喹诺酮类抗生素的物化性质表
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药物化学 喹诺酮类抗菌药概述
尿系、肠道、耳道的感染。
★
1978年诺氟沙星（氟哌酸）的上市加速了
含氟喹诺酮的发展，使一大类如环丙、氧氟、
左氧、美洛等出现，成为近年来治疗感染疾
病的新型结构药物——喹诺酮类药物，含氟
喹诺酮药物上市10余种。
目前临床使用的药物
O
F C OOH F O C OOH
H3C
HN
N
OC H3
N HN
N
N
C H3
F
C OOH
N1
C 2H5
N H2N H3C O N
N
N
△
C H3 O
Gemifloxacin
吉米沙星
O COOH
F
C OOH
F
H3 C HN
N
N
H
N O C H3
N
Grepafloxacin
格帕沙星
NH H
Moxifloxacin
莫西沙星
★
合成5500个化合物，20余种药物上市
★
40年代抗生素的发现，成为一类治疗感染疾
形成生物发酵获得天然抗生素药物10余种
病的药物。
★
在抗虐药氯喹的结构改造中，于1962年找到新 型结构的萘啶酸具有抗菌活性，开创了化疗药 物的新领域。
至78年合成十几万化合物，上市10余种药物
★
70年代吡哌酸临床用于治疗由G-引起的泌
Gatifloxacin
加替沙星
O
Pefloxacin OOH
F
C OOH
H3 C N F C H3 N
N N H3C O
N
HN
CH3
ofloxacin
氧氟沙星
药物化学 喹诺酮类分类
吡啶并嘧啶羧酸:吡哌酸 喹啉羧酸类:诺氟沙星
CH3 H3 C N N COOH O
O
CH3
O O
N
N
COOH O
萘啶酸类:依诺沙星
噌啉羧酸类:西诺沙星
O
2）作用G+：吡哌酸
HN N
N N N
C 2H5
COOH
泌尿系、肠道感染，对绿脓杆菌有作用 属二代类代表，为吡啶并嘧啶酸结构
Байду номын сангаас
1974年上市
3）作用G+、G- 、支原、衣原等病菌
氟哌酸、环丙沙星为代表，对G-作用强
用于G-引起的全身系统感染 属三代类代表，为喹啉羧酸类结构 80年代上市
O
左氧氟沙星
结构类型
CH3 N N O N N COOH
HN N F N
CH3
COOH
吡啶并嘧啶羧酸:吡哌酸 喹啉羧酸类:诺氟沙星
CH3 H3 C N N COOH O
O
CH3
O O
N
N
COOH O
萘啶酸类:依诺沙星
噌啉羧酸类:西诺沙星
结构分类
CH3 N N O N N COOH
HN N F N
CH3
COOH
对G+,G-,支原,衣原等
F
C OOH
N N C 3 O O
N
病菌全身各系统感染有效 H
加替沙星 抗菌谱同三代 但光敏毒性小,称四代
H3C
CH3
F
C OOH
N HN OC H3
N
喹诺酮类药物按化学结构分类 ①萘啶酸类 (Naphthyridinic acids) ②噌啉羧酸类 (Cinnolinic acids) ③吡啶并嘧啶羧酸 (Pyridopyrimidinic acid) ④喹啉羧酸类 (Quinolinic acids)
喹诺酮类抗菌药分类、构效关系.
喹诺酮类抗菌药分类、构效关系喹诺酮类抗菌药的基本结构为吡酮羧酸类衍生物，综合临床使用的喹诺酮类抗菌药的结构，归纳其基本结构通式如下：12345678YX N 1COOHR 2R 3R 45O A B该类药物的结构特点是在其基本母核结构上一般1位为取代的氮原子，3位为羧基，4位为酮羰基，5、7、8位可有不同的取代基，第三代、四代喹诺酮类抗菌药6位为氟原子。
喹诺酮类药物按其母核的结构特征可以分为以下四类： （1）萘啶羧酸类（naphthyridinic acids ）N N2CH 3H 3CCOOHON N CH 2CH 3NCOOHOFHN萘啶酸 依诺沙星nalidixic acid enoxacin（2）吡啶并嘧啶羧酸类（pyridopyrimidinic acids ）N NN 2CH 3COOHONN NN 2CH 3COOHONHN吡咯酸 吡哌酸 piromidic acid pipemidic acid（3）噌啉羧酸类（cinnolinic acids ）NN O OCH 2CH 3COOHO西诺沙星 cinoxacin（4）喹啉羧酸类（quinolinic acids ）N CH 2CH 3COOHONHNFNOFNHNCOOH诺氟沙星 环丙沙星norfloxacin ciprofloxacinNOCH 3COOHFNN OH 3CNOF COOHOCH 3H NN氧氟沙星 莫西沙星ofloxacin moxifloxacinNOFNHNCOOHF3NH 2H 3CNOFNHNCOOHOCH 33司帕沙星 加替沙星 sparfloxacin gatifloxacin在这四类结构中，喹啉羧酸类药物最多，发展最快。
根据喹诺酮类抗菌药的化学结构和抗菌作用的关系，将该类药物的构效关系总结如下： 1.吡啶酮酸的A 环是抗菌作用的基本药效基团，变化较小，其中3位-COOH 和4位C=O 是抗菌活性必需基团，若被其他取代基取代则活性消失。
35-喹诺酮类、磺胺类
G-菌 （INN）命名原则，
G+菌 氟喹诺酮类均采用
4种
厌氧菌
“－oxacin”定名， 我国音译为“6 沙
星”。
二、抗菌作用机制
抗菌谱 广谱 G+、G-、绿脓/分枝杆菌、衣原体等
机 制 氟喹诺酮类通过抑制DNA回旋酶， 阻碍DNA复制而抗菌
三、耐药机制
高浓下，细菌DNA回旋酶染色体突变 低浓下，膜结构改变，通透性降低
23
抗菌机制
氨苯磺酰胺结构与PABA(对氨苯甲酸)相似
竞争性地与FH2合成酶结合
抑制FH2
合成 抑制核酸合成 抑制细菌生长
繁殖
24
一碳 单位
二氢蝶啶 +
L-谷氨酸 +
PABA
FH2合成酶
FH2还原酶
FH2
FH4
磺胺类
嘌呤 嘧啶
核酸
25
26
二氢蝶啶+ PABA + 谷氨酸
正常 FH2合成
P PABA G FH2合成酶
又称磺胺增效剂 抗菌谱与磺胺甲噁唑相似，抗菌活性弱 对G+、G-菌敏感，但单用易产生耐药性 抗菌机制：抑制FH2还原酶，使FH2不能还原 成FH4，妨碍核酸合成
36
TMP
一碳
单位
二氢蝶啶
+ FH2合成酶 FH2还原酶
L-谷氨酸
FH2
FH4
+
PABA
嘌呤
磺胺类
嘧啶
核 酸37
甲氧苄啶
TMP与磺胺合用机制 抗菌谱相似，主要适应症相同 增强抗菌作用 扩大抗菌谱 延缓耐药性 T½相似约11h，可保持最佳增效配药的时间浓度。
7
耐药机制
喹诺酮类抗菌药
离子络合反应
极易和金属离子如钙、镁、 铁、锌等形成螯合物
3,4-位羧基和羰基
R2 R3 R4 X Y R5 N R1 O O OH
临床应用
治疗敏感菌所引起尿道、肠 道等感染性疾病
O F HN N N O OH
重点药物 环丙沙星
1-环丙基-6-氟-1,4-二氢-4-氧代 -7-(1-哌嗪基)-3-喹啉羧酸
体内易被代谢，组织浓度低，中 枢毒性较大 现已少用
第二代喹诺酮类抗菌药
O N N HN N N O OH
O O O N N
O OH
吡哌酸
西洛沙星
O
O OH
吡哌酸
N
N N N
引入碱性的哌嗪基
HN
碱性和水溶性增加，抗菌活性 增加
哌嗪基与DNA促旋酶B亚基作 用，增加药物对DNA促旋酶 的亲和力
离子络合反应
O F N HN N O OH
稳定性
在室温下相对稳定 光照分解（光毒性） 使用前后应避光 脱羧
O F O OH N N HN
在2mol/L盐酸中回流50小时，可生 成69％脱羧物
光照分解产物
O F H2N N H N O F N HN N O OH F H2N N O O OH
O F N N
O OH O HN F N
O
O OH
N
环丙沙星
O F HN N N
O OH O H N F N
O
O OH
N O O OH N
H2N H2N
F N
沙星类似物
O F O F OH N F 洛美沙星 O F O OH N N N 依洛沙星 培氟沙星 F N 氟罗沙星 O O OH N N N F O O OH N HN
喹诺酮类抗生素
皮肤反应及光敏反应
在无害的阳光照射剂量下产生的异常皮肤损害 反应（皮肤潮红和肿痛），通常发生在裸露皮肤， 但有时覆盖部位也可发生类似反应
皮疹、血管神经性水肿、皮肤瘙痒等。光照处皮肤瘙痒性红
斑，重者糜烂、脱落，停药可恢复。
发生率：洛美、氟罗>司帕>依诺>克林>曲伐>加替>莫西>
氧氟、环丙、诺氟
与剂量密切相关，还与8位取代基、紫外光照射强度和时间及
DNA回旋酶使DNA保持高度卷紧状态，G－菌
抑制细菌拓扑异构酶IV
拓扑异构酶IV负责将子代的DNA解环，G＋菌
其它
抑制细菌RNA及蛋白质合成， 诱导菌体 DNA错误复制，抗菌后效应（PAE）
氟喹喏酮的作用机理
莫西沙星
拓扑异构酶 IV (parC, parE)
氟喹喏酮
左氧氟沙星 莫西沙星
拓扑异构酶 II (gyrA, gyrB)
与旋转酶的结合力
甲基哌嗪环(氧氟、左氧) F、中枢渗透性
哌嗪环（环丙） 抗菌活性(铜绿、金葡)
R7
X8
N R1
1
甲氧基（莫西、加替） 抗菌活性（厌氧菌）
环丙基（环丙、莫西、加替） 抗菌活性（非典型病原体）
主要喹诺酮结构式
莫西沙星
左氧氟沙星
环丙沙星
作用机制—抑制细菌DNA合成
抑制细菌拓扑异构酶II(DNA回旋酶)
喹诺酮类抗菌药物
构效关系
基本结构：4-喹诺酮（或称吡酮酸）母 核 是一种人工合成的抗菌药 R5 O
F
6
5
4 3
COOH R2
R7
X8
N R1
1
发展史
Norfloxacin 诺氟沙星 萘啶酸
喹诺酮类抗菌药物
撤出市场的喹诺酮类药物
药物 上市时间及国家 撤市时间
替马沙星 1992，美国
1992
司帕沙星 1993，日本
1995
格帕沙星 曲伐沙星 加替沙星
1997，德国 1997，美国 1999，美国
1999 1999 2006
撤市原因 溶血尿毒综合征 严重的光毒性
Q-T间期延长 肝脏毒性
药动学性质
吸收 口服吸收良好，除诺氟沙星（30~40%）、环丙沙星（~55%）外，大部分药物的口服生 物利用度达较好（＞85%）
分布 蛋白结合率通常较低（20~40%），可广泛分布至各种组织中
消除（代谢和排泄） t1/2 = 3h~20h；不同喹诺酮类药物排泄途径不同；（e.g. 左氧氟沙星~80%以原形经肾脏排 出，环丙沙星40~50%经肾脏排泄）
作用机制
DNA回旋酶：参与DNA负超螺旋的形成（G-） 拓扑异构酶IV：参与DNA复制后期环连体的解离（G+）
DNA-DNA回旋酶-喹诺酮复合体
主要耐药机制
DNA基因突变，靶酶（DNA回旋酶/拓扑异构酶IV）结构改变 e.g. 细菌gyrA亚单位改变引起酶空间构象变化，显著降低喹诺酮类药物与靶酶的亲和力
与镁离子发生螯合反应，造成局部镁离子缺乏，阻碍镁离子依赖的信号转导，损伤软骨细胞 肌腱炎、肌腱断裂 Q-T间期延长
进入心肌细胞后，阻滞K+通道，使复极化减慢，延长Q-T间期 血糖紊乱（高血糖或低血糖）
诺氟沙星
代表药物
第一个氟喹诺酮类药物，又称氟哌酸 对大部分G-杆活性抗菌活性较高 口服吸收迅速但不完全（30%~40%） T1/2 = 3~4 h 肾脏和胆汁排泄 用于肠道和泌尿系感染
细胞膜通透性降低，药物进入细菌细胞减少 e.g. 喹诺酮类依靠G-菌外膜蛋白（孔蛋白）和脂多糖的扩散作用进入细菌体内，外膜蛋 白和脂多糖的变异可使药物进入细菌的量减少而导致耐药
药物 上市时间及国家 撤市时间
替马沙星 1992，美国
1992
司帕沙星 1993，日本
1995
格帕沙星 曲伐沙星 加替沙星
1997，德国 1997，美国 1999，美国
1999 1999 2006
撤市原因 溶血尿毒综合征 严重的光毒性
Q-T间期延长 肝脏毒性
药动学性质
吸收 口服吸收良好，除诺氟沙星（30~40%）、环丙沙星（~55%）外，大部分药物的口服生 物利用度达较好（＞85%）
分布 蛋白结合率通常较低（20~40%），可广泛分布至各种组织中
消除（代谢和排泄） t1/2 = 3h~20h；不同喹诺酮类药物排泄途径不同；（e.g. 左氧氟沙星~80%以原形经肾脏排 出，环丙沙星40~50%经肾脏排泄）
作用机制
DNA回旋酶：参与DNA负超螺旋的形成（G-） 拓扑异构酶IV：参与DNA复制后期环连体的解离（G+）
DNA-DNA回旋酶-喹诺酮复合体
主要耐药机制
DNA基因突变，靶酶（DNA回旋酶/拓扑异构酶IV）结构改变 e.g. 细菌gyrA亚单位改变引起酶空间构象变化，显著降低喹诺酮类药物与靶酶的亲和力
与镁离子发生螯合反应，造成局部镁离子缺乏，阻碍镁离子依赖的信号转导，损伤软骨细胞 肌腱炎、肌腱断裂 Q-T间期延长
进入心肌细胞后，阻滞K+通道，使复极化减慢，延长Q-T间期 血糖紊乱（高血糖或低血糖）
诺氟沙星
代表药物
第一个氟喹诺酮类药物，又称氟哌酸 对大部分G-杆活性抗菌活性较高 口服吸收迅速但不完全（30%~40%） T1/2 = 3~4 h 肾脏和胆汁排泄 用于肠道和泌尿系感染
细胞膜通透性降低，药物进入细菌细胞减少 e.g. 喹诺酮类依靠G-菌外膜蛋白（孔蛋白）和脂多糖的扩散作用进入细菌体内，外膜蛋 白和脂多糖的变异可使药物进入细菌的量减少而导致耐药
第五章 喹诺酮类、磺胺类与其他合成抗菌药
【氟喹诺酮类共性】
• 1抗菌谱广 尤其对革兰氏阴性杆菌，包括铜 绿假单孢菌在内有强大杀菌作用，对金葡菌及 产酶金葡菌也有良好抗菌作用。某些品种对结 核杆菌、支原体、衣原体及厌氧菌也有作用。 • 2．口服吸收良好，体内分布广。血浆蛋白结 合率低，血浆t1/2相对较长。部分以原形经肾排 出，尿药浓度高，部分经由肝代谢。
【抗菌作用机制】
• 哺乳动物真核细胞中不含DNA 回旋酶，而是含有概念及机制上相 似的Ⅱ型DNA拓朴异构酶 (topisomease) Ⅱ ，喹诺酮仅在很高 浓度才能将其抑制，故喹诺酮类对 细菌选择性高，不良反应少。
•
【耐药性】
• 随着氟喹诺酮类药物广泛应用，已 出现细菌耐药性，A亚单位多肽编码基因 的突变可能为产生耐药性的原因。细菌 对本类药与其他抗菌药物之间无交叉耐 药性。但本类药物间存在交叉耐药性。
• 口服生物利用度为38%~60%，血药浓度较低， 静脉滴注可弥补此缺点。50%经肾排泄， t1/2约 3~5h。抗菌谱广，体外抗菌活性为目前在临床 应用喹诺酮类中最强者。对绿脓杆菌、肠球菌、 肺炎球菌、葡萄球菌(包括甲氧西林耐药株)均 较诺氟沙星强。一些对氨基甙类，第三代头孢 菌素等耐药的革兰氏阴性和阳性细菌对本品仍 然敏感。环丙沙星பைடு நூலகம்培氟沙星抑制茶碱代谢， 并由于提高甲基黄嘌呤浓度而可发生毒性反应。
【抗菌谱】
• 磺胺类药物抗菌谱广，通常体外对其敏感的有 化脓性链球菌、肺炎链球菌、流感嗜血杆菌、 杜克嗜血杆菌、奴卡菌属、放线菌、肉芽肿荚 膜杆菌和沙眼衣原体等。 • 尽管磺胺类对广泛的革兰氏阳性、阴性细菌有 作用，但近年来耐药株(如大多数脑膜炎球菌、 志贺菌、大肠杆菌)已很普遍，故不再选作这些 感染的治疗。仅用于某些敏感菌引起的泌尿道 感染，奴卡菌病，对青霉素过敏的患者预防链 球菌感染及风湿热复发
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喹诺酮类抗生素的物化性质表
物质名称 诺氟沙星 氧氟沙星 环丙沙星
用途 喹诺酮类第三代抗生素 喹诺酮类第三代抗生素 喹诺酮类第三代抗生素
英文名称
化学名称
CAS编号
70458-96-7
分子式
结构式
分子量
熔点（℃）
水溶性
（mg/L）
LogKow
pka 6.27(8.87)
性状描述
guide: log Kow<2.5 yields low sorptionpotential,
log Kow>2.5 and <4.0 yields medium sorptionpotential,
and log Kow>4.0 promotes high sorption potential.易于被颗粒吸附