頭孢菌素類抗生素的構效關系
(1)7位側鏈引入親脂性基團,如苯環、噻吩、含氮雜環,并在3位引入雜環,可擴大抗菌譜,增強抗菌活性。
(2)7位酰胺的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。該類藥物對銅綠假單胞菌的外壁滲透性強。引入親水基團不僅增加了口服吸收,還極大地改善抗菌活性和對酶的穩定性。
(3)7β位引入順式-甲氧亞氨基-2-氨噻唑的側鏈可提高對β-內酰胺酶的穩定性。增強對革蘭陰性菌外膜的滲透,擴大抗菌譜。甲氧亞氨基引入后,甲氧基可占據靠近β-內酰胺羰基的位置,阻止酶分子對β-內酰胺環的接近,而使藥物具有耐酶、廣譜的性質。
(4)7位側鏈肟型的甲氧基改變為羧基,可避免交叉過敏反應(如將頭孢噻肟改造成頭孢他啶),且口服后血藥濃度高,持續時間長,具有良好的生物利用度。
(5)7位引入甲氧基可得到頭霉素類抗生素,由于甲氧基的空間位阻作用,阻止內酰胺環與酶分子接近,增加了藥物對β-內酰胺酶的穩定性。
(6)5位S用生物電子等排體-O-,-CH2-取代時,分別稱為氧頭孢菌素和碳頭孢烯類。碳頭孢烯類具有廣譜、耐酶、長效的性質。氧頭孢菌素類抗菌活性強,對革蘭陰性菌作用顯著,還改善了藥代動力學性質。
(7)3位改造,如乙酰氧甲基被-CH3、-Cl等基團取代時可增強抗菌活性,并改善藥物在體內的吸收分布和對細胞的滲透等藥代動力學性質。引入含酸性功能基的取代基,使蛋白結合力增強,半衰期長,成為長效抗生素,如頭孢曲松。引入含正電荷的季銨,正電荷增加對細胞膜的穿透力,并對β-內酰胺酶顯示低親和性,為第四代頭孢菌素的特點。
(8)2位羧基是抗菌活性必需基團,不能改變。利用前藥原理可制成酯,可改善口服吸收,在體內迅速被非特異性酯酶水解而釋放出原藥發揮作用,延長作用時間。
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