喹诺酮类结构
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。
喹诺酮类抗菌药物：分类与作用机制
靶向细菌DNA逆转录酶
喹诺酮类抗菌药物的作用机制主要是通过，抑制DNA的复制和细胞增殖。此类药物通常会与细菌DNA 逆转录酶结合，抑制酶的活性，从而影响其复制和转录。这样可以有效地杀灭多种细菌，包括革兰阳 性和革兰阴性细菌。此外，喹诺酮类抗菌药物还可以对细胞壁合成和蛋白质合成产生影响，以及干扰 DNA的拓扑结构，从而进一步增强其抗菌作用。
抑制DNA合成
1. 作用机制：喹诺酮类抗菌药物主要通过抑制革兰氏阳性菌和阴性菌的DNA拓 扑 异 构 酶 （ D N A g y r a s e ） 和 D N A 拓 扑 异 构 酶 I V （ To po i s o m e r a s e I V ） 的 活 性来干扰DNA复制和维持细胞生存。 2. 抑菌谱：喹诺酮类抗菌药物对革兰氏阴性菌（如大肠杆菌、克雷伯菌等）和 一些革兰氏阳性菌（如金黄色葡萄球菌、链球菌等）有很好的抑菌作用，但对革 兰氏阳性球菌（如肺炎球菌、链球菌等）的抑菌活性较低。 3. 应用临床：喹诺酮类抗菌药物的临床应用广泛，包括治疗呼吸道、泌尿道、 肠道和皮肤软组织等感染症，特别适用于治疗耐多种药物的革兰氏阴性菌感染。 但是，由于其在长期使用中可能导致耐药性和副作用的发生，应慎重使用。
谢谢
2023/5/2 |
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喹诺酮类抗菌药物：分类与作用机制
Quinolone antibiotics: Classification and mechanism of action. 汇报人： 2023/5/2 ·
Contents
喹诺酮类抗菌药物基础知识 第一代喹诺酮类药物 第二代喹诺酮类药物 第三代喹诺酮类药物 喹诺酮类药物作用机制 喹诺酮类药物用途与应用限制
PART 03
第二代喹诺酮类药 物 Second-generation quinolone drugs.
喹诺酮结构——精选推荐
喹诺酮结构1.奥⽐沙星英⽂：Orbifloxacin结构（下图是奥⽐沙星和稀⼟的配位结构图）分⼦式：C19H20F3N3O3分⼦量：395.382.依诺沙星(氟啶酸) 英⽂Enoxacin (Flumark)结构【药理毒理】本品具⼴谱抗菌作⽤，尤其对需氧⾰兰阴性杆菌的抗菌活性⾼，对下列细菌在体外具良好抗菌作⽤：肠杆菌科的⼤部分细菌，包括枸椽酸杆菌属、阴沟、产⽓肠杆菌等肠杆菌属、⼤肠埃希菌、克雷伯菌属、变形杆菌属、沙门菌属、志贺菌属、弧菌属、耶尔森菌等。
常对多重耐药菌也具有抗菌活性。
对青霉素耐药的淋病奈瑟菌、产酶流感嗜⾎杆菌和莫拉菌属均具有⾼度抗菌活性。
对铜绿假单胞菌等假单胞菌属的⼤多数菌株具抗菌作⽤。
本品对甲氧西林敏感葡萄球菌具抗菌活性，对肺炎链球菌、溶⾎性链球菌和粪肠球菌仅具中等抗菌活性。
对沙眼⾐原体、⽀原体、军团菌具良好抗微⽣物作⽤，对结核杆菌和⾮典型分枝杆菌也有抗菌活性。
对厌氧菌的抗菌活性差。
依诺沙星为杀菌剂，通过作⽤于细菌DNA螺旋酶的A亚单位，抑制DNA 的合成和复制⽽导致细菌死亡。
3．加替沙星英⽂名：Gatifloxacin分⼦式：C19H22FN3O4分⼦量：375.40【药理作⽤】加替沙星为8-甲氧氟喹诺酮类外消旋化合物，体外具有应谱的抗⾰兰⽒阴性和阳性微⽣物的活性，其R-和S-对映体抗菌活性相同。
本品抗菌作⽤是通过抑制细菌的DNA旋转酶和拓扑异构酶IV，从⽽抑制细菌DNA复制、转录和修复过程。
体外试验和临使⽤结果均表明，对以下微⽣物的⼤多数菌株具有抗菌活性：1、⾰兰⽒阳性菌：⾦黄⾊葡萄球菌(仅限于对甲氧西林敏感的菌株)、肺炎链球菌(对青霉素敏感的菌株)。
2、⾰兰⽒阴性菌：⼤肠杆菌、流感和副流感嗜⾎杆菌、肺炎克雷伯杆菌、卡他莫拉菌、病奈瑟菌、奇异变形杆菌。
3、其他微⽣物：肺炎⾐原体、嗜肺性军团杆菌、肺炎⽀原体。
4. 洛美沙星英⽂Lomefloxacin (Bareon)结构本品为第三代喹诺酮类抗菌药、抗菌谱⼴，对⾰兰阳性菌的抗菌活性与诺氟沙星相同，强于依诺沙星；对⾰兰阴性菌的作⽤与依诺沙星相同，较诺氟沙星弱。
喹诺酮类抗菌药研究进展
喹诺酮类抗菌药研究进展近年来，喹诺酮类抗菌药在临床上得到了广泛的应用，成为了重要的治疗药物之一。
喹诺酮类抗菌药不仅具有广谱抗菌效果，而且具有良好的组织渗透性和生物利用度，能够在短时间内达到高浓度，并且在体内半衰期较长，从而实现长期抗菌治疗。
本文将以喹诺酮类抗菌药的研究进展作为主题，从喹诺酮的发现历史、化学结构、作用机理、药物代谢和不良反应等方面进行概述。
一、喹诺酮的发现历史喹诺酮类抗菌药在20世纪50年代由HO Hofmann首先合成。
最初的化合物只有弱效的杀菌功效，其后通过结构修饰不断改进和扩大新的代表性化合物。
第一代喹诺酮包括氧氟沙星和氧氟沙星，这些化合物具有广谱抗菌活性，但是由于其毒性和不良反应引起了人们的重视。
经过不断的改良，第二代和第三代喹诺酮的分子结构进一步优化，并且对革兰氏阴性菌、肠道菌群和肺炎链球菌等病原体具有更好的杀菌作用。
目前市场上常见的喹诺酮类抗菌药物主要包括头孢氨苄、环丙沙星、左氧氟沙星、氧氟沙星等，其中氧氟沙星属于第一代喹诺酮药物，其他为第二代或第三代喹诺酮药物。
二、喹诺酮类抗菌药的化学结构喹诺酮类抗菌药分子结构是由喹啉环和吡咯环组成，其中喹啉环在分子结构中起着重要的作用，因此也被称为“喹诺酮环”。
该结构明显影响了该类药物的抗菌活性和药理学作用。
喹诺酮类抗菌药的常见结构如图1所示。
图1 喹诺酮类抗菌药分子结构三、喹诺酮类抗菌药的作用机理喹诺酮类抗菌药的作用机理主要是通过与细菌的DNA拓扑异构酶结合，阻止DNA分离和DNA的拷贝。
临床药理学理论指导：喹诺酮类化学结构
本类药物的构效关系研究表明：4-喹诺酮母核的3位均有羧酸基，6位引入氟原子可增强抗菌作用并对金葡菌有抗菌活性；7位引进哌嗪环可提高对金葡菌及绿脓杆菌的抗菌作用（如诺氟沙星），哌嗪环被甲基哌嗪环取代（如培氟沙星），则脂溶性增加，肠道吸收增强，细胞的穿透性提高，半衰期延长。
在8位引进第二个氟原子，可进一步提高肠道吸收，延长半衰期（如洛美沙星等），N-1修饰以环丙基团（环丙沙星）或噁嗪基团（氧氟沙星）可扩大抗菌谱，增强对衣原体、支原体及分支杆菌（结核杆菌与麻风杆菌等）的抗菌活性，噁嗪环还可提高水溶性，使药物在体内不被代谢，以原形经尿排泄。
喹诺酮
1 品种及作用喹诺酮类药物化学结构构效关系：1、喹诺酮母核的3位均有羧酸基，6位引入氟原子可增强抗菌作用并对金葡菌有抗菌活性。
2、7位引进哌嗪环可提高对金葡菌及绿脓杆菌的抗菌作用（如诺氟沙星），哌嗪环被甲基哌嗪环取代（如培氟沙星），则脂溶性增加，肠道吸收增强，细胞的穿透性提高，半衰期延长。
3、在8位引进第二个氟原子，可进一步提高肠道吸收，延长半衰期（如洛美沙星等）。
4、N-1修饰以环丙基团（环丙沙星）或噁嗪基团（氧氟沙星）可扩大抗菌谱，增强对衣原体、支原体及分支杆菌（结核杆菌与麻风杆菌等）的抗菌活性，噁嗪环还可提高水溶性，使药物在体内不被代谢，以原形经尿排泄。
分代及特点：第一代 萘啶酸、 吡哌酸对G -杆菌作用强，仅适用于尿路、肠道感染第二代 诺氟沙星、氧氟沙星、环丙沙星对G -菌作用强，体内较稳定，毒性降低，可用于各系统感染第三代 左氧氟沙星 、依诺沙星、氟罗沙星、洛美沙星、司帕沙星、格帕沙星在二代基础上增加了对G +球菌、衣原体、支原体、军团菌和结核杆菌的作用，安全性高，半衰期长第四代 莫西沙星、加替沙星 、克林沙星在三代基础上增加了对抗G +球菌的活性，增加了对厌氧菌的抗菌活性 抗菌作用：1、喹诺酮类药物对肠杆菌科细菌具有强大的抗菌作用，以环丙沙星为最高，左氧氟沙星和氧氟沙星次之；对不动杆菌和铜绿假单胞菌的抗菌作用较肠杆菌科细菌差；流感嗜血杆菌呈高度敏感，奈瑟氏菌属多呈敏感。
X N O OH O F R7R1R2R5R82、喹诺酮类药物对G+球菌亦具有抗菌作用，但其抗菌作用明显较肠杆菌科细菌低，以左氧氟沙星相对最高，环丙沙星和氧氟沙星略低；仅对金黄色葡萄球菌（除甲氧西林耐药外）具抗菌活性。
3、对衣原体、支原体、军团菌和结核分支杆菌及其他分支杆菌具有一定作用。
药动学特性：1、多数品种口服吸收良好，血药浓度相对较高。
2、半衰期较长，多在3－7h。
3、蛋白结合率低，大多为14%－30%。
4、体内分布广泛，组织和体内浓度常高于或等于血药浓度，可达有效治疗水平。
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
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喹诺酮类结构
一、介绍
喹诺酮类药物是一种广泛应用于临床的抗菌药物，具有广谱抗菌活性和良好的药代动力学特性。
喹诺酮类结构是一类以喹啉-4-酮环为基础结构的有机分子。
喹诺酮类药物主要通过抑制革兰氏阴性菌的DNA合成酶DNA类II型酶，从而抑制细菌的DNA复制和转录过程，进而导致细菌的生长和繁殖受到干扰。
本文将详细介绍喹诺酮类结构的特征及其与抗菌活性的关系。
二、结构特征
2.1 喹啉-4-酮环
喹诺酮类药物的基本结构是喹啉-4-酮环，该环具有六个碳原子和一个氧原子。
2.2 扩展环结构
喹诺酮类药物还常常在喹啉-4-酮环上引入其他扩展环结构，如环氧、取代基和取代环等。
2.3 戊二酰肼基
喹诺酮类药物的另一个重要结构特征是戊二酰肼基，该基团与DNA类II型酶的结合起到了关键作用。
三、喹诺酮类药物的分类
3.1 Ⅰ代喹诺酮类药物
Ⅰ代喹诺酮类药物包括氧氟沙星、环丙沙星等。
这一代药物的抗菌活性主要针对革兰氏阴性菌。
3.2 Ⅱ代喹诺酮类药物
Ⅱ代喹诺酮类药物包括诺氟沙星、左氧氟沙星等。
这一代药物在抗菌活性上相对于Ⅰ代药物有所提高，同时具有更好的药代动力学特性。
3.3 Ⅲ代喹诺酮类药物
Ⅲ代喹诺酮类药物包括莫西沙星、加替沙星等。
这一代药物在抗菌活性和耐药性方面都有显著的改进。
四、喹诺酮类药物的抗菌作用机制
1.DNA合成酶抑制：喹诺酮类药物与DNA类II型酶结合，使酶的活性受到阻
碍，进而抑制细菌的DNA合成。
2.DNA复制的阻断：喹诺酮类药物与DNA双螺旋结构结合，阻止DNA复制过程
的进行。
3.转录的抑制：喹诺酮类药物干扰细菌的RNA聚合酶活性，抑制细菌的转录过
程。
五、喹诺酮类药物的临床应用
5.1 呼吸系统感染
喹诺酮类药物对呼吸系统感染的多种病原菌具有良好的抗菌活性，可用于治疗肺炎、支气管炎等疾病。
5.2 泌尿系统感染
喹诺酮类药物对泌尿系统感染的致病菌有很好的抗菌效果，可用于治疗尿路感染、前列腺炎等疾病。
5.3 消化系统感染
喹诺酮类药物可以有效地治疗胃肠道感染，如伤寒、副伤寒等疾病。
5.4 皮肤软组织感染
喹诺酮类药物在治疗皮肤软组织感染中也具有较好的疗效，如蜂窝织炎、脓肿等疾病。
六、喹诺酮类药物的副作用与安全性
喹诺酮类药物的常见副作用包括恶心、呕吐、腹泻等消化道反应，少数患者可能出现头痛、皮疹等过敏反应。
此外，喹诺酮类药物还存在一定的不良反应，如肝毒性、肾毒性等。
七、喹诺酮类药物的发展和展望
喹诺酮类药物自问世以来，经过几代的发展与改进，在临床应用中发挥了重要作用。
未来，随着科技的进步和药物研发的不断创新，喹诺酮类药物可能会进一步提高其抗菌活性和安全性，为临床治疗提供更好的选择。
八、总结
喹诺酮类结构是一类重要的抗菌药物的基础结构，具有广谱抗菌活性和良好的药代动力学特性。
喹诺酮类药物通过抑制细菌的DNA合成酶以及干扰DNA复制和转录过程，从而发挥抗菌作用。
喹诺酮类药物在临床中广泛应用于呼吸系统感染、泌尿系统感染等疾病的治疗，但也存在一定的副作用和安全性问题。
未来，喹诺酮类药物的研发和创新将为抗菌治疗提供更多选择。