第四章、药物化学结构与生物活性的ppt课件
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2024年度-全新药物化学ppt课件
23
跨界合作在创新药物研发中作用
1 2
跨界合作推动技术创新
通过与其他领域（如生物技术、人工智能等）的 合作，引入新技术和方法，加速药物研发进程。
拓展药物研发资源
跨界合作可以共享资源，包括技术平台、数据信 息和专业人才，提高研发效率和成功率。
促进产学研用紧密结合
3
跨界合作有助于加强企业、高校和科研机构之间 的合作，推动产学研用紧密结合，加快创新药物 研发成果的转化和应用。
构效关系研究
通过分析药物结构与其生物活性之间 的关系，揭示药物产生药效的构效规 律，为新药设计和研发提供理论支持 。
10
CHAPTER 03
新型合成策略在药物制备中应用
11
绿色合成方法
原子经济性
通过设计高效、高选择性 的反应路径，减少副产物 生成，提高原料利用率。
环保溶剂
采用无毒或低毒、可生物 降解的溶剂，如离子液体 、超临界二氧化碳等。
从单一方法向多元化、综合性方法发 展，注重多学科交叉融合，提高药物 发现的效率和成功率。
现代药物设计方法
基于计算机辅助药物设计（CADD） 、基因编辑技术、高通量筛选技术等 现代科技手段的药物设计方法。
5
2024年药物化学领域前沿动态
靶向药物研究
针对特定靶点进行药物设计和合成，提高药物的疗效和降低副作用。
安全性评价方法的局限性
分析现有安全性评价方法的不足，如 动物模型与人类反应的差异等。
个体化用药的挑战
阐述如何实现针对不同患者的个体化 用药，以提高疗效和降低毒性风险。
未来发展趋势
展望药物代谢和安全性评价领域未来 的发展方向，如基于人工智能的预测 模型、新型生物标志物等。
22
跨界合作在创新药物研发中作用
1 2
跨界合作推动技术创新
通过与其他领域（如生物技术、人工智能等）的 合作，引入新技术和方法，加速药物研发进程。
拓展药物研发资源
跨界合作可以共享资源，包括技术平台、数据信 息和专业人才，提高研发效率和成功率。
促进产学研用紧密结合
3
跨界合作有助于加强企业、高校和科研机构之间 的合作，推动产学研用紧密结合，加快创新药物 研发成果的转化和应用。
构效关系研究
通过分析药物结构与其生物活性之间 的关系，揭示药物产生药效的构效规 律，为新药设计和研发提供理论支持 。
10
CHAPTER 03
新型合成策略在药物制备中应用
11
绿色合成方法
原子经济性
通过设计高效、高选择性 的反应路径，减少副产物 生成，提高原料利用率。
环保溶剂
采用无毒或低毒、可生物 降解的溶剂，如离子液体 、超临界二氧化碳等。
从单一方法向多元化、综合性方法发 展，注重多学科交叉融合，提高药物 发现的效率和成功率。
现代药物设计方法
基于计算机辅助药物设计（CADD） 、基因编辑技术、高通量筛选技术等 现代科技手段的药物设计方法。
5
2024年药物化学领域前沿动态
靶向药物研究
针对特定靶点进行药物设计和合成，提高药物的疗效和降低副作用。
安全性评价方法的局限性
分析现有安全性评价方法的不足，如 动物模型与人类反应的差异等。
个体化用药的挑战
阐述如何实现针对不同患者的个体化 用药，以提高疗效和降低毒性风险。
未来发展趋势
展望药物代谢和安全性评价领域未来 的发展方向，如基于人工智能的预测 模型、新型生物标志物等。
22
药物化学结构和药效的关系
式更易发挥作用。因此药物应有适宜的解离度.
例：
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
2.6 药物的电子云密度分布对药效的影响
如果药物分子中的电荷分布正好和其特定 受体相适应，药物与受体通过形成离子键、偶 极-偶极相互作用、范德华力、氢键等分子间引 力相互吸引，就容易形成复合物，而具有较高 活性。
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
下例为苯甲酸酯类局麻药分子与受体通过形成 离子键，偶极-偶极相互作用，范德华力相互作 用形成复合物的模型。
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
(2)增加药物分子的位阻:
抵抗青霉素酶得水解
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
(3)电性的影响:
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
2.卤素对药物生物活性的影响
强吸电子基，影响电荷分布
3.羟基、醚键对药物生物活性的影响
-OH增强与受体的结合力（氢键），增加水溶性，改变生物活性 -O-有利于定向排布，易于通过生物膜
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
药物的化学结构与生物活性(药效)间 的关系，通常称为构效关系(Structureactivity relationships, SAR)，是药物化 学研究的主要内容之一。
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
本章内容
药物作用机制 受体学说 影响药物产生作用的主要因素 药物结构的官能团对药效的影响 药物的理化性质对药效的影响 药物的电子云密度分布对药效的影响 药物的立体结构对药效的影响
4.磺酸基、羧基与酯对药物生物活性的影响
-SO3H、-COOH使水溶性、解离度增大，不易通过生物膜， 生物活性减弱；
-COOR使脂溶性增大，生物活性增大
5.酰胺基与胺基对药物生物活性的影响
例：
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
2.6 药物的电子云密度分布对药效的影响
如果药物分子中的电荷分布正好和其特定 受体相适应，药物与受体通过形成离子键、偶 极-偶极相互作用、范德华力、氢键等分子间引 力相互吸引，就容易形成复合物，而具有较高 活性。
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
下例为苯甲酸酯类局麻药分子与受体通过形成 离子键，偶极-偶极相互作用，范德华力相互作 用形成复合物的模型。
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(2)增加药物分子的位阻:
抵抗青霉素酶得水解
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
(3)电性的影响:
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2.卤素对药物生物活性的影响
强吸电子基，影响电荷分布
3.羟基、醚键对药物生物活性的影响
-OH增强与受体的结合力（氢键），增加水溶性，改变生物活性 -O-有利于定向排布，易于通过生物膜
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
药物的化学结构与生物活性(药效)间 的关系，通常称为构效关系(Structureactivity relationships, SAR)，是药物化 学研究的主要内容之一。
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
本章内容
药物作用机制 受体学说 影响药物产生作用的主要因素 药物结构的官能团对药效的影响 药物的理化性质对药效的影响 药物的电子云密度分布对药效的影响 药物的立体结构对药效的影响
4.磺酸基、羧基与酯对药物生物活性的影响
-SO3H、-COOH使水溶性、解离度增大，不易通过生物膜， 生物活性减弱；
-COOR使脂溶性增大，生物活性增大
5.酰胺基与胺基对药物生物活性的影响
药物化学简介_PPT幻灯片
人类最早使用的药物是天然药物，主要是植物的草、叶、 根、茎、皮等，也有动物的甲壳、脏器和分泌物等。
19世纪中期，化学学科的发展有了一定的基础，人类已不 满足于应用天然植物治疗疾病，而是希望从中发现具有治疗作 用的活性成分。研究的重点主要是从临床应用的植物、矿物中 提取和分离活性成分，并确定其化学结构。例如：吗啡、士的 宁、奎宁、可卡因、阿托品、咖啡因等。这些活性组分的分离 和确定，说明天然药物中所含的化学物质是天然药物产生治疗 作用的物质基础，不仅为临床应用提供了准确适用的药品，也 为药物化学的发展创立了良好的开端。
2）手性药物 目前，世界上手性药物在新药中的比例已占1/3，2000年
的销售已达1233亿美元。手性药物的研究将成为药物化学研 究的重点课题之一。 3）计算机辅助药物设计的新方法
通过计算机技术和手段的应用，进行蛋白质的折叠和三 维结构预测，并研究蛋白质相对应的生物功能，这就是结构 基因组学。对蛋白质结构的阐明将有助于药物设计。
3)研究药物的理化性质、变化规律、杂质来源和体 内代谢等，为制定质量标准、剂型设计和临床 药学研究提供依据，并指导临床合理用药。
药物化学的总目标是创新新药和有效地利用 或改进现有药物，不断地提供新品种，促进医 药工业的发展，为保障人民健康服务。
二、药物化学的研究和发展
药物是人类为了繁衍生息而对自然界进行改造的过程中发 现和发展起来的，对药物化学的研究和化学、生物学、医学的 研究与发展密切相关。
同时，我国新药研究也受到很大重视，创制了一些重要类 型的化学药。例如：抗肿瘤药物氮甲、甘磷酰芥、平阳霉素、 斑蝥素及其衍生物、三尖杉酯类生物碱等；从青藏高原唐古特 山莨菪中分离出新生物碱山莨菪碱和樟柳碱用于治疗中毒性休 克、改善微循环障碍和血管性头痛等；从植物千层塔中分离出 石杉碱甲，用于治疗老年性痴呆症。从中药黄花蒿中分离得到 青蒿素，确定其结构，用于治疗恶性疟，在此基础上经过结构 改造得到双氢青蒿素、蒿甲醚和青蒿琥酯，增强了活性，降低 了毒性，并已在国外申请专利。在对五味子中有效成分五味子 丙素结构改造过程中创造出治疗肝炎的药物联苯双酯；对芬太 尼结构改造过程中得到新的μ-阿片激动剂羟甲芬太尼，等等。
19世纪中期，化学学科的发展有了一定的基础，人类已不 满足于应用天然植物治疗疾病，而是希望从中发现具有治疗作 用的活性成分。研究的重点主要是从临床应用的植物、矿物中 提取和分离活性成分，并确定其化学结构。例如：吗啡、士的 宁、奎宁、可卡因、阿托品、咖啡因等。这些活性组分的分离 和确定，说明天然药物中所含的化学物质是天然药物产生治疗 作用的物质基础，不仅为临床应用提供了准确适用的药品，也 为药物化学的发展创立了良好的开端。
2）手性药物 目前，世界上手性药物在新药中的比例已占1/3，2000年
的销售已达1233亿美元。手性药物的研究将成为药物化学研 究的重点课题之一。 3）计算机辅助药物设计的新方法
通过计算机技术和手段的应用，进行蛋白质的折叠和三 维结构预测，并研究蛋白质相对应的生物功能，这就是结构 基因组学。对蛋白质结构的阐明将有助于药物设计。
3)研究药物的理化性质、变化规律、杂质来源和体 内代谢等，为制定质量标准、剂型设计和临床 药学研究提供依据，并指导临床合理用药。
药物化学的总目标是创新新药和有效地利用 或改进现有药物，不断地提供新品种，促进医 药工业的发展，为保障人民健康服务。
二、药物化学的研究和发展
药物是人类为了繁衍生息而对自然界进行改造的过程中发 现和发展起来的，对药物化学的研究和化学、生物学、医学的 研究与发展密切相关。
同时，我国新药研究也受到很大重视，创制了一些重要类 型的化学药。例如：抗肿瘤药物氮甲、甘磷酰芥、平阳霉素、 斑蝥素及其衍生物、三尖杉酯类生物碱等；从青藏高原唐古特 山莨菪中分离出新生物碱山莨菪碱和樟柳碱用于治疗中毒性休 克、改善微循环障碍和血管性头痛等；从植物千层塔中分离出 石杉碱甲，用于治疗老年性痴呆症。从中药黄花蒿中分离得到 青蒿素，确定其结构，用于治疗恶性疟，在此基础上经过结构 改造得到双氢青蒿素、蒿甲醚和青蒿琥酯，增强了活性，降低 了毒性，并已在国外申请专利。在对五味子中有效成分五味子 丙素结构改造过程中创造出治疗肝炎的药物联苯双酯；对芬太 尼结构改造过程中得到新的μ-阿片激动剂羟甲芬太尼，等等。
药物化学PPT课件完整版
O
O
NH2CONH2 C2H5ONa
H3C RH2C
CH R/
N NH
ONa
H+
H3C CH RH2C R/
NH O
NH
HN
O
3. 举例：苯巴比妥
O3
•结构式：
4NH
H 5C 2 O
52
6
N
H
1
O
•化学名：5-乙基-5-苯基丙二酰脲，又名鲁米那
C H 2 C lK C N
C H 2 C NH 2 O
第二章、麻醉用药
临床上使用的麻醉用药包括： 全身麻醉药（全麻药）、
局部麻醉药（局麻药） 和麻醉辅助药（肌肉松弛药）。
•全身麻醉药作用于中枢神经，使其受到可逆性抑制， 从而使意识、感觉和反射消失；
•局部麻醉药作用于神经末梢和神经干，阻滞神经冲动 的传导，使局部的感觉消失； •肌肉松弛药又称骨骼肌松弛药或肌松药，作用在神经 肌肉接头处，可使骨骼肌完全松弛。
•药物研究和开发的各个环节，要严格控制，符合要求， 目的是保证药物的有效和安全。
传统的新药研究与开发的模式
现代新药设计
基因治疗药物
基于疾病发生机制的药物设计 基于药物作用靶点结构的药物设计
合理药物设计：依据生物化学、酶学、分子生物学及分
子遗传学等领域的研究成果，针对这些基础研究所揭示的包括
酶、受体、离子通道、核酸等潜在的药物作用的靶点，以
COOCH2CH2N
C2H5 C2H5
.HCl
•化学名：对-氨基苯甲酸-β-二乙氨基乙酯盐酸盐，
O2N
又名奴佛卡因
CH3 Na2Cr2O7,H2SO4O2N
COOH
HOCH2CH2N(C2H5)2O2N
《药物化学》ppt课件
药物结构与稳定性的关系
药物的化学结构也影响其稳定性，如某些药物在光、热、酸、碱等 条件下容易发生分解或变质。
03
药物合成与反应
药物合成的基本方法
01
02
03
化学合成法
通过化学反应将简单化合 物转化为复杂药物分子， 包括加成、消除、取代、 重排等反应。
生物合成法
利用生物体内的代谢途径 和酶催化反应合成药物， 如发酵工程、基因工程等。
药物化学的历史与发展
早期的药物化学
早期的药物主要来源于天然产物，如植物、动物和矿物等。人们通过经验和试错的方式发现 了一些具有治疗作用的物质，并逐渐积累了一些用药的知识。
近代药物化学的发展
随着化学和医学科学的进步，人们开始运用化学方法对天然产物进行分离、纯化和结构鉴定， 进而合成了一些具有相似或更好疗效的药物。同时，人们也开始探索通过化学方法合成全新 的药物。
高纯度的药物产品。
04
药物设计与优化
药物设计的基本原理
基于受体结构的药物设计
通过了解受体的三维结构和作用机制，设计与之匹配的药物分子。
基于配体的药物设计
通过分析已知活性化合物的结构特征，设计具有相似或改进活性的 新药物。
计算机辅助药物设计
利用计算机模拟和预测药物与受体的相互作用，指导药物分子的优 化。
06
新药研究与开发
新药研究的策略与方法
基于靶点的研究策略
通过寻找与疾病相关的特定靶点，设计和合成能够与之相互作用的候 选药物。
基于表型的研究策略
通过观察疾病表型的变化，寻找能够逆转或改善疾病表型的候选药物。
基于天然产物的研究策略
从天然产物中筛选具有药理活性的化合物，进行结构优化和改造，以 获得更好的药效和安全性。
药物的化学结构也影响其稳定性，如某些药物在光、热、酸、碱等 条件下容易发生分解或变质。
03
药物合成与反应
药物合成的基本方法
01
02
03
化学合成法
通过化学反应将简单化合 物转化为复杂药物分子， 包括加成、消除、取代、 重排等反应。
生物合成法
利用生物体内的代谢途径 和酶催化反应合成药物， 如发酵工程、基因工程等。
药物化学的历史与发展
早期的药物化学
早期的药物主要来源于天然产物，如植物、动物和矿物等。人们通过经验和试错的方式发现 了一些具有治疗作用的物质，并逐渐积累了一些用药的知识。
近代药物化学的发展
随着化学和医学科学的进步，人们开始运用化学方法对天然产物进行分离、纯化和结构鉴定， 进而合成了一些具有相似或更好疗效的药物。同时，人们也开始探索通过化学方法合成全新 的药物。
高纯度的药物产品。
04
药物设计与优化
药物设计的基本原理
基于受体结构的药物设计
通过了解受体的三维结构和作用机制，设计与之匹配的药物分子。
基于配体的药物设计
通过分析已知活性化合物的结构特征，设计具有相似或改进活性的 新药物。
计算机辅助药物设计
利用计算机模拟和预测药物与受体的相互作用，指导药物分子的优 化。
06
新药研究与开发
新药研究的策略与方法
基于靶点的研究策略
通过寻找与疾病相关的特定靶点，设计和合成能够与之相互作用的候 选药物。
基于表型的研究策略
通过观察疾病表型的变化，寻找能够逆转或改善疾病表型的候选药物。
基于天然产物的研究策略
从天然产物中筛选具有药理活性的化合物，进行结构优化和改造，以 获得更好的药效和安全性。
构效关系指药物的化学结构与生物活性之间的关系
构效关系指药物的化学结构与生物活性之间的关系新药研发是创新药物研发的基础，关键在于理解药物的构效关系，揭示药物的化学结构与生物活性之间的关系。
构效关系是生物活性化学和医药物理学领域最重要的研究内容之一，研究其实质是研究药物的“结构定义活性”问题，即探索化学结构对活性的影响，寻找有效的药物研发策略。
构效关系是以药物的化学结构与生物活性之间的关系为基础的研究，也可以称为构效学或构物活性关系学。
它是研究药物结构与活性之间关系的学科，是药物开发、药效学研究和药代动力学研究的基础。
其中，药效学研究是以“活性定义结构”为基础，研究药物含量，主要追求药物的药效。
药物开发是以“无形定义活性”为基础，研究药物的结晶度，追求药物的质量控制。
药代动力学研究是以药物的“动力学定义活性”为基础，追求药物的药代动力学性质。
构效关系的研究包括对药物的有效性和毒性的研究，以及对药物的毒副作用的研究。
在药物的有效性和毒性方面，主要是研究药物的化学结构与药物的活性之间的关系，以探索和开发药物的有效结构和活性。
在药物的毒副作用方面，则是研究药物的化学结构与其副作用之间的关系，以探索和开发药物的低毒、高活性结构。
构效关系开发的重要性是不言而喻的。
通过对药物的结构和性质进行深入研究，有助于开发新型药物，提高药物的疗效，并降低药物毒副作用的发生率，从而丰富药物资源，为临床治疗提供有效的技术支持，满足人们的医疗需求。
构效关系的研究主要包括药物结构分析、体外实验、药效学模型建立和药物活性预测等内容。
首先是在不同实验条件下研究药物的性质，以揭示药物的活性和毒副作用；其次是建立药效学模型，以揭示药物结构与功能之间的关系；最后，利用计算机模拟药物的结构，以预测它的活性及其作用机制。
综上所述，构效关系可以说是药物学的基础理论之一，它的研究包括药物的有效性和毒性的研究，以及药物的毒副作用的研究。
该领域的研究主要侧重于研究药物的“结构定义活性”问题，以及药物化学结构与生物活性之间的关系，旨在开发有效的药物研发策略，丰富药物资源，为临床治疗提供有效的技术支持。
药物化学 化学结构与生物活性的关系
O H O N H O NH
H H O N H O NH
如巴比妥类药物结构变化
• 巴比妥类药物，在5位有两个烃基取代时，显示出 镇静安眠作用
O NH O N H O OHO N H O N O-
苯巴比妥的生物活性
• 5位双取代后不能转变成芳环结构
– pKa通常在7.0-8.5间，
• 在生理pH下，苯巴比妥约有50%左右以分 子型存在，可进入中枢而起作用
如全身麻醉药，从其化学结构上看，有气体、 低分子量的卤烃、醇、醚、烯烃等，其作用 主要受药物的脂水（气）分配系数的影响。
特异性结构药物
Structurally Specific Drug 作用依赖于药物分子的特异的化学结构，及其按某种 特异的空间相互关系排列 作用与体内特定的受体的相互作用有关
设计新药时必须考虑到化合物的理化性质
药物口服给药后，经胃肠道吸收进入血液 药物在转运过程中，必须通过各种生物膜，才能 到达作用部位或受体部位 药物分布到作用部位并且在作用部位达到有效浓 度，是药物与受体结合的基本条件 能和受体良好结合的药物并不一定具有适合转运 过程的最适宜理化性质参数
药物产生药效的两个主要决定因素
药物的理化性质 及药物和受体的相互作用
物理性质
药物的性质 药物结构 药物的空间 立体化学
NH3 NH3 C NH O CH2 NH C O CH2 CH2 O CH2 CH2 CH2 C O O CH2 O CH2 O CH2 O CH2 H H H H H H H H N N N N N N N N H H H H H H H H CH2 O CH2 O CH2 O CH2 O S N NH N H O
RCOOH
Ka
H H O N H O NH
如巴比妥类药物结构变化
• 巴比妥类药物，在5位有两个烃基取代时，显示出 镇静安眠作用
O NH O N H O OHO N H O N O-
苯巴比妥的生物活性
• 5位双取代后不能转变成芳环结构
– pKa通常在7.0-8.5间，
• 在生理pH下，苯巴比妥约有50%左右以分 子型存在，可进入中枢而起作用
如全身麻醉药，从其化学结构上看，有气体、 低分子量的卤烃、醇、醚、烯烃等，其作用 主要受药物的脂水（气）分配系数的影响。
特异性结构药物
Structurally Specific Drug 作用依赖于药物分子的特异的化学结构，及其按某种 特异的空间相互关系排列 作用与体内特定的受体的相互作用有关
设计新药时必须考虑到化合物的理化性质
药物口服给药后，经胃肠道吸收进入血液 药物在转运过程中，必须通过各种生物膜，才能 到达作用部位或受体部位 药物分布到作用部位并且在作用部位达到有效浓 度，是药物与受体结合的基本条件 能和受体良好结合的药物并不一定具有适合转运 过程的最适宜理化性质参数
药物产生药效的两个主要决定因素
药物的理化性质 及药物和受体的相互作用
物理性质
药物的性质 药物结构 药物的空间 立体化学
NH3 NH3 C NH O CH2 NH C O CH2 CH2 O CH2 CH2 CH2 C O O CH2 O CH2 O CH2 O CH2 H H H H H H H H N N N N N N N N H H H H H H H H CH2 O CH2 O CH2 O CH2 O S N NH N H O
RCOOH
Ka
药物的化学结构与药理活性
9
11
41
54
药动学时相的影响因素
一、药物作用的动力学时相
而L-异构体只药能有物两点在结合体。 内的解离度取决于药物的pKa和周围介质pH的
大小。一般情况下，酸性药物随介质pH增大，解离度增
大，分子型药物减少，体内吸收率较低
4.蛋白结合
• 只有游离型的药物才能从血 液向组织转运，从而发挥其 药理活性
蛋白结合
• 结构特异性药物与特定的靶点，通常是生 物大分子（例如受体或酶）发生相互作用 形成药物-受体复合物，才能产生药理作用 ，各种各样的化学键能使这种药物-受体复 合物稳定。这些化学键可分为可逆和不可 逆两类。药物与受体以共价键结合是不可 逆的，但在大多数情况下，药物与受体结 合是可逆的。
1．溶解度与生物活性
• 药物发挥最佳活性，必须有一定的 脂溶性和一定的水溶性
2．脂水分配系数与生物活性
• 脂水分配系数（lipid-water partition coefficient）P是药物在 正辛醇（1-octanol）中和水中分配达到平衡时浓度之比值 ，即P＝CO /CW，常用logP表示，logP＝ log（CO/CW） 。
• 如果知道分子中的官能团是酸性还是 碱性，便可预测该分子在给定pH下是 否可以被离子化。如果知道该分子中 官能团的pKa和分子周围环境的pH， 可定量预测分子的离子化程度。
• 例如，巴比妥酸（barbital acid）的pKa为4.12，在pH 7.4时 ，99%以上解离，以离子状态存在，不能透过细胞膜和血 脑屏障，故无镇静作用。异戊巴比妥（amobarbital）的pKa 为8.0，在pH为7.4时未解离（酸形式）占79.9%，离子化（
决定药理活性的两个基本因素
药物化学化学结构和药理活性
（四） 药物从体内的消除
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
二、影响药物到达作用部位的因素
• 主要受两大因素的制约. • 一是药物分子因素,即药物的化学结构及由化学结
构所决定的理化性质,如溶解度、分配系数、电离 度、分子间力、氧化还原电位、电子等排、官能 团之间的距离和立体化学. • 二是药物在其中运行的生物学因素,包括药物分子 与细胞间及细胞内体液和与生物聚合物等的相互 作用,这种相互作用决定了药物的吸收,分布和消除 特征,决定了药物的生物利用度.
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三 药物的水溶性
1 氢键 羟基和亚胺基团；可生成的氢键越多，分子的水溶性
越大。
2 解离 离子-偶极键
3水溶性的预测 （1）经验法 有机功能基的碳增溶势
（2）分配系数分析法
分配系数也能预测药物的水溶性。药典关于水溶度的定义，溶解度 大于3.3%为溶解，相当于lgP指0.5。因此以0.5为基准，小于0.5的为 水溶性，大于0.5的为水不溶性的。
第一节
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
化学结构与理化性质
• 一、药物的分配系数
C org
P=
Cw
Corg表示药物在生物非水相或正辛醇中的浓度 Cw表示药物在水相的浓度
• 是评价药物亲脂性或亲水性大小的标准， 即药物在生物非水相中物质的量浓度Corg与 在水相中物质浓度Cw之比。
• 常用其对数lgP表示
• 药物蛋白结合分为可逆和不可逆。在不可逆反 应中，药物通过共价键和蛋白结合。大多数药 物与蛋白的结合时可逆过程，药物以氢键，范 德华力，疏水键和离子键与蛋白结合。
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
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二、影响药物到达作用部位的因素
• 主要受两大因素的制约. • 一是药物分子因素,即药物的化学结构及由化学结
构所决定的理化性质,如溶解度、分配系数、电离 度、分子间力、氧化还原电位、电子等排、官能 团之间的距离和立体化学. • 二是药物在其中运行的生物学因素,包括药物分子 与细胞间及细胞内体液和与生物聚合物等的相互 作用,这种相互作用决定了药物的吸收,分布和消除 特征,决定了药物的生物利用度.
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
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三 药物的水溶性
1 氢键 羟基和亚胺基团；可生成的氢键越多，分子的水溶性
越大。
2 解离 离子-偶极键
3水溶性的预测 （1）经验法 有机功能基的碳增溶势
（2）分配系数分析法
分配系数也能预测药物的水溶性。药典关于水溶度的定义，溶解度 大于3.3%为溶解，相当于lgP指0.5。因此以0.5为基准，小于0.5的为 水溶性，大于0.5的为水不溶性的。
第一节
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
化学结构与理化性质
• 一、药物的分配系数
C org
P=
Cw
Corg表示药物在生物非水相或正辛醇中的浓度 Cw表示药物在水相的浓度
• 是评价药物亲脂性或亲水性大小的标准， 即药物在生物非水相中物质的量浓度Corg与 在水相中物质浓度Cw之比。
• 常用其对数lgP表示
• 药物蛋白结合分为可逆和不可逆。在不可逆反 应中，药物通过共价键和蛋白结合。大多数药 物与蛋白的结合时可逆过程，药物以氢键，范 德华力，疏水键和离子键与蛋白结合。
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药物化学中的结构—活性关系研究
药物化学中的结构—活性关系研究药物化学是将化学理论及技术应用于药物筛选、人类健康疾病治疗的学科。
在药物化学中，研究药物的结构和作用机理有着重要的意义。
而药物分子和生物分子之间的结构—活性关系则是研究药物小分子与生物分子相互作用、药物效应和药效评价的主要手段。
一、结构—活性关系的定义结构—活性关系指的是一种定量、描述性的方法，通过比较不同化合物的化学结构，以预测它们对于生物系统的活性。
简单来说，就是通过结构的改变来控制分子的生物活性。
药物化学家可以通过结构—活性关系研究表示分子结构与体内活性之间的关系，以设计更有效、更安全的药物。
二、结构—活性关系的研究方法1.相关性分析方法相关性分析方法是指通过合适的统计学方法，建立药效与结构参数之间的定量关系模型。
另外，还可以发现一些活性基团，即能够影响分子的生物活性的小分子部分，为设计新药提供了依据。
2.热力学方法热力学方法包括药物分子与受体结合后的能量变化、溶解度、离子化常数等，是通过实验手段确定药物分子与受体间相互作用的物理性质。
这些物理性质的变化可以被认为是药物分子结构变化或受体结构变化的结果，结构—活性关系因此得以分析。
3.分子模拟方法分子模拟方法可以提供药物分子和受体之间相互作用的三维构象和动力学信息，这对于理解分子间的相互作用和分子的生物效应是至关重要的。
常见的分子模拟方法包括分子力学模拟、分子对接和分子动力学模拟。
三、结构—活性关系的应用及意义结构—活性关系在药物化学中广泛应用，可以促进新药的发现和设计，为药物研发提供重要的理论基础和实践指导。
此外，结构—活性关系研究还可以解释药物并发症的发生机理和内在规律，进一步提高药物疗效和安全性。
总之，结构—活性关系研究对于药物化学的发展和现代医学的进步都有着重要的意义。
药物化学家应该不断探索新的计算方法和实验手段，加强药物分子设计及优化，使药物分子与生物分子之间的相互作用更加准确、更加有效。
第四章 构效关系-1
O COOH N O O NH O
沙利度胺 S-异构体 R-异构体
强致畸 无
心脏毒性：毒性基团或分子本身，抑制hERG受体—引起心 律失常，导致心脏猝死。
F N N N OCH3 阿司咪唑，1999年停止使用 H N
第五节
基团变化对活性的影响
基团变换的总原则： 改变药效团特征，直接影响活性
N－氧化 物、N－ 羟胺、 胺类及 在体内 可以转 化成胺 的化合 物
烷基硫 酸酯或 磺酸酯 及β－卤 代硫醚 类
β－内酯 及醌类
可生成 阳碳离 子或自 由基的 某些含 卤素的 烷烃及 含卤素 的芳烃 和硝基 芳烃
2. 经代谢诱导生成的毒性基团
HO O Michael reaction HO HO H3C HO OH O O R1 N N R2 N O O R O 自由基反应 O O O Michael reaction H2C O Michael reaction O
1. 药效团与优势结构
药效团是不连续的散在性的基团或片断, 分子骨架 具有连续的结构特征，没有适合的骨架支撑，药效 团无法准确具现。 优势结构(privileged structure): 反复出现在 作用于多种受体的配体结构中的片断或骨架。
优势结构与药效团的恰当配臵，是研制创新药物特 别是模拟创新药物(follow-on drug)的策略基 础。
7. 醚基和硫醚基
醚基的键角与C-C-C相似
氧原子上有未偶电子对和较强电负性，可以形成 氢键，使分子增加极性 氧原子的亲水性和碳原子的亲脂性，使醚类化合 物在脂-水界面处定向排布。
H3CO
H3C N N H 奥美拉唑 H2 S C O
OCH3 CH 3 N
沙利度胺 S-异构体 R-异构体
强致畸 无
心脏毒性：毒性基团或分子本身，抑制hERG受体—引起心 律失常，导致心脏猝死。
F N N N OCH3 阿司咪唑，1999年停止使用 H N
第五节
基团变化对活性的影响
基团变换的总原则： 改变药效团特征，直接影响活性
N－氧化 物、N－ 羟胺、 胺类及 在体内 可以转 化成胺 的化合 物
烷基硫 酸酯或 磺酸酯 及β－卤 代硫醚 类
β－内酯 及醌类
可生成 阳碳离 子或自 由基的 某些含 卤素的 烷烃及 含卤素 的芳烃 和硝基 芳烃
2. 经代谢诱导生成的毒性基团
HO O Michael reaction HO HO H3C HO OH O O R1 N N R2 N O O R O 自由基反应 O O O Michael reaction H2C O Michael reaction O
1. 药效团与优势结构
药效团是不连续的散在性的基团或片断, 分子骨架 具有连续的结构特征，没有适合的骨架支撑，药效 团无法准确具现。 优势结构(privileged structure): 反复出现在 作用于多种受体的配体结构中的片断或骨架。
优势结构与药效团的恰当配臵，是研制创新药物特 别是模拟创新药物(follow-on drug)的策略基 础。
7. 醚基和硫醚基
醚基的键角与C-C-C相似
氧原子上有未偶电子对和较强电负性，可以形成 氢键，使分子增加极性 氧原子的亲水性和碳原子的亲脂性，使醚类化合 物在脂-水界面处定向排布。
H3CO
H3C N N H 奥美拉唑 H2 S C O
OCH3 CH 3 N
药物化学进展PPT课件
个性化药物的疗效与安全性
在个性化药物的研发过程中，需要充分考虑药物的疗效和安全性，确保药物的合理应用。
药物设计与合成的绿色化
绿色化学原则
在药物设计与合成过程中，遵循绿色化学的原则， 尽量减少对环境的污染和能源的消耗。
高效合成方法的研究
研究新的、高效的合成方法，以减少药物合成过程 中的废物产生和能源消耗。
05
药物分析化学
药物分析化学的研究内容
药物质量控制
通过各种分析手段，对药物进行全面质量控 制，确保药物的安全性和有效性。
药物相互作用分析
分析药物与其他物质之间的相互作用，预测 可能的副作用和不良反应。
药物代谢研究
研究药物在体内的吸收、分布、代谢和排泄 过程，为药物设计和优化提供依据。
新型药物分析方法的开发
药物化学进展
目录
• 药物化学概述 • 药物设计 • 合成药物化学 • 天然药物化学 • 药物分析化学 • 药物化学的未来发展
01
药物化学概述
药物化学的定义
01
药物化学是一门研究药物分子的 化学性质、结构特征、构效关系 及其与生物活性之间关系的科学 。
02
它涉及药物的发现、设计和优化 ，旨在为新药研发提供理论基础 和实践指导。
04
天然药物化学
天然药物化学的研究内容
天然产物的提取与分离
01
研究天然药物的提取、分离和纯化技术，以获得高纯
度、高活性的天然产物。
天然产物的结构鉴定
02 通过化学和光谱学方法，对天然产物的化学结构进行
鉴定，确定其分子式、立体构型、手性中心等。
天然产物的活性研究
03
研究天然产物在生物体内的作用机制，包括抗肿瘤、
新型药物剂型
在个性化药物的研发过程中，需要充分考虑药物的疗效和安全性，确保药物的合理应用。
药物设计与合成的绿色化
绿色化学原则
在药物设计与合成过程中，遵循绿色化学的原则， 尽量减少对环境的污染和能源的消耗。
高效合成方法的研究
研究新的、高效的合成方法，以减少药物合成过程 中的废物产生和能源消耗。
05
药物分析化学
药物分析化学的研究内容
药物质量控制
通过各种分析手段，对药物进行全面质量控 制，确保药物的安全性和有效性。
药物相互作用分析
分析药物与其他物质之间的相互作用，预测 可能的副作用和不良反应。
药物代谢研究
研究药物在体内的吸收、分布、代谢和排泄 过程，为药物设计和优化提供依据。
新型药物分析方法的开发
药物化学进展
目录
• 药物化学概述 • 药物设计 • 合成药物化学 • 天然药物化学 • 药物分析化学 • 药物化学的未来发展
01
药物化学概述
药物化学的定义
01
药物化学是一门研究药物分子的 化学性质、结构特征、构效关系 及其与生物活性之间关系的科学 。
02
它涉及药物的发现、设计和优化 ，旨在为新药研发提供理论基础 和实践指导。
04
天然药物化学
天然药物化学的研究内容
天然产物的提取与分离
01
研究天然药物的提取、分离和纯化技术，以获得高纯
度、高活性的天然产物。
天然产物的结构鉴定
02 通过化学和光谱学方法，对天然产物的化学结构进行
鉴定，确定其分子式、立体构型、手性中心等。
天然产物的活性研究
03
研究天然产物在生物体内的作用机制，包括抗肿瘤、
新型药物剂型
药物化学结构与药效的关系
拮抗药(antagonist)或阻断药(blocker)：对受 体有强的亲和力而无内在活性的药物，反而因它 占据受体而妨碍了激动药与受体结合和效应的发 挥。
化学结构相似的药物，能与同一受体结合，引起相似 作用（激动药,拟似药）或相反的作用（拮抗药,阻断药）.
例：
乙酰胆碱
(神经递质)
氨甲酰胆碱
(拟胆碱药)
D=药物；R=受体；DR=药物-受体复合物 E=药理效应；
药物-受体复合物的键合方式包括：共价键、 氢键、离子键、离子-偶极和偶极-偶极作用、 范德华力等。
5. 受体激动药与受体拮抗药
根据药物与受体结合后所产生效应的不同,将药 物分为受体激动药与受体拮抗药
激动药(agonist)：对受体既有亲和力又有内在 活性的药物，它们与受体结合并激活受体产生效 应。
2.2 受体学说
1. 受体的概念
受体(Receptor，R)是指对生物活性物质具有 识别能力，并选择性与之结合，传递信息，引起 特定效应的生物大分子。
受体存在于细胞内，具有一定坚固性的三维结 构. 各种药物的受体是不相同的, 但是它们可能 都具有:
(1) 一个高度折叠的近似球状的肽链; (2) 有一个空穴，此空穴至少部分被多肽区域 所 包围.
2.1 药物的作用机制:
药物的作用机制(mechanism of drug action)是研究药物如何与机体不 同靶细胞结合，又如何发挥作用的。
一.药物的作用机制简介:
1、理化作用 2、参与或干扰细胞代谢 3、影响酶的活性 4、影响生理物质的合成、释放与转运 5、影响离子通道 6、影响核酸代谢 7、影响免疫机制 8、作用于受体
2.7 药物的立体结构对药效的影响
1.官能团间的距离对药效的影响
化学结构相似的药物，能与同一受体结合，引起相似 作用（激动药,拟似药）或相反的作用（拮抗药,阻断药）.
例：
乙酰胆碱
(神经递质)
氨甲酰胆碱
(拟胆碱药)
D=药物；R=受体；DR=药物-受体复合物 E=药理效应；
药物-受体复合物的键合方式包括：共价键、 氢键、离子键、离子-偶极和偶极-偶极作用、 范德华力等。
5. 受体激动药与受体拮抗药
根据药物与受体结合后所产生效应的不同,将药 物分为受体激动药与受体拮抗药
激动药(agonist)：对受体既有亲和力又有内在 活性的药物，它们与受体结合并激活受体产生效 应。
2.2 受体学说
1. 受体的概念
受体(Receptor，R)是指对生物活性物质具有 识别能力，并选择性与之结合，传递信息，引起 特定效应的生物大分子。
受体存在于细胞内，具有一定坚固性的三维结 构. 各种药物的受体是不相同的, 但是它们可能 都具有:
(1) 一个高度折叠的近似球状的肽链; (2) 有一个空穴，此空穴至少部分被多肽区域 所 包围.
2.1 药物的作用机制:
药物的作用机制(mechanism of drug action)是研究药物如何与机体不 同靶细胞结合，又如何发挥作用的。
一.药物的作用机制简介:
1、理化作用 2、参与或干扰细胞代谢 3、影响酶的活性 4、影响生理物质的合成、释放与转运 5、影响离子通道 6、影响核酸代谢 7、影响免疫机制 8、作用于受体
2.7 药物的立体结构对药效的影响
1.官能团间的距离对药效的影响
药学导论第4章-药物化学全解
① ② ③
穿过生物膜需要脂溶性的分子型。 与受体结合、相互作用需要离子型。 吸收、分布和保持有效浓度，需混合型。
三、药物的基本结构对药效的影响
在药物构效关系研究中，将具有相同药理 作用药物的化学结构中相同或相似的部分称为 相应类型药物的基本结构，即药物药效结构。 药物的基本结构决定结构特异性药物的 生物活性，是结构特异性药物与受体相互作用， 形成复合物而发生药效的必要结构。
一、决定药物药效的主要因素
1、药物必须以一定的浓度达到作用部位才能产生应有
的药效。与药物在体内的吸收、分布、排泄等多个过 程相关。 2、在作用部位，药物与受体相互作用，形成复合物，
可以引发、改变或阻断一系列相互依赖的生理、生化
过程，从而发挥治疗作用。依赖于药物特点的化学结 构，以及它与受体的空间互补性和结合点的化学键合
②
③ ④
第三节 药物的转运代谢与药效关系
药物的体内过程一般分为吸收、分布、代谢和排 泄。吸收、分布和排泄统称为转运。 药效产生依赖于 吸收和分布；代谢和排泄则控制了药物的作用过程和 持效时间。药物的转运代谢与药物的化学结构和理化 性质密切相关
一、药物吸收
药物吸收除受许多生理因素影响外，其化学结构、 酸碱性、解离度、脂水分配系数、晶型及颗粒大小等均 有显著影响。 胃的pH值为1~3，小肠5~7，大肠7~8。碱类吸收 随pH增大而增加；长链脂肪酸类随pH增大而减少，药 物的吸收与其解离度和脂水分配系数有关。脂溶性药物 易通过表皮角质层和脂蛋白，为被动扩散，无选择性
三、代谢
药物代谢是指药物在体内发生的结构变化。大多数药物 主要在肝脏，部分药物也可在其他组织，被有关的酶催化而 进行化学变化。 药物代谢常分为两相：
•
一相代谢：为生物转化反应(biotransformation reaction)，包 括氧化、还原、水解等反应。 二相代谢：为结合反应(conjugation reaction)，系和内源性物 质相结合的反应。
穿过生物膜需要脂溶性的分子型。 与受体结合、相互作用需要离子型。 吸收、分布和保持有效浓度，需混合型。
三、药物的基本结构对药效的影响
在药物构效关系研究中，将具有相同药理 作用药物的化学结构中相同或相似的部分称为 相应类型药物的基本结构，即药物药效结构。 药物的基本结构决定结构特异性药物的 生物活性，是结构特异性药物与受体相互作用， 形成复合物而发生药效的必要结构。
一、决定药物药效的主要因素
1、药物必须以一定的浓度达到作用部位才能产生应有
的药效。与药物在体内的吸收、分布、排泄等多个过 程相关。 2、在作用部位，药物与受体相互作用，形成复合物，
可以引发、改变或阻断一系列相互依赖的生理、生化
过程，从而发挥治疗作用。依赖于药物特点的化学结 构，以及它与受体的空间互补性和结合点的化学键合
②
③ ④
第三节 药物的转运代谢与药效关系
药物的体内过程一般分为吸收、分布、代谢和排 泄。吸收、分布和排泄统称为转运。 药效产生依赖于 吸收和分布；代谢和排泄则控制了药物的作用过程和 持效时间。药物的转运代谢与药物的化学结构和理化 性质密切相关
一、药物吸收
药物吸收除受许多生理因素影响外，其化学结构、 酸碱性、解离度、脂水分配系数、晶型及颗粒大小等均 有显著影响。 胃的pH值为1~3，小肠5~7，大肠7~8。碱类吸收 随pH增大而增加；长链脂肪酸类随pH增大而减少，药 物的吸收与其解离度和脂水分配系数有关。脂溶性药物 易通过表皮角质层和脂蛋白，为被动扩散，无选择性
三、代谢
药物代谢是指药物在体内发生的结构变化。大多数药物 主要在肝脏，部分药物也可在其他组织，被有关的酶催化而 进行化学变化。 药物代谢常分为两相：
•
一相代谢：为生物转化反应(biotransformation reaction)，包 括氧化、还原、水解等反应。 二相代谢：为结合反应(conjugation reaction)，系和内源性物 质相结合的反应。
药物的化学结构与药效的关系—药物的基本结构与药效的关系(药物化学课件)
药理效应
药物和受体相互作用示意图
（二）药物基本结构对药效的影响
药物的基本结构
药物构效关系研究中，将 具有相同药理作用药物的 化学结构中相同或相似的 部分，称为相应类型药物 的基本结构或药效结构。
4
1
NH
SO2NH
磺胺类药物的基本结构
在药物的结构改造和新药设计中，基本 结构不能改变，只能在非基本结构不分 加以变化，以保证其衍生物既保持原有 药物的作用，又具有各自的特点。
课堂互动 根据你所学过的知识，写出两类药物的基本结构。
ROCHN
R1 H S
N O6-APACH来自 CH3 COOHR2
R3
6
Y
5
B
R4 7 X8 R5
O
4 COOH
3
A N1 2 R1
喹诺酮类抗菌药基本结构
药物的构效关系概述
药物的化学结 构与生物活性 之间的关系， 简称为构效关 系。
一
结构特异性药物和 结构非特异性药物
二
影响药效的主要因素
一、结构特异性药物和结构非特异性药物
1、结构特异性药物：大多数药物属于结构特异性药物
特点：生物活性与化学结构密切相关，其作用于体内 特定受体的相互作用有关，药物的化学结构稍加改变， 药物分子与受体的相互作用和相互匹配就会发生变化， 导致药效学性质发生改变。
钠通道阻滞剂 钙通道阻滞剂 钾通道阻滞剂 钾通道开放剂
药物名称
缬沙坦、依普沙坦 西咪替丁、雷尼替丁
吗啡、可待因
卡托普利、赖诺普利 洛伐他汀、氟伐他汀 吲哚美辛、双氯芬酸钠
氨力农、米力农
利多卡因、妥卡尼 尼莫地平、硝苯地平
胺碘酮、索他洛尔 米诺地尔、吡那地尔
相关主题
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药动团
天然氨基酸：L-氨基酸和二肽在体内可被主动转运
O O H CH 2 C COOH HN NH 2 O (ClH 2 CH 2 C) 2 N CH 3
枯草杆菌溶素是葡萄糖胺合成酶 和克多糖合成酶的抑制剂素，环 氧是药效团。可被细菌的二肽酶 系统主动转运。
Bacilysin
H CH 2 C COOH NH 2
第四章、药物化 学结构与生物活 性的
药物作用的特异性—分子识别
• 分子识别是生物体实现特定功能的基本过程，在 生命现象和药物作用中起中心作用
• 分子识别是受体与配体（底物，药物）选择性结 合并产生特定功能的过程，是在超分子水平上进 行信息处理的基础 • 分子识别是受体－配体结合的推动力，分子间互 补性是识别之基础。互补性包括立体形状、静电 作用、氢键形成、疏水相互作用。互补结合导致 系统能量的下降
药动团
O
( C lH 2 C H 2 C ) 2 N
在前列腺癌组织内特异性水解
趋器官的药动团
胆酸
雌 莫 司 汀 E s tra m u s tin e
糖
糖、氨基酸和核酸是储存和携带信息的载体； 细菌和病毒感染是细胞表面识别和结合的结果； 免疫系统疾病和癌症伴随着细胞表面糖结构发生改变引起细胞调控机制出错； 糖与药物结合有特异性药理作用； 药物的糖苷较容易透入细胞，结合不同糖透入速率不同，因而产生选择性。
H N H R N H R N H C H H H H
O
C O
R '
H
I
N R 3
O
N R 3
O
H O
C O H C
N
静电作用能
离子-离子相互作用：相反电荷发生库仑引力：长 程作用，无方向性，分子的初始识别
q 1xq 2
q 2
d q 1
E=
xd
酸性和碱性氨基酸残基，磷酸基，胍基 水的介电常数79，疏水环境为40，蛋白质表面 为28，蛋白质内部4
肿瘤细胞在某个繁育阶段合 成 蛋 白 质 的 速 度 较 高 ,要 求 氨基酸在癌细胞快速浓集。
Melphalan
H N O COOH NH 2
L>D
HO HO NH +
HO HO
COOH
谷 氨 酸 + CO 2
多巴胺前药
磷酸基
O
O P OH OH CH3 O P OH OH
O CH3
磷酸基是构成 核酸的组分， 连接药物分子 有助于向细胞 内转运。
• 转动和平动自由度受阻：药物被结合在受体上， 失去三个平动与三个转动自由度，需要从系统的 焓变得到补偿。
药效团概念
• 是药物化学和分子设计中的重要概念 • 化合物呈现特定生物活性所必需的原子、 基团或结构片断，及其在空间的分布。 • 药效团是一组相同作用机理的分子所共有 的结构特征。 • 确定药效团的程式：确定化合物的构象； 确定叠合规则；找出共同特征。 • 药效团的应用：数据库搜寻和新分子的设 计
HO OH O O OH AcO O C O O H 3C O OH
HN C O
水中
O
多西他赛
结晶态
熵（Δ S)作用—不利的作用
• 构象限制：柔性分子的构象群因与受体之结合而 受限，键的旋转受阻，熵受损；
低能构象体：高能构象体 势能差值(kJ/mol) 55:45 0.42 85:15 4.2 99.5:0.5 12.6 99.9:0.1 21.9
焓(Δ G)作用—静电作用能
• 氢键相互作用：有方向性，氢给体和氢接受体。 氢接受体为N和O原子 • 诱导作用—分子内电荷的的重新分布 • 电荷转移作用—分子间电荷的重新分布
OH
阳 离 子 相 互 作 用
H O C H 3 C H 3 N C H 2 O C H 3 C H C 2 O N H 3
偶 极偶 极 相 互 作 用
Cl CN Cl
Cl CN Cl
C H 3
离 子偶 极 相 互 作 用
熵（Δ S)作用—有利的作用
• 有利的熵变：疏水作用。烷基与烷基相互作用，强度 与烷基数成正比。
水 分 子
受 体
+
药 物
药 物 受 体 复 合 物
• 疏水固缩作用(hydrophobic collapse)
静电作用能
• • • • 离子-偶极相互作用：有方向性 作用弱于离子-离子相互作用 属于长程作用 金属离子与抑制剂的结合
r
q
o s N xqx xc
E =
d
x(r
2
d)
2
静电作用能
偶极-偶极相互作用：广泛存在于药物与 受体的作用
有方向性
2
1
1
r
2
x 2 x x c o s c o s 1 2 x 2 1 E = 3 x d
O O
甲萘醌 止 血 药 维 生 素 K4
NH2 H N O P OH OH
O
O P OH OH
H 3C L O
CH3
药效团
药动团
药效团
磷霉素 抑制病毒细胞膜结构形成
抗感染药阿拉磷 阻断细菌和真菌细胞壁合成
O P OH OH
O H
C O O H
O
癌组织内磷酸酯酶活性高 使得药物有选择性
O
H O O H
药物作用的特异性
• 药物分子与靶标的相互作用是产生药效(包括 毒性)的分子基础 • 大多数药物与受体靶标的结合是非共价键作 用 • 支配分子识别和结合的作用力分为两方面： 焓作用和熵作用
焓(Δ G)作用—静电作用能
R
• 离子-离子相互作用 • 离子-偶极相互作用 • 偶极-偶极相互作用 • 氢键作用 • 诱导作用 • 电荷转移作用 • π -正离子相互作用
O O HO HO OCH 3 OH N H N N O O Cl Cl N H N N O Cl
雷莫司汀
OH
卡莫司汀
抗肿瘤药
HO HO
O O
O P H N Cl
OH HN Cl
提高了药物分子水溶性、增加了选择性；
葡环磷酰胺
氨基糖甙类抗生素：链霉素、新酶素、卡那霉素、柔红霉素 和阿霉素
毒性基团
• 环氧化物和可生成阳碳离子的基团，如芳烃、烯、 炔烃、环丙基及含杂原子的类似物。 • N-氧化物、N-羟胺、胺类机在体内可以转化为胺 的化合物 • 烷基硫酸酯或磺酸酯及卤代硫醚类 • Β -内酯及醌类 • 可生成阳碳离子或自由基的卤代烷，如COCH2Cl, SCH2CH2Cl, N(CH2CH2Cl)2;含卤素的芳烃和硝基芳 烃。
药效团表示法
• 药效团包括：氢键给体，氢键接受体，正电中心， 负电中心，疏水中心，芳环质心。 • 由三个特征元素构成的药效团，有三个距离约束； 四个特征元素的药效团包括6个空间距离。
药效团和基本结构
N N CH3
HO
O
OH
阿片类镇痛药
吗啡
O
O R N O S R2 COOH R
S N O R1 COOH