• Chaát öùc cheá beta lactamase + caùc penicillin: môû roäng phoå khaùng khuaån cuûa nhöõng chaát naøy leân caùc vi. khuaån tieát men penicillinase[r]
(1)KHAÙNG SINH -LACTAMIN (-LACTAM)
(2)(3)CÁC THUỐC CHÍNH
Penicillin: (PENAM)
penicillin G; penicillin V methicillin; oxacillin
ampicillin; amoxicillin; carbenicillin; ticarcillin
Chất ức chế -lactamase: (OXAPENAM)
acid clavulanic
CARBAPENEM: imipenem
N
S O
N
O O
(4)CAÙC THUỐC CHÍNH
Cephalosporin (CEPHEM)
Thế hệ I : cephalexin; cephalothin
Thế hệ II: cefoxitin; cefaclor
Thế hệ III: cefotaxime; cefoperazone; ceftriaxone
Thế hệ IV: cefepime
Thế hệ V: ceftobiprole
MONOBACTAM: aztreonam
N O
S
(5)(6)CƠ CHẾ KHÁNG KHUẨN
Transpeptidases = Penicillin-binding proteins (PBP)
(7)Drugs that inhibit the cross-linking of the peptidoglycan chains The final step in the
(8)(9)CƠ CHẾ ĐỀ KHÁNG
Vi khuẩn đề kháng lactamin theo chế sau:
Đề kháng enzym: VK sản xuất -lactamase Đề kháng không enzym:
- thay đổi tính thẩm thấu màng tế bào - biến biến đổi PBP
(10)Thí dụ: Sự đề kháng Staphylococcus aureus
- Sx penicillinases
(11)(A) Stereo view of the active site of PBP 2a of S aureus depicted as a solvent-accessible surface (green) The side chains of the active-site serine and lysine are shown as capped sticks and colored by atom types (carbon in gray, oxygen in red, and nitrogen in blue) The backbone of the loop that caps the active site is shown as an orange wire
(B) Stereo view of the active site from the same perspective shown in panel A, except the loop is now shown as a solvent-accessible surface for both the backbone and the side chain functionalities The presence of the loop blocks the active-site access for molecules the size of typical –lactam
antibiotics
The development of new –lactam antibiotics that inhibit PBP 2a is significant progress and
(12)HOẠT TÍNH KHÁNG KHUẨN
Quan hệ cấu trúc – tác động
N O COOH H HN O O R H H 1 2 3 4 5 6 7 Penicillin N NH O O R1 H H 1 3 4 5 6 7 S COOH R2 N NH O O R
H R1
SO3H R2
cephalosporin
(13)NHOÙM PENICILLIN
(14)N S COOH H HN O O R H H 1 2 3 4 5 6 7 Penicillin N S COOH H
H2N
O H H 1 2 3 4 5 6 7 6-aminopenicillinic acid
Danh pháp IUPAC
Amid- acid (2S, 5R, 6R-amino-6-dimethyl-3,3-oxo-7-thia-4-aza-1-bicyclo [3.2.0]-heptan carboxylic)
Danh pháp thông dụng
(15)ĐIỀU CHẾ
Từ nấm Penicillium notatum
Penicillin G (thêm vào môi trường acid phenylacetic …) Penicillin V (thêm vào môi trường acid phenoxyacetic …)
60mg/L 20 g/L Phương pháp sinh học
(16)ĐIỀU CHẾ
Bán tổng hợp
N S COOH H HN O O R H H 1 2 3 4 5 6 7 Penicillin N S COOH H
H2N
O H H 1 2 3 4 5 6 7 6-aminopenicillinic acid
B-condition = Me2SiCl2 2 n-Bu-OH, -40oC 3 H2O, 0oC
A- condition
B-condition
A-condition = Aclylase
N S COOH H HN O O R1 H H 1 2 3 4 5 6 7 Penicillin BTH N S COOH H
H2N
O H H 1 2 3 4 5 6 7 6-aminopenicillinic acid
(17)BÁN TỔNG HỢP AMOXICILLIN N S O COOH CH3 CH3 H2N
6-APA
+ Cl Si CH3 CH3 CH3 trimethyl clorosilon N S O CH3 CH3 H2N
O
O Si H3C
CH3 CH3 6-aminopenicillanic acid trimethylsilyl ester (I) (I) + HO Cl O NH2 .HCl D-(-)2-(4-hydroxyphenyl)-glycyl clorid hydroclorid N,N-dimethylanilin N S O CH3 CH3 HN O O Si H3C
CH3 CH3
O
NH2 HO
amoxiillin trimethylsilyl ester (II)
(II) H2O, pH 1,3-1,5
(18)Tính chất vật lý
Các penicillin dạng muối dạng acid bột trắng không mùi tinh khiết
Phoå UV N S COOH H HN O O R H H 1 2 3 4 5 6 7 Penicillin Benzylpenicillin K (BP 2007) Absorbance (2.2.25)
Dissolve 94.0 mg in water R and dilute to 50.0 ml with the same solvent
Measure the absorbance of the solution at 325 nm, 280 nm and at the maximum at 264 nm, diluting the solution, if necessary, for the
(19)Tính chất vật lý
Phổ IR: vùng 1600-1800 cm-1
(20)Tính chất vật lý
Năng suất quay cực
Specific optical rotation (2.2.7)
Dissolve 0.500 g in carbon dioxide-free water R and dilute to 25.0 ml with the
same solvent The specific optical rotation is + 270 to + 300, calculated with reference to the dried substance
(21)Tính acid
• Tạo muối natri kali (bền) Tan nước, pha tiêm
Tính chất hóa học
N S
COOH H
HN
O O
R
H H
1
2 3 4 5 6
7
Penicillin
Natri amoxicillin
(22)Tính acid
• Tạo muối với amin:
– Procain penicillin: tác động kéo dài 24-48 h,
– Benethamin penicillin: tác động kéo dài 3-7 ngày, – Benzathin penicillin: tác động kéo dài 2-4 tuần
Tính chất hóa học
N S
COOH H
HN
O O
R
H H
1
2 3 4 5 6
7
Penicillin
Procain benzylpenicillin
(23)Tính acid
• Tạo thành este, tiền chất PNC có khả phóng thích trở lại kháng sinh in vivo
Tính chất hóa học
H N O H2N H
N S O COOR CH3 CH3
R = O CMe3 O
Pivampicillin
R = O
O Talampicillin R = O Me O Me O Bacampicillin
(24)Cơ chế thủy phân acyloxymethyl ester esterase Penicillin
O
O O OMe3
O
Esterase
H
Penicillin
O
O O
H
H
Penicillin
O OH
(25)C NR2 O
R : :
C R O : :
N R R
Comparison of tertiary amide and β-lactam carbonyl groups
(26)Tính không bền vòng beta lactam (OH- hay penicillinase)
- Chú ý tương kỵ với
những chất có tính kiềm
penicillin OH N
S O H H N R O H
CO2H
HN S COOH C O HO H H R O acid penicilloic S N COOH ROCHN OH O
- CO2 S N H COOH ROCHN S N H ROCHN CO 2H acid penilloic ROCHN O H penilloaldehyd HS COOH H2N
+
D-penicillamin
(27)Sự alcol phân amino phân
N S
O NH
CH3 COOH H
CH3 C
R
O
N S CO
NH
CH3 COOH H
CH3 C
R
O
D D
Tác nhân nhân sản phẩm alcol R'OH R'O ester penicilloic
amin R'-NH-R'' R'-N-R'' amid penicilloic
(28)HN S CH3 CH3 COOH H N C R O O NH OH N S CH3 CH3 COOH H N C R O O
NH2OH
(29)Sự mở vòng β-lactam xúc tác ion kim lọai
(Phức tạo thành với ion kim lọai họat hóa cơng nhân)
N S
CH3 CH3 O O
O M
2 +
HN Ac
N
O O
O M
2 +
HN Ac
H H H H S
X
(30)Tính không bền vòng beta lactam (acid mạnh, nóng HgCl2)
N S O
N H H
CH2O2H R O H H HN S N H H
CO2H R O H O N HS N H
CO2H R O O HN HS N
CO2H R O O HN S H N
CO2H R O O HO H H acid penicilloic ROCHN O H penilloaldehyd HS COOH H2N
+
D-penicillamin S
N H
ROCHN CO2H
acid penilloic
Peni G bền pH= 6-7 Họat tính KS giảm nhanh
(31)(32)(33)N S H CO NH COO C H NH2 O H H Na Ampicillin Na N S H CO NH COO C H NH2 O H H HO Amoxicillin N S O HN CH3 COO H H H CH3 CO CH2 R' N S NH H COO H H O C O H2 C O R
(34)Kieåm nghiệm
Định tính:
- Phổ IR
- Sắc ký lớp mỏng
- Phản ứng với hydroxylamin, sau với CuSO4 - Phản ứng màu với acid H2SO4
- Phản ứng màu với dd formaldehyd H2SO4
N S
O HN
CH3 COO H
H
H
CH3 CO
CH2
(35)Kiểm nghiệm
Kiểm tinh khiết
- Độ hấp thu UV
- pH
- Năng suất quay cực
- Các tạp chất thơng thường: Thí dụ kim loại nặng
- Các tạp chất liên quan: Thí dụ N,N-dimethylanilin (trong ampicillin amoxicillin) sắc ký khí
(36)Kiểm nghiệm Định lượng
1 PHƯƠNG PHÁP OXY HĨA KHỬ
2 PHƯƠNG PHÁP HPLC
3 PHƯƠNG PHÁP VI SINH VẬT
(Xác định hoạt lực kháng sinh)
(37)• Các kháng sinh nhóm penicillin độc, • Tai biến chủ yếu dị ứng,
• Dị ứng nhẹ gây ngứa, mề đay… • Dị ứng nặng gây shock phản vệ
(38)PENICILLIN NHÓM I
Penicillin thiên nhiên
Penicillin G (benzyl penicillin)
Dạng tác dụng nhanh: Na/K benzyl penicillin
Dạng tác dụng chậm: procain PNC, benethamin PNC, benzathin PNC
Penicillin V (phenoxy methyl penicillin) N S O HN CH3 COO H H H CH3 CO CH2 R' N S NH H COO H H O C O H2 C O R
(39)Phổ kháng khuẩn hẹp, chủ yếu gram (+):
Cầu khuẩn gram (+): tụ cầu không tiết
penicillinase, liên cầu, phế cầu
Cầu khuẩn gram (-): lậu cầu (khuynh hướng tăng
MIC xuất chủng đề kháng)
Xoắn khuẩn: xoắn khuẩn giang mai, leptospira
vaø Borelia burgdorferi
Trực khuẩn gram (+): trực khuẩn gây bệnh bạch
haàu, bệnh than, listeria(viêm màng não), erysipelothrix (viêm quầng)
PENICILLIN NHÓM I
Phổ kháng khuẩn
(40)PENICILLIN NHOÙM II
Meticillin, oxacillin, cloxacillin, dicloxacillin,
• Phổ hẹp gần giống penicillin nhóm I, có khả kháng lại penicillinase S aureus tieát
N
S
O HN
CH3 COO H
H
H
CH3 CO
O CH3
O CH3
(41)N
S
O HN
CH3
COO H
H
H
CH3
CO C
C N
O
C CH3
X
Y
Na isoxazolylpenicillin
PENICILLIN NHOÙM II
Meticillin, oxacillin, cloxacillin, dicloxacillin,
X Y -
Oxacillin (Bristopen) H H Cloxacillin (Orbenin) Cl H Dicloxacillin (Dicloxil) Cl Cl Fluocloxacillin (Floxapen) Cl F
(42)Phổ KK penicillin phụ thuộc vào:
- Cấu trúc
- Khả xuyên màng VK gram âm -Tính nhạy cảm với betalactamse
- Ái lực với enzym mục tiêu transpeptidase - Tốc độ bị bơm ngòai VK gram âm
Mò mẫm (trial and error) để tìm kiếm penicillin phổ rộng
Một lượng lớn chất tương đồng tổng hợp với thay đổi nhánh bên, với nhận xét SAR sau:
- Nhóm hydrophobic (peni G) tốt gram + không tốt gram _ - Sự gia tăng gram âm tìm thấy tốt với nhóm hydrophylic carbon alpha (điều cho trợ giúp penicillin băng qua porin ‘outer cell membrane’ VK gram âm)
N S
O HN
CH3 COO H
H
H
CH3 CO
CH2
(43)N S
O HN
CH3 COO H
H
H
CH3 CO
CH2
R'
Thế C chức carboxamid (PNC- G): amin, hydroxyl, carboxylic, sulfonilic
(44)PENICILLIN NHOÙM III
S O
NH
COOH C
O NH2
HOOC
penicillin N
Dịch nuôi cấy
Cephalosporium acremonium
(yếu peni G tren gramdương, có tác động gram âm)
PENICILLIN NHÓM Ampicillin
(45)• Nhóm III: gồm có phân nhóm IIIA III B:
III-A: nhóm amin (NH2): Ampicillin, Amoxicillin…
(46)
PNC NHOÙM III-A Ampicillin, Amoxicillin…
2S,5R,6R)-6-[[(2R)-2-amino-2-phenylacetyl]amino]-3,
3-dimethyl-7-oxo-4-thia-1-azabicyclo[3.2.0]heptane-2-carboxylic acid
(2S,5R,6R)-6-[[(2R)-2-amino-2-(4-hydroxyphenyl)acetyl]amino]-3,3-dimethyl-7-oxo-4-thia-1-azabicyclo[3.2.0]heptane-2-carboxylic acid,
- Bền với acid
(47)• Phổ penicillin G cộng thêm số vi khuẩn gram âm Haemophilus, Escherichia, Proteus
mirabilis, Salmonella, Shigella
• Một số vi khuẩn gây nhiễm trùng mắc phải bệnh viện khơng nhạy cảm với nhóm kháng sinh này:
Enterobacter, Serratia, Proteus indol dương, Providencia, Bacillus pyocyanic
Phổ kháng khuẩn III-A
(48)PNC NHOÙM III-B
Azlocillin, Mezlocillin, Piperacillin…
Tác động mầm đề kháng với ampicillin như:
Klebsiella, Enterobacter, Serratia, Pseudomonas…
(49)Na N S H HN COO O H H CO C H COO Ar Z S Z Na Na Ar Carbenicillin Carindacillin Ticarcillin
PENICILLIN NHOÙM IV (α-carboxy-PNC)
Carbenicillin, ticarcillin, carindacillin
Z=phenyl : Carfecillin
N S HN H H
O O
C H C SO3H
COO Na Sulbenicillin
Beàn veà mặt hóa học
Hoạt tính KK tương tợ
α-carboxy-PNC
- Hoạt tính trực khuẩn mủ xanh - Đồng vận với aminosid
(50)PENICILLIN NHOÙM VI (Amidino-PNC)
N
S
O N
CH3 COO H
H
H
CH3 CH
N R' Teân hóa học
Na+
CH2 O CO C(CH3)3 (HCl)
Mecillinam Pivmecillinam (Selexid)
Amidinopenicillin R'
Phoå KK hẹp, tập trung chủ yếu VK gram âm Rất nhạy cảm: Escherichia coli
Nhạy cảm: Yersinia, Salmonella, Shigella, Enterobacter, Citrobacter, Klebsiella (không sản xuất sản xuất yếu penicillinase)
Không đề kháng chéo với ampicillin
N
azepan-1-ylmethanimine CH NH
(51)•CHẤT ỨC CHẾ β-LACTAMASE ĐẠI CƯƠNG
• Nhiều loại vi khuẩn có khả tiết enzym beta lactamase phân hủy kháng sinh họ beta lactamine Sự sản sinh enzym tự nhiên hay tiếp nhận
(52)• Chất ức chế beta lactamase + penicillin: mở rộng phổ kháng khuẩn chất lên vi
khuẩn tiết men penicillinase
• Sau gắn với men penicillinase, chất bị phân hủy
(53)(54)Acid clavuclanic (suicide inhibitor)
Thu từ Streptomyces clavuligerus Cấu trúc clavam (oxapenam)
Được sử dụng dạng muối kali clavuclanat Các phối hợp: acid clavuclanic – amoxicillin,
acid clavuclanic – ticarcilin
clavulanate – meropenem (đang nghiên cứu)
N
O
C H
H H
O
CH2OH
(55)Cải thiện mầm nhạy cảm sản xuất beta lactamase Neiserria gonorhoeae, Haemophilus,
E coli, Salmonella…
A clavuclanic – ticarcillin
Phối hợp gia tăng tác động Staphylococcus
(95% Streptococcus nhạy cảm với phối hợp acid clavuclanic – ticarcillin so với 49% sử dụng một ticarcillin)
Phổ kháng khuẩn phối hợp
(56)• Dẫn chất penam, bán tổng hợp từ APA
• Cấu trúc tương tự penicillin khơng có nhóm C6 (mất C*),
• S vị trí oxy hóa thành SO2, • Cấu hình C2 C5 giống penicillin Sulbactam
(2S,5R)-3,3-Dimethyl-7-oxo-4-thia-1-azabicyclo[3.2.0]heptane-2-carboxylic acid 4,4-dioxide
Phối hợp sulbactam-ampicillin
N S H
H H
O H COOH
CH3
CH3
O
(57)- Dẫn chất este đơi từ sulbactam ampicillin
- Hoạt tính cầu khuẩn gram dương, gram âm; trực khuẩn gram dương, gram âm
- Được dùng tai-mủi-họng, hô hấp, sinh dục, da… mầm nhạy cảm
Sultamicillin
N S
CH3 CH3
O
O O
O
N S
O H3C
H3C
O O O
H N O NH2
(58)• Dẫn chất sulbactam mà nhóm methyl mang nhóm triazolyl
• Chất ức chế betalactamase khơng thuận nghịch phổ rộng
• Sử dụng dạng phối hợp tazobactam - piperacillin Tazobactam
N S H H H
O H COOH
CH2 CH3 O
O
N
(59)CARBAPENEM
N O
Carbapenem
N HO
H3C O
COOH S
NH2
Thienamycin (1977)
Thienamycin :
- trích từ mơi trường ni cấy Streptomyces cattleya - hoạt tính kháng khuẩn rộng
- hoạt tính Pseudomonas - kháng lại β-lactamase
S NH
(60)N O
CO2
S
R Me
OH H
H Plays a role in
lactamase resistance
Double bond leading to high ring strain and increase
in lactam reactivity
Thienamycin R = NH3
(61)IMIPENEM
Acid [hydroxy-1 ethyl (R) ] –6[[(iminomethylamino-2) ethyl]thio]-3-oxo-7-aza-1bicyclo [3.2.0]hepten-2
carboxylic-2 (5R,6S)
N HO
H3C
O
COOH S
NH2
Thienamycin (1977)
N HO
H3C
O
COOH S
NH
NH
Imipenem benzyl formimidat
Kiểm nghiệm ? - Định tính
(62)IMIPENEM
Phổ kháng khuẩn
Bền vững với men beta lactamase, phổ kháng khuẩn rộng, bao gồm:
-Cầu khuẩn gram dương: Staphylococcus nhạy meticillin (MSSA), Strepococcus (kể nhóm D), Pneumococcus, Enterococcus
-Cầu khuẩn gram âm: Neisseria
-Trực khuẩn gram dương: Clostridium, Listeria monocytogenes…
- Trực khuẩn gram âm: H influenzae, E coli, Klebsiella, Proteus mirabilis, Enterobacter, Citrobacter, Serratia, Proteus vulgaris, Bacteroides fragilis, Acinetobacter, P aeruginosae
N HO
H3C
O
COOH S
NH
(63)IMIPENEM
- IV chaäm
- Dễ bị phân hủy dehydropeptidase ống thận sử dụng thường kết hợp imipenem với cilastin (chất ức chế enzym dehydropeptidase) để giới hạn chuyển hóa
cilastin N
HO H3C
O
COOH S
NH
(64)N HO
O
CO2H S
HN
NH
Imipenem 4-Methyl carbapenem
Bền thủy giải dehydropeptidase
N O
CO2 S Me
OH H
H CH3
H N
C O
N R2
R1
Meropenem R1= R2 = Me Ertapenem R1= H; R2=
CO2
(65)ME1036 ME1036 (CP5609; developed by Meiji Seika, licensed
by Forest) is a broad-spectrum carbapenem that binds with a high affinity to PBP 2a of MRSA (IC50 0.13 to 0.73 g/ml) and that exhibits potent in vitro inhibitory
activity against MRSA
A series of 4-methyl carbapenems having structural similarity to ME1036 showed potent activities against MRSA and PRSP, as well as against the gram-negative organism ampicillin-resistant, -lactamase-negative Haemophilus influenzae
N HO
O
CO2H S
HN
NH
(66)PZ-601 (Razupenem) PZ-601 (formerly known as SMP-
601; licensed from Dainippon Sumitomo Pharma Co., Ltd.,
Osaka, Japan) is a new carbapenem currently being developed by Protez Pharmaceuticals (now Novartis) that has
demonstrated a high degree of potency against MRSA
N HO
O
CO2H S
HN
NH