第六章四环类抗生素

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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
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R R OH H HH 1
H3C CH3 N OH
R
H3C CH3 CH3 H H H O OH N OH O
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（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。
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二. 化学性质
1、脱水化合物：pH＜2
A、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。
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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。
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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
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CH2COOH CH3 COOH OH
pH8
pH8
CONH2 OH O OH OH O OH O O O
CONH2
土霉素
异土霉素
土霉酸
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4、形成螯合物：
（1）与很多高价金属离子（ⅡA ，ⅢB）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：
Fe 3+ >Al 3+ >Ca 2+ >Co 2+ >Mn 2+ > Mg 2+ ，其中以
金霉素
OH OH N OH H OH O
土霉素
12
H
OH CONH2
OH O
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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Tetracycline
60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。
CH3 OH NH2
OH OH O 1四环素：C22H24N2O8；
2土霉素：C22H24N2O9；
OH O O R=R2=H, R1=CH3
R=H, R1=CH3, R2=OH
3金霉素：C22H2=H
R1=H, R2=H
5
4去甲基金霉素：C21H21N2O8; R=Cl,
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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。
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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？
N
4
9
10
H
10a 11a 11
H
12a 12
OH
1
3
OH CONH2
2
OH O
D C
OH O
B A
11
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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
Cl OH H OH O H N OH OH CONH2 OH O
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 R R OH H 1 –铝离子形成黄色络合物
H3C H H N
CH3
OH CONH2 OH O M O OH O
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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
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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。
4 通氨N：0——————→24hr————→前期————→中期————→后期 早通，少通
6.0~5.5%
5.5~5.0%
5.0~4.0%
pH5.5～5.6↓
通NH OH ，
多通，勤通
H
10a 11a 11
H
12a 12
OH
1
OH O D
OH O
B A
10
C
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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。
OH
7 8 6a 6 5a 5 4a
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第6章 四环类抗生素
Tetracycline Antibiotics
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第一节概述
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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。
(Doxycycline)
(Minocycline)
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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。
OH
7 8 9 10 6a 6 5a 5 4a
N
4 3 2
OH CONH2
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。
Cl OH H OH O H N OH OH CONH2 OH O OH O OH O H H OH CONH2 OH OH N OH
金霉素
土霉素
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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。
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四环素类药物的耐药性
影响抗菌作用的主要因素： ①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； ②对酶（第二道屏障）的稳定性； ③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
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天然四环素类 结 构： 四环素
H3C H3C
6
OH
N OH
CH3
4
OH O H2N
6
OH
O
OH
O
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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
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第二节 四环类抗生素理化性质
一、物理性质。
R4 R3 R2 R1 H OH O H
N OH OH CONH2
OH O
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
R4 R3 R2 R1 H OH O H N OH OH CONH2 OH O
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碳
核：
氢化并四苯（四环）
基本结构：
可变部分
H3C N
5 12 4 OH 1
CH3 OH O H2N
7 10
6 H 11
OH
O
OH
O
4
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H3C R HO R1 H R2 H H N
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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。 保存特性：低温、密闭、防潮、避光保存。
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OH
CH3 N CH3
6
H
4
OH OH O
OH O H2N
8
OH
O
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半合成四环素类抗生素的结构改造
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。
多西环素的6位碳上无羟基， 可避免发生酸性消除反应 和碱性条件反应；并且由 于5位碳上存在羟基，可以 与4位的二甲氨基间形成氢 键，使4位在酸性条件下的 差向异构化反应难以发生。 故多西环素对酸、碱都比 较稳定。
r. p.m 150 ~ 180;
空气比1:1；r.p.m=250
34＋1℃，5天
34＋1℃，5天
33＋1℃

空气比1: 0.8, 20%接种量
_
pH5.5 ~ 5.6 pH5.9 pH5.8＋0.1 ； ； 24hr 24 ~ 放前50hr 前50 ~ 放罐
4.0% 3.5% 自然停止补料
补料C：0————→24hr————→48hr————→96hr——→120hr——→150hr————→放罐
OH
7
8 9 10 10a 6a 6 5a
N
5
4a
4
H
11
11a
H
12a 12
OH
1
3 2
OH CONH2
7
OH O
OH O
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土霉素：
(5α - OH-四环素）
H3C
OH
H O N
CH3 CH3 OH O H2N
6
H
5
4
OH
OH
O
OH
O
金霉素：
（7-Cl-四环素）
Cl H3C
Cl OH H OH O H N OH OH CONH2 OH O OH O OH O H H OH CONH2 OH N OH
金霉素
四环素
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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。
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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。
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2、作用机理：四环素类抗生素(Tetracyclines) 这类
统（ pKa =3.3）
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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。
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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。
1、金色链霉菌
2、育种
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二、种子制备及其控制要点
生产工艺技术 砂土管——→母斜面————→子斜面————→成熟孢子斜面 发酵：种子罐————→发酵罐 t： 31＋1℃； 29＋1℃（36hr 放罐前几小时）； 31 ＋1 ℃（放罐前几小时）； 放罐
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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。
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第三节 四环类抗生素发酵技术
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一、生产菌种