根据抗菌作用的特点，通常将常用的头孢菌素分为四代。

1.第一代头孢类抗生素

  【特点】

         早期开发的抗菌剂通常具有较强的抗菌活性，但抗菌谱较窄，更适用于抗革兰氏阳性菌而非阴性菌。它们在金葡菌产生的β-内酰胺酶方面稳定，在阴性杆菌产生的β-内酰胺酶方面不太稳定，可能受到破坏。第一代头孢菌素，如头孢唑啉（原名先锋 V号），具有青霉素、耐酶青霉素和氨苄青霉素的特性。它们对金葡菌、链球菌等革兰氏阳性菌有较强的活性，相较于第二、第三代头孢菌素更为优越。

    由于第一代头孢菌素对革兰氏阴性菌产生的 β-内酰胺酶稳定性较差，因此在对抗革兰氏阴性杆菌方面不如第二、三代头孢菌素。它们主要对沙门氏菌属和痢疾杆菌有较好的抗菌作用，对大肠杆菌、克雷伯氏杆菌和枸橼酸杆菌也有一定效果。然而，对吲哚阳性变形杆菌和产气杆菌的作用较弱，对塞拉蒂氏菌、不动杆菌、绿脓杆菌和粪链球菌则耐药或无效。

  【应用】

第一代头孢菌素主要用于治疗革兰氏阳性菌感染，对于革兰氏阴性杆菌感染通常需要与氨基糖苷类抗生素联合应用。

  【分类】

      按给药途径分为注射和口服两类：①注射用头孢菌素类。代谢型的头孢噻吩（先锋Ⅰ号）对革兰氏阳性菌作用较强，但体内代谢快，半衰期短（仅0.5小时），维持时间较短。非代谢型注射用头孢菌素头孢噻啶（先锋Ⅱ号）对革兰氏阳性菌效果最强，但因肾毒性较大，已逐渐淘汰；头孢唑啉（先锋V号）和头孢拉定（先锋Ⅵ号）是临床上最常用的第一代注射用头孢菌素。②口服头孢菌素类包括头孢氨苄、头孢拉定、头孢羟氨苄、头孢克罗，其抗菌作用强度逐渐增强。

2.第二代头孢类抗生素

  【特点】

          第二代头孢菌素在保留了对革兰氏阳性菌的作用的同时，由于对革兰氏阴性杆菌产生的β-内酰胺酶的稳定性较第一代更高，其抗菌谱也更广。因此，它们显著扩大了对革兰氏阴性杆菌的作用范围和效果。对于革兰氏阳性细菌，除了对痢疾杆菌和沙门氏菌表现出较强的抗菌活性外，对大肠杆菌和肺炎杆菌的抗菌作用优于第一代头孢菌素。此外，它们也对抗第一代头孢菌素效果较差的变形杆菌和产气杆菌具有一定的抗菌活性，但对不动杆菌的抗菌作用较弱。然而，它们对绿脓杆菌和粪链球菌均没有抗菌活性。对金葡菌和脑膜炎球菌的抗菌活性很强，与第一代头孢菌素相似。

  【应用】

         第二代头孢菌素在治疗革兰氏阴性杆菌感染时通常具有更广泛的抗菌作用，相比于第一代头孢菌素，它们对一些革兰氏阴性杆菌的抗菌效果更好。因此，对于某些革兰氏阴性杆菌感染，第二代头孢菌素可能可以作为单药治疗，而不需要与其他类别的抗生素联合应用。

  【分类】

         第二代头孢菌素可根据化学结构分为两类：酰胺型头孢烯和头霉素类。酰胺型头孢烯包括头孢孟多、头孢替安和肟型的头孢呋辛。其中，头孢孟多对革兰氏阳性菌稍逊于第一代头孢唑啉，但对革兰氏阴性杆菌更有效。头孢替安对革兰氏阳性菌效果类似于头孢孟多，但对大肠杆菌、肺炎杆菌和奇异变形杆菌等革兰氏阴性杆菌更优。头孢呋辛对革兰氏阳性菌效果与头孢孟多相似，由于其肟型结构在7-β位，能抑制β-内酰胺酶，对某些产生β-内酰胺酶的细菌更稳定。

         头霉素类包括头孢美唑、头孢西丁和头孢替坦，具有7-α甲氧基，因此对厌氧菌和需氧菌的双重广谱特性，且对革兰氏阴性菌产生的 β-内酰胺酶较稳定。头霉素类适用于外科和妇产科感染。与肟型头孢菌素相比，甲氧基型头孢菌素对β-内酰胺酶的抵抗力更高，同时对其具有抑制活力。头孢美唑在抗菌谱和活力方面优于头孢西丁。

3.第三代头孢类抗生素

  【特点】

   第三代头孢菌素在多种β-内酰胺酶稳定的同时，对革兰氏阳性和阴性菌均表现出显著的抗菌活性。相比于前两代，第三代头孢菌素的抗菌谱更广，活性更强，尤其在对革兰氏阴性杆菌的抗菌作用上更为突出，且对绿脓杆菌或脆弱拟杆菌也有良好的效果。

   除了对痢疾杆菌、沙门氏杆菌有高度抗菌活性外，第三代头孢菌素对大肠杆菌、肺炎杆菌、变形杆菌、产气杆菌等菌种均有显著的抗菌作用，其活性优于前两代头孢菌素。对于塞拉蒂氏菌，第三代头孢菌素也表现出良好的抗菌效果。

   在金黄色葡萄球菌方面，第三代头孢菌素对产酶和不产酶菌株一般是敏感或中敏，尽管其抗菌活性不及前两代头孢菌素，但仍在有效范围内。对粪链球菌的抗菌活性较差，但对脑膜炎球菌则表现出极为突出的抗菌活性。

  【应用】

         第三代头孢菌素具有广泛的抗菌谱和强大的抗菌活性，特别适用于治疗革兰氏阴性杆菌感染，如大肠杆菌、肺炎杆菌、变形杆菌等。在临床实践中，第三代头孢菌素常被用于治疗呼吸道感染、泌尿道感染、皮肤软组织感染以及腹部感染等疾病。对于某些复杂感染，如混合感染或需要覆盖广谱细菌的感染，第三代头孢菌素也被广泛选用。

  【分类】

第三代头孢菌素按化学结构可分为三小类：

1. 酰胺型头孢烯类：包括氨噻肟型和哌嗪型两类。氨噻肟型头孢菌素如头孢噻肟、头孢唑肟、头孢曲松和头孢他啶等，由于含有氨噻肟基，对β-内酰胺酶稳定。其中，头孢他啶由于含有羧基，对绿脓杆菌有较强抗菌作用，而头孢三嗪则是长效头孢菌素。哌嗪型的头孢哌酮抗菌谱广，且具有抗绿脓杆菌作用，但对β-内酰胺酶的稳定性较氨噻肟型和甲氨基型弱。

2. 头霉素类：包括头孢米诺等，兼具抗厌氧和需氧的双重特性，与第二代头孢的头孢美唑相比，对革兰氏阴性菌的作用更强、抗菌谱更广，但对金葡菌的活性较低。

3. 氧头霉素：亦属头霉素，拉他头孢兼具抗厌氧和抗需氧菌的双重广谱作用，并对β-内酰胺酶稳定，但有时出现不良反应，因此合成了氟莫头孢。拉他头孢对各种细菌活性较高，尤其对耐甲氧西林的金葡菌具有较高活性，但抗绿脓杆菌的活性较低。

4.第四带头孢类抗生素

  【特点】

         这种头孢菌素对多种β-内酰胺酶的稳定性很好。与第三代头孢菌素相比，对革兰氏阳性菌的抗菌作用有了相当大的提高（但仍未有第一、第二代头孢菌素强），对革兰氏阴性菌的作用也不比第三代头孢菌素差。由此可见，这类抗生素的抗菌谱极广，对多种革兰氏阳性菌（包括厌氧菌）阴性菌（包括厌氧菌）都有很强的抗菌作用。我国一般作为三线抗菌药物（特殊使用类）来使用，以治疗多种细菌的混合感染或多重耐药菌感染引起的疾病。代表有头孢匹罗、头孢唑南等。但是，由于抗生素的滥用，对第四代头孢菌素耐药的细菌也开始增多，如鲍曼不动杆菌、绿脓杆菌等，都已显示出较高的耐药性。

  【应用】

        第四代头孢菌素主要应用于治疗广泛的感染疾病，包括革兰氏阳性菌和阴性菌的感染，其抗菌谱更加广泛。在临床实践中，第四代头孢菌素通常被选用用于治疗复杂性感染，如医院获得性肺炎、复杂性腹部感染以及败血症等。此外，由于其对多种革兰氏阳性菌和阴性菌的高效抗菌作用，第四代头孢菌素有时也被用于治疗多重耐药菌引起的感染，但需要谨慎使用以避免抗药性的发展。尽管第四代头孢菌素在治疗上表现出了很高的潜力，但为了最大程度地避免抗药性问题，医生通常会根据具体情况综合考虑联合用药或其他治疗方案。

5.未来发展

         头孢吡普是一种有望在未来问世的新型头孢菌素，据2009年的试验结果显示，它与细菌细胞膜上的青霉素结合蛋白有着极高的亲和力，对各种革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌都具有惊人的抗菌作用。甚至对几乎所有β-内酰胺类抗生素耐药的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）也表现出高度敏感。头孢吡普对MRSA的最小抑菌浓度（MIC）范围为0.125~2mg/L，远低于其敏感性的折点S≤4 mg/L。此外，据国外文献报道，该药对万古霉素中介的金葡菌（VISA）也显示出全部有效。因此，头孢吡普被认为是一种值得期待的广谱高效抗生素之一。