头孢菌素的3位取代基的改造可以显著影响头孢菌素类抗生素的抗菌活性及药代动力学,因此,C-3位改造一直是头孢菌素类药物研究和开发的重点和热点。第四代头孢菌素的C-3位均为季铵盐结构,这种结构特点使第四代头孢菌素对细胞膜的穿透能力增强,从而使其具有了优异的抗菌性能。所以,用含氮杂环化合物对头孢母核的3’位进行修饰,将会成为寻找新的头孢菌素的一个重要研究方向。本文设计了一系列新的含有季铵盐结构的头孢菌素类化合物(如在C-3位引入4,4-联吡啶类化合物,N-(吡啶基甲基)咔唑类化合物及含取代基的2,3-环戊烯并吡啶类化合物),并对其合成进行了研究,以期能够获得抗菌谱更广,β-内酰胺酶的稳定性更高,毒性更小的头孢菌素。以GCLE为原料,经过C-3活化,亲核取代反应,脱4位保护基,得到7β-苯乙酰胺基-3-[4,4’-联吡啶-1-鎓]甲基-头孢-3-烯-4-羧酸和7β-苯乙酰胺基-3-[3-(9H-咔唑)甲基-1-吡啶鎓]甲基-头孢-3-烯-4-羧酸,总收率分别为72.4﹪,63.5﹪。以7-ACA为原料,首先与AE活性酯反应合成头孢噻肟酸,再与三甲基碘硅烷和吡啶或2,3-环戊烯并[b]吡啶反应,合成了7β-[(Z)-2-(2-氨基噻唑-4-基)-2-甲氧亚胺基乙酰胺]-3-[(1-吡啶鎓)甲基]-3-头孢-4-羧酸氢碘酸盐及7β-[(Z)-2-(2-氨基噻唑-4-基)-2-甲氧亚胺基乙酰胺]-3-[(2,3-环戊烯并-1-吡啶鎓)甲基]-3-头孢-4-羧酸氢碘酸盐,总收率为64.8%,64.0%。本文还对7-甲基-6,7-二氢-5H-环戊烷并[b]吡啶的合成进行了研究。以己二酸二甲酯为原料,经Dieckmann环合反应,甲基化反应,异构化反应,Michael加成反应,得到了3-甲基-1-(2-氰乙基)-2-氧代环戊烷羧酸甲酯,前四步反应总收率为57.1%。