药物与中间体

第五章 药物与中间体 傅绪成,一.药物的基本知识1.药物效应动力学又称药效学，主要研究药物对机体的作用及其规律，阐明药物防治疾病的机制。2.受体理论从分子水平阐明病理生理过程的现象，解释药物的药理作用，作用机制，药物的分子结构与效应之间关系的一种基本理论。,5.1 概述,(1)受体具有识别特异性配基(药物)的能力，其识别的基础是二者在化学结构和空间结构的互补。(2)配基与受体结合后方可引发生物效应，其结合具有特异性，饱和性和可逆性的特点。(3)与受体结合的配基，其生物效应可分为激动剂和拮抗剂。,受体理论的基本特征可归纳为：,简称药动学，主要研究机体对药物的处置的动态变化。,3.药物代谢动力学,二.药物结构和药理活性,1.非特异性结构药物2.特异性结构药物,该类药物的药性与药物的化学结构关系不大，主要与药物的物理化学性质如溶解度、解离度、表面张力有关。也称为结构特异性药物，药物的生理活性与其化学结构密切相关。,药效团,具有相同的化学结构部分的药物，具有相同的药理作用。,化学结构不同的药物，它们以相同的机理与同一受体键合，产生同样的药理作用,5.2 心血管药物,心血管药物主要作用于心脏或心血管系统，改进心脏的功能、调节血液的总输出量，或改变循环系统个部分的血液分配。,一.强心苷类强心苷是一类天然存在于植物或动物(蟾蜍毒)的药物，能选择性地作用于心脏，增强心肌收缩力，并对心肌自律性、传导性和不应期具有典型效应的药物，临床主要用于冶疗心功能不全(充血性心力衰竭)及某些心律不齐。,强心苷类心血管药物,二.有机硝酸酯,有机硝酸酯类药物是一类提供一氧化氮的药物。用于治疗心绞痛，起血管扩张的作用。包括有机硝酸酯类、亚硝酸酯类、亚硝酸硫醇酯类等。该类药物的特点是吸收快、起效快。,（1）片剂 有含化片和控释口服片两种 （2）贴膜 硝酸甘油贴膜以铝箔为底衬，中间药层为糊状物，上面覆盖椭圆形片状释药膜，临用时揭去保护层，贴于前胸、上臂、腹部等处。 （3）气雾剂 它是将硝酸甘油乙醇溶液充于密闭的气雾剂瓶内，在抛射剂的推动下，药液以雾状喷入口腔，从而迅速通过口腔黏膜吸收而发挥药效。(4) 硝酸甘油注射剂,硝酸甘油,用于治疗心动过速型的心律失常。1. 普鲁卡因胺白色或类白色结晶粉末，易溶于水及乙醇，微溶于氯仿，具有抗心率失常活性，用于室上性和室性心率失常。,三.苯系衍生物,合成过程参见课本P87,对硝基甲苯,本品的作用属于膜稳定剂类型，适用于各种心律失常，对急性心肌梗塞和室性心律失常效果较好。白色粉末，几乎无臭，无味。熔点为200一204。易溶于水或乙醇，几乎不溶于乙醚。,2.美西津,合成过程参见课本P88,2，6-二甲基苯酚,用于降低血脂，主要针对胆固醇和甘油三酯的合成和分解代谢而发挥作用。,四.苯氧乙酸类,称氯贝丁酯、安妥明，本品为无色或淡黄色油状液，略有异臭。不溶于水，溶于多数有机溶剂。沸点14815020mmHg，折光率为1.500-1.5059，用于降血脂药，能降低血浆纤维蛋白元含量和血小板的粘性，减少血栓的形成。其不良反应是少数病例发现有谷丙转氨酶暂时性升高的现象。,氯苯丁酯的合成过程,5.3 抗肿瘤药物及中间体,一. 干扰核酸生物合成的药物（抗代谢药物）抗代谢药物通过对合成中所需的叶酸、嘌呤、嘧啶及嘧啶核苷进行干扰，从而抑制肿瘤细胞的生存和复制所必需的代谢途径，导致肿瘤细胞死亡。常用抗代谢药物有：嘌呤拮抗物、叶酸拮抗物、嘧啶拮抗物等。,1.嘌呤类拮抗物,巯嘌呤,黄巯嘌呤钠,2.嘧啶拮抗物,抗肿瘤效果较好，但毒性较大，可引起严重的消化道和骨髓抑制等副作用。,3.叶酸拮抗物,用于治疗白血病,烷化剂是一类在体内能形成缺电子活泼中间体或其他具有活泼的亲电性基团的化合物，进而与生物大分子（如DNA、RNA 或某些重要的酶类）中含有丰富电子的基团（如氨基、羟基等）发生共价结合，使其丧失活性或使DNA分子发生断裂。烷化剂属于细胞毒类药物，在抑制和毒害增生活跃的肿瘤细胞的同时，对其他增生较快的正常细胞也同样产生抑制作用，因而会产生许多严重的幅反应，如恶心、呕吐等。,二.破坏DNA结构和功能的药物,1.烷化剂,(1).氮芥类,R称为载体，可用来改善药物在体内的吸收、分布等各方面性质。-氯乙胺基为烷化基团，是抗肿瘤的功能基团。,(2).亚乙基亚胺类,功能基团：亚乙基亚胺,(3).亚硝基脲类,结构持征：具有-氯乙基亚硝基脲的结构单元。,2.金属配合物抗肿瘤药,作用机制：使肿瘤细胞DNA复制停止，阻碍细胞的分裂。,5.4 抗生素类药物与中间体,一. 概述1.抗生素的概念：抗生素一般是指在某些微生物的代谢产物中所产生或用化学方法合成的相同结构化学物质，这些物质在很低的浓度下能抑制或杀灭其他微生物，而对宿主不会产生严重的毒性。2.用途n临床应用上，抑制病原菌生长，治疗细菌感染性急病。n免疫抑制和刺激植物生长作用。n广范用于医疗、农业、畜牧、食品、工业方面。,3.抗生素发现历史,1929年发现青霉素、1940年青霉素作为药品上市；1944年 链霉素；1947年 氯霉素；1948年 金霉素；1949年 四环素,1950年 土霉素1952年 红霉素1955年 两性霉素B，1957年 卡那霉素1963年 庆大霉素等,弗 莱 明,青霉素的发现,青霉素的发现者是英国细菌学家弗莱明。一天，弗莱明在他的一间简陋的实验室里研究导致人体发热的葡萄球菌。由于盖子没有盖好，他发觉培养细菌用的琼脂上附了一层青霉菌。这是从楼上的一位研究青霉菌的学者的窗口飘落进来的。使弗莱明感到惊讶的是，在青霉菌的近旁，葡萄球菌忽然不见了。这个偶然的发现深深吸引了他，他设法培养这种霉菌进行多次试验，证明青霉素可以在几小时内将葡萄球菌全部杀死。弗莱明据此发明了葡萄球菌的克星青霉素。 1929年，弗莱明发表了学术论文，报告了他的发现，但当时未引起重视，而且青霉素的提纯问题也还没有解决。,1935年，英国牛津大学生物化学家钱恩和病理学家弗罗里对弗莱明的发现大感兴趣。钱恩负责青霉菌的培养和青霉素的分离、提纯和强化，使其抗菌力提高了几千倍，弗罗里负责对动物观察试验。至此，青霉素的功效得到了证明。,弗 罗 里,弗罗里与弗莱明、钱恩同获1945年诺贝尔生理学和医学奖。,l干扰细菌细胞壁的合成 青霉素类或头孢菌素类干扰细菌蛋白质的合成 四环素类、氯霉素、大 环内酯类等l抑制细菌核酸的合成 利福平l损伤细胞膜 多肽类、多烯类抗生素,4.抗生素类药物作用机理,l -内酰胺类l 四环素类l 氯霉素类l 氨基糖苷类杭生素l 大环内酯类抗生素l 其他抗生素,5.分类,二. -内酰胺类,1. 药物分子结构特点：分子中含又有四个原子组成的-内酰胺环的抗生素。-内酰胺环是该类抗生素发挥生物活性的必须基团。,在与细菌作用时，-内酰胺环开环与细菌发生酰化作用，抑制细菌生长，由于-内酰胺环是由四个原子组成，化学性质不稳定，易发生开环。,抑制细菌细胞壁的合成。细胞壁是包裹在微生物细胞外面的一层刚性结构，它决定着细胞的形状，保护其不因内部的高渗透压而破裂。细菌细胞壁的主要成分是粘肽，是在粘肽转肽酶的催化下，形成具有网状结构的含糖多肽，-内酰胺类抗生素的作用部位主要是抑制粘肽转肽酶，使其催化的转肽反应不能进行，从而阻碍细胞壁的形成，导致细菌死亡。3.分类：包括青霉素类和头孢菌素类及非典型-内酰胺类。,2.作用机理：,青霉素类抗生素包括天然青霉素类、半合成青霉素类两大类。天然青霉素是霉菌属的青霉菌所产生的一类抗生素。,4. 青霉素类,半合成青霉素,口服青霉素类：苯氧青霉素类 青霉素 (penicillin V) 非奈西林 (phenethicillin) 特点：耐酸，不耐酶耐酶青霉素类：异恶唑类青霉素 苯唑西林 (oxacillin) 氯唑西林 (cloxacillin) 双氯西林 (dicloxacillin) 氟氯西林 (flucloxacillin) 特点：耐酶，耐酸,广谱青霉素类 氨苄西林 (ampicillin) 、匹氨西林 (pivampicillin) 阿莫西林 (amoxycillin) 特点：广谱，耐酸，不耐酶抗绿脓杆菌广谱青霉素类 羧苄西林 (carbenicillin)、 磺苄西林 (sulbenicillin) 替卡西林 (ticarcillin) 呋苄西林 (flubenicillin) 、阿洛西林 (azlocillin) 哌拉西林 (piperacillin) 、 美洛西林 (mezlocillin) 特点：广谱（G-杆菌、绿脓杆菌）,半合成青霉素,改变药物的极性， 使之易于通过细胞膜可以扩大抗菌谱。在分子中的适当的部位引入立体障碍的基团可以克服耐药性. 青霉素噻唑环上的羧基是基本活性基团,不能被取代.,青霉素类药物的构效关系：,侧链修饰方法（P100 ）：,酰氯法酸酐法N，N-二环己碳二亚胺法固相酶法,5. 头孢菌素类,头孢菌素又称先锋霉素，天然头孢菌素是由头孢菌属的真菌所产生的抗生素。,2,亲水性的侧链口服吸收差，毒性比较小，对酸比较稳定，与青霉素很少或无交叉过敏反应。,天然头孢菌素C,对抗菌效力有影响,影响抗生素效力和药代动力学的性质,影响对-内酰胺酶的稳定性,抗菌谱的决定性基团,2,结构改造的位置 :,头孢类抗生素的发展,六十年代初开始上市，包括过去俗称的先锋霉素18号及18号等。虽对青霉素酶稳定，但能被许多革兰氏阴性菌产生的内酰胺酶所破坏，故对耐药菌株的治疗仅限于产青霉素酶的细菌引起的感染。 常用药品：头孢噻吩(Cefalotin)，头孢唑啉(Cefazolin)，头孢拉定(Cefradine)，头孢乙氰(Cefacetril) 等,第一代,第二代,对多数内酰胺酶稳定，抗菌谱较第一代广。 但同样具有第一代头孢菌素的缺点，即对绿脓杆菌和某些肠杆菌活性差 。常用其治疗敏感菌引起的败血症、呼吸道感染、心内膜炎、尿路感染及软组织感染等。常用药品：头孢丙烯(Cefprozil)头孢呋肟(Cefuroxime)头孢西丁(Cefoxitin)头孢羟唑,第 三 代,根据对假单胞菌属是否高效而划分为两组重点对付肠杆菌科的有头孢噻肟(Cefotaxime) 、头孢唑肟(Ceftizoxime) 、头孢甲肟(Cefmenoxime)及头孢三嗪(Ceftriaxone) 。 能治疗绿脓杆菌感染或对其有较强活性的有头孢他淀(Ceftazidime) 、头孢哌酮(Cefoperazone)、头孢磺啶(Cefsulodin) 、头孢咪唑、头孢匹胺、头孢匹罗等。 对付肠杆菌科细菌的四种药物中，除头孢三嗪外，其它三种都不能治疗绿脓杆菌感染。,第四代,抗菌效能高、抗革兰氏阳性菌活性增强。 对-内酰胺酶更稳定，血药浓度高，可透过血脑屏障 。常用药物：头孢吡肟(马斯平)头孢匹罗(Cefpirome)等。,6. -内酰胺类抗生素的不良反应,肾毒性过敏反应神经毒性血液系统损害胃肠道反应二重感染双硫仑样反应,机理：进入肾小管小管上皮细胞后选择性的与线粒体膜结合，引起能量代谢障碍，线粒体呼吸管窘迫以致细胞坏死。有些可作为半抗原引起免疫炎性反应，累及肾小管间质，引起急性药物性间质炎。,肾毒性,症状：过敏性休克、药物炎、皮疹、血管神经性水肿、血液恶病质、胶原性疾病等过敏反应。其中以迟发性过敏反应危险最大症状：（轻微）：头痛、头晕、感觉异常严重：精神错乱、谵妄，惊厥、癫痫如：头孢酚（Cephalotin）、头孢唑 (Cefazolin) 等可,过敏反应,神经毒性,胃肠道反应,症状：恶心、呕吐、腹泻,二重感染,广谱抗生素长期大量应用，使敏感菌受抑，不敏感菌(如真菌等) 乘机在体内生长繁殖所造成的继发感染。,血液系统损害,症状：肠胃出血,双硫仑样反应（戒酒硫样反应）,症状： 面部潮红、头痛、眩晕、腹痛、恶心、呕吐、气急、心率加快、血压降低、嗜睡、幻觉，甚至休克,双硫仑（disulfiram），又称双硫醛，作为戒酒药已收入美国、日本等国药典。乙醇进入体内后，先在肝脏内经乙醇脱氢酶作用转化为乙醛，乙醛再经醛糖氧化还原酶（也有文献称乙醛脱氢酶或乙醛去氢酶）作用转化为乙酸，乙酸进入枸椽酸循环，最后转变为水和二氧化碳排出。而双硫仑可抑制醛糖氧化还原酶，使乙醛不能氧化为乙酸，致使体内乙醛浓度升高，产生不适。服用双硫仑以后的一定时间内饮酒，会发生面部潮红、发热、头痛、恶心、呕吐、口中有大蒜样气味等反应甚至休克，严重者可致呼吸抑制、心肌梗塞、急性心衰、惊厥及死亡。此即戒酒硫（样）反应，也称双硫仑（样）反应。,三. 四环素类,四环素类抗生素是由放线菌产生的一类广谱天然抗生素及半合成抗生素，其结构均为菲烷的基本骨架。,作用机理：抑制蛋白质的合成临床应用首选 立克次氏体 斑疹伤寒 支原体 肺炎不良反应 胃肠反应 二重感染 对骨、牙生长的影响,四.氯霉素类,氯霉素在1947年由委内瑞拉链霉菌培养液中得到。抗菌活性基团为二氯乙酰胺基团,临床应用 首选伤寒、副伤寒斑疹伤寒、沙眼、结膜炎、敏感菌致严重感染,不良反应 抑制骨髓造血系统 a. 可逆性血细胞减少 b. 不可逆性再生障碍性贫血 其它 过敏反应、二重感染、胃肠反应,作用机理 ： 抑制蛋白质合成,五.大环内酯类抗生素,大环内酯类抗生素是由链霉菌产生的一类弱碱性抗生素。结构特征为：分子中含有一个内酯结构的十四或十六元大环。类型：红霉素、麦迪霉素和螺旋霉素等.,这类抗生素对酸碱不稳定，在体内也易被酶分解，内酯环开环或脱去酰基等，都可丧失或降低抗菌活性 ；对革兰阳性菌、支原体等有较强的作用；与临床常用的其他抗生素之间无交叉耐药性，但细菌对同类药物可产生耐药性；毒性较低，无严重不良影响。,大环内酯类抗生素,六. 氨基糖苷类抗生素,氨基糖苷类抗生素是由链霉菌等所产生的具有氨基糖苷结构的抗生素。1944年从链霉菌中分离了第一个氨基糖苷抗生素，即链霉素。,氨基糖苷类抗生素,这类抗生素与血清蛋白质结合率低，绝大多数在体内不代谢失活，以原药形式经肾小球滤过排出对肾脏产生毒性；本类抗生素的另一毒性是损害第八对颅脑神经，引起不可逆耳聋，尤其对儿童毒性更大。,5.5 解热镇痛药与非甾体抗炎药,一.概述1.解热镇痛药大多作用于外周神经，可使发热病人体温下降至正常，而不影响正常人的体温。该类药物的镇痛作用主要是对头痛、牙痛等效果好，对外伤性及内脏平滑肌疼痛无效，其中一些药还兼有抗炎作用。2.非甾体抗炎药以消炎抗风湿作用为主，兼具有解热镇痛的功能。由于其特殊抗炎作用，为了与糖皮质激素（甾体）抗炎药区别，被称为非甾体抗炎药（nonsteroidal anti-inflammatory drugs, NSAIDs）。,二.药物作用机理,前列腺素（PG）,1.解热作用,特点：降低发热者体温，对正常者无影响. 机理：抑制PG合成。（PG是致热物质） 发热是机体一种防御反应（巨噬细胞、白细胞吞噬活动增强，抗体生成增加等），且热型也是诊断疾病的重要依据，故对一般发热患者不必急于使用退烧药；但热度过高，可引起头痛、失眠，甚至惊厥，适当选用退烧药降体温是必要的，退烧是对症，应着重对因治疗。,解热作用,2.镇痛作用,特点: 适用于中等程度的疼痛如牙痛、头痛、肌肉痛等慢性钝痛 无效：创伤引起的剧痛，内脏平滑肌绞痛无欣快现象，无呼吸抑制作用长期使用一般不产生耐受性和依赖性,镇痛作用,机理: 抑制PG合成。（PG是致痛物质）,3.消炎作用：,消炎机理: 通过抑制环氧酶或抑制5脂氧酶，从而抑制PG的合成达到消炎作用。,环氧酶COX,抑制 COX-2越强，抗炎、镇痛效果越显著； 抑制 COX-1越强。消化道、肾等不良反应越大,药物：,1.类型：水杨酸类苯胺类吡唑酮类等,三.解热镇痛药,2.药物发展简史1860年用化学方法合成了水杨酸（salicylic acid）；1899年Bayer 药厂合成aspirin(乙酰水杨酸);20世纪50年代合成了吡唑酮类；20世纪60年代合成了吲哚乙酸类；20世纪70年代后又相继合成了丙酸类、苯乙酸类等；,3.重要的解热镇痛药,水杨酸及其盐类均具有解热镇痛和抗风湿作用，但对肠道的刺激较大。,1）.水杨酸类,体内过程 1.口服吸收迅速，弱有机酸。2.吸收后被水解为乙酸和水杨酸.3.肝脏代谢： 小剂量按一级动力学消除 大剂量按零级动力学消除 4. 以代谢产物的形式从肾脏排出.,阿司匹林（aspirin）,药物作用: 解热镇痛及抗风湿 抗血栓形成,不良反应胃肠道反应水杨酸反应凝血障碍过敏反应瑞氏综合征,胃肠道反应 1、直接刺激 恶心，呕吐，上腹不适2、长期使用 - 胃黏膜损伤 （糜烂性胃炎，胃溃疡，上消化道出血）,水杨酸反应 剂量过大（5g/d）时，可出现头痛、眩晕、恶心、呕吐、耳鸣、听力减退，总称水杨酸反应，是水杨酸中毒的表现。应立即停药、静滴碳酸氢钠碱化尿液，加速排泄。,凝血障碍 出血倾向多见有凝血障碍或出血倾向的病人；术前；产前等不宜,过敏反应 皮疹阿司匹林哮喘禁用于哮喘、荨麻疹、鼻息肉患者,瑞氏综合征(Reyes syndrome)1、少见，但后果严重2、儿童，青年伴病毒性感染和发热3、慎用：水痘，流行性感冒等病毒感染者,瑞氏综合征是一种以急性脑病合并内脏脂肪变性为特点的综合征,成盐,阿司匹林的结构修饰的方法：,成酰胺,成酯,其他,2）.苯胺类药,5.6 新药研究的途径与新方法,一.途径：发现先导化合物，进而进行结构修饰。,先导化合物的寻找：从天然资源中筛选先导化合物 *组合化学*活性代谢物中发现先导化合物*生命基础过程研究中发现先导化合物*,二. 新药研究的新方法,1.分子水平上药物新靶点的研究 *2.分子生物学及基因克隆技术的应用* 3.新药的计算机辅助设计及高通量筛选技术的应用*4. 药物剂型和给药方法的创新 *,1.植物中发现和分离有效成分,2.微生物资源的开发在抗生素的发展中占有重要地位,3 从内源件活性物质发现先导比合物*,青蒿素,为了提高先导化合物的发现机率，从组合化学库中筛选先导化合物已受到重视。组合化学实际是以随机筛选为基础的一种寻找新药的高效形式，是以结构单元的组合、连接为特征，平行、系统、反复的合成大量化学实体、形成组合化学库的合成技术。,有些药物本身已有活性，在体内代谢后，能转化为活性强、副作用小的代谢物，研究药物代谢以发现活性代谢物也是寻找先导化合物的一种途径。,安定,代谢,-内酰胺酶使青霉素水解，设计了-内酰胺酶抑制剂青酶烷砜酸，它能与靶酶结合，使酶失活，当它与青霉素类合并用药，增强抗菌活性。,国际上纷纷投入大量人力、物力和最新生物技术于这一领域，目前为止，全世界共有约400个分子水平的药物筛选靶点，随着人类基因组的研究，在今后56年内，药物先导化合物也将数倍于目前被发现的药物。我国也应加强药物新靶点的研究，以促进我国天然药物的研究开发。显然分子水平的药物靶点，有利于天然药物单体或有效部位的研究，但中药复方及整体水平上发挥作用的中药的靶点，有待进一步研究。,分子生物学及基因克隆技术在未来的新药研究中将发挥极其重要的作用。 越来越多的与人类疾病相似的动物模型通过转基因动物或整体基因敲除建立起来，解决了许多过去难以解决的问题。分子生物学技术的发展还为基因治疗打下了基础，21世纪将会出现更多的基因治疗药物，同时反义核酸药物也得到很大进展，在不久的将来也将为治疗某些基因引起的疾病发挥重要作用。,药物作用的靶分子结构明确后，借助计算机，通过有机化学、量子化学及立体化学计算，找出最佳的与靶分子结合的药物分子结构。国外各大药厂已普遍使用高通量筛选技术(HTS)，国内也开始引进这一技术。这一方法可以做到大批量、快速筛选，目前一般已可达到每日筛选样品数万个。特别是这一方法与组合化学结合，组合化学是近年来化学合成领域里的革命性进展，通过特殊的手段和原理，一次合成成百上千个化合物，供药理学筛选，使发现先导物的速度大大提高，完成了手工无法完成的大量工作。,不同的剂型（即片剂、注射剂、胶囊剂等），可带来完全不同的治疗效果，因而往往制剂成本超过原料药本身的成本，今后这一比例还将扩大。新的剂型包括提高药物的吸收度（生物利用度）以减少服用量；可通过缓释、控释等长效剂型，延长服药间隔，从原来34次/d服药改为1次/d，甚至1次/周，大大方便患者，甚至改变经典的口服给药方式，利用透皮吸收技术，通过皮肤表面给药，达到简便易行、长效的预期目标。又如胰岛素长期以来均为注射给药，23次/d，非常不便，今后可能通过滴鼻的方式，必将受到患者的欢迎。,我国新药研究开发的主要进展,19941998年面向全国征集新药研究1 600多项，择优支持240项。其中属于重点项目资