【正文】 素 ， 許 多 不 含 7 O C H3的 第 三 、 四 代 頭 孢 菌 素 仍 然 對(duì) 酶 有 高 度 的 抵 御 能 力 。4 、 7 酰 胺 基 的 α 位 取 代 ：酰 胺 基 的 性 質(zhì) 對(duì) 抗 菌 譜 有 決 定 性 作 用 。 以 芐 基 為 例 ， α 位 引 入 極 性 大 的 基團(tuán) 效 果 較 好 （ 如 O H 、 N H C O O H 等 ） 。 若 在 N H2基 上 再 度 引 入 ： 部 分 更 能 提 高 活 性 ， 如 氧 哌 羥 唑 頭 孢 菌 素 ： = N O C H3是 構(gòu) 成 第三 代 頭 孢 的 主 體 ， 肟 的 幾 何 構(gòu) 型 很 重 要 ， Z 型 比 E 型 強(qiáng) 1 0 ～ 5 0 倍 。5 、 C3 ， C4雙 鍵 是 必 需 的 活 性 中 心 。 C CO OHNCON CO47 四、不同代 頭孢菌素 類的結(jié)構(gòu) N NC 2 H 5O OC OHN C HSNOC O O HH 2CH N氧 哌 羥 唑 頭 孢 菌 素O HSN NNNC H 248 頭孢菌素發(fā)展的途徑 目的： １提高抗菌活性 ２擴(kuò)大抗菌范圍 ３增強(qiáng)耐酶能力 第一代：１～８ 第二代：９～ 16 第三代： 17 ～ 24 頭孢菌素Ｃ和頭霉素Ｃ是 這類天然抗生素中最重 要成員。 頭Ｃ、 p Ka ： 2. 6 ； 3 .1 ； 9. 8 氨 噻 頭 孢 菌 素1 9 去 甲 噻 肟 頭 孢 菌 素1 7 氨 噻 肟 頭 孢 菌 素 桿菌有效性 增加抗綠膿 半 合 成 頭 孢 菌 素頭 孢 菌 素 C增 加 對(duì) β － 內(nèi) 酰胺 酶 反 應(yīng) 穩(wěn) 定 性口 服 吸 收3 頭 孢 菌 素 Ⅲ4 頭 孢 菌 素 Ⅳ1 3 羥 氨 芐 頭 孢 菌 素1 4 氯 氨 芐 頭 孢 菌 素8 環(huán) 己 烯 頭 孢 菌 素1 頭 孢 菌 素 Ⅰ2 頭 孢 菌 素 Ⅱ1 1 噻 吩 甲 氧 頭 孢 菌 素7 氰 唑 甲 氧 頭 孢 菌 素提 高 抗 菌 活 性改 進(jìn) 抗 G－細(xì) 菌 活 性6 唑 啉 頭 孢 菌 素去 甲 唑 啉 頭 孢 菌 素5 吡 硫 頭 孢 菌 素?cái)U(kuò) 大 抗 菌 譜1 0 羥 芐 四 唑 頭 孢 菌 素 1 2 羥 胺 唑 頭 孢 菌 素 1 6 噻 乙 胺 唑 頭 孢 菌 素9 呋 肟 頭 孢 菌 素1 8 氧 哌 羥 苯 唑 頭 孢 菌 素 磺 吡 芐 頭 孢 菌 素 酰胺酶穩(wěn)定性 增加對(duì)β內(nèi) 飛 躍 提 高抗 菌 活 性 C H C O N HSO3NaNOSC H2+N C O N H2C O OH C e f s ul odi n 是一種注射用抗假單孢菌頭孢菌素C ，是 β 內(nèi)酰胺中的一個(gè)獨(dú)特品種 , 僅對(duì)綠膿桿菌和某些其它假單孢菌以及某些 G+球菌有效 , 對(duì)其它任何 G－均無(wú)抗菌作用，對(duì) β －內(nèi)酰胺酶的穩(wěn)定性突出。 磺 吡 芐 頭 孢 菌 素頭 孢 菌 素 發(fā) 展 的 途 徑49 五、半合成頭孢菌素代的劃分 以抗菌范圍和抗菌能力來(lái)分類 第一代頭孢：抗菌譜略有差異，但對(duì)同樣的微生物都有不同程度的抗菌性（主要是廣譜化）； 第二代頭孢：抗菌譜比第一代廣得多，抗菌活力也稍強(qiáng)，但抗綠膿桿菌能力很弱； 第三代頭孢：抗 G－ 能力比第一代、第二代強(qiáng)，對(duì)綠膿桿菌有中等到強(qiáng)的抑制能力。但抗金黃色葡萄球菌、表皮葡萄球菌能力則不及第一、二代。從本質(zhì)上看，是由于第三代頭孢菌素對(duì)大多數(shù) β內(nèi)酰胺酶不敏感，所以對(duì)該酶的產(chǎn)生菌自然就敏感了。 第四代頭孢： 最大特點(diǎn)是高度耐酶能力，對(duì)絕大部分 G－ 有高度抗菌活性，尤其是對(duì)綠膿桿菌的作用超過(guò)了所有的頭孢菌素，并稍強(qiáng)于 Tob、慶大霉素和丁卡。似乎是治療對(duì)氨基環(huán)醇類抗生素產(chǎn)生耐藥的綠膿桿菌感染的最好藥物。 “ 代 ” 的表示法只是相對(duì)的，每代之間難免有些交叉。如噻甲羧肟頭孢菌素（ ceftazidine即 GR20263）有人認(rèn)為屬第三代，有人認(rèn)為屬第四代。同代之間的抗菌作用也不盡相同。 50 按化學(xué)結(jié)構(gòu)分類： 第一代：含 7ACA核的為第一代； 第二代：含頭霉素 C核（ 7甲氧基的 7ACA）的為第二代； 第三代： 7ACA中的 S被 O取代的 1氧 頭孢霉素為第三代。 這種分類便于掌握結(jié)構(gòu)特征，但與上一種分類法（抗菌分類）相比，卻有較大的弊病。因?yàn)槟负讼嗤赐┑念^孢菌素抗菌活性卻有明顯的差別，而結(jié)構(gòu)上差別較大的（即所謂不同代）卻有相似的抗菌譜。因此從臨床應(yīng)用角度上看，以抗菌范圍分類較為合理和適用。 51 六、頭孢菌素 C的發(fā)酵與精制 發(fā)酵（菌種：頂頭孢霉菌） 砂 土 管 — → 母 斜 面 1 母 斜 面 2 大 米 孢 子 種 子 罐 發(fā) 酵 罐 放 罐 提 煉2 5 ℃ ， 1 2 ~ 1 4 天2 5 ℃ ， 6 ~ 7 天2 5 ℃ ， 1 2 ~ 1 4 天2 8 ℃ ， 7 6 ~ 9 6 天2 8 ～ 2 5 ℃ ， 5 ~ 6 天發(fā)酵同樣可分為三個(gè)代謝階段：（ 1）生長(zhǎng)繁殖期；（ 2）頭 C積累期；（ 3）菌絲自溶期。 頭孢菌素 C的提取 頭 C為氨基酸類化合物，通常以兩性離子存在于水溶液中，且發(fā)酵液中伴有青霉素、 DCPC、 DOCPC、氨基酸與色素等雜質(zhì)。因此從發(fā)酵液中提取頭 C較復(fù)雜而困難。根據(jù)原理可分為 4鐘方法： 52 （ 1）離子交換法：弱堿性樹(shù)脂提取頭 C （弱堿性陰樹(shù)脂 330或Amberlite IRA68或 Amberlite IR4B等）。 發(fā)酵液 ——→ 草酸酸化 pH4~5——→ 過(guò)濾 ——→ 強(qiáng)酸 H型陽(yáng)離子樹(shù)脂 ~ ——→ 靜置 3~4小時(shí)（破壞青霉素） ——→ 330樹(shù)脂吸附（至此收率一般為 40~50％） 頭 C的 Na、 K鹽水溶性大，結(jié)晶收率低。因此也可改用鋅鹽沉淀結(jié)晶，或在解析液中加入?；瘎?，將頭 C轉(zhuǎn)成 N?；苌?，再用溶媒提取精制。 此法因?yàn)V液中存在雜質(zhì)和無(wú)機(jī)鹽會(huì)嚴(yán)重影響它的交換容量。雖經(jīng)多次改進(jìn)提高，但產(chǎn)品質(zhì)量與收率仍然不理想。但具有操作簡(jiǎn)便、設(shè)備簡(jiǎn)單、節(jié)約溶媒等優(yōu)點(diǎn)。 53 （ 2）大孔樹(shù)脂吸附法： 大孔樹(shù)脂吸附作用主要基于范德華力。根據(jù)吸附理論中的鹽析作用原理，發(fā)酵液中的無(wú)機(jī)離子和極性物質(zhì)不但不干擾吸附過(guò)程，反而促使非極性有機(jī)大分子更好地被吸附，這一點(diǎn)比陰離子樹(shù)脂可取，從而改善和提高了對(duì)頭 C的提取和純化效果。但有些雜質(zhì)和色素不易分離，一般需再經(jīng)弱堿性陰樹(shù)脂進(jìn)一步純化。 ? 常用的非離子型大孔樹(shù)脂有 Amberlite XAD2， XAD4及 DiaionHP20等。 ? 如：發(fā)酵液 ——→ 酸化（ H2SO4 ）至 ～ ——→ 破壞青霉素 N——→ 過(guò)濾 ——→ 濾液 ——→ Amberlite XAD4大孔樹(shù)脂吸附（靜態(tài)吸附置 4hr） ——→ 20%丙酮水溶液解吸 ———→ 再經(jīng) Amberlite IRA68吸附 ——→ 醋酸鹽緩沖液洗脫 ——→ 加入鋅沉淀結(jié)晶 ? 以上步驟可制得含 95%以上的頭 C鋅鹽，收率自發(fā)酵液計(jì)算一般可達(dá) 70%以上。 ? 優(yōu)點(diǎn)：無(wú)需考慮極性物質(zhì)與無(wú)機(jī)離子的干擾而省去脫鹽操作，且選擇性優(yōu)良，解析純度比離子交換法提高。 ? 缺點(diǎn)：樹(shù)脂用量大（為發(fā)酵液體積的一半）。樹(shù)脂怕污染，嚴(yán)重時(shí)不易再生，丙酮、乙醇等親水有機(jī)溶媒需要回收，影響經(jīng)濟(jì)效益。 ? 盡管如此，因質(zhì)量和收率比較理想，目前國(guó)內(nèi)外企業(yè)仍然樂(lè)于采用此法。 54 （ 3）溶媒提取法：（頭 C 側(cè)鏈形成內(nèi)鹽，水溶性很大） ? 一般要在發(fā)酵濾液中加入能掩蔽側(cè)鏈氨基的試劑，如酰氯、酸酐、異氰酸酯等。轉(zhuǎn)成頭 C的 N酰化衍生物。然后才能在酸性下用與水不互溶的溶劑 ——甲基異丁基酮、正丁醇或乙酸乙酯提取。 ? 如用對(duì) 硝基苯甲酰氯?；癁V液中的頭 C，經(jīng)甲基異丁基酮酸化提取，轉(zhuǎn)成 N(對(duì) 硝基苯甲酰 )頭 C鈉鹽結(jié)晶，自濾液計(jì)算收率為 90%。 ? 因發(fā)酵液雜質(zhì)多，?；瘎┯昧看螅ㄒ话銥?7～ 9克分子），耗費(fèi)多，且提取溶媒多為親水性，損耗大，故雖然收率高、質(zhì)量好，但經(jīng)濟(jì)效益難以補(bǔ)償。所以工廠采用的不多。 55 絡(luò)鹽沉淀法 ? 利用頭 C可與 2價(jià)重金屬離子 Ca2+、 Zn2+、 Ni2+、 Co2+、 Fe2+、Pb2+等形成 1∶ 1克分子的難溶性絡(luò)鹽微晶沉淀的原理，從頭 C發(fā)酵液中提取頭 C鹽。 ? 如：頭 C濾液調(diào) pH降至 ——→ 醋酸鋅攪拌溶解 ——→ 加入水溶液體積 30%左右的乙醇或丙酮，頭 C鋅鹽微晶便沉淀析出，收率 90%以上。 ? 優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)便、收率好。 ? 缺點(diǎn)：重金屬鹽選擇性較差，且需在一定濃度下才能析出絡(luò)鹽微晶。因此，多半以半純化的頭 C水溶液為原料，且與其它方法結(jié)合使用。 56 ? Difficult! ? Trublesome! ? Take olive! ? 明知征途有艱險(xiǎn)，越是艱險(xiǎn)越向前！ 57 第 3章 思考題