獸用頭孢類抗生素多是半合成類β-內(nèi)酰胺類藥物，通?？诜茈y吸收，所以基本都是注射使用給藥才能有效。這類抗生素的分子結(jié)構(gòu)中，一般都有頭孢烯的特殊結(jié)構(gòu)，所以統(tǒng)稱為頭孢類藥物。

又因?yàn)樗鼈兪乔嗝顾仡惪股胤肿永锏?-氨基頭孢烷酸的衍生物，所以大類來說，青霉素類抗生素和其進(jìn)化品類“頭孢類抗生素”，又都屬于β-內(nèi)酰胺類抗生素。雖然頭孢類抗生素與青霉素類抗生素都屬β -內(nèi)酰胺類抗生素，但是，不同的是：頭孢類抗生素的母核是7-氨基頭孢烷酸，而青霉素類抗生素的母核則是6-氨基青霉烷酸，它們之間這一結(jié)構(gòu)上的差異，便使得頭孢類抗生素可以耐受青霉素酶，即對青霉素酶耐藥的細(xì)菌，頭孢類抗生素仍然呈現(xiàn)強(qiáng)大的殺菌作用。

當(dāng)然，頭孢類抗生素的這種衍變，使得它們與青霉素類抗生素具有相似的抗菌機(jī)制。都是作用靶位在細(xì)菌的細(xì)胞壁，抑制、破壞細(xì)菌細(xì)胞壁的合成，造成細(xì)菌細(xì)胞裂解而致細(xì)菌細(xì)胞壁“漏洞百出”，致使細(xì)胞內(nèi)重要生命物質(zhì)外泄而致細(xì)菌死亡。并且，頭孢類抗生素對正處于繁殖期的細(xì)菌，作用最強(qiáng)。由于哺乳動物的細(xì)胞沒有細(xì)胞壁，頭孢類抗生素對畜禽體細(xì)胞來說，幾乎沒有任何危害，所以畜禽使用是非常安全的，它們又是最安全的抗菌素之一。

青霉素類抗生素改造為半合成頭孢類抗生素，通常改造的部位有以下四個(gè)，如下圖所示：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ取代基。實(shí)際藥物研發(fā)過程中，通過對上述四個(gè)部位結(jié)構(gòu)的改造、結(jié)構(gòu)的修飾，最終達(dá)到改進(jìn)上一代或上一種抗生素的性能，如拓展了抗菌作用譜，提高了藥物的吸收與生物利用度，增強(qiáng)了抗菌的活性，，降低了藥物的毒副作用，提高了抗菌的敏感率，優(yōu)化了藥物的體內(nèi)代動力學(xué)性質(zhì)，提高了藥物的穩(wěn)定性等。如今，針對頭孢類抗生素的結(jié)構(gòu)改造已經(jīng)取得一系列科技成果，總結(jié)出構(gòu)效關(guān)系如下。

首先是對Ⅰ部位改造的構(gòu)效關(guān)系

Ⅰ部位是7位取代的酰胺側(cè)鏈，是抗菌譜的決定基團(tuán)。依據(jù)改造青霉素的經(jīng)驗(yàn)，把半合成青霉素6位上可擴(kuò)大抗菌譜的取代基引入，同時(shí)在3位上搭配取代基進(jìn)行優(yōu)化組合，可擴(kuò)大抗菌譜并提高抗菌活性,增加對β-內(nèi)酰胺酶的穩(wěn)定性。7-位引入親酯性基團(tuán)，如苯環(huán)、噻吩、含N雜環(huán)，并在3位引入雜環(huán)可擴(kuò)大抗菌譜增強(qiáng)抗菌活性。

其次是對Ⅱ部位改造的構(gòu)效關(guān)系

Ⅱ部位是7α-H，7位引入α-甲氧基的衍生物稱為頭霉素類，由于甲氧基的空間位阻作用，阻止酶分子與內(nèi)酰胺環(huán)接近，增加了藥物對β-內(nèi)酰胺酶的穩(wěn)定性，并提高對厭氧菌的活性。

再次是對Ⅲ部位改造的構(gòu)效關(guān)系

Ⅲ部位，是環(huán)中5位的S原子，影響抗菌效力。S用生物電子等排體—CH2—，—O—替代時(shí)，構(gòu)成碳頭孢烯和氧頭孢菌素。氧頭孢烯生物活性較頭孢烯有所提高，但這類藥物對產(chǎn)β-內(nèi)酰胺酶的穩(wěn)定性差，易被青霉素酶水解。

最后是對Ⅳ部位改造的構(gòu)效關(guān)系

Ⅳ部位是3位取代基，既能提高抗菌作用和拓寬抗菌譜，又能影響藥效學(xué)和藥物代謝動力學(xué)的性質(zhì)。近幾十年來，人們對頭孢菌素C-3位進(jìn)行了各種改造,實(shí)現(xiàn)了C-3位的功能化,合成了許多具有生理活性和臨床有效的藥物。

3位用—CH3，－Cl，或含氮雜環(huán)取代可以改進(jìn)口服，第四代頭孢類抗生素——頭孢喹肟的特點(diǎn)，就是3位帶有正電荷的季銨，它相比頭孢噻呋來說，大大增強(qiáng)的對細(xì)菌細(xì)胞膜的穿透力，即頭孢喹肟比頭孢噻呋對病原菌的抗菌大幅增強(qiáng)；并且頭孢喹肟比頭孢噻呋對對?內(nèi)酰胺酶親和力極低，即頭孢喹肟相比頭孢噻呋具有很高的敏感率（對頭孢噻呋耐藥的病原菌，對頭孢喹肟仍然高度敏感）。

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