 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 抑制细菌细胞壁的合成
分子张力比较大
-使化学性质不稳定，易发生开环，导致失活 11
β-内酰胺抗生素的分类
经典β-内酰胺抗生素
HH
RCOHN
S CH3
O
N
CH3 COOH
Penicillins 青霉素类
非经典β-内酰胺抗生素
RCOHN H H S
N O
CH2A
COOH
Cephalosporins
头孢菌素类
N O
Carbapenem 碳青霉烯类
S
N O
Penem 青霉烯类
O
N O
Oxypenam 氧青霉烷类
NH O
Monobactam 单环β-内酰胺
12
β-内酰胺抗生素的分类
经典β-内酰胺抗生素
HH
NH2 HO
O
O HH
N
S CH3
HN O
CH3
COOH
青霉素 N
对G+菌的作用低于 青霉素G，但却对G菌却显示较强的抑 制作用。
分析原因是由于其侧链为亲水性。
32
Design principle of broad-spectrum Penicillins
广谱：侧链引入NH2，COOH，SO3H等亲水性基团
C2H5 丙匹西林 Propicillin R=-CHOC6H5
N3
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阿度西林 Azidocillin R=-CHC6H5
Design principle of enzyme-resistant
Penicillins
青霉素产生耐药性的原因之一是细菌产生的β-内酰胺酶
使青霉素发生分解而失效。
通过改变6位侧链，引入立体障碍大的基团，
Natural Penicillins
为什么青霉素Ｇ 不可口服？
为什么青霉素G 钾盐必须做成
粉针剂型？
注射给药之 前还要做皮 试反应？
15
青霉素G的结构特征
结构组成
6-位酰胺侧链
氢化噻唑环
H N
H
H
4
S
65
CH3
O O
N
1
2
3
CH3
COOH
β-内酰胺环
2位羧基
抗菌活性必须基团
16
青霉素G的结构特征
RCOHN
S CH3
O
N
CH3 COOH
Penicillins 青霉素类
非经典β-内酰胺抗生素
RCOHN H H S
N O
CH2A
COOH
Cephalosporins
头孢菌素类
N O
Carbapenem 碳青霉烯类
S
N O
Penem 青霉烯类
O
N O
Oxypenam 氧青霉烷类
NH O
Monobactam 单环β-内酰胺
攻，生成青霉酸。
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青霉素G的化学性质
生产、贮存、使用过程，开环聚合
• 引入杂质青霉噻唑等高聚物 – 内源性过敏原