Ein β-lactam (Beta-lactam) Ring, ist ein vier-membered lactam. (Ein lactam ist ein zyklischer amide.) Wird es als solcher genannt, weil das Stickstoff-Atom dem β-carbon hinsichtlich des carbonyl beigefügt wird. Das einfachste β-lactam mögliche ist 2-azetidinone.

Klinische Bedeutung

Der β-Lactam-Ring ist ein Teil der Kernstruktur von mehreren antibiotischen Familien, die hauptsächlichen, die der penicillins, cephalosporins, carbapenems, und monobactams sind, die deshalb auch β-lactam Antibiotika genannt werden. Fast alle diese Antibiotika arbeiten durch das Hemmen der Bakterienzellwandbiosynthese. Das hat eine tödliche Wirkung auf Bakterien. Bakterien tun, enthalten jedoch innerhalb ihrer Bevölkerungen, in kleineren Mengen, Bakterien, die gegen β-lactam Antibiotika widerstandsfähig sind. Sie tun das, indem sie das β-lactamase Gen ausdrücken. Wenn Bakterienbevölkerungen diese widerstandsfähigen Untergruppen haben, kann die Behandlung mit β-lactam auf die widerstandsfähige Beanspruchung hinauslaufen, die mehr überwiegend und so giftiger wird.

Geschichte

Der erste synthetische β-lactam war von Hermann Staudinger 1907 durch die Reaktion der Basis von Schiff des Anilins und benzaldehyde mit diphenylketene in [2+2] cycloaddition bereit:

Nomenklatur

β-Lactams werden gemäß ihren Kernringstrukturen klassifiziert.

• β-Lactams hat zu durchtränkten fünf-membered Ringen durchgebrannt:
• β-Lactams, die thiazolidine Ringe enthalten, werden penams genannt.
• β-Lactams, die pyrrolidine Ringe enthalten, werden carbapenams genannt.
• Zu Oxazolidine-Ringen verschmolzene β-Lactams werden oxapenams oder clavams genannt.
• β-Lactams hat zu ungesättigten fünf-membered Ringen durchgebrannt:
• β-Lactams, die 2,3-dihydrothiazole Ringe enthalten, werden penems genannt.
• β-Lactams, die 2,3 dihydro 1H pyrrole Ringe enthalten, werden carbapenems genannt.
• β-Lactams hat zu ungesättigten sechs-membered Ringen durchgebrannt:
• β-Lactams, die 3,6 dihydro 2H 1,3 Thiazine-Ringe enthalten, werden cephems genannt.
• β-Lactams, die 1,2,3,4-tetrahydropyridine Ringe enthalten, werden carbacephems genannt.
• β-Lactams, die 3,6 dihydro 2H 1,3 Oxazine-Ringe enthalten, werden oxacephems genannt.
• Zu jedem anderen Ring nicht verschmolzene β-Lactams werden monobactams genannt.

Durch die Tagung werden die bicyclic β-lactams numeriert, mit der Position anfangend, die durch den Schwefel im penams und cephems besetzt ist, unabhängig von dem Atom es in einer gegebenen Klasse ist. D. h. Position 1 ist immer neben dem β-carbon des β-Lactam-Rings. Das Numerieren geht im Uhrzeigersinn von der Position ein weiter, bis der β-carbon von β-lactam erreicht wird, an dem numerierender Punkt gegen den Uhrzeigersinn um den Lactam-Ring fortsetzt, das restliche zu Kohlenstoff zu numerieren. Zum Beispiel ist das Stickstoff-Atom des ganzen bicyclic β-lactams verschmolzen zu fünf-membered Ringen etikettierte Position 4, wie es in penams ist, während in cephems der Stickstoff Position 5 ist.

Das Numerieren von monobactams folgt dem der IUPAC; das Stickstoff-Atom ist Position 1, der carbonyl Kohlenstoff ist 2, der α-carbon ist 3 und der β-carbon 4.

Reaktionsfähigkeit

Erwartet, Beanspruchung anzurufen, sind β-lactams zu Hydrolyse-Bedingungen mehr reaktiv, als geradliniger amides oder größerer lactams sind. Diese Beanspruchung wird weiter durch die Fusion zu einem zweiten Ring, wie gefunden, in den meisten β-lactam Antibiotika vergrößert. Diese Tendenz ist wegen des amide Charakters des β-lactam, der durch den aplanarity des Systems wird reduziert. Das Stickstoff-Atom eines Ideales amide ist wegen der Klangfülle sp-hybridized, und sp-hybridized Atome haben trigonal planare Band-Geometrie. Da eine pyramidale Band-Geometrie auf das Stickstoff-Atom durch die Ringbeanspruchung gezwungen wird, wird die Klangfülle mitten im Band reduziert, und der carbonyl wird mehr ketone ähnlich. Hofdichter von Nobel Woodward hat einen Parameter h als ein Maß der Höhe der trigonal Pyramide beschrieben, die durch den Stickstoff (als die Spitze) und seine drei angrenzenden Atome definiert ist. h entspricht der Kraft des β-lactam Bandes mit niedrigeren Zahlen (planarer; mehr wie Ideal amides) stärker und weniger reaktiv zu sein. Monobactams haben H-Werte zwischen 0.05 und 0.10 Angströmen (Å). Cephems haben H-Werte in 0.20-0.25 Å. Penams haben Werte in der Reihe 0.40-0.50 Å, während carbapenems und clavams Werte von 0.50-0.60 Å haben, der am meisten reaktive vom β-lactams zur Hydrolyse seiend.

Neue Anwendung

Eine neue Studie hat darauf hingewiesen, dass β-lactams Ring-Openening polymerization erleben kann, um amide Obligationen zu bilden, Nylonstrümpfe 3 Polymer zu werden. Das Rückgrat dieser Polymer ist zu peptides identisch, die ihnen biofunctionality anbieten. Eine neue Studie hat hat gezeigt, dass diese Nylonstrümpfe 3 Polymer entweder Gastgeber-Verteidigung peptides nachahmen oder als Signale handeln können, 3T3 Stammzelle-Funktion zu stimulieren.

Siehe auch

• Azetidine
• Lactam
• Lactone
• β-Lactam-Antibiotika

Links

• Synthese von β-lactams