1. 研究目的与意义（文献综述）

呼吸道感染是畜牧业中较难控制的疫病之一,对畜牧业生产有严重危害。目前,大环内酯类抗生素是用于治疗猪、牛的呼吸道感染的一类常用药物,其中在我国广泛使用的有泰乐菌素和替米考星。虽然这2种药物的使用都取得了良好的效果,但是随着使用时间的延长,在很多地区出现了不同程度的耐药性,而且这2种药物通常采用拌料或饮水给药方式,一般需要多次重复给药才能发挥药效[1]。因此,市场上急需对呼吸道感染高效、安全、广谱、低残留的新型抗菌药物。泰拉霉素以其抗菌活性强、抗菌谱广、动物专用、超长半衰期和单次给药便可完成整个治疗过程等优点,一经问世便引起了人们的广泛关注。泰拉霉素(Tulathromycin),又称土拉霉素、托拉菌素,是2002年由美国辉瑞动物保健公司开发的半合成大环内酯类抗生素,其商品名为瑞可新(Draxxin)的10%泰拉霉素注射液于2004年在欧盟和美国上市。我国农业部在2008年第957号公告中首次允许泰拉霉素在动物生产中使用。目前,泰拉霉素主要用于由敏感菌引起的猪和牛的呼吸系统感染性疾病。笔者对泰拉霉素的理化性质、作用机制、抗菌活性、药动学和药效学、急慢性毒性及药物残留等方面进行了综述,旨在为该药在兽医临床应用提供参考资料。1理化性质泰拉霉素的分子式为C41H79N3O12,分子量为806.23,在溶液中由15员的氮杂内酯环A和13员的氮杂内酯环B 2个同分异构体以9∶1的比例形成混合物(图1)[2],2个同分异构体可以通过C11和C13内酯键的形成和断裂进行转化[3]。此外,2个异构体都含有3个碱性的氨基,在溶液中呈强的电负性,有利于穿透革兰氏阴性菌的外膜。2抗菌作用及其作用机制泰拉霉素与其他大环内酯类抗生素一样,都是与细菌核糖体50S亚基结合,阻断了与信使核糖核酸(t-RNA)的结合,从而抑制细菌蛋白质转肽的合成,使肽链的合成和延长受阻,影响细菌蛋白质的合成,最终导致细菌分化死亡[4]。泰拉霉素是广谱抗菌药,对一些G 和G-细菌具有抗菌活性,尤其对引起牛和猪呼吸系统疾病的病原菌十分敏感,如胸膜肺炎放线杆菌、溶血性巴斯德菌、出血败血性巴氏杆菌、睡眠嗜组织菌(睡眠嗜血菌)、肺炎支原体、副猪嗜血杆菌、支气管败血性博德特氏菌等[5-6]。Godinho等[7]对1999～2002年美国爆发的牛和猪呼吸道疾病的分离菌株进行了泰拉霉素最低抑菌浓度试验(MIC)。结果表明,泰拉霉素对巴氏杆菌、溶血性巴氏杆菌分离株的MIC90为2μg/ml,对牛多杀性巴氏杆菌的MIC90为1μg/ml,对猪多杀性巴氏杆菌的MIC90为2μg/ml,对昏睡嗜血杆菌的抑菌浓度范围是0.5～4μg/ml,对胸膜肺炎放线杆菌的抑菌浓度范围为4～16μg/ml。泰拉霉素对牛和猪呼吸道病原体MIC90评价试验如表1所示。表1泰拉霉素对牛和猪呼吸系统易感病原体抑制情况μg/ml动物种类细菌MIC90MIC Breakpoint敏感耐药牛溶血性巴氏杆菌2≤8≥16巴氏杆菌1≤8≥16昏睡嗜血杆菌4≤8≥16牛支原体gt;64≤0.5≥1猪胸膜肺炎放线杆菌16≤16≥32多杀性巴氏杆菌2≤2≥4猪肺炎支原体0.125≤0.25≥0.5泰拉霉素由于具有3个碱性的氨基基团,因此体外抗菌活性受pH的影响较大,因此将培养基的pH控制在7.2～7.4是获得稳定的最小抑菌浓度的一个关键因素[8]。此外,不同于传统的大环内酯类抗生素多为抑菌药,泰拉霉素表现出良好的抑菌和杀菌双重活性。最低杀菌浓度(MBC)和最低抑菌浓度(MIC)相同的菌株约占分离菌株的70%。图1溶液中泰拉霉素的2种同分异构体3药代动力学任何抗生素的抗菌作用都取决于其药动学和药效学特征。泰拉霉素的药代动力学特征为:给药后吸收迅速,消除缓慢,表观分布容积(Vd)大,生物利用度高,外周组织浓度高于血浆浓度。除广泛的组织分布和良好的细胞渗透能力等重要代谢动力学特征外,泰拉霉素能在免疫细胞中聚积,也是其重要特征。泰拉霉素在肺组织中的药物浓度始终高于血药浓度,药物在肺泡巨噬细胞和嗜中性粒细胞中聚积,随后从这些细胞中缓慢释放[9]。Nowakowski等[10]测定了泰拉霉素在牛体内药动学参数和肺组织内药物浓度,结果表明单次2.5 mg/kg体重在颈部皮下注射给药后,泰拉霉素吸收迅速而且完全,给药15 min后血药浓度达峰值,在肺内维持较高而且持久的药物浓度,相对生物利用度超过90%,清除率(CL)为170 ml/(kg·h)。泰拉霉素在全身各组织分布广泛,表观分布容积(Vd)为11L/kg,Vd大主要是因为泰拉霉素在牛体内的消除半衰期很长,在血浆中2.75 d,肺内8.75 d。去势牛和母牛的药动学参数没有差异。Benchaoui等[11]对泰拉霉素在猪体内的绝对生物利用度和肺组织内的分布进行了研究,给猪肌肉注射或静脉注射2.5 mg/kg的泰拉霉素,结果表明肌肉注射给药后15 min,血药浓度达峰值616 ng/ml。血浆中表观平均消除半衰期75.6h;静脉注射给药后,血浆清除率(CLp)为181 ml/(kg·h),稳态表观分布容积(Vss)为13.2 L/kg,消除半衰期为67.5h。肌肉注射的生物利用度大于87%,肌肉注射/静脉注射的肺内药物浓度比≥0.96。肌肉注射给药肺内药物浓度12 h后为2 840 ng/g,24 h后为3 470 ng/g,6 d后为1 700 ng/g,10d后为1 240 ng/g;肺组织AUCinf是血浆中AUCinf 61.4倍,在肺内泰拉霉素的表观消除半衰期是142 h(6 d)。综上所述,按照2.5 mg/kg的剂量给猪单次肌肉注射泰拉霉素后,药物吸收迅速,生物利用度高,肺组织内一直维持较高的药物浓度,消除缓慢。4药效学及临床应用Waag等[12]报道了以2.5 mg/(kg·bw)单剂量肌肉注射泰拉霉素治疗人工感染猪的放线菌属类胸膜肺炎,治疗效果表明泰拉霉素组猪在第5天(16.8%)及第3天(10.5%)肺损伤的百分比显著少于对照组(不进行任何治疗的猪)(27.5%)。这表明单次剂量注射泰拉霉素可能在长达9 d的时间内都能抑制猪放线菌属类胸膜肺炎的死亡和发病率。Lane等[13]试验表明泰拉霉素单次给药(SC)是治疗实验性人工诱导感染的牛角结膜炎的有效治疗方法。经泰拉霉素治疗的牛,溃疡消退的中值时间为9.1 d,而在治疗结束时(21 d),生理盐水对照组仍有50%以上的牛存在溃疡。Kevin等[14]报道采用2.5 mg/(kg·bw)单剂量肌肉注射泰拉霉素治疗人工感染牛的Mycoplasma菌引起的呼吸性疾病(BRD),结果表明由泰拉霉素治疗的BRD患病牛的停药期,直肠末端温度和肺部损害计分都显著降低(Plt;0.01)。这表明泰拉霉素对牛呼吸性疾病有很高的治疗效果。McKelvie等[9]评价了泰拉霉素对滴鼻接种猪肺炎支原体断奶仔猪的疗效表明泰拉霉素能有效治疗猪支原体感染肺炎。与注射生理盐水组相比,注射泰拉霉素的猪咳嗽、肺损伤评分、肺重量比例显著降低,而其重量明显增加。与注射恩诺沙星猪相比,虽然在肺重量比例和体重方面没有显著差异,但是咳嗽和肺损伤评分明显增加。另外,泰拉霉素还有希望用于治疗马驹的肺脓肿。Ven-ner等[15]采用肌肉注射泰拉霉素治疗(2.5 mg/kg,每周1次)患肺脓肿的37只马驹,对照组33只马驹联合使用阿奇霉素(10 mg/kg,口服治疗的前7 d每天1次,然后隔天1次)和利福平(10 mg/kg,每天2次)治疗。结果表明,泰拉霉素的平均给药时间为53 d,阿奇霉素/利福平为42 d。但是连续治疗4周后,无论在脓肿数量的减少或脓肿直径的减少上,泰拉霉素的疗效明显优于阿奇霉素和利福平的组合。另外,国外对泰拉霉素的临床应用进行了研究。结果表明,临床上泰拉霉素对猪和牛呼吸系统的治疗效果和氟苯尼考、替米考星、头孢噻呋钠和恩诺沙星等药物相当。Kilgore等[16]在美国4个养殖厂中对1 239头患呼吸道疾病(BRD)牛进行的治疗试验,结果表明泰拉霉素在减少牛发病率和死亡率的效果要优于替米考星。泰拉霉素组的治愈率显著高于用替米考星组和生理盐水对照组(Plt;0.001)。同时,在易感染呼吸道疾病的高危牛群使用泰拉霉素和替米考星预防牛呼吸道疾病的试验中,泰拉霉素组的发病率低于替米考星组。Godinho等[17]在法国、德国、意大利和西班牙的农场验证了泰拉霉素对牛呼吸道疾病的治疗和预防作用,结果表明泰拉霉素对于自然发病的牛呼吸道疾病的治疗和预防是非常有效的。Nutsch等[18]在北美6个猪厂采用泰拉霉素和头孢噻呋钠对720头患呼吸道疾病猪的治疗试验,结果表明生理盐水组(空白)、泰拉霉素治疗组和头孢噻呋钠治疗组的治愈率分别为46.4%、71.1%和63.1%,表明泰拉霉素注射液以2.5 mg/(kg·bw)给药对于治疗猪的呼吸系统疾病是安全有效的。Nanjiani等[19]在欧洲的5个地区进行了泰拉霉素对于自然条件下感染呼吸道疾病(SRD)猪的治疗试验。结果表明,泰拉霉素治疗自然条件下感染的猪呼吸系统疾病是安全而高效的。5急慢性毒性及残留泰拉霉素的急性及亚急性毒性作用较低[4,20]。泰拉霉素对小鼠和犬单次口服和静脉注射的研究结果表明,泰拉霉素对狗的口服致死量超过了1 000 mg/(kg·bw),对于小鼠超过了2 000 mg/(kg·bw)。试验过程中动物呼吸频率、体温、血压、心率和心电图参数方面都没有发生药物相关的反应。小鼠的最大无作用剂量(NOEL)为300 mg/(kg·bw)。通过静脉给药,狗的最大非致死剂量为10 mg/(kg·bw)。狗的最大无作用剂量小于1.0 mg/(kg·bw)。在急性真皮毒性试验研究中,6只兔子(雌雄各半)按照2 000mg/(kg·bw)给药24 h后,没有发生死亡,只是这些动物注射部位发生轻微水肿和轻微皮肤剥落,以及出现采食和排泄减少等症状。在一些特殊毒性方面,研究表明泰拉霉素不具有致癌、致畸、遗传毒性和环境毒性,也不会诱导基因突变。然而,有报道认为泰拉霉素可能产生心脏毒性[21]。泰拉霉素出现毒性的主要原因是使用剂量远高于治疗剂量,这种过量滥用抗生素的现象目前在我国普遍存在,因此在使用泰拉霉素防治猪和牛呼吸系统疾病时必须在兽医指导下进行。目前动物性食品安全问题已成为畜牧业发展的一个主要矛盾,人们愈来愈关注动物体内的药物残留问题。泰拉霉素在鼠、狗、牛、猪的体内代谢方式基本相似,主要以原药形式排出。国外进行了泰拉霉素在猪、牛的肝、肾、肌肉等可食性组织的残留研究,结果表明泰拉霉素在猪和牛的肝、肾和注射部位残留浓度最高[22]。FDA规定牛和猪的休药期分别为18和5 d。目前泰拉霉素的检测方法包括放射性标记测定法和HPLC-MS-MS法,后者较为常用[23]。使用HPLC-MS-MS法对猪组织的定量限为:肝脏50μg/kg,肾脏和注射部位100μg/kg,肌肉和脂肪 皮肤为20μg/kg。这种方法对牛组织的定量限为:肝脏和注射部位300μg/kg,肾脏200μg/kg,肌肉30μg/kg,脂肪60μg/kg。一般情况下,按照合理的给药方案,经过休药期后,各种组织器官的残留量均低于规定标准。6展望泰拉霉素具有抗菌活性强、抗菌谱广、动物专用、超长半衰期和单次给药完成整个治疗过程等优点,现已广泛被西方发达国家所接受,成为治疗猪和牛呼吸道感染的一线药物,创造了良好的经济和社会效益。目前,泰拉霉素在我国刚刚上市,其药效均强于广泛使用的泰乐菌素、替米考星等大环内脂类抗生素,且肌肉注射方便确实、一次注射即可解决问题。因此,研制泰拉霉素不仅具有广阔的市场前景,同时可以使我国的兽药研发水平跟上国际潮流,提高我国对猪和牛的呼吸道感染适应症的预防和治疗能力,也能提高国产药物在家畜用抗生素市场的地位。。

2. 研究的基本内容与方案

以阿奇霉素a为原料,经苄氧羰酰氯保护2’位羟基得到保护的阿奇霉素a(Ⅱ),然后经dmso-ac2o法方法氧化4”位羟基得到cbz保护的酮(Ⅲ),酮通过wittig-homer反应得到保护的烯(Ⅳ),烯经经双氧水氧化得到保护的环氧化合物(v),保护的环氧化合物在pd/c催化下脱保护得到脱保护的环氧化合物(Ⅵ),脱保护的环氧化合物与正丙胺反应开环得到泰拉菌素粗品,粗品泰拉菌素成磷酸盐纯化,最后解析得到泰拉菌素(Ⅶ)。该方法改进了文献合成方法,不需采用极低温反应,可以有效的实现工业化生产。

设计说明书内容：药物的基本介绍 合成路线的简介 合成过程的物料衡算以及热量衡算 对装置的的选型 参考文献的介绍等

所需完成的图纸：工艺流程图 管道图 核心装备图以及车间布置图

3. 研究计划与安排

第1-2周 查阅文献资料，明确合成路线及化工选型，填写开题报告

第3-12周 根据选定的设计方案，对设计车间进行“三算”，根据计算，完成设计说明书，绘制工艺流程图、平面布置图、主体设备安装图、局部设备立面布置图和主体设备工艺管道安装图等5张图纸。

第13-14周 撰写毕业设计说明书

4. 参考文献（12篇以上）

[1]《泰拉霉素的工艺合成设计》 作者 郭强 发表时间 2013年5月20日

[2]《泰拉菌素合成工艺的改进与不对称贝克曼重排反应的研究》作者 夏定 指导老师 申永存 发表时间 2012年

[3]《一种制备泰拉霉素的合成方法》 作者 楼伟杰 徐求文 蒋忠良 曹爱玲 专利号：cn201610043716.9 申请日期 2016年6月8日