吉他霉素的衍生化半合成毕业论文

I摘 要吉他霉素属于十六元大环内酯类抗生素之一，其抗菌谱类似于红霉素，它对动物无肝脏毒性,其毒副反应极其轻微, 在临床上倍受重视, 是一种低毒有效的抗感染药物。虽然吉他霉素具有较强的抗菌功能，但是吉他霉素强烈的苦涩味道影响混合饲料的口感，使得难于入口，牲畜拒绝食用，而且，容易受胃酸的酸性环境的影响，引起反胃及呕吐，减少禽畜的采食量，降低生物利用率。此外碱性吉他霉素可以与胃液中的盐酸产生反应，不能全部到达肠道，导致吉他霉素的药效和纯生物利用度下降。为了克服上述缺点，对吉他霉素进行结构上的修饰，改变其口感和稳定性。用羧甲基纤维素作为载体，在 DCC 作为催化剂的条件把吉他霉素固载在羧甲基纤维素上，成功的获得吉他霉素与羧甲基纤维素的复合物。试验结果表明：吉他霉素结构固载后，其抗菌功能仍然保留，而且克服了吉他霉素强烈苦味和强烈刺激性等严重影响食欲的缺点，并且在胃液中的稳定性相对提高，所有药品可以顺利达到肠道，发挥抗菌作用。修饰后的吉他霉素，在内部吸收代谢方面也有较大的变化（例如，延长药物作用时间，药物作用加强的具体位置，改善代谢吸收，等等）。这项实验的数据提为今后的生产和研究供了一些参考的东西，具有一定的理论价值。 关键词：吉他霉素 羧甲基纤维素 酯化 复合物II目 录1 前 言 .11.1 抗生素 .11.1.1 抗生素的定义 .11.1.2 抗生素的发展史 .11.1.3 抗生素的使用现状 .21.1.4 抗生素的分类 .31.1.5 抗生素的作用机制 .31.1.6 大环内酯类抗生素 .41.2 吉他霉素的简介 .41.2.1 物理性质 .51.2.2 药理作用 .51.3 吉他霉素的衍生化半合成 .61.3.1 吉他霉素的酯化 .61.3.1.1 酰胺化的作用 .61.3.1.2 反应原理 .71.4 吉他霉素的酯化的研究前景及本文的研 究意义。 .72 实验部分 .72.1 实验仪器与试剂 .72.1.1 实验 仪器 .72.1.2 实验试剂 .82.2 合成路线 .82.3 合成 装置图 .82.4 吉他霉素的固载化 .83. 结果与分 析 .93.1 吉他霉素的液质联 用谱图 .93.2 吉他霉素各主要成分的分子量 .103.3 吉他霉素固载复合物的红外光谱图 .114. 结果 讨论 .11III4.1 固载稳定性分析 .114.2 味觉测试 .114.4 生物活性 .114.5 生物效价 .125 结论 .12致 谢 .13参 考 文 献 .14英文摘要 .1611 前 言1.1 抗生素1.1.1 抗生素的定义抗生素是指青霉素，链霉素等一类化学物质的总称，是人类控制，治疗感染性疾病的，保障身体健康及用来防治动植物病害的重要化学药物。抗生素是生物（包括微生物，植物和动物）在其生命活动过程中所产生的（或由其他方法获得的） ，能在低微浓度下有选择性的抑制或英雄他种生物机能的有机物质。习惯上将那些由微生物产生的，极微量的即具有选择性地抑制其他微生物或肿瘤细胞增殖的天然有机化合物称为抗生素。1.1.2 抗生素的发展史1929 年，弗莱明(A.Flem-ing)在英国圣玛利医学院细菌学实验室工作。在查看因放暑假而放置一旁的培养皿时，他发现被霉菌污染的葡萄球菌菌落受到拮抗和溶解，这一偶然现象引起他的注意。后来，弗莱明对此进行了深入的研究。最终，他从霉菌的培养液中获得了一种活性物质，因这种霉菌是青霉属的一种，所以他就将其命名为“青霉素(盘尼西林 )”。弗莱明将他的实验结果写成论文寄给英国实验医学杂志，但当时并没有引起科学家们的兴趣。第二次世界大战的爆发，客观上为感染性疾病的防治提出了急迫的需求。在弗莱明发现青霉素 10 年以后的 1940 年，弗洛利(Florey) 和钱恩 (Chain)在弗莱明发现的基础上，发明了可供人体注射用的青霉素。他们的研究计划受到美国洛克菲勒基金会的支持。第一个青霉素的试用者是一位警员，他在刮脸时刮破了嘴角而发生感染，伤口越来越大，以至于满脸肿胀，发热，血液中毒，医生已经不指望他能再活下去，只好用新发现的青霉素试一试。结果在用药后病情突然好转，体温降到正常。连续用药两天后，剩下的青霉素已经不多，他们就从病人的尿液中回收少量的青霉素，这样一直坚持到第五天只好停止注射，结果这个警员因病情复发而死亡。青霉素的研究工作结果发表在 1940 和 1941 年的柳叶刀杂志上。1943 年 12 月，美国外科开始用青霉素治疗战争中的创伤。1944 年，在诺曼底入侵时期，青霉素大量地被英美军队用于治疗战役中的伤病员。1945 年，弗莱明、弗洛利和钱恩分享了诺贝尔医学与生理学奖。1944 年，Waksman 分离出链霉素，令人们兴奋的是这种抗生素对结核杆菌有很强的抵抗作用，而结核病当时被认为是绝症。2此后，氯霉素(1947 年) 、新霉素(1949 年) 、土霉素(1950 年)、红霉素(1952 年)、四环素(1953 年 )相继被发现。国产青霉素于 1953 年在上海试制成功。1959 年-1961 年以后，出现了大量的半合成头孢菌素(先锋霉素)，其新品种不断出现，临床疗效也最为突出。80 年代后期，人工合成的喹诺酮类抗菌药物(如吡哌酸、氟哌酸、氧氟沙星、环丙沙星等)迅速发展并广泛用于临床各种感染。随着新型抗生素的不断出现，细菌对抗生素的耐药性也不断升级，日益成为临床治疗中的难题。1.1.3 抗生素的使用现状临床上基本每一个科室，每一个专业的医生都在使用抗生素。我们平常的很多疾病也确实属于感染性疾病，如普通的感冒，上呼吸道的感染，泌尿道的感染，皮肤的感染，但他们引起的感染原是不同的，上呼吸道 80-90是病毒感染，而泌尿道的是细菌感染。如果是病毒感染我们要用抗病毒的抗生素，如果是细菌感染就要用抗细菌的抗生素。在医院里抗生素的使用占总量的 30-50。其中一部分是需要使用的，另外一部分属于不合理使用。除了医院，老百姓的家里都会有抗生素存在，药店里的很大一部分也是抗生素。在我国抗生素的使用是非常广泛的，其中肯定有很多不合理之处，这就需要进行严格的、科学的指导管理。欧美发达国家抗生素的使用量大致占到所有药品的 10左右。而我国最低的医院是占到 30，基层医院可能高达 50。究其原因有以下几方面：第一，由于处于社会初步发展阶段，国家的研究能力、原创能力不强，药品以仿制为主，众多的药厂都在生产抗生素。第二，同一种抗生素有上百家的药厂家生产，这样市场销售就可能存在恶性竞争，这种竞争会导致抗生素不合理使用的情况出现。第三，医学发展专业分工越来越细，每个医生都有自己专业方面的问题，抗生素是常用药专业性不如本专业那么强，这样就会存在误用或者滥用的情况。第四，患者和患者家属习惯性服用抗生素治病。比如感冒，大家可能习惯性在药店买一些感冒药，同时加一点抗生素来使用。实际上抗生素在这个时候是没有用处的，是浪费也是滥用。第五，我们国家药品规定方面的问题，很早以前就分了处方药和非处方药，抗生素应该属于处方药，但在药品销售过程中并非如此。第六，抗生素在畜牧业的大量使用。我们经常会听到我国出口的食物被检测出一些抗生素3的残留而拒绝在海关之外的报道。环境中的细菌早已接受过抗生素，产生耐药性了，人体如果再获得耐药菌的感染治疗就比较困难。这不光是我们国家的问题，也是个全球性的问题。抗生素的不规范使用，一个方面是引起细菌耐药，增加治疗成本。第二个方面，抗生素也是药物，会引起很多的不良反应。我国药物不良反应监测中心的记录显示，我们国家的药物不良反应三分之一是由抗生素引起的，所以抗生素的合理使用是迫在眉睫需要解决的问题。国家食品药品监督管理局已下发了关于开展抗菌药物合理使用的宣传活动的通知，号召民众不要自买抗菌药，在医生的指导下合理使用抗菌药。不要盲目地自己购买抗生素使用。这样才能促进我们国家抗生素的合理使用，避免药物的不良反应，细菌耐药的不断加剧。1.1.4 抗生素的分类(1)、-内酰胺类青霉素类和头孢菌素类，其分子结构中含有 -内酰胺环。(2)、基糖甙类：包括链霉素、庆大霉素、卡那霉素、妥布霉素、丁胺卡那霉素、新霉素、核糖霉素、小诺霉素、阿斯霉素等。(3)、四环素类：包括四环素、土霉素、金霉素及强力霉素等。 (4)、氯霉素类：包括氯霉素、甲砜霉素等。 (5)、大环内脂类：临床常用的有红霉素、白霉素、无味红霉素、乙酰螺旋霉素、麦迪霉素、交沙霉素等。 (6)、作用于 G+细菌的其它抗生素，如林可霉素、氯林可霉素、万古霉素、杆菌肽等。 (7)、作用于 G 菌的其它抗生素，如多粘菌素、磷霉素、卷霉素、环丝氨酸、利福平等。 (8)、抗真菌抗生素：如灰黄霉素。 (9)、抗肿瘤抗生素：如丝裂霉素、放线菌素 D、博莱霉素、阿霉素等。(10)、具有免疫抑制作用的抗生素如环孢霉素。1.1.5 抗生素的作用机制已知抗生素的作用主要有 4 种机制：(1)、抑制细胞壁的形成，导致细菌细胞破裂死亡，如青霉素类和头孢菌素类,哺乳动物的细胞没有细胞壁，不受这些药物的影响。 (2)、影响细胞膜的功能，如制霉菌素与真菌细胞膜中的类固醇结合，破坏细胞膜的结构。4(3)、干扰蛋白质的合成，通过抑制生物蛋白酶的合成来抑制微生物生长的抗生素较多，如四环素类和氯霉素、链霉素等。(4)、阻碍核酸的合成，主要通过抑制 DNA 或 RNA 的合成，抑制微生物的生长，例如利福霉素、博莱霉素等。1.1.6 大环内酯类抗生素近年来开发的新品种有罗红霉素、克拉霉素、阿奇霉素、乙酰麦迪霉素、罗他霉素等，在药效学、药动学特性以及不良反应等方面较沿用品种均有所改进。新品种特点是对胃酸的稳定性增加，生物利用度高，血药浓度和组织浓度增高，半衰期延长，每日的给药剂量及给药次数减少，胃肠道等不良反应也明显减轻，临床适应证有所扩大。当前研究主要动向是继续利用化学与生物学等方法修饰结构，以期改善耐药性并研究开发抗菌以外的应用。 （1）泰利霉素：为第一个临床应用的酮内酯，与核糖体有两个以上结合点，对耐药革兰阳性球菌作用显著增加，对大环内酯耐药菌尤其肺炎链球菌有很强作用，对酸稳定，在上下呼吸道组织内有较高的药物浓度，T1/21014h，血清蛋白结合率 70%，大部分经肝脏代谢，尿中排除率约 15%，口服生物利用度 57%，适用于社区呼吸道感染（800mg/d） 。 （2）赛霉素：性能与泰利霉素相似，对大环内酯敏感与耐药的肺炎链球菌、化脓性链球菌有良好作用，对流感嗜血杆菌、卡他莫拉菌、奈瑟菌属、李斯特菌、葡萄球菌、肺炎支原体、衣原体、军团菌、幽门螺杆菌与革兰阳性厌氧菌亦有较好作用，对鸟分枝杆菌有中度作用，对 MRS、耐万古霉素与红霉素的肠球菌作用较差。T1/23.66.7h，血清蛋白结合率 90%，预期疗效与泰利霉素相似。1.2 吉他霉素的简介吉他霉素，英文名：Kitasamycin，别名有柱晶白霉素、白霉素、北里霉素。吉他霉素属大环内酯类抗生素之一，是由北里链霉素菌产生的多组分的十六元大环内酯类抗生素，它由内酯环、碳霉氨基糖和碳霉糖等三部分组成。随着不同菌种和生化条件的改变而得到不同的衍生物，主要由 A1、A2 、A3 、A4 、A5、A6 和 A7 等组成，其中 A1 和 A5 的抗菌活性最强 1。吉他霉素的抗菌谱与红霉素相似, 对人体无肝脏毒性,其毒副反应轻微, 在临床上倍受重视, 是一种低毒有效的抗感染药物。5分子式：C 3742H6169NO1415 ，它们的结构（如图 1 所示）非常相似,主要区别在R1 和 R2。OCH3 CH2OOOR1HO H3COH3C OOOON(CH3)2H3C OHR2CH3CH3图 1吉他霉素 A1: R1=H R2=COCH2CH(CH3) 2吉他霉素 A2: R1= COCH3 R2=COCH2CH(CH3) 2吉他霉素 A3: R1= COCH3 R2=COCH2CH2 CH3吉他霉素 A4: R1=H R2=COCH2CH 2 CH3吉他霉素 A5: R1= COCH3 R2=COCH2CH3吉他霉素 A6: R1=H R2=COCH2CH3吉他霉素 A7: R1=COCH3 R2=COCH3吉他霉素 A8: R1=H R2=COCH3吉他霉素 A9: R1=COCH3 R2=H吉他霉素 A10: R1=H R2=H1.2.1 物理性质吉他霉素的盐为白色或淡黄色结晶性粉末，无臭，味苦，微有引温性。易溶于水，甲醇可乙醇，几乎不溶于乙醚， 氯仿。最大紫外吸收光值在 229nm 和 231nm 上。1.2.2 药理作用吉他霉素属 16 元大环内酯类抗生素,具有吸收快、血药浓度高、1/2 长、组织分布广等优点。国外已广泛应用于治疗敏感病原体所致的各种轻、中型细菌感染性疾病。吉他霉素主要用于革兰氏阳性菌引起的感染性疾病，尤其适用于耐青霉素致病菌的感染和对青霉素过敏的患者 3。口服对呼吸道感染，局部感染有较好的疗效。抗菌性能6与红霉素近似，对革兰阳性菌，如葡萄球菌、化脓性链球菌、绿色链球菌、肺炎链球菌、破伤风杆菌、白喉杆菌等有较强的抑制作用。对革兰阴性菌，如淋球菌、百日咳杆菌等革兰阴性菌也有相当的抑制作用。此外，对支原体、钩端螺旋体、立克次体有抑制作用。作为农业部允许在饲料中长期添加的唯一大环内酯类抗生素,吉他霉素近来在养殖业中的应用变得广泛起来。它具有较广的抗菌谱,对大多数革兰阳性菌, 如链球菌、肺炎球菌、耐药葡萄球菌、李斯特氏菌有较强抗菌作用, 对一些革兰阴性菌, 如嗜血杆菌、布鲁氏菌、巴氏杆菌及支原体、立克次氏体和螺旋体也有效。吉他霉素内服吸收良好,2内即达血药峰浓度, 广泛分布于主要脏器, 在肝、肺、肾和肌肉中浓度较高。小剂量添加使用时有较明显的促生长作用。吉他霉素主要作用于细菌细胞核糖蛋白体 50s 亚单位，阻碍细菌蛋白质合成，属于生长期抑制剂。吉他霉素在肠道吸收快，其排出速度也较快，且残留量很低，因而在欧