氨基糖苷类抗生素()

氨基糖苷类抗生素()第1页，共43页，2023年，2月20日，星期五7.1概述氨基糖苷类抗生素的分类2氨基糖苷类抗生素的应用1第2页，共43页，2023年，2月20日，星期五7.1.1氨基糖苷类抗生素的应用具有抗结核杆菌作用的氨基糖苷天然产物：链霉素(streptomycin)、卡那霉素(kanamycin)。具有抗绿脓杆菌活性的氨基糖苷天然产物：庆大霉素(gentamicin)、妥布霉素(tobramycin)、小诺米星(micronomicin)、西索米星(sisomicin)。半合成品：阿米卡星(amikacin)、地贝卡星(dibekacin)、异帕米星(isepamicin)、依替米星(etimicin)、奈替米星(netilmicin)。第3页，共43页，2023年，2月20日，星期五7.1.1氨基糖苷类抗生素的应用3.抗革兰阳性菌与阴性菌，不抗结核杆菌与绿脓杆菌的氨基糖苷天然产物：核糖霉素(ribostamycin)、卡那霉素B(kanamycinB)、阿司米星(astromicin，福提霉素)。4.具有特定用途的氨基糖苷天然产物：大观霉素(spectinomycin，淋病用)、新霉素(neomycin，局部用)、巴龙霉素(paromomycin，肠道用)、阿贝卡星(arbekacin，抗MRSA用)。第4页，共43页，2023年，2月20日，星期五7.1.2氨基糖苷类抗生素的分类第5页，共43页，2023年，2月20日，星期五7.1.2氨基糖苷类抗生素的分类1.链霉胍衍生物组第6页，共43页，2023年，2月20日，星期五7.1.2氨基糖苷类抗生素的分类2.2-去氧链霉胺衍生物组第7页，共43页，2023年，2月20日，星期五7.1.2氨基糖苷类抗生素的分类第8页，共43页，2023年，2月20日，星期五7.1.2氨基糖苷类抗生素的分类3.其他氨基环醇衍生物组（1）有效霉胺类型第9页，共43页，2023年，2月20日，星期五7.1.2氨基糖苷类抗生素的分类（2）春日糖胺类型第10页，共43页，2023年，2月20日，星期五7.1.2氨基糖苷类抗生素的分类第11页，共43页，2023年，2月20日，星期五7.1.2氨基糖苷类抗生素的分类（3）福提霉胺类型第12页，共43页，2023年，2月20日，星期五7.2链霉素的结构和理化性质链霉素主要理化性质2链霉素的结构1第13页，共43页，2023年，2月20日，星期五7.2.1链霉素的结构 链霉素的结构链霉素是含有链霉胍的氨基糖苷类抗生素族中的主要成员，是由链霉胍、链霉糖、N-甲基-L-葡萄糖胺构成的糖苷。第14页，共43页，2023年，2月20日，星期五7.2.1链霉素的结构 链霉素或双氢链霉素的效价标准，系以1μg链霉素碱为1个单位。第15页，共43页，2023年，2月20日，星期五7.2.2链霉素主要理化性质1.物理性质链霉素游离碱为白色粉末。大多数盐类也是白色粉末或结晶，无臭，味微苦。链霉素分子中有三个碱性基团，其中两个是链霉胍上的强碱性胍基(pK=11.5)，第三个是葡萄糖胺上的弱碱性的甲氨基(pK=7.7)。当pH值很高时，链霉素成游离碱(Str)形式；当pH值降低时，可逐渐电离成一价正离子(Str-H+)、二价正离子(Str-H2+2)；在中性及酸性溶液中，成为三价正离子(Str-H3+3)。根据链霉素碱性基团的pK值，已求得在pH=6.0～14.0范围内的各种形式的链霉素的平衡含量。第16页，共43页，2023年，2月20日，星期五7.2.2链霉素主要理化性质第17页，共43页，2023年，2月20日，星期五7.2.2链霉素主要理化性质2.稳定性第18页，共43页，2023年，2月20日，星期五7.2.2链霉素主要理化性质第19页，共43页，2023年，2月20日，星期五7.2.2链霉素主要理化性质 双氢链霉素在中性及偏酸性条件下的稳定性与链霉素相似。因分子没有游离醛基，所以在碱性下比链霉素稳定得多。第20页，共43页，2023年，2月20日，星期五7.2.2链霉素主要理化性质3.溶解度第21页，共43页，2023年，2月20日，星期五7.2.2链霉素主要理化性质4.光学性质 各种链霉素盐的分子，均含有许多不对称碳原子，故都具有旋光性。链霉素硫酸盐的比旋度为［α］25D=-79(1%水溶液)，盐酸盐的为［α］25D=-86.1(1%水溶液)，氯化钙复盐的为［α］25D=-76(1%水溶液)，双氢链霉素硫酸盐的为［α］25D=885(1%水溶液)。由此可绘制一定范围的比旋度与链霉素浓度的关系曲线，利用这种关系就能直接迅速测得链霉素的浓度，该法在工业生产控制上很有意义。第22页，共43页，2023年，2月20日，星期五7.2.2链霉素主要理化性质5.链霉素盐类的性质 链霉素是一种有机碱，可以和很多无机酸和有机酸形成盐类，医疗上使用的是硫酸盐。有些盐类不溶于水，如链霉素和一些磺酸、羧酸、磷酸酯等形成的盐类，不溶于水，可溶于有机溶剂中。第23页，共43页，2023年，2月20日，星期五7.2.2链霉素主要理化性质6.链霉素的降解反应 在链霉素分子中，连接链霉胍和链霉糖之间的苷链要比连接链霉糖和氨基葡萄糖之间的苷键弱得多。因此在温和的酸性条件下，链霉素可水解为链霉胍(streptidine,Ⅰ)及链霉二糖胺(streptobiosamine，Ⅱ)——链霉糖和氨基葡萄糖以苷键相连的双糖。其反应为：第24页，共43页，2023年，2月20日，星期五7.2.2链霉素主要理化性质 在稀碱溶液中，链霉素也降解为链霉胍和链霉二糖胺，后者进一步水解为链霉糖和N甲基-L-葡萄糖胺，而链霉糖则经分子重排而形成麦芽酚(maltol，Ⅴ)。其反应式如下第25页，共43页，2023年，2月20日，星期五7.2.2链霉素主要理化性质第26页，共43页，2023年，2月20日，星期五7.2.2链霉素主要理化性质 链霉胍在温和碱性条件下，如与Ba(OH)2作用，水解成中性链霉脲(strepturea，Ⅵ)。链霉胍经6mol/LNaOH溶液水解后，则生成强碱性物质链霉胺(streptamine,Ⅶ)。其反应式如下：第27页，共43页，2023年，2月20日，星期五7.2.2链霉素主要理化性质7.氧化和还原反应（1）直接还原法（2）电解还原法（3）化学还原法还原反应式为：4Str-CHO＋KBH4＋4H2O4Str-CH2OH＋KOH＋H3BO3第28页，共43页，2023年，2月20日，星期五7.2.2链霉素主要理化性质8.醛基反应 这种沉淀在水中不易分解，既可同不含醛基链霉胍(杂质1号)等杂质分开，又可在酸性条件下或用强酸性阳离子交换树脂处理，再分解为链霉素和伯胺。其反应过程如下：第29页，共43页，2023年，2月20日，星期五7.2.2链霉素主要理化性质 链霉素与羟胺、半胱氨酸和氨脲反应，能生成无活性的衍生物，其中与羟胺的反应可用于链霉素的无菌试验。其反应式如下：第30页，共43页，2023年，2月20日，星期五7.3链霉素发酵生产工艺发酵工艺及控制要点2生产菌种1第31页，共43页，2023年，2月20日，星期五7.3.1生产菌种菌种采用冷冻干燥法或砂土管法保存。严格掌握保存生产菌种的条件。严格控制生产菌落在琼脂斜面上的传代次数，一般以3次为限，并采用单菌落传代和新鲜斜面。定期进行纯化筛选，淘汰低单位的退化菌落。不断选育出高单位的新菌种，保证稳产高产。第32页，共43页，2023年，2月20日，星期五7.3.2发酵工艺及控制要点斜面孢子培养将砂土管(或冷冻管)菌种接种到斜面培养基上，经培养后即得原始斜面。斜面培养基的主要成分有葡萄糖、蛋白胨和豌豆浸汁等，其中蛋白胨和豌豆浸汁的质量对斜面孢子质量影响很大。蛋白胨是最关键的原材料，对产孢子数量的影响不容忽视。豌豆的品种和产地以及培养基的pH值(以中性或偏酸性为宜)对产孢子质量亦有影响，需特别注意。第33页，共43页，2023年，2月20日，星期五7.3.2发酵工艺及控制要点2.摇瓶种子培养 生产斜面的菌落接种到摇瓶培养基中，经过培养即得摇瓶种子。种子质量以菌丝的阶段特征、发酵单位、菌丝黏度或浓度、糖氮代谢、种子液色泽和无杂菌检查为指标。摇瓶种子(母瓶)可以直接接种子罐，也可以先扩大培养，用培养所得的子瓶接种。摇瓶种子检查合格后，贮存于冷藏库内备用，冷藏时间最多不超过7天。摇瓶培养基的成分为黄豆饼粉、葡萄糖、硫酸铵、碳酸钙等，其中黄豆饼粉的质量和葡萄糖的用量对种子质量都有影响。葡萄糖用量多少对菌种的氨氮代谢和菌丝黏度有影响。第34页，共43页，2023年，2月20日，星期五7.3.2发酵工艺及控制要点3.种子罐扩大培养 种子罐培养是用来扩大种子量的。种子罐培养为2～3级，可根据发酵罐的体积大小和接种量来确定。第一级种子罐一般采用摇瓶种子接种，2～3级种子罐则是逐级转移，接种量一般都为10%左右。种子质量对后期发酵的影响甚大，因此种子必须符合各项质量要求。故在培养过程中，必须严格控制好罐温、通气搅拌和泡沫控制，以保证菌丝生长良好，得到合格的种子。第35页，共43页，2023年，2月20日，星期五7.3.2发酵工艺及控制要点4.发酵罐培养及控制要点（1）链霉素的发酵培养基培基培养基主要由葡萄糖、黄豆饼粉、硫酸铵、玉米浆、磷酸盐和碳酸钙等所组成。链霉素发酵使用的氮源，为有机氮源和无机氮源。有机氮源包括黄豆饼粉、玉米浆、蚕蛹粉、酵母粉和麸质水，其中以黄豆饼粉为最佳，其他可作为辅助氮源。无机氮源以硫酸铵和尿素为最常用，氨水既可作为无机氮源使用，又可用于调节发酵pH值。第36页，共43页，2023年，2月20日，星期五7.3.2发酵工艺及控制要点（2）链霉素的发酵条件及中间控制要点①溶氧的影响及控制第37页，共43页，2023年，2月20日，星期五7.3.2发酵工艺及控制要点②温度的影响及控制 灰色链霉菌对温度敏感。据报道，Z-38菌株对温度高度敏感，25℃时发酵单位为10mg/（L·h），27℃时为17.3mg/（L·h），29℃时为21.1mg/（L·104h），而31℃则为5.75mg/（L·h）。试验研究表明，链霉素发酵温度以28.5℃左右为宜。第38页，共43页，2023年，2月20日，星期五7.3.2发酵工艺及控制要点③pH值的影响及控制 链霉菌菌丝生长的pH值约为6.5～7.0，而链霉素合成的pH值约为6.8～7.3，pH值低于6.0或高于7.5，对链霉素的生物合成都不利。因此很多国家为了准确控制pH值，使用pH值自动控制装置。这样，可提高发酵单位，又可以减少培养基中碳酸钙的用量，在发酵液预处理时，还可减少中和用酸量。第39页，共43页，2023年，2月20日，星期五7.3.2发酵工艺及控制要点④中间补料控制 为了延长发酵周期、提高产量，链霉素发酵采用中间补碳、氮源，通常补加葡萄糖、硫酸铵和氨水，这样还能调节发酵的pH值。根据耗糖速率，确定补糖次数和补糖量。发酵各阶段的最适糖浓度，系根据菌种的特性确定，以解除葡萄糖对甘露糖苷酶的分解阻遏作用，提高链霉素的产量。放罐残糖浓度最好低于1%，以有利于后续的提取精制。第40页，共43页，2023年，2月20日，星期五7.4链霉素的提取和精制1.发酵液的过滤及预处理发酵终了时，所产生的链霉素，有一部分是与菌丝体相