药物化学PPT课件第五章消化系统药物.ppt
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1、,第五章 消化系统药物 Digestive System Agents,第五章 消化系统药物Digestive System Agents,止吐药,2,肝胆疾病辅助治疗药物,4,3,抗溃疡药,1,本章主要内容,促胃动力药,第一节 抗溃疡药 Anti-ulcer Agents,一、基本医学知识,胃的解剖图,各种胃溃疡的形态特征,临床对抗溃疡药物的要求,1.缓解症状(疼痛、恶心、呕吐、嗳气、胃灼热)2.治愈率高(现已达90%)3.防止复发和并发症4.免除药物的副反应5.价廉易得,黏膜、黏液局部黏膜的血流十二指肠的反溃抑制,盐酸、胃蛋白酶的分泌胃窦部的体液性分泌黏膜的损伤,胃溃疡的成因图,抗酸药,抑
2、制胃酸分泌药,黏膜保护药,抗微生物药物,各类抗胃溃疡药物,一、抗酸药,二、抑制胃酸分泌药,抗胆碱能药物,H2受体拮抗剂,抗胃泌素药,质子泵抑制剂,一、H2受体拮抗剂,发展和化学结构类型,在40年代,人们就知道内源性组胺涉及变态反应,损伤和胃分泌的生理调节。,在20世纪40年代出现的抗组胺药物,可有效地减弱组胺的许多反应,用于抗过敏疾病。但不能拮抗胃部组胺对胃酸分泌的促进作用。(现在把这批抗组胺药叫作H1受体拮抗剂),人们猜想,体内存在组胺受体的两个亚型,并把可能在胃壁细胞存在的有关胃酸分泌的组胺受体叫做H2受体。,1964年,以药物学家Black博士为首的研究小组,开始了H2受体拮抗剂的研究工
3、作。并信心十足的要从中得到抑制胃酸分泌的抗胃溃疡的药物,因H1受体拮抗剂都没有抑制胃酸分泌的作用,故研究工作从组胺的结构改造出发。,动态构效关系分析,型,型,吸电子基 有利于型推电子基 有利于型,1.咪唑类,组胺:有激动剂活性无拮抗剂活性,N-脒基组胺具有明显阻断作用,但有部分激动作用,1.咪唑类,SK&F 91851不产生激动作用,但拮抗作用有所减弱,布立马胺高度选择性H2受体拮抗剂,咪丁硫脲的主要质点之一是阳离子(分子数为40%),1,4互变异构体最少;而组胺的主要质点是1,4互变异构体(近80%),阳离子只占少部分(约3%)。两者占优势的质点各不相同,布立马胺的构效分析,布立马胺成为第一
4、个投入临床使用的H2受体拮抗剂,但口服活性小,难以有效治疗消化道疾病。布立马胺脒唑环的碱性较强(pKa 7.25),大于组胺咪唑环(pKa 5.80),离子化倾向较大。如在侧链引入吸电子基,使咪唑环的pKa值接近于组胺,可与受体更好作用,增加拮抗活性。以电子等排体硫醚基团(-S-)代替咪唑环侧链的位次甲基(-CH2-),得到硫代布立马胺(Thiaburimamide),其咪唑环的pKa为6.25,拮抗活性高于布立马胺,研究认为,如果拮抗剂的活性质点主要是与组胺相同的1,4互变异构体,则拮抗作用可能增强。明确了进一步研究的方向是通过基的变化,增加1,4互变异构体的量。,将Burimamide侧链
5、中的一个次甲基换成电负性较大的硫原子,形成含硫四原子链,同时在咪唑环的5 位接上供电子的甲基,得到甲硫咪特(Metiamide)。,生理pH下,甲硫咪脲的1,4异构体占优势。体外试验,拮抗活性比Burimamide强8-9倍;体内试验,对抗组胺或五肽内泌素引起的胃酸分泌作用,强 5倍。活性强度和安全性都达到临床试用的要求。,甲硫咪特被枪毙,在初步的临床研究中,观察到肾损伤和粒细胞缺乏症,试验被迫终止。,“我们接到公司的电话,说甲硫咪脲遭到禁用。之后,我们不得不牵着手过河,因为深怕有人会跳河,每个人都沮丧得不得了。”,这一副作用可能由分子中的硫脲基所致,于是转而寻找非硫脲结构的H2受体拮抗剂。用
6、性质类似的脲基和胍基来取代甲硫米特的硫脲基,但所得脲类衍生物活性太低,而胍类衍生物因胍基的碱性太强造成活性降低。因此设想在胍基的亚氨基氮原子上引入强吸电子的氰基和硝基,降低胍基的碱性。合成了甲硫米特的硝基胍和氰基胍的衍生物后,发现都具拮抗活性,其中氰胍衍生物西咪替丁(Cimetidine)活性最强,且无甲硫米特的毒副作用,成为选择性的强效H2受体拮抗剂。西咪替丁的发现,是药物设计的一个成功范例,西咪替丁(Cimetidine),化学名为N-氰基-N-甲基-N-2-(5-甲基-1H-咪唑-4-基)甲基硫代乙基胍;N-Cyano-N-methyl-N-2-(5-methyl-1H-imidazol
7、-4-nyl)methylthioethylguanidine,西咪替丁是第一个上市(76年,英国)的H2受体拮抗剂,一经问世即成为治疗溃疡的首选药物,刚上市时的价格是20美圆/100粒,是第一个每年销售额超过10亿美圆的药物,以后在世界上100多个国家获准上市。但后来发现,长期应用可以引起轻微的性功能障碍及乳房发育。本品有A、B、C、Z、H等多种晶型。从有机溶剂中可得A型晶,mp.139144,其生物利用度及疗效最佳。生产中用水结晶可降低成本,但产品为混晶型,mp.136144,影响产品质量和疗效。,西咪替丁分子具极性和亲水性质,限制了它对生物膜的穿透作用,故如何提高药物脂溶性,改善药代动力
8、学的性质显得尤为重要。采用前药方法,对咪唑环的N1和N3进行丁酰氧甲基化(n-Pro-COOCH2-)和烷氧羰基化(-COOEt)可达到增加活性的目的。另一种方法是改造氢键键合的极性基团,用脂水分配系数大的取代异胞嘧啶基团代替氰胍基团获得奥美替丁(Oxmetidine)。由于脂溶性提高(分配系数增加50倍),其抑制胃酸分泌作用增加15倍,且维持时间更长,但有H1拮抗副作用。,2.呋喃类,盐酸雷尼替丁(Ranitidine Hydrochloride),化学名为N-2-5-(二甲氨基)甲基-2-呋喃基甲基硫代乙基-N-甲基-2-硝基-1,1-乙烯二胺盐酸盐;N-2-5-(Dimethylamin
9、o)methyl-2-furanylmethylthio ethyl-N-methyl-2-nitro-1,1-ethenediamine hydrochloride,有效,无效,其副作用较西咪替丁小,无抗雄性激素的副作用,与其他药物的相互作用也较小。,对雷尼替丁作结构改造发现,用脂水分配系数大的5-取代异胞嘧啶基团代替二氨基硝基乙烯结构作为氢键键合的极性基团,可获得抑制胃酸分泌作用大于雷尼替丁的H2受体拮抗剂,如鲁匹替丁(Lupitidine)。,2.呋喃类,3.噻唑类,雷尼替丁生物利用度不高,将亲脂性较大的噻唑环代替雷尼替丁分子中的呋喃环所得的尼扎替丁(Nizatidine),其活性与雷尼
10、替丁相仿,而生物利用度高达95%,硫替丁Tiotidine其拮抗H2受体作用可提高10倍。胍基噻唑部分中,环上氮原子与胍基中氨基上的氢形成分子内氢键有利于生物活性。长期服用可产生壁细胞萎缩和致癌等毒性而停用,法莫替丁(Famotidine),3.噻唑类,法莫替丁为噻唑类H2受体拮抗剂的代表药,其氢键键合的极性基团为氨磺酰脒基。是选择性最高和作用最强的首选H2受体拮抗剂。无抗雄激素作用,与肝药酶系统的细胞色素P450无相互作用,似乎不影响其他药物经该系统的代谢,故配伍禁忌少。还能增加胃黏膜的血流,加强防御机制,提高止血效果。临床用于治疗胃、十二指肠溃疡,消化道出血、胃炎、反流性食管炎及卓-艾氏综
11、合征。法莫替丁有A、B两种晶型。B型晶为短小三菱棒状结晶,表观密度为0.2 g/ml,mp.150160,A型晶为长针状结晶,表观密度为0.78 g/ml,mp.167170。B型晶的活性和疗效均优于A型晶。A型晶较稳定,在结晶时若处理不当,B型可转变为A型而出现混晶,使产品熔点不稳定,熔距变长。,3.噻唑类,乙溴替丁(Ebrotidine)是具有胃黏膜保护作用的新一代H2受体拮抗剂。本品可提高上皮细胞增生活性,保护胃黏膜,抗胃酸分泌作用与雷尼替丁相似。本品与细胞色素P450的结合较少,从而排除了形成有突变作用的亚硝胺的可能。此外本品具抗幽门螺旋杆菌的活性,4.哌啶甲苯类,兰替丁Lamtidi
12、ne,抑制胃酸分泌的作用较雷尼替丁强8倍,作用持续达24 h。罗沙替丁Roxatidine是哌啶甲苯醚类的代表药,具强效抑制胃酸分泌作用,且有更好的生物利用度(90%以上)。也可制成其乙酸酯,名为吡法替丁Pifatidine,其作用快,用量小、不良反应少,复发率低,5.吡啶类,依可替丁,拉呋替丁(Lafutidine)是一新的哌啶甲苯醚类H2受体拮抗剂,2000年首次在国外上市。本品具有持续的抗分泌作用和潜在的胃黏膜保护作用,口服生物利用度低,但作用时间长。临床适应症包括胃溃疡、十二指肠溃疡用胃炎。,组胺H2受体拮抗剂的构效关系(SAR),H2受体拮抗剂都具有两个药效部位:具碱性的芳环结构和平
13、面的极性基团。受体上谷氨酸残基阴离子作为碱性芳环的共同的受点,而平面极性基团可能与受体发生氢键键合的相互作用。两个药效基团按其连接方式的不同,主要可分成二大类,不管是4原子柔性链,还是直接连接或是构象限制形式,都取决于以怎样的药效基团模型与受体相互作用。活性与整个分子的几何形状和药效基团的立体定向密切相关。而药物的脂溶性与其药代过程相关,影响着疗效和生物利用度。,组胺H2受体拮抗剂的构效关系(SAR),1.氢键键合的极性基团常见有效的氢键键合的极性基团(polar hydrogen-bonding group)如下:这些有效基团都有相似几何形状的平面电子系统,与药效学密切相关。它们的特点有:不
14、易旋转,成平面状排列;弱二性结构,在生理pH(7.4)时处于非离子化状态;具偶极和亲水性质。,2.药效基团的连接 含连接链的H2受体拮抗剂,其侧链长度以4个原子为宜。在西咪替丁分子中,氰胍NH可与咪唑环N原子通过分子内氢键成十元环形式,使两个药效基团相互靠近,类似于组胺以邻位交叉构象作用于H2受体。西咪替丁分子中硫原子和咪唑环间的甲撑基如连接上一烷基,将减小链的柔性,化合物活性降低。如把此甲撑基和咪唑5位甲基用乙撑基连接成六元环,使侧链构象固定,则该化合物完全失去抗胃酸分泌的作用。对柔性侧链进行构象限制的结构改造研究发现,将西咪替丁和雷尼替丁分子中的两个药效基团分别以苯环的间位连接得到无拮抗活
15、性的化合物A和B;当换以氢键键合活性更好的极性基团,得到化合物C和D,拮抗活性则又恢复;而西咪替丁和雷尼替丁分子中碱性芳环用胍基噻唑替代,再通过苯环的间位与各自的极性基团相接所得的化合物E和F仍然表现强效拮抗活性。说明碱性芳环与受体上受点相互作用可影响极性基团与受体氢键键合的方向和能力,它们与受体相互作用时具协同性。,组胺H2受体拮抗剂的构效关系(SAR),1970年瑞典Hssle的研究人员在筛选抗病毒药物时,发现吡啶硫代乙酰胺(Pyridylthioactamide)具有抗胃酸分泌的作用。该化合物对肝脏的毒害很大。经过使毒性降低的结构改造,把具有毒性的硫代酰胺S=C-NH2 基团用硫醚置换,
16、所得化合物 H-7767有抗胃酸分泌作用。其硫氧化衍生物替莫拉唑(Timoprazole)具有很强的抗胃酸分泌作用。然而毒理实验发现Timoprazole阻碍人体甲状腺对碘的摄取。在此基础上,进行了主、副药理作用分离的研究工作。发现在吡啶和苯并咪唑环上引人适当的取代基,可将其副作用除去,硫代乙酰胺,替莫拉唑,H-7767,二、质子泵抑制剂,吡考拉唑,1977年合成的吡考拉唑(Picoprazole)已经没有阻碍碘摄取的副作用。药理研究证明:Timoprazole、Picoprazole等抑制,胃酸分泌的机制是直接抑制胃壁细胞H+/K+-ATP酶的作用,是一类新型的抗消化道溃疡药物。H+/K+-
17、ATP酶分布胃壁细胞表层,具有排出氢离子、氯离子,重吸收钾离子的作用。表现为向胃腔直接分泌浓度很高的胃酸。这种作用是不断循环进行的,因此H+/K+-ATP酶又称为质子泵质子泵抑制剂,他直接作用于分泌胃酸的最后共同通道的H+/K+-ATP酶,与兴奋胃酸分泌的途径无关,可以治疗各种原因引起的消化性溃疡。吡考拉唑的结构中含有芳酸酯结构,化学稳定性较差。进一步进行结构衍化。在吡啶环上引入3,5-二甲基和4-甲氧基,在苯并咪唑环上用甲氧基置换甲氧甲酰基后得到奥美拉唑(Omeprazole)其抗胃酸分泌活性比吡考拉唑强510倍,化学稳定性好,为第一个上市的质子泵抑制剂。,5-甲氧基-2-(4-甲氧基-3,
18、5-二甲基-2-吡啶基)甲基亚磺酰基-1H-苯并咪唑5-Methoxy-2-(4-methoxy-3,5-dimethyl-2-pyridinyl)methylsulfinyl-1H-benz-imidazole),奥美拉唑(Omeprazole),奥美拉唑的合成,Omeprazole的亚砜基具有手征性,存在有S和R两种光学异构体。药理研究表明:Omeprazole的S和R两种光学异构体疗效一致。但药物代谢选择性却有所区别。R-(+)-Omeprazole的5位甲基被药物代谢酶CYP2C19羟基化而失活;S-(-)-异构体则主要被同工酶CYP3A4作用。药理研究指出S-(-)-异构体埃索美拉唑
19、(Esomeprazole)的体内清除率大大低于R-(+)-异构体。所以埃索美拉唑的疗效和作用时间都优于Omeprazole。,S-enantiomer(Esomeprozole),R-enantiomer,奥美拉唑,质子泵抑制剂作用机制,奥美拉唑经过结构转化再与H+/K+-ATP酶结合,产生药理活性。体内胃壁细胞是仅具有低 pH值酸性环境的特殊细胞。Omeprazole对酸不稳定,进入胃壁细胞后,受质子催化影响,发生斯迈尔斯重排(Smiles Rearrangement)。转化为螺环中间体,进一步形成次磺酸或次磺酰胺。然后与H+/K+-ATP酶的巯基形成以二硫键连结的药物酶复合物。这一过程(
20、药物的化学转化导致对酶的活性)的阐明归功于Byk Gulden 和 SK&F的协作小组以及 Hslle研究小组的成果。在盐酸模拟胃酸的环境中,以特丁硫醇(t-Butylthiol)作为酶的模型,将替莫拉唑与其在甲醇-水中反应,冷却得到大量结晶,经X-衍射分析确定为二硫键化合物。根据硫在替莫拉唑结构上发生转移的位置,推测出砜基经历酸催化下的斯迈尔斯重排,形成螺环结构,然后开环形成活性次磺酸,进而与特丁硫醇生成二硫键化合物。,质子泵抑制剂作用机制,现已确定Omeprazale作用部位是该酶的813位半胱氨酸。以这种共价结合方式抑制酶的作用,抑制胃酸分泌作用。该复合物在pH6时为稳定的状态。Omep
21、razale-H+/K+-ATP酶复合物可以被谷胱甘肽和半胱氨酸具有巯基的内源性活性物质还原而复活。所得巯基化合物再经第二次斯迈尔斯重排反应生成硫醚化合物,后者在肝脏经氧化再转化为Omeprazale。Omeprazale的体内作用过程表明,它可被认为是一种前药。它在体内的循环过程是一个有趣而特殊的现象,具有很重要的理论意义。Lansoprazole、Rabeprazole、Pantoprazole、的体内过程和作用过程也与之相似。,质子泵抑制剂作用机制,奥美拉唑衍生物兰索拉唑(Lansoprazole)和泮托拉唑(Pantoprazole)比奥美拉唑更为优良。兰索拉唑与奥美拉唑有相似的抗酸分
22、泌作用,但稳定性和口服生物利用度更好。体外试验表明清除幽门螺旋杆菌能力提高4倍,临床上能更快地缓解溃疡和返流症状,治愈率更高。泮托拉唑在疗效、稳定性和对壁细胞的选择性方面比兰索拉唑更优,而且它与细胞色素P450相互作用少,配伍应用面广。,2-4-(3-甲氧基丙氧基)-3-甲基-2-吡啶基甲基亚硫酰基-1H-苯并咪唑钠 2-4-(3-methoxypropoxy)-3-methylpyridin-2-ylmethylsulfiny-1H-benzimidazole sodium salt,雷贝拉唑钠 rabeprazole sodium,雷贝拉唑钠代谢,质子泵抑制剂的构效关系,第二节 止吐药 a
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