药物的化学结构与药效的关系

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药物结构与药效关系

药物结构与药效关系

根据药物化学结构对生物活性的影响程度,或根据作用方式,宏观上将药物分为非特异性结构药物和特异性结构药物。前者的药理作用与化学结构类型关系较少,主要受理化性质影响。大多数药物属于后一类型,其活性与化学结构相互关联,并与物定受体的相互作用有关。决定药效的主要因素有二:

(1)药物必须以一定的浓度到达作用部位,才能产生应有的药效。

(2)药物和受体相互作用,形成复合物,产生生物化学和生物物理的变化。依赖于药物的特定化学结构,但也受代谢和转运的影响。

第一节药物的基本结构和结构改造

作用相似的药物结构也多相似。在构效关系研究中,对具有相同药理作用的药物,剖析其化学结构中的相同部分,称为基本结构。基本结构可变部分的多少和可变性的大小各不相同,有其结构的专属性。基本结构的确定却有助于结构改造和新药设计。

第二节理化性质对药效的影响

理化性质影响非特异性结构药物的活性,起主导作用。特异性结构药物的活性取决于其与受体结合能力,也取决于其能否到达作用部位的性质。药物到达作用部位必须通过生物膜转运,其通过能力有赖于药物的理化性质及其分子结构。对药物的药理作用影响较大的性质,既有物理的,又有化学的。

一、溶解度、分配系数对药效的影响

药物转运扩散至血液或体液,需有一定的水溶性(又称亲水性或疏脂性)。通过脂质的生物膜转运,需有一定的脂溶性(又称亲脂性或疏水性)。

脂溶性和水溶性的相对大小一般以脂水分配系数表示。即化合物在非水相中的平衡浓度Co 和水相中的中性形式平衡浓度Cw之比值:P=Co/Cw

因P值效大,常用lgP。非水相目前广泛采用溶剂性能近似生物膜、不吸收紫外光、可形成氢键及化学性质稳定的正辛醇。

药物化学结构与药效的关系

药物化学结构与药效的关系

药物化学结构与药效的关系

药物化学结构与药效之间存在密切的关系。药物化学结构决定了药物

的物理化学性质、代谢途径和药效特点等。药物的化学结构特点直接影响

了药物在体内的吸收、分布、代谢和排泄等方面的药代动力学过程,进而

影响药物在生物体内产生的药效。

首先,药物化学结构影响药物的吸收。药物分子的溶解度、离子性以

及脂溶性等因素可以影响药物在胃肠道内的解离、溶解和吸收。药物分子

的大小、电荷等特点也决定了药物是否能够穿透细胞膜,进而进入细胞内

发挥药效。

其次,药物化学结构影响药物在体内的分布。药物分子的极性和非极

性部分、药物分子的离子性以及蛋白结合性等特点决定了药物在体内组织

和细胞内的分布情况。药物分子的极性可影响药物通过血脑屏障或胎盘屏

障的能力,从而影响药物对中枢神经系统或胎儿的影响程度。

此外,药物化学结构还影响药物的代谢途径和代谢产物。药物分子含

有特定的官能团和化学键,决定了药物在体内的代谢途径,如氧化、还原、羟基化、脱甲基化等。药物的代谢产物可能具有不同的活性和药理效应,

药物化学结构对药物代谢过程的选择性和速度也有一定影响。

最后,药物化学结构决定药物的药效特点。药物分子的化学结构与药

物与靶点之间的相互作用密切相关。药物分子与靶点之间的相互作用方式

包括非共价作用和共价作用。药物分子的大小、形状、电荷分布等特点决

定了药物与靶点之间的空间匹配程度,进而影响药物与靶点的亲和力和选

择性。药物与靶点的结合对药物的治疗效果起到关键作用,药物化学结构

对药物的药效和副作用具有重要影响。

总之,药物化学结构与药效之间存在紧密的关系。药物化学结构可以影响药物的吸收、分布、代谢和药效特点,对药物的药效产生直接影响。因此,在药物研究与开发过程中,药物化学结构设计是重要的策略之一,通过合理设计药物分子的化学结构,可以调控药物的药代动力学过程和药效特点,以达到更好的药物治疗效果。

药物化学结构和药效的关系

药物化学结构和药效的关系
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。
结构非特异性药物:药理作用与结构类型 关系较少。药理作用主要来源于简单的理化 性质等。
2.2 受体学说
1. 受体的概念
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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:
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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。
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。
(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.
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2. 配体 能与受体特异结合的物质称为配体(ligand)。 配体分为:外源性配体,即药物

药物的化学结构与药效的关系

药物的化学结构与药效的关系

如睾酮、雌二醇的C17位羟基在体内易被代 谢氧化,口服无效,
(一)烃基
OH
OH CH3
OH OH C CH
OO
睾酮 甲睾酮
HO HO
位阻增加,不易 代谢而口服有效
雌二醇 炔雌醇
(二)卤素
卤素是一强吸电子基团,可影响分子间 的电荷分布、脂溶性及药物作用时间。
如第三代喹诺酮类抗菌药物诺氟沙星由
于6位引入氟原子比氢原子的类似物抗菌活
性增强。
O
F
COOH
6
NH N
N C2H5
(三)羟基和巯基
□ 引入羟基-OH可增加与受体的结合力; 或可形成氢键,增加水溶性,改变生物 活性。
□ 巯基-SH形成氢键能力比羟基低,引入巯 基时,脂溶性比相应的醇高,更易吸收 。 例:硫喷妥钠&异戊巴比妥
(四)醚和硫醚
□ 醚类化合物由于醚中的氧原子 有孤对电子,能吸引质子,具 有亲水性,碳原子具有亲脂性 ,使醚类化合物在脂-水交界 处定向排布,易于通过生物膜 。
离子通道( ion channel )
绝大多数通道蛋白形成的与离子转运有关的有选择性开 关的多次跨膜通道.
特点 一 具有离子选择性,离子通道对被转运离子的大小与电荷 都有高度选择性,而且转运速率高,其速率是已知任何一种 载体蛋白的最快速率的1000倍以上.
二 离子通道是门控 离子通道的活性由通道开或关两种构 象所调节,并通过通道开关应答于适当的的信号.多数情况 下离子通道呈关闭状态,只有在膜电位变化,化学信号或压 力刺激后,才开启形成跨膜的离子通道.

药物的化学结构与药效的关系

药物的化学结构与药效的关系

举例:如普鲁卡因中酯键上的氧以NH取代,替换成普 鲁卡因胺,二者都有局部麻醉作用和抗心律失常作用, 但在作用的强弱和稳定性方面有差别。
O O O C H
2
H2 N
C
C H
2
N ( C
2
H5 )
2
H2 N C
N H C H
2
C H
2
N ( C
2
H5 )
2
举例:如苯妥英
乙琥胺
CH3 C C O NH O C NH C C2H5 O C CH2 C NH O
2.生物电子等排体
①定义: 将凡具有相似的物理性质和化学性质 ,又能产生相似生物 活性的基团或分子都称为生物电子等排体。 ②类型: ⑴经典生物电子等排体 a.一价原子和基团 如F、Cl、OH、-NH2、-CH3等都有7 个外层电子。 b.二价原子和基团 如O、S、—NH—、—CH2— 等都有6个 外层电子。 c.三价原子和基团 如—CH=、—N=等都有5个外层电子。 d.四价基团 如 =C=、=N+=、=P+=等都有四个外层电 子。 ③意义:这些电子等排体常以等价交换形式相互替换,作用 相似
第二节 药物化学结构对药效的影响
一、基本结构对药效的影响 ①定义 在药物结构与药效的关系研究中,将具有相同药理作用的药 物的化学结构中相同部分,称为基本结构。 ②举例:如局部麻醉药的基本结构为,磺胺类药物的基本结构 为,拟肾上腺素类药物的基本结构为:

1药物的化学结构与药效关系

1药物的化学结构与药效关系
• 碱性药物:对碱性药物,环境pH越大 (碱性越强),则未解离药物浓度就越 大
• 弱酸性药物如水杨酸和巴比妥类药物在酸性的胃 液中几乎不解离,呈分子型,易在胃中吸收
• 弱碱性药物如奎宁、麻黄碱、氨苯砜、地西泮在 胃中几乎全部呈解离形式,很难吸收;而在肠道 中,由于pH值比较高,容易被吸收
• 碱性极弱的咖啡因和茶碱在酸性介质中解离也很 少,在胃中易被吸收
中发生的,立体互补性是实现该过程的重要
因素。药物要与受体结合形成复合物,在立
体结构上必须互相适应,即在立体结构上有 互补性。
• 立体化学的作用主要包括

几何异构

光学异构

构象异构
(1)几何异构:当药物分子中含有双键,或有刚性或半 刚性的环状结构时,可产生几何异构体。几何异构体的 理化性质和生物活性都有较大的差异,如顺、反式己烯 雌酚的例子。
• 结构特异性药物的活性主要取决于药物与受体的相 互作用
• 依赖于药物分子的大小,形状和电子分布 • 药物的作用取决于整个分子的结构和性质 • 药物与受体形成复合物后才能产生药理作用,许多
因素都能影响药物和受体间的相互作用,如药物受体的结合方式、药物的各官能团、药物的电荷分 布及立体因素等
• 结构的变化:激动剂成拮抗剂 代谢物成抗代谢物
• 强碱性药物如胍乙啶在整个胃肠道中多是离子化 的,以及完全离子化的季铵盐类和磺酸类药物, 消化道吸收很差

药物的化学结构与药效

药物的化学结构与药效

第二章药物的化学结构与药效的关系

本章以药物的化学结构为主线,重点介绍药物产生药效的决定因素、药物的构效关系、药物的结构与性质,药物的化学结构修饰和新药的开发途径及方法。

第一节药物化学结构的改造

药物的化学结构与药效的关系(构效关系)是药物化学和分子药理学长期以来所探讨的问题。由分子生物学、分子药理学、量子有机化学和受体学说等学科的进一步发展,促使药物构效关系的深入研究和发展

一、生物电子等排原理

在药物结构改造和构效关系的研究中,把具有外层电子相同的原子和原子团称为电子等排体,在生物领域里表现为生物电子等排,已被广泛用于药物结构的优化研究中。所以把凡具有相似的物理性质和化学性质,又能产生相似生物活性的基团或分子都称为生物电子等排体。利用药物基本结构的可变部分,以生物电子等排体的相互替换,对药物进行结构的改造,以提高药物的疗效,降低药物的毒副作用的理论称为药物的生物电子等排原理。

生物电子等排原理中常见的生物电子等排体可分为经典生物电子等排体和非经典生物电子等排体两大类。

(一)经典生物电子等排体

1.一价原子和基团如F、Cl、OH、-NH2、-CH3等都有7个外层电子。

2.二价原子和基团如O、S、—NH—、—CH2—等都有6个外层电子。

3.三价原子和基团如—CH=、—N=等都有5个外层电子。

4.四价基团如=C=、=N+=、=P+=等都有四个外层电子。

这些电子等排体常以等价交换形式相互替换。如普鲁卡因(3-1)酯键上的氧以NH取代,替换成普鲁卡因胺(3-2),二者都有局部麻醉作用和抗心律失常作用,但在作用的强弱和稳定性方面有差别。

药物的化学结构与药效的关系共28页文档

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生疗效。 2、药物与受体的作用: 药物与受体大分子相互作用,
二者在立体空间上互补,就像钥匙和锁的关系;在电 荷分布上相互匹配,通过各种作用力,使二者有效的 相互结合,进一步引起受体构象改变,产生与药效有 关的一系列药理效应。
非特异性结构药物和特异性结构药物
非特异性结构药物:生物活性与化学结构 关系较少,而主要受药物的理化性质的影 响。从化学结结上看,有低分子量的烃、 卤烃、醇和醚等。如吸入性的全身麻醉药, 其作用主要受药物的脂水分配系数的影响, 最适LgP在2左右。
导入新课:
药物的化学结构与药效这之间的关系,简称药 效关系。药物在体内的作用机制以及药物的化 学结构与药效之间的关系,已成为现代新药研 究和设计的基础。
影响药物产生药效的主要因素
影响药物产生药效的主要因素有两个方面: 1、药物到达作用部位的浓度 药物只有到达作用部位并具有一定的浓度,才能产
羧酸水溶性和解离度均比磺酸小,羧酸成盐 后可增加亲水性。解离度小的羧酸可与受体的 碱性基团结合,因而可增加生物活性。
羧酸成酯可增大脂溶性,易被吸收。酯基易 与受体的正电部分结合,其生物活性也增强。
6.酰胺 –在构成受体或酶的蛋白质和多肽结 构中含用大量的酰胺键,因此,酰胺类药物易 与生物大分子形成氢键,增强与受体的结合能 力。
特异性结构药物:大多数药物属于特异性 结构药物,其生物活性与药物的理化性质 相关外,主要受药物的化学结构与受体相 互作用关系的影响。这类药物的化学结构 稍微改变,就可影响其药效。

2药物的化学结构和药效的关系_药物化学

2药物的化学结构和药效的关系_药物化学

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巴比妥酸无活性
• • 巴比妥酸的pKa值约为4.12, 在生理pH7.4时,有99%以上呈离子型, 不能通过血脑屏障进入中枢神经系统而起 作用。
O H 5 NH R O N O H R HO N OH N OH OHH+
-
OR O N N O-
19:46
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。
• 在pH值较高的肠内呈分子型才被吸收 –如奎宁、麻黄碱
19:46
离子化药物的吸收
• 完全离子化的季铵盐类和磺酸类,脂 溶性差 消化道吸收差 不容易通过血脑屏障达到脑部
• •
19:46
解离常数影响生物活性
• 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 H R O
5
NH N H O
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(一)烃基
药物分子中引入烃基,可改变溶解度、 解离度、分配系数,还可增加空间位阻,从 而增加稳定性。
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如睾酮、雌二醇的C17位羟基在体内易 被代谢氧化,口服无效,
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OH
OH
O
HO
睾酮
雌二醇
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药物的化学结构与药效的关系—结构改造与药效的关系(药物化学课件)

药物的化学结构与药效的关系—结构改造与药效的关系(药物化学课件)
成盐
苯海拉明
副作用: 使人困倦
茶苯海明
消除抗组胺 药的副作用
OCOCH3 成酯 COOH
阿司匹林
R
COO
OCOCH3
贝诺酯
NHCOCH3
对胃无刺激作用, 不良反应少,病 人易于耐受
OCOCH3 COOH
阿司匹林
成酰胺
OH
CONH2
水杨酰胺
对胃肠道几 乎无刺激
小结
1.使药物在特定部位发挥作用 2.提高药物的稳定性 3.延长药物作用时间 4.改善药物的吸收 ,提高生物利用度 5.改善药物的溶解性 6.消除药物的不良味觉 7.降低毒副作用
+
阿司匹林
对乙酰氨基酚
贝诺酯
(三)剖裂-拼合原理
稳定性差
抗菌作用弱
OH N H
NH2 O
H S CH3
N
CH3
H COOH
氨氨苄苄西西林林
HO O S CH3
N
CH3
O
COOH
舒舒巴巴坦坦
O
O
H
HN H H S CH3 H3C S O
NH2 O
N
CH3H3C
N
O O OO
O
舒舒他他西西林林
将氨苄西林与舒巴 坦利用拼合原理设 计的协同前药,保 持了较高的抗菌活 性,既能耐酶又能 耐受胃酸,经口服 进入机体后分解为 氨苄西林和舒巴坦, 发挥作用。

药物化学结构与药效的关系

药物化学结构与药效的关系

药物的剂量也影响药效的持续时间,通常剂 量越大,药效持续时间越长。
药物的剂量-毒性关系
药物剂量与毒性
药物的剂量与毒性之间存在一定的关系,通 常随着剂量的增加,毒性也会增加。因此, 在确定药物剂量时需要权衡药效和毒性。
药物剂量与不良反应
药物剂量过高可能导致不良反应的发生,如 恶心、呕吐、头痛等。因此,在用药过程中 需要密切观察患者情况,及时调整剂量或停
血脑屏障穿透
药物的化学结构影响其穿透血脑屏障的能 力,血脑屏障穿透能力决定了药物能否进
入中枢神经系统发挥作用。
组织穿透
药物的化学结构影响其在组织中的穿透能 力,组织穿透能力决定了药物能否到达靶 部位并发挥作用。
透过生物膜
药物的化学结构影响其透过其他生物膜的 能力,如透过细胞膜、组织膜等生物膜的 能力,决定了药物的分布和作用范围。
代谢速率
药物的化学结构影响其在体 内的代谢速率,代谢速率决 定了药物在体内的浓度变化 和药效维持时间。
代谢产物活性
某些药物的代谢产物具有药 效活性,其活性取决于原始 药物的化学结构,可能带来 新的治疗作用或副作用。
药物穿透能力
细胞膜穿透
药物的化学结构影响其穿透细胞膜的能力, 细胞膜穿透能力决定了药物能否进入细胞 内发挥作用。
临床试验
通过临床试验,观察患者的反应,评估药物的耐受性。

药物化学结构与药效的关系

药物化学结构与药效的关系
药物的三维立体结构与受体的互补性,对药物 与受体相互作用形成复合物具有重要作用,互补性 越大,药物与受体的结合更牢固,生物活性越强。
手性药物的主要类型:
(1) 对映异构体的药理活性大小有显著差异
R(-)-肾上腺素通过氨基、苯环及侧链上的醇羟 基与受体形成三点结合,生物活性(血管收缩作用) 强。与其相对映的S(+)-肾上腺素只能通过氨基、苯 环两个基团与受体相互作用,因此活性很弱。
(2)药物解离度对药效的影响 药物以分子的形式通过生物膜,以离子的形
式更易发挥作用。因此药物应有适宜的解离度.
例:
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。
2. 配体 能与受体特异结合的物质称为配体(ligand)。 配体分为:外源性配体,即药物
内源性配体,如:神经递质、激素、 抗原、抗体、自体活性物质
受体以所结合的配体命名。
3. 受体的特性 高度特异性 高度敏感性(10-15~10-12mol/L) 饱和性 可逆性 立体专一性 受体可变性
4. 药物作用过程:
2.几何异构(顺反异构)对药效的影响
抗精神病药氯普噻吨(泰尔登)顺式作 用强于反式
3.对映异构(旋光异构)对药效的影响

药学综合考研之药物化学构效关系总结

药学综合考研之药物化学构效关系总结

药学综合考研之药物化学构效关系总结

一、概述

药物化学构效关系,即药物化学结构与生物活性之间的关系,是药学领域的重要研究方向之一。在药学综合考研中,药物化学构效关系的学习和理解对于理解药物作用机制、药物设计与优化、新药研发等方面具有至关重要的意义。

药物化学构效关系研究主要关注药物分子结构与其生物活性之间的相互影响和关联。通过系统研究药物化学结构的变化如何影响其生物活性,我们可以更好地理解药物作用的本质,为新药的设计和研发提供理论基础和实践指导。药物化学构效关系不仅涉及到化学结构的知识,还需要深入理解生物学、生理学、病理学等领域的知识,是一个多学科交叉的领域。

随着现代科学技术的发展,尤其是计算机技术和生物技术的不断进步,药物化学构效关系的研究方法也在不断发展和完善。从传统的合成、提取、筛选等实验方法,到现代的计算机模拟、大数据分析等高科技手段,药物化学构效关系的研究正在逐步深入。对药物化学构效关系的考研复习者来说,不仅需要掌握基础的理论知识,还需要具备跨学科的综合能力,以适应这个领域的研究和发展。

药物化学构效关系是药学研究的重要基础,对于指导新药设计、优化药物作用机制等方面具有重要意义。本文旨在对药学综合考研中的药物化学构效关系进行总结,以期为考研学生提供系统的学习资料和复习指导。

1. 简述药物化学构效关系的重要性。

药物化学构效关系,作为药物设计与研发领域中的核心原理,具有极其重要的地位。其重要性主要体现在以下几个方面:药物化学构效关系是药物研发的基础。药物的疗效与其化学结构之间有着密切的联系,通过对药物分子结构的深入研究,可以预测和优化药物的生物活性,从而有针对性地设计合成新药物。

药物的化学结构与药效的关系

药物的化学结构与药效的关系
• 它们的H2受体拮抗作用均比西咪替丁强
2、前药原理(Principle of Prodrug)
• 前药(Prodrug):经结构修饰 后体外无活性或活性较低,进入 体内释放出原药而显示活性的化 合物。
例:降低毒性和副作用
例:增加药物的体内代谢稳定性,可供口服
例:增加药物的体内代谢稳定性,延长作用时间
2.特异性结构药物:药理作用受化学结构影响
• 大多数药物为特异性结构药物,其结构上 细微的改变将会影响药效。
• 而非特异性结构药物,其结构上微小的改 变将不会改变生物活性。例如吸入型麻醉 药,药理活性主要与药物在周围空气中的 局部蒸气压与药物本身的蒸气压比率有关 。
决定药效的主要因素
1、药物必须以一定的浓度到达作 用部位,并持续一定时间。
优势构象:分子势能最低、最稳定的构象。
药效构象:能被受体识别并与受体结构互补、产 生特定的药理效应的构象。
• 药效构象不一定是药物的优势构象,药物与受体 间作用力可以补偿由优势构象转为药效构象时分 子内能的增加所需的能量,即维持药效构象所需 的能量。
组胺
(一)生物电子等排原理
2. 非经典的电子等排体
• 一些原子或原子团尽管不符合电子等排体 的定义,但在相互替代时同样可产生相似 或拮抗的活性。
• 最常见的相互替代有相似活性的基团有: -H、-F -CH=CH-、-S-、-O-、-NH-、-CH2-

药物化学药物的化学结构与药效的关系-1

药物化学药物的化学结构与药效的关系-1

第一章药物的化学结构与药效的关系

本章提示:

大多数药物的作用依赖于药物分子的化学结构,因此药物的药效和药物的理化性质,如疏水性、酸碱性、药物的解离度等有关;与药物结构的立体构型、空间构型、电子云密度等有关。此外还与药物与生物分子的作用强弱有关。

第一节影响药物药效的因素和药效团

药物从给药到产生药效是一个非常复杂的过程,包括吸收、分布、代谢、组织结合,以及在作用部位产生作用等等。在这一过程中影响药物产生药效的主要因素有两个方面:

1.药物到达作用部位的浓度。对于静脉注射给药时,由于药物直接进入血液,不存在药物被吸收的问题。而对于其它途径给药时都有经给药部位吸收进入血液的问题。进入血液后的药物,随着血液流经各器官或组织,使药物分布于器官或组织之间,这需要药物穿透细胞膜等生物膜,最后到达作用部位。而药物只有到达作用部位,才能产生药效。在这一系列的过程中,药物的理化性质产生主要的影响。此外药物随血液流经肝脏时会产生代谢,改变药物的结构和疗效,流经肾脏时产生排泄,减少了药物在体内的数量。这些也与药物结构中的取代基的化学反应性有一定的联系。

2.药物与受体的作用。药物到达作用部位后,与受体形成复合物,产生生理和生化的变化,达到调节机体功能或治疗疾病的目的。药物与受体的作用一方面依赖于药物特定的化学结构,以及该结构与受体的空间互补性,另一方面还取决于药物和受体的结合方式,如化学的方式通过共价键结合形成不可逆复合物,或以物理的方式,通过离子键、氢键、离子偶极、范德华力和疏水性等结合形成可逆的复合物。

这二个影响因素都与药物的化学结构有密切的关系,是药物结构-药效关系(构-效关系)研究的主要内容。

药物的化学结构与构效关系—药物的结构因素与药效的关系(药物化学课件)

药物的化学结构与构效关系—药物的结构因素与药效的关系(药物化学课件)

• 旋光异构:只 有手性药物存 在光学异构
• 几何异构 • 构象异构
药物的结ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ因素与药效关系
1
官能团对 药效的关 系
目录
2
键合特性 对药效的 影响
3
药物的立 体异构对 药效的影 响
官能团对药效的影响
官能团 烷基 酯基 巯基 酰胺基 卤素 羟基 羧基 磺酸基 氨基
对药效的影响 增加脂溶性,降低解离度,增加空间位阻,增加稳定性,延长作用时间 增加脂溶性,影响生物活性,易吸收和转运 增加脂溶性,易吸收,影响代谢 易与生物大分子形成氢键,以与受体结合,显示结构特异性 强吸电子基,影响电荷分布,脂溶性,作用时间以及生物活性 可形成氢键,增加水溶性,影响生物活性,降低毒性 增加水溶性,影响生物活性 增加水溶性,影响生物活性,降低毒性 可形成氢键,增加水溶性,影响生物活性
键合特性对药效的影响
共价键
键能最大
金属螯合物
可形成金 属络合物
氢键 药物与受体最普遍的 结合方式
药物的立体异构对药效的影响
药理活性的差异类型 具有同等药效 具有相同药效但强弱不同 一个具有活性,一个无活性 具有相反的活性 具有不同类型的药理活性
药物举例 抗疟药氯唑 Vc 氯霉素 依托唑啉 索他洛尔
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本章要求
1、掌握构效关系、脂水分配系数。
2、熟悉溶解度与分配系数、解离度对药效 的影响。 3、了解基团变化、立体结构对药效的影响。
构效关系(structure–activity
relationships,SAR)
药物的化学结构与药效的关系
据此将药物分为两类:
1.非特异性结构药物:药理作用受理化性质影响 不直接与化学结构相关 2.特异性结构药物:药理作用受化学结构影响
利多卡因
吡咯卡因
c. 极性相似基团的置换
H Cl H2 NO 2 S N S O NH O Cl H2 NO 2 S H N C O C 2 H5 NH
氢氯噻嗪
喹噻酮
d. 范德华半径相似原子的置换
O H O N N H H H O N N H O F
磺胺脒
H2N
N SO2NH
O CH3
磺胺甲基异噁唑
4、拟肾上腺素药物
C C N
HO HO CHCH2NH2 OH
HO CH3 HO CHCH2NHCH OH CH3
去甲肾上腺素
Cl CH3 H2N Cl CHCH2NHC OH CH3 CH3
异丙肾上腺素
HOCH2 HO CHCH2NHC OH CH3 CH3 CH3
O H N O N H H H N O N H
抗代谢物 (抗肿瘤药)
O F
决定药效的主要因素
1、药物必须以一定的浓度到达作 用部位,并持续一定时间。 2、药物必须与体内生物大分子( 如受体、酶等)发生作用。
第一节
药物的基本结构
1909年,Ehrlich提出“药效团”概念 。
药效团:形成药物的药理作用或毒性的
环内等价 -CH=CH-
a. 一价原子或基团的取代
H2 N S O 2 NHCONHC4 H9
丁磺酰脲
H3 C
S O 2 NHCONHC4 H9
甲磺丁脲 氯磺丁脲
延长半衰期 减低毒性
Cl
S O2 NHCONHC4 H9
b. 二价原子或基团的交换
H2 N COOCH2 CH2 N C 2 H5 C 2 H5
◆在苯环和碳基间嵌入乙撑基, 共轭效应被阻, ED50增大
◆在苯环和碳基间嵌入乙烯基, 共轭效应不变, ED50不变
2、吗啡类药物
吗 啡 的 三 点 结 合 受 体
N
+
H
V
E
C A 镶嵌入C
B
3.磺胺 类药物
H2N SO2NH2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
H2N
SO2NHR
H2N
SO2NHCOCH3
磺胺
磺胺醋酰
H2N
SO2NHCNH2 NH
雷尼替丁和法莫替丁
• 以呋喃和噻唑置换西咪替丁的咪唑环得雷尼替丁 和法莫替丁 • 它们的H2受体拮抗作用均比西咪替丁强
非经典的电子等排置换 a. 基团的倒置
CH3 N CH3 N H CH3 OCOC2 H5
C 6 H5
COOC 2 H5
C6 H5
哌替啶
安那度尔
b. 开链成环
CH3 NHCOCH2N CH3 C2H5 C2H5 CH3 CH3 NHCOCH2N
克仑特罗
舒喘宁
5、组胺H1 受体拮抗剂
CH3 O CH2CH2 N CH3
R1 X R2
CH3 N CH2CH2 N CH3 N
(C)n N
n = 2~3
苯海拉明
Cl
吡苄胺
CH3 N CH3 CH2CH2 N CH3 N
赛庚啶
氯非拉明
6、氮芥类烷化剂
ClCH2CH2 N ClCH2CH2 CH3 ClCH2CH2 ClCH2CH2
(一)生物电子等排原理 1. 经典的生物电子等排体:
具有相同数目外层电子(同价)的原子、离子
一价 二价 三价 四价 F Cl Br I OH SH NH2 PH2 CH3 -O- -S- -Se- -Te- -NH- -CH2-N= -P= -As= Sb= -CH= =C= =N+= =P+= =As+= =Sb+= -S- -O- -NH-
• 大多数药物为特异性结构药物,其结构上 细微的改变将会影响药效。 • 而非特异性结构药物,其结构上微小的改 变将不会改变生物活性。例如吸入型麻醉 药,药理活性主要与药物在周围空气中的 局部蒸气压与药物本身的蒸气压比率有关。
4、药物结构的微小变化可导致活 性的强烈变化 。 正常代谢物 (RNA合成原料)
δ
C O
O
CH2 CH2
H
N
C 2 H5 C 2 H5
δ
V
V D
V E
O N O C O O CH2 CH2 N
C 2 H5 C 2 H5
无局麻作用
O O H2N N .HCl
普鲁卡因的局麻作用似与分子极化有平行关系: ◆供e基甲氧基、乙氧基、二甲氨基取代-NH2, ED50减小
◆吸e基硝基取代-NH2,ED50增大
普鲁卡因
H2 N
CONHCH2 CH2 N
C 2 H5 C 2 H5
普鲁卡因酰胺
c. 三价原子或基团的交换
CH3 N CH2 CH2 N CH3
安体根
N CH3 N CH2 CH2 N CH3
新安体根
2. 非经典的电子等排体 • 一些原子或原子团尽管不符合电子等排体 的定义,但在相互替代时同样可产生相似 或拮抗的活性。 • 最常见的相互替代有相似活性的基团有: -H、-F -CH=CH-、-S-、-O-、-NH-、-CH2-
某些特定的化学活性基团。
一、常见药物的基本结构
1、局部麻醉药
CH3 N O COCH3 OC O H2N
O Ar C X (C)n N
COOCH2CH2N(C2H5)2
H
可卡因
CH3 NHCOCH2N(C2H5)2 CH3
普鲁卡因
O C CH2CH2N
C3H7O
利多卡因
达克罗宁
普鲁卡因
H N H
ClCH2CH2 N ClCH2CH2
N CH2CHCOOH NHCHO
R
氮芥
ClCH2CH2 N ClCH2CH2 HO N N OH
N-甲酰溶肉瘤素
ClCH2CH2 N ClCH2CH2 p O H N O
尿嘧啶氮芥
环磷酰胺
二、结构改造
结构变化带来新的物理性质,也改 变了分子化学反应性,可导致药物在细 胞与组织中分布的改变,进而改变对酶 及受体作用部位的结合,改变对这些部 位的反应速率及排泄方式。
• 即使在化学结构上看来微小的改变, 也可导致药理作用方面的明显改变。
OH
Ex:拟肾上腺素药 N取代基的增大,效应 ,β效应
H N R2 X R1
R2 H
代表药物 去甲肾上腺素
效应 α
甲基 异丙基 叔丁基
肾上腺素 异丙肾上腺素 沙丁胺醇
α、β β β2
将一个有希望的“首选”化 合物的分子结构加以改造,是寻 找新药的重要途径。
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