内酰胺类抗生素
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β-内酰胺类抗生素的化学结构的特点
①．分子内有一个四元的β-内酰胺环，除了 单环β-内酰胺外，该四元环通过N原子和邻 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， 头孢菌素是氢化噻嗪环。
②．除单环β-内酰胺外，与β-内酰胺环稠合 的环上都有一个羧基。
③．所有β-内酰胺类抗生素的-内酰胺环羰 基α-为碳都有一个酰胺基侧链。
1. -内酰胺抗生素的分类
6 54 S
6 54 S
6 54
7 N 3 7 N 37 N 3
O 12 O 12 O 12
Penam
Penem Carbapenem
青 霉 烷 青 霉 烯 碳 青 霉 烯
5
7 6S 4
8 O
N 12
3
32 4N O1
Cefm M onobactam
头 孢 烯 单 环 β-内 酰 胺
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
④．β-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N1-C5轴折叠，头 孢菌素沿N1-C6轴折叠，
⑤．青霉素类抗生素的母核上有3个手性碳 原子，8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母 核上有2手性碳，4个旋光异构体，绝对构 型是6R，7R。β-内酰胺类抗菌活性不仅与
头孢菌素类
S
RCO NH 7 6
1 2
O
N5 4
3
CH2R1
COOH
母核（7-氨基头孢菌烷酸）﹠
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
CH C ONH
NH2
O
S
N
CH3
COOH
头孢氨苄
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
CH C ONH
NH2
O
S
N
CH3
COOH
头孢拉啶
HO
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
C O O H
Penicillins
C ephalosporins
C arbapenem s
青霉素类
头孢菌素类
碳青霉烯类
H3CO RCOHN
HS5
O87N 162
4
R1COHN
3
4
CH2A
O
R2 32
N 1R3
Oxacephems
Monobactam
头霉素类
单环β-内酰胺类
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
霉
烷
青
霉
烯
碳
青
霉
烯
N
O
R
O HX
RCN
COOH O
O
O H
RCN
N R
COOH
N
O
R
O HX
RCN
COOH
N
O
SO3H
头
孢
烯
氧
头
孢
烯
ห้องสมุดไป่ตู้
碳
头
孢
烯
单
环
内
酰
胺
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
二、 β-内酰胺类抗生素的物理化 学性质
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
CH2 COHN O
S CH3
N
CH3
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
抗生素按化学结构可分类：
1，β-内酰胺类； 2，四环类； 3，氨基糖苷类； 4，大环内酯类； 5，其他类
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
第一节 概述
一、基本结构特点和作用机理 (Characteristic of structure and Mechanism of Action)
（一）呈色反应 1、 羟肟酸铁反应 β-内酰胺类
- 内酰胺类 H2 NO¾H ·HCl
NaOH
羟肟酸衍生物
H+
呈色
Fe3+/3
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
2、 类似肽键的反应 （1）茚三酮反应 α-氨基
CH COHN
NH2
O
S CH3
N
CH3
（四）β–内酰胺环 ：不稳定性
不稳定性因素
四元环张力大 酰胺键易水解
干燥纯净 稳定 水溶液 不稳定
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
某些氧化剂
青霉素类 酸、碱、青霉素酶 降解
（某些金属离子） 失效
（温度）
例
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
青霉素的降解反应
H2O/OHˉ 青霉噻唑酸
青霉素酶
青 霉
S CH3
N
CH3
COOH
NH2
C2H5 2NCH2CH2OOC
普鲁卡因青霉素
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
（二）手性C：旋光性
1、青霉素类 C3 C5 C6
2、头孢菌素类 C6 C7
﹡﹡ 65
S
1
2
7N O4
﹡3
﹡﹡ S 76 12
O
8
N
5
4
3
（5%头孢唑啉钠溶液 ［ ］2D0 –18～–24°）
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
（三）共轭体系 ： UV吸收特性
1、青霉素类 母核无明显UV 多数有苯环取代基
2、头孢菌素类 母核有共轭体系
S N O
S N O
青霉素钠UV7-20 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
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β-内酰胺类抗生素的基本结构：
R C O H N O 7H 6 5H N 13 4 S2 C O C C O H H H 3 3 R C O H O N 8H 7H N 16S 2 5
4 3C H 2A R C O H N O 7H 6 5H N 13 42
R S
H2O pH2
HgCl2
青霉酸
100℃
素 NH2OH α–青霉噻唑 酰基羟胺酸
pH4
青霉烯酸
青霉醛 青霉胺
CO2
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
头孢菌素类 ¾ 酸¾、¾碱、¾胺¾¾类® 降解
βb - 内酰胺酶 失效
例：头孢噻吩钠水溶液25℃24h失活8%
鉴别反应
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
母核的构型有关。而且还与酰胺基上取代
基的手性碳原子有关，旋光异构体间的活 性有很大的差异。
O R C NH
O
资料S仅供参C考H,3不当之处，请联系改正。
CH3
青
霉
烷
N
COOH
O
CHCH2OH
O OH
H3C
O OH
N
S N
H3C
OO H
RCN
N
X S
COOH SCH2R COOH SR COOH
氧
青
COOH
青霉素
（青霉素G、苄青霉素）
HO
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CH COHN
NH2
O
S CH3
N
CH3
COOH
阿莫西林（羟氨苄青霉素）
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CH2 COHN O
S CH3
N
CH3
COOH
NH2
C2H5 2NCH2CH2OOC
普鲁卡因青霉素
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CH C ONH
NH2
O
S
N
CH3
COOH
头孢羟氨苄
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化学性质
酸性
（一）羧基：酸性 1、与碱金属(Na+、K+)成盐，易溶于水
CH2 COHN O
S CH3
N
CH3
COOK
Na
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2、与有机碱（普鲁卡因）成难盐溶于水
CH2 COHN O
①．分子内有一个四元的β-内酰胺环，除了 单环β-内酰胺外，该四元环通过N原子和邻 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， 头孢菌素是氢化噻嗪环。
②．除单环β-内酰胺外，与β-内酰胺环稠合 的环上都有一个羧基。
③．所有β-内酰胺类抗生素的-内酰胺环羰 基α-为碳都有一个酰胺基侧链。
1. -内酰胺抗生素的分类
6 54 S
6 54 S
6 54
7 N 3 7 N 37 N 3
O 12 O 12 O 12
Penam
Penem Carbapenem
青 霉 烷 青 霉 烯 碳 青 霉 烯
5
7 6S 4
8 O
N 12
3
32 4N O1
Cefm M onobactam
头 孢 烯 单 环 β-内 酰 胺
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
④．β-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N1-C5轴折叠，头 孢菌素沿N1-C6轴折叠，
⑤．青霉素类抗生素的母核上有3个手性碳 原子，8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母 核上有2手性碳，4个旋光异构体，绝对构 型是6R，7R。β-内酰胺类抗菌活性不仅与
头孢菌素类
S
RCO NH 7 6
1 2
O
N5 4
3
CH2R1
COOH
母核（7-氨基头孢菌烷酸）﹠
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
CH C ONH
NH2
O
S
N
CH3
COOH
头孢氨苄
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
CH C ONH
NH2
O
S
N
CH3
COOH
头孢拉啶
HO
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
C O O H
Penicillins
C ephalosporins
C arbapenem s
青霉素类
头孢菌素类
碳青霉烯类
H3CO RCOHN
HS5
O87N 162
4
R1COHN
3
4
CH2A
O
R2 32
N 1R3
Oxacephems
Monobactam
头霉素类
单环β-内酰胺类
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
霉
烷
青
霉
烯
碳
青
霉
烯
N
O
R
O HX
RCN
COOH O
O
O H
RCN
N R
COOH
N
O
R
O HX
RCN
COOH
N
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SO3H
头
孢
烯
氧
头
孢
烯
ห้องสมุดไป่ตู้
碳
头
孢
烯
单
环
内
酰
胺
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二、 β-内酰胺类抗生素的物理化 学性质
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
CH2 COHN O
S CH3
N
CH3
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
抗生素按化学结构可分类：
1，β-内酰胺类； 2，四环类； 3，氨基糖苷类； 4，大环内酯类； 5，其他类
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
第一节 概述
一、基本结构特点和作用机理 (Characteristic of structure and Mechanism of Action)
（一）呈色反应 1、 羟肟酸铁反应 β-内酰胺类
- 内酰胺类 H2 NO¾H ·HCl
NaOH
羟肟酸衍生物
H+
呈色
Fe3+/3
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
2、 类似肽键的反应 （1）茚三酮反应 α-氨基
CH COHN
NH2
O
S CH3
N
CH3
（四）β–内酰胺环 ：不稳定性
不稳定性因素
四元环张力大 酰胺键易水解
干燥纯净 稳定 水溶液 不稳定
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
某些氧化剂
青霉素类 酸、碱、青霉素酶 降解
（某些金属离子） 失效
（温度）
例
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
青霉素的降解反应
H2O/OHˉ 青霉噻唑酸
青霉素酶
青 霉
S CH3
N
CH3
COOH
NH2
C2H5 2NCH2CH2OOC
普鲁卡因青霉素
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
（二）手性C：旋光性
1、青霉素类 C3 C5 C6
2、头孢菌素类 C6 C7
﹡﹡ 65
S
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2
7N O4
﹡3
﹡﹡ S 76 12
O
8
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5
4
3
（5%头孢唑啉钠溶液 ［ ］2D0 –18～–24°）
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
（三）共轭体系 ： UV吸收特性
1、青霉素类 母核无明显UV 多数有苯环取代基
2、头孢菌素类 母核有共轭体系
S N O
S N O
青霉素钠UV7-20 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
β-内酰胺类抗生素的基本结构：
R C O H N O 7H 6 5H N 13 4 S2 C O C C O H H H 3 3 R C O H O N 8H 7H N 16S 2 5
4 3C H 2A R C O H N O 7H 6 5H N 13 42
R S
H2O pH2
HgCl2
青霉酸
100℃
素 NH2OH α–青霉噻唑 酰基羟胺酸
pH4
青霉烯酸
青霉醛 青霉胺
CO2
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
头孢菌素类 ¾ 酸¾、¾碱、¾胺¾¾类® 降解
βb - 内酰胺酶 失效
例：头孢噻吩钠水溶液25℃24h失活8%
鉴别反应
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
母核的构型有关。而且还与酰胺基上取代
基的手性碳原子有关，旋光异构体间的活 性有很大的差异。
O R C NH
O
资料S仅供参C考H,3不当之处，请联系改正。
CH3
青
霉
烷
N
COOH
O
CHCH2OH
O OH
H3C
O OH
N
S N
H3C
OO H
RCN
N
X S
COOH SCH2R COOH SR COOH
氧
青
COOH
青霉素
（青霉素G、苄青霉素）
HO
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
CH COHN
NH2
O
S CH3
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CH3
COOH
阿莫西林（羟氨苄青霉素）
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
CH2 COHN O
S CH3
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CH3
COOH
NH2
C2H5 2NCH2CH2OOC
普鲁卡因青霉素
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
CH C ONH
NH2
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S
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CH3
COOH
头孢羟氨苄
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
化学性质
酸性
（一）羧基：酸性 1、与碱金属(Na+、K+)成盐，易溶于水
CH2 COHN O
S CH3
N
CH3
COOK
Na
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
2、与有机碱（普鲁卡因）成难盐溶于水
CH2 COHN O