第十章青霉素和頭孢菌素C

第十章青霉素和頭孢菌素C1第一頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一第二節(jié)頭孢菌素C生產頭孢菌素簡介一、頭孢菌素C生產菌種二、頭孢菌素C生物合成與代謝調控三、頭孢菌素C的發(fā)酵四、頭孢菌素C的分離純化工藝第二頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一

可看作是由α-氨基已二酸、半胱氨酸、纈氨酸和醋酸四部分結合而成頭孢菌素C(CephalosporinC，簡稱頭C或CPC)第三頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一頭孢菌素C(CephalosporinC，簡稱頭C或CPC)是由Newton和Abraham于1953年繼青霉素之后，在自然界中發(fā)現(xiàn)的第二種類型的β-內酰胺抗生素，頭孢菌素C與青霉素類結構的不同在于母核7-氨基頭孢烯酸(7-ACA)取代了6-氨基青霉烷酸(6-APA)，這種差異使頭孢類抗生素可以耐青霉素酶，在化學與生物學性質上與青霉素有許多共同特征，抗菌作用機制也是抑制細菌細胞壁肽聚糖的合成，對人體安全低毒。由于頭孢菌素C抗菌活性低，在半合成青霉素啟示下，通過結構改造獲得了很多更有效的半合成頭孢菌素，因此頭孢菌素C是目前各種半合成頭孢菌素的起始原料之一，目前臨床上應用的都是它們的半合成衍生物。第四頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一頭孢菌素的分類類別抗菌譜注射口服第一代Staphylococci(不包括MRSA)Streptococci(不包括Enterococci)Ecoli,Proteus,Klebsiella頭孢噻吩(Cephalothin)頭孢唑啉(Cefazolin)頭孢氨芐(Cephalexin)頭孢拉定(Cephradine)頭孢羥氨芐(Cefadroxil)第二代同第一代，另加Haemophilus(包括-內酰胺酶產生菌)頭孢孟多(Cefamandole)頭孢呋肟(Cefuroxime)頭孢克洛(Cefaclor)頭孢丙烯(Cefprozil)頭孢呋肟(Cefuroxime)氯碳頭孢(Loracarbef)第二代同上另加Bacteroides頭孢西丁(Cefoxitin)

第三代同第二代，另加除Pseudomonas以外的其它大多數(shù)G(-)桿菌頭孢他美(Cefotaxime)頭孢曲松(Ceftriaxone)頭孢泊肟(Cefpodoxime)頭孢布烯(Ceftibuten)頭孢克肟(Cefixime)第三/四代同上另加Pseudomonas頭孢他啶(Ceftazidime)頭孢吡肟(Cefepime)頭孢匹羅(Cefpirome)第五頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一頭孢菌素C的工業(yè)生產生產菌種：枝頂頭孢（Cephalosporiumacremonium），又稱產黃枝頂孢（Acremoniumchrysogenum）。生產流程：枝頂頭孢斜面培養(yǎng)搖瓶培養(yǎng)種子罐發(fā)酵過濾超濾吸附解吸吸附解吸鋅絡合結晶過濾干燥頭孢菌素鋅鹽第六頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一一、頭孢菌素C生產菌種(一)菌種來源1945年，意大利的Brotzu從撒丁島城市排污口附近的海水中發(fā)現(xiàn)一株頂頭孢霉(Cephalosporiumacremonium)，并證明它的代謝產物具有廣譜抗細菌作用。1953年，Abraham從這一霉菌的發(fā)酵液中分離出三種化合物，即頭孢菌素C、N和P。頭孢菌素P活性中等，但耐藥性發(fā)展非常迅速；頭孢菌素N活性極差；只有頭孢菌素C(CephalosporinC)抗菌譜廣，毒性小而發(fā)展起來。第七頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一一、頭孢菌素C生產菌種(二)菌種選育頂頭孢霉M8650是用于工業(yè)生產的原始親株，全世界所有高產菌株差不多都是由它反復誘變、篩選得到的。通過誘變在完全培養(yǎng)基上獲得蛋氨酸營養(yǎng)缺陷株，然后轉入加有各種含硫化合物(如硫酸鹽)以代替蛋氨酸的基本培養(yǎng)基，可以篩選出不需要加入蛋氨酸的高產突變株，從而降低發(fā)酵成本。由于擴環(huán)和羥化是頭孢菌素C生物合成途徑的限速步驟，因此可以用現(xiàn)代基因工程技術構建含有擴環(huán)／羥化酶基因的質粒，將其轉入工業(yè)生產菌株中，以獲得顯著提高頭孢菌素C生產能力的基因工程菌。第八頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一Cephalosporiumacremonium的氣生菌絲和孢子囊第九頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一Cephalosporiumacremonium的菌絲和節(jié)孢子節(jié)孢子第十頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一一、頭孢菌素C生產菌種(三)菌種保存采用冷凍干燥法或液氮法。由于保存的大部分是營養(yǎng)菌絲，長期保存后生命力的恢復較差，故經過保存的菌株應對存活細胞進行計數(shù)。并在搖瓶及中試條件下進行生產能力試驗，挑選復壯的菌落作為生產用種子。一般選擇含麥芽提取物和優(yōu)質蛋白胨的固體培養(yǎng)基較為合適。第十一頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一二、頭孢菌素C生物合成與代謝調控

(一)生物合成概述頭孢菌素C也是由L-α-氨基己二酸、L-半胱氨酸和L-纈氨酸經三肽途徑生物合成的。而且，在異青霉素N之前和青霉素的生物合成途徑一樣。在頂頭孢霉中，異青霉素N在異構酶的作用下，將異青霉素N轉化為青霉素N，再由擴環(huán)酶(脫乙酰氧頭孢菌素C合成酶)催化擴環(huán)生成脫乙酰氧頭孢菌素C，最后通過羥化和轉乙酰基反應得到頭孢菌素C。擴環(huán)和羥化是頭孢菌素C生物合成中的關鍵反應和限速階段。在頂頭孢霉中，催化這一反應的是一種叫做擴環(huán)／羥化酶的雙功能酶，它需要Fe2+、分子氧、α-酮戊二酸及還原劑(如抗壞血酸或二硫蘇糖醇)作為輔助因子。第十二頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一頭孢菌素C的生物合成途徑第十三頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一二、頭孢菌素C生物合成與代謝調控

(二)頂頭孢霉的硫代謝硫可以通過兩種途徑由頂頭孢霉摻入頭孢菌素C分子中。一種是和青霉素發(fā)酵一樣的硫酸鹽還原途徑，另一種是蛋氨酸的逆轉硫途徑。野生頂頭孢霉菌株不能利用硫酸鹽，故只能以蛋氨酸為基質，主要通過逆轉硫途徑提供硫。通過突變篩選獲得的能有效利用硫酸鹽的工業(yè)生產菌株，可在不加蛋氨酸的情況下高效地合成頭孢菌素C。第十四頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一二、頭孢菌素C生物合成與代謝調控

(三)生物合成的調控較高的葡萄糖濃度不影響異青霉素N合成酶，主要阻遏擴環(huán)酶的生成。只有當葡萄糖接近耗盡時，頭孢菌素C才大量合成。高濃度的磷酸鹽助長這種碳源阻遏。限制碳源流加的補料發(fā)酵可顯著提高頭孢菌素C的產率，減少青霉素N的積累，即使在高濃度磷酸鹽存在下也不例外。在分批和補料分批發(fā)酵中，用代謝慢的植物油做碳源也可以避免碳源阻遏。第十五頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一二、頭孢菌素C生物合成與代謝調控

(三)生物合成的調控在頂頭孢霉的發(fā)酵液中存在乙酰酯酶，能將頭孢菌素C水解生成脫乙酰頭孢菌素C。后者的抗菌活性很弱，且影響頭孢菌素C的分離和提純，應當在發(fā)酵過程中盡量減少它的生成。對于某些菌株，碳源的存在可抑制乙酰酯酶的活性，故在發(fā)酵液中保持一定的碳源濃度對于防止頭孢菌素C的水解，降低脫乙酰頭孢菌素C的含量是一個決定性因素。另外，避免發(fā)酵過程中溫度和pH的異常升高，對減少脫乙酰頭孢菌素C的生成也有一定的作用。第十六頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一二、頭孢菌素C生物合成與代謝調控

(三)生物合成的調控蛋氨酸在頭孢菌素C的發(fā)酵中不僅起著供硫體的作用，而且還有某種不明機制的誘導調控作用。已知蛋氨酸能調節(jié)細胞的生長，促進細胞的呼吸和形態(tài)分化，從而強化頭孢菌素C的生物合成。第十七頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一三、頭孢菌素C的發(fā)酵

(一)發(fā)酵培養(yǎng)基頭孢菌素C發(fā)酵過程中的物質消耗

物質名稱消耗量(kg/m3發(fā)酵液)物質名稱消耗量(kg/m3發(fā)酵液)氧80~160玉米漿50~75豆油70~130無機鹽17~23糖30~120氨10~20第十八頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一三、頭孢菌素C的發(fā)酵

(一)發(fā)酵培養(yǎng)基玉米漿已被證明是一種優(yōu)良的氮源，它提供各種豐富的氨基酸、肽、蛋白質和微量元素，起始用量一般為2～6g(N)／L。其他氮源有花生餅粉、硫酸銨、氨、尿素等。當基礎培養(yǎng)基中的氮源消耗到一定程度時，要不斷補入硫酸銨或氨，以維持發(fā)酵液中銨氮含量在0．5～0．7g／L之間。補氨還能起到控制pH的作用(一般在6～7之間)。第十九頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一三、頭孢菌素C的發(fā)酵(一)發(fā)酵培養(yǎng)基碳源可以使用葡萄糖、糊精、淀粉或植物油。植物油通常作為流加碳源，而其他加入基礎培養(yǎng)基中。當培養(yǎng)基中含有豐富的玉米漿時，其中所含的有機酸可以作為前期菌絲生長的優(yōu)良碳源，就沒有必要加大其他糖類。流加用的植物油若為豆油，應以卵磷脂含量低者為好，為此可將新鮮豆油放置一段時間使卵磷脂大部分沉淀后再使用。除了碳、氮源外，通常還要添加無機鹽以滿足菌絲生長對Mg2+、PO43-等的需要，特別是當采用含有機物少的稀薄培養(yǎng)基時。對于某些不能利用硫酸根的菌株來說，還必須加入蛋氨酸。第二十頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一三、頭孢菌素C的發(fā)酵

(二)通氣與攪拌三肽的環(huán)化、青霉素N的擴環(huán)和脫乙酰氧頭孢菌素C的羥化都是氧化反應，要求較高的氧傳遞速率。溶氧濃度低于25％飽和度，產率將顯著降低。溶氧的耗盡先是導致中間產物青霉素N的積累，隨后整個生物合成過程減慢。一般要求攪拌輸入功率為4kw／m3(發(fā)酵液)以上。第二十一頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一三、頭孢菌素C的發(fā)酵(二)通氣與攪拌根據(jù)溶氧的變化情況，可將發(fā)酵過程分為兩個階段。第一階段是菌絲量高速增長、溶氧迅速下降的生長階段。這一階段必須在溶氧成為限制因子之前結束，它可以通過使碳源成為限制因子來達到。在第二階段即產物合成階段，要嚴格控制油的流加，使溶氧始終保持在25％飽和度以上。發(fā)酵液中含有過多的油，一方面會提高比生長率而加速氧的消耗，另一方面又會增加傳氧阻力而降低氧傳遞速率，兩者同時導致溶氧下降。一旦加油過多，可以通過提高攪拌轉速和發(fā)酵溫度，以加速氧的傳遞和油的消耗，避免溶氧過分下降。第二十二頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一三、頭孢菌素C的發(fā)酵

(三)菌絲生長速率葡萄糖作為生長限制基質進行的恒化器實驗表明，菌絲比生長率與抗生素比生產率成反比。但用豆油作為生長限制基質時，比生長率則與比生產率成正比；比生長率由0．01／h提高到0．04／h，比生產率增加到2倍。因此，在前一種情況下，與其說是生長率的影響，不如說是葡萄糖的碳源調控在起作用。第二十三頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一三、頭孢菌素C的發(fā)酵

(四)菌絲形態(tài)在頭孢菌素C發(fā)酵過程中，頂頭孢霉呈現(xiàn)明顯的形態(tài)分化。在快速生長期，菌體以細長的絲狀為主；隨著營養(yǎng)的消耗和比生長率的下降，菌絲開始膨脹、斷裂，最后形成單細胞的節(jié)孢子。這種節(jié)孢子可以生成芽管，發(fā)育成新的菌絲，產生新的生長循環(huán)。蛋氨酸的加入及碳源的限制可以促進這種形態(tài)分化，而形態(tài)分化是頭孢菌素C生物合成啟動的關鍵要素。第二十四頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一Cephalosporiumacremonium的菌絲和節(jié)孢子節(jié)孢子第二十五頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一頂頭孢霉菌株形成節(jié)孢子能力與頭孢菌素C生產能力的關系在菌株選育過程中，隨著菌株生產能力的提高，形成節(jié)孢子的能力呈增加的趨勢。第二十六頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一三、頭孢菌素C的發(fā)酵

(五)發(fā)酵終點的確定頭孢菌素C不穩(wěn)定，分子中的β-內酰胺環(huán)以5×10-3／h的一級反應速率非酶降解，故隨著發(fā)酵液中頭孢菌素C濃度的提高，絕對降解量逐漸加大。同時，由于乙酰酯酶的存在，部分頭孢菌素C被轉化為脫乙酰頭孢菌素C，而且后者比前者穩(wěn)定，因而后者占發(fā)酵總產物的比例將越來越高。β-內酰胺環(huán)降解后的產物及脫乙酰頭孢菌素C含量的增加，將對頭孢菌素C的回收造成不利的影響。另外，隨著發(fā)酵時間的延長，由于菌絲形態(tài)的變化及自溶，發(fā)酵液將變得難以過濾。應綜合考慮，把握終點，達到最大生產效益。第二十七頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一頭孢菌素C的工業(yè)生產工藝控制點：發(fā)酵液殘油：微量，但離心后肉眼可見；銨氮：0.5~0.7g/L；pH：~6.5。原料消耗：物質名稱消耗量(kg/m3發(fā)酵液)物質名稱消耗量(kg/m3發(fā)酵液)氧80~160玉米漿50~75豆油70~130無機鹽17~23糖30~120氨10~20第二十八頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一四、頭孢菌素C的分離純化工藝頭孢菌素C(簡稱頭C)為氨基酸，通常為內銨鹽，水溶性很大，化學穩(wěn)定性較差，并且在生物合成過程中常伴隨產生性質相近的頭孢菌素C(CPC)、脫乙酰氧頭孢菌素C(DOCPC)、脫乙酰頭孢菌素C(DCPC)和青霉素N等多種頭C類似物，這些都給頭C的分離純化帶來較大困難。雖然吸附法、溶媒提取法、離子交換法及沉淀法都可用來分離頭C，但上述任何一種單一的傳統(tǒng)方法，均達不到滿意的效果。第二十九頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一目前主要采用多種分離純化方法相結合的生產工藝。即先用大孔網狀吸附劑從發(fā)酵液中初步分離出頭C，然后經離子交換法純化，最后采用絡鹽沉淀法進行結晶。第三十頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一(一)發(fā)酵液預處理發(fā)酵終了時，按頭C游離酸計，一般CPC含量為18～20mg／ml，還含有5％～15％的DCPC及微量DOCPC。先使發(fā)酵液冷卻至15℃以下，再用硫酸酸化至pH2．5～3．0，放置一定時間，使DCPC內酯化而易于與頭C分離。然后板框或真空鼓式過濾機過濾，并用水頂洗濾渣。收集、合并濾液和洗液于低溫(10℃)下保存。第三十一頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一(二)吸附與解吸用大孔網狀吸附劑吸附濾液和洗液中的頭C。濾液在進入吸附柱之前一定要強調澄明，以免污染樹脂。國外常用AmberliteXAD-2、XAD-4及DiaionHP-20等。國產大孔網狀吸附劑有SKC-02、SIP-1300、312等，其性能與XAD-4相似。頭C的最適吸附pH應為2．5～3．0，XAD-4的吸附容量為15～20g／L樹脂。吸附完畢，需用2～4倍吸附體積去離子水洗滌，除去SO42-等陰離子，以免干擾后工序離子交換樹脂的純化。然后用15％～25％乙醇，丙酮或異丙醇水溶液來解吸。收集解吸液收率約為90％。第三十二頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一(三)純化用離子交換樹脂純化解吸液中的頭C。頭C分子具有兩個羧基和一個氨基，由于氨基堿性較弱，不能用陽離子交換樹脂處理，用強堿性樹脂，吸附雖好，但解吸困難。故采用弱堿性陰離子交換樹脂來分離純化頭C，常用AmberliteIRA-68、AmberliteIR-4B及國產醫(yī)工-82、330等。預先用醋酸溶液處理樹脂使成醋酸型，再開始吸附。330樹脂對CPC的交換容量為60～80g／L樹脂。吸附完畢，用去離子水洗滌樹脂，然后以1.5％～2.5％的醋酸鈉(鉀)水溶液解吸。解吸收率一般也有90％左右。第三十三頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一(四)沉淀結晶頭C可與二價重金屬離子Cu2+、Zn2+、Ni2+、Co2+、Fe2+、pb2+等形成l∶l摩爾比的難溶性絡鹽微晶沉淀。利用這一原理，在頭C二次解吸液中直接進行沉淀結晶。其中以鋅鹽用得最普遍。將CPC濃度為30～50mg／mL的離子交換解吸液，放入結晶罐中冷卻至5℃，加入醋酸鋅攪拌使溶解，然后再加入結晶液體積30％的乙醇或丙酮，即逐漸析出頭C鋅鹽微晶沉淀。結晶收率為85％～90％。此法簡單，收率也好，但由于重金屬鹽的選擇性較差，需在一定濃度下才能析出絡鹽結晶，因此，此法只能用于經過純化后的頭C水溶液。第三十四頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一(四)沉淀結晶頭C鋅鹽含2分子結晶水[C16H20O8N3SZn·2H2O]，為淡黃色微晶性粉末，不溶于水及氯仿、甲醇、乙醇等有機溶劑，其CPC游離酸，Zn2+及水分三種含量的理論值分別為80．30%、12．69％及6．98％。該工藝的特點是將大孔吸附劑法、離子交換法及沉淀法三者合理地結合起來，揚長避短，使頭C的分離純化在收率與質量上達到較為滿意的結果。發(fā)酵液至頭C鋅鹽總收率一般為65％～70％。從質量上看，發(fā)酵液中CPC的純度為60％～65％，經過大孔網狀吸附劑分離的一次解吸液CPC純度可提高至75％～80％，在弱堿性樹脂離子交換純化后的二次解吸液CPC純度已達90%以上。第三十五頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一四.頭孢菌素類及半合成頭孢菌素類（一）天然頭孢菌素——頭孢菌素C1.結構：頭孢菌素C的化學結構中母核是由氫化噻嗪環(huán)與β-內酰胺環(huán)稠合而成，7位上有D-α-氨基己二單酰胺基側鏈。第三十六頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一2.穩(wěn)定性：四、六元環(huán)稠合C2、C3雙鍵3.特點：抗菌活性比較低；但對酸比較穩(wěn)定，可以口服，毒性較小，與青霉素很少或無交叉過敏反應?？咕V廣，對革蘭陰性菌有抗菌活性。第三十七頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一4.結構改造：對頭孢菌素C進行結構改造，增強抗菌活性，擴大抗菌譜，發(fā)展了第一、二、三、四…代頭孢菌素。第三十八頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一頭孢菌素可進行結構改造的部位有以下四處：

（Ⅰ）7位酰胺側鏈。是決定抗菌譜的基團，可擴大抗菌譜，提高活性。

（Ⅱ）7α-氫原子。以甲氧基取代可以增加

β-內酰胺環(huán)的穩(wěn)定性。

（Ⅲ）氫化噻唑環(huán)中的硫原子。對抗菌活性有影響。

（Ⅳ）3位上的取代基。影響藥物的藥代動力學性質，提高活性。第三十九頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一Ⅰ部位是7位酰胺基取代基R：

7位側鏈上引入親脂性基團，如苯環(huán)、噻吩、含氮雜環(huán)，并在3位引入雜環(huán)，可擴大抗菌譜，并增強抗菌活性，如：頭孢噻吩（Cefalothin）、頭孢噻啶（Cefaloridine）和頭孢唑林（Cefazolin）等。

第四十頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一頭孢噻吩頭孢噻啶頭孢唑啉第四十一頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一7位酰胺基的α－位引入親水性基團－SO3H，－NH2，－COOH，可擴大抗菌譜，得到廣譜頭孢菌素。如果同時改變3位上的取代基，用-CH3、-Cl或含氮雜環(huán)取代，除改進口服吸收外還擴大了抗菌譜。如：頭孢氨芐（Cefalexin）、頭孢羥氨芐(Cefadoxil)、頭孢拉定(Cefradine)、頭孢克洛（Cefaclor）、頭孢哌酮（Cefoperazone），頭孢磺啶（Cefsulodin）等。

第四十二頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一頭孢氨芐頭孢羥氨芐頭孢拉啶第四十三頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一頭孢克洛頭孢哌酮頭孢磺啶第四十四頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一具有7位順式－甲氧亞氨基－2－氨基噻唑側鏈，可提高藥物對β-內酰胺酶的穩(wěn)定性，增強對革蘭氏陰性菌外膜的滲透，從而擴大了抗菌譜。許多第三代頭孢菌素都具有氨基噻唑側鏈，如：頭孢克肟（Cefixime）、頭孢噻肟、頭孢甲肟（Cefmenoxime）等。第四十五頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一頭孢甲肟頭孢噻肟頭孢克肟第四十六頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一Ⅱ部位：

引入7α-甲氧基，增加了藥物對－內酰胺酶的穩(wěn)定性，頭孢西丁（Cefoxitin）等一系列頭霉素對β－內酰胺酶非常穩(wěn)定。第四十七頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一Ⅲ部位S：

氫化噻唑環(huán)中的硫原子用生物電子等排體-O-取代，稱為氧頭孢菌素（Oxacefalosprin）；用生物電子等排體-CH2-取代時，稱為碳頭孢烯（Carbacephem）類。碳頭孢烯是一類新的β-內酰胺抗生素，不但活性強，而且有廣譜、耐酶、長效作用。氯碳頭孢是用碳取代頭孢克羅中硫原子的化合物。拉他頭孢（Latamoxef）是第一個用于臨床的氧頭孢烯。第四十八頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一Ⅳ部位：

如有-CH3、-Cl、雜環(huán)等基團時可增強抗菌活性，并改善藥物在體內的吸收、分布等藥物代謝動力學性質，如頭孢曲松、頭孢克肟、頭孢他啶。第四代頭孢菌素特點是3位含有帶正電荷季銨，增加了藥物對細胞膜的穿透力，如頭孢匹羅、頭孢吡肟、頭孢克定等。第四十九頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一頭孢曲松頭孢他啶頭孢克肟第五十頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一（二）半合成頭孢菌素1.頭孢氨芐第五十一頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一化學名：(6R,7R)-3-甲基-7-[(R)-2-氨基-2-苯乙酰氨基]-8-氧代-5-硫雜-1-氮雜雙化[4.2.0]辛-2-烯-2-甲酸一水合物。又名先鋒霉素Ⅳ，頭孢力新第五十二頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一2.頭孢噻肟鈉：第五十三頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一性質：結構中7位側鏈上的甲氧肟基呈順式構型，順式異構體的抗菌活性強于反式異構體。在光照下，順式異構體向反式異構體轉化，因此應避光保存。

頭孢噻肟為第三代半合成頭孢菌素。7位側鏈上引入順式甲氧肟取代基，由于空間位阻作用，阻礙酶分子接近β-內酰胺環(huán)，保護β-內酰胺環(huán)不易被酶破壞。第五十四頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一（三）半合成頭孢菌素的方法：7-ACA為合成中間體縮合方法同半合成青霉素第五十五頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一1.內酰胺環(huán)是活性必須；二個手性中心是活性必須。2.3-位被甲基、氯、含氮雜環(huán)取代，活性增加或改變體內藥代動力學。3.2-的羧基是活性必須，2-3位雙鍵位移失活。（四）構效關系：第五十六頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一4.7-位側鏈是結構修飾的主要部位，能產生各式各樣的作用。5.7-位α-H用α－甲氧基取代，可提高對酶的穩(wěn)定性。6.5-位的S可被C、O取代，不喪失活性。第五十七頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一五.非經典的β-內酰胺抗生素及

β-內酰胺酶抑制劑碳青霉烯、青霉烯、氧青霉烷、單環(huán)β-內酰胺抗生素β-內酰胺酶抑制劑也屬于非經典的β-內酰胺抗生素。β-內酰胺酶是細菌產生的保護性酶。第五十八頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一1.氨曲南屬于單環(huán)β-內酰胺抗生素。對需氧的革蘭氏陰性菌包括綠膿桿菌有很強的活性，對需氧的革蘭氏陽性菌和厭氧菌作用較小，對各種β－內酰胺酶穩(wěn)定，能透過血腦屏障，副作用小。臨床主要用于呼吸道感染、尿路感染、軟組織感染、敗血癥等，療效良好。第五十九頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一值得注意的是氨曲南耐受性好，副作用發(fā)生機會小，未發(fā)生過過敏反應，而且與青霉素和頭孢菌素不發(fā)生交叉性過敏反應，從而為尋找無過敏反應的、高效、廣譜β－內酰胺酶抗生素的一個新方向。第六十頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一

2.舒巴坦（Sulbactam）為不可逆競爭性-內酰胺酶抑制劑，舒他西林是氨芐西林與舒巴坦以亞甲基相連形成的雙酯結構，是一個前藥，在體內經代謝分解出氨芐西林和舒巴坦，具有抗菌和抑制-內酰胺酶雙重作用。第六十一頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一3.克拉維酸(ClavulanicAcid)，又稱棒酸。屬氧青霉素類，是β-內酰胺酶抑制劑，它僅有微弱的抗菌活性，但能與多數(shù)的β-內酰胺酶生成不可逆的結合物，具有廣譜抑酶作用。常與青霉素類藥物配伍使用，提高療效，例如阿莫西林-克拉維酸鉀片。第六十二頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一第三節(jié)半合成青霉素和頭孢菌素的生產一、6-氨基青霉烷酸（6-APA）的酶法生產工藝原理：青霉素G6-APA苯乙酸青霉素酰胺酶作用點第六十三頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期一一、6-氨基青霉烷酸（6-APA）的酶法生產工藝流程：E.coli或Bacillusmegaterium培養(yǎng)青霉素酰胺酶分離、純化酶包埋6-APA