药物结构与药效关系
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。
第一章 药物的化学结构与药效的关系
第一章药物的化学结构与药效的关系（一）药物的化学结构与药效的关系33分钟1.药物理化性质药物的溶解度、分配系数、解离度和官能团对药效的影响2.药物的电子云密度分布与立体结构电子云密度和立体结构对药效的影响3.键合特性药物和生物大分子作用时的键合形式对药效的影响药物具有不同的结构，具有不同的药效，结构决定功能。
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服用〉进入血液循环〉组织分布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。
药物和受体的结合方式有化学方式和物理方式。
药物的作用有两种不同类型，一类是结构非特异性药物：药物的药效作用主要受药物的理化性质影响而与药物的化学结构类型关系较少；另一类是结构特异性药物：药物的作用依赖于药物分子特异的化学结构，该化学结构与受体相互作用后才能产生影响，因此化学结构的变化会直接影响其药效。
而大多数药物属于结构特异性药物。
结构特异性药物中，能被受体所识别和结合的三维结构要素的组合又称为药效团。
受体与药物的结合实际上是与药物结构中药效团的结合，这与药物结构上官能团的静电性、疏水性及基团的大小有关。
（钥匙和孔）第一节药物理化性质和药效的关系（药物的溶解度、分配系数、解离度和官能团对药效的影响，）在对于结构非特异性药物，药物的理化性质直接影响药物的活性。
药物的理化性质主要有药物的溶解度、分配系数和解离度。
一、药物的溶解度和分配系数对药效的影响在人体中，大部分的环境是水相环境，体液、血液和细胞浆液都是水溶液，药物要转运扩散至血液或体液，需要溶解在水中，要求药物有一定的水溶性（又称为亲水性）。
而药物在通过各种生物膜（包括细胞膜）时，这些膜是由磷脂所组成的，又需要其具有一定的脂溶性（称为亲脂性）。
药物化学结构和药效的关系
例：
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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。
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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
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(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
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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。
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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
19章 药物的化学结构与药效关系
决定药效的主要因素
（一）药物发生药效的生物学基础
1、药物作用的体内靶点
与药物在体内发生相互作用的生物大分子被称为药物 的作用靶点，即致病基因编码的蛋白质和其他生物大 分子，如酶、受体、离子通道、核酸等。
2、药物发生药效的体内过程
药物的体内过程是吸收、分布、代谢和排泄，这中间 的每一个过程都影响药物的药效。 药物发生药效的决定因素有两个： 一：是药物必须以一定的浓度到达作用部位，药物的转 运过程（吸收、分布、排泄）将影响药物在作用部位的 浓度，而转运过程又受药物理化性质的影响。 二：是药物和受体的相互作用，这一因素与结构特异性 药物的生物活性有关。
根据药物在体内分子水平上的作用方式分类：
结构非特异性药物：生物活性主要受理化性质影响，与化学 结构关系不大。结构改变，对生物活性无明显影响。
结构特异性药物; 生物活性除与药物分子的理化性质相关外， 主要取决于药物的化学结构，即受药物分子和受体的相互作 用影响，药物结构稍加改变，就会直接产生药效学变化。
引入烷基、卤素、芳环、酯基和硝基等可以增加 药物的脂溶性。如要透过血脑屏障，作用于中枢 神经系统的药物，需要较强的亲脂性。
药物分子中如引入亲水性的磺酸基、羧基、羟基、 酰胺基、胺基等，一般导致水溶性增高。
2 解离度对药效的影响
多数药物具弱酸性或弱碱性，在体液中可部分解离。 药物的解离度取决于解离常数pKa和介质的pH。
第十九章
药物的化学结构与药效的关系
第一节
药物的构效关系概述
构效关系的概念
构效关系（Structure activity relationship SAR）是指药物的化学结构 与生物活性（包括药理与毒理作用）之间 的关系，是药物化学的中心内容之一，也 是药物化学和分子药理学长期以来所共同 探讨的问题。
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。
(3-2)(3-1)O NHCH 2CH 2N(C 2H 5)2O C H 2N CH 2CH 2N(C 2H 5)2OCH 2N（二）非经典生物电子等排体常见可相互替代的非经典生物电子等排体，如—CH ＝、—S —、—O —、—NH —、—CH 2—在药物结构中可以通过基团的倒转、极性相似基团的替换、范德华半径相似原子的替换、开链成环和分子相近似等进行电子等排体的相互替换，找到疗效更高，毒性更小的新药。
1药物的化学结构与药效关系
• 我们称分子势能最低的构象为优势构象（preferential conformation）
• 一般由X-射线结晶学测定的构象为优势构象。
官能团的作用
• 酸性和碱性基团 • 烷基 • 卤素 • 羟基与巯基 • 磺酸基和羧基 • 氨基和酰胺 • 醚键
一、酸性和碱性基团
• 极性基团，对药物的物理化学性质影响 较大，因而对生物活性有决定性的影响
二、烃基
• 药物分子中引入烃基，可改变溶解度、 离解度、分配系数，还可增加位阻，从 而增加稳定性。
• 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。
第四节 立体结构对药效的影响
一、原子间距离对药效的影响
• 1．化学键的作用 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，
• 药物中光学异构体生理活性的差异反映了药物与受体结 合时的较高的立体要求。一般认为，这类药物需要通过 三点与受体结合，如图中D-（－）- 肾上腺素通过下列 三个基团与受体在三点结合：①氨基；②苯环及其两个 酚羟基；③侧链上的醇羟基。而L-异构体只能有两点结
合。
• 有一些药物，左旋体和右旋体的生物活性类型都不一样
• 药物分子的基本结构不同，但可能会以相同的 作用机制引起相同的药理或毒理效应，这是由 于它们具有共同的药效构象，即构象等效性 （conformational equivalence），从而以相同的 作用方式与受体部位相互作用。
药物的化学结构与药效的关系共28页文档
三、电子云密度分布对药效的影响
受体和酶都是以蛋白质为主要成分的生物大分子， 蛋白质分子从组成上来讲是由各种氨基酸经肽键结合 而成，在整个蛋白质的链上存在各种极性基团造成电 子云密度分布的不均匀，有些区域的电子云密度高， 形成负电荷或部分负电荷；有些区域的电子云密度低， 即带有正电荷或部分正电荷。如果药物分子中的电子 云密度分布正好和受体或酶的特定位点相适应时，由 于电荷产生的静电引力，有利于药物分子与受体或酶 结合，形成比较稳定的药物-受体或药物-酶的复合物。
和水相中平衡浓度CW之比值。 2．脂水分配系数表示方法 P值 LgP （因P数值较大） 3．数学表达式为：
4.意义
P C0 CW
4.意义： P值表示药物的脂溶性的大小。药物分子结构的
改变对脂水分配系数发生显著的影响；不同类 型的药物对脂水分配系数的要求不同，只有适 合的脂水分配系数，才能充分发挥药物的疗效。
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
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。
第一节药物的理化性质与药效的关系
一、药物的溶解度和分配系数对药效的影响：
药物的化学结构与治疗效果
药物的化学结构与治疗效果药物是指用于预防、诊断、治疗、缓解或控制疾病的物质。
药物的化学结构与治疗效果密切相关，不同的化学结构决定了药物的性质和作用机制，进而影响其治疗效果。
本文将从药物的化学结构与治疗效果的关系、药物分类以及药物研发等方面进行探讨。
一、药物的化学结构与治疗效果的关系药物的化学结构是指药物分子中各个原子的排列方式和连接方式。
药物的化学结构直接决定了药物的性质和作用机制，从而影响其治疗效果。
1. 结构与活性关系药物的活性通常与其分子结构密切相关。
药物分子中的不同基团、官能团以及它们之间的连接方式会影响药物与生物体内靶点的相互作用。
例如，药物分子中的特定官能团可以与靶点结合形成稳定的药物-靶点复合物，从而发挥治疗效果。
因此，通过调整药物的化学结构，可以改变药物与靶点的相互作用，进而调节药物的治疗效果。
2. 结构与药代动力学关系药物的化学结构还会影响药物在体内的吸收、分布、代谢和排泄等药代动力学过程。
药物分子的化学结构特征决定了药物在生物体内的溶解度、脂溶性、离子化程度等性质，进而影响药物的吸收和分布。
此外，药物的化学结构还会影响药物在体内的代谢和排泄速率，从而影响药物的药效持续时间和剂量调整。
二、药物的分类根据药物的化学结构和作用机制，药物可以分为多个不同的类别。
常见的药物分类包括以下几种：1. 化学药物化学药物是指通过化学合成得到的药物，其化学结构和活性成分是已知的。
化学药物通常具有明确的作用机制和治疗效果，如抗生素、抗癌药物等。
2. 生物制剂生物制剂是指通过生物技术手段制备的药物，如基因工程药物、蛋白质药物等。
生物制剂的化学结构复杂多样，其治疗效果通常与生物分子的相互作用有关。
3. 中药中药是指以天然药材为原料，通过炮制、提取等工艺制备的药物。
中药的化学结构复杂多样，其中的有效成分通常是多种多样的化合物混合物。
中药的治疗效果与其中的活性成分和药物组分的相互作用密切相关。
4. 药物类别根据药物的作用机制和治疗效果，药物还可以分为多个类别，如抗生素、抗炎药、抗癌药、心血管药等。
17药物的化学结构与药效的关系
（2） 由带电荷的大分子层所组成的细胞膜， 能排斥或吸附离子，阻碍离子的通过 -----（如组成蛋白质的部分氨基酸可解离 为羟基负离子和铵基正离子）
计算公式
弱酸或弱碱类药物在体液中解离后，离 子与未解离分子的比率由酸（或碱的共轭 酸）的解离常数（pKa值）和体液介质的pH 值决定。
弱酸性药物在胃中的吸收
药物的化学结构与生物活性（包括 药理与毒理作用）之间的关系，简称构 效关系（structure-activity relationships SAR）。 研究药物的构效关系是药物化学的中 心内容之一。
根据药物化学结构对生物活性的影 响程度或药物在体内分子水平上的作用 方式，宏观上将药物分子分为两种类型： 结构非特异性药物 （structurally nonspecific drug） 结构特异性药物 （structurally specific drug）
分布 组织 血浆蛋白 排泄
（一）药物在作用部位的浓度
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 ---该因素与药物的转运（吸收、分布、 排泄）密切相关，如
口服 抗疟药 人体 胃肠道粘膜
血流
红细胞膜
疟原虫体内
疟原虫细胞膜
（二）药物作用的体内靶点
• 药物的作用靶点：是指与药物在体内发生 相互作用的生物大分子，如酶、受体、离 子通道、核酸等。
• • 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 R O R
5
OH NH N N OH OHH+ R
-O
ON N O-
N H
O
HO
苯巴比妥的生物活性
药物的化学结构与药效的关系—药物的结构因素与药效的关系(药物化学课件)
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
• 旋光异构：只 有手性药物存 在光学异构
•
药物化学结构与药效的关系
药物的毒副作用
肝毒性
某些药物在代谢过程中会产生有害物质，对 肝脏造成损害。
肾毒性
某些药物可能导致肾脏损伤，影响肾功能。
心脏毒性
某些药物可能对心脏产生不良影响，如心律 失常、心肌缺血等。
免疫毒性
一些药物可能影响免疫系统的正常功能，导 致免疫系统疾病的发生。
药物的抗药性
02
药物化学结构与药物活性的 关系
药物受体结合
药物受体结合
药物通过与靶点受体结合而发挥药效，药物的化学结构决定了其与受 体的结合能力，进而影响药物的亲和力、选择性和作用强度。
亲和力
药物的化学结构与受体结合的紧密程度，决定了药物作用的强弱。亲 和力越高，药物与受体结合越牢固，药效越强。
选择性
药物的化学结构决定其与特定受体的结合能力，选择性越高，药物对 特定靶点的选择性越强，副作用越小。
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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。
提高药物耐受性的策略
优化药物设计
通过优化药物的化学结构，提高其在体内的代谢 稳定性和分布特性，从而提高药物的耐受性。
联合用药
通过与其他药物联合使用，降低药物的剂量和不 良反应，从而提高药物的耐受性。
基因治疗
通过基因治疗，改变患者的代谢酶的表达，提高 药物的代谢和耐受性。
作用强度
药物的化学结构影响其与受体结合后引发的生理效应大小，作用强度 决定了药物治疗效果。
药物代谢
代谢稳定性
药物的化学结构影响其在体 内的代谢稳定性，代谢稳定 性高的药物在体内作用时间 长，疗效更持久。
代谢途径
药物的化学结构决定了其代 谢途径和代谢产物的性质， 影响药物在体内的分布、活 化及排泄。
药物化学结构与药效的关系
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
第二章 药物的构效关系 药物化学 课件
第二章 药物的构效关系
第四节 药物其它特性对药效的影响
二、电子云密度对药效的影响
各种元素的原子核对其核外电子的吸引力各不相同而显示 电负性的差异。由电负性不同的原子组成的化合物分子就存在 电子密度分布不均匀状态。药物分子的电子密度分布如果和酶 蛋白分子的电荷分布恰好相反，则有利于相互作用而结合，形 成复合物。
化学工业出版社
第二章 药物的构效关系
第一节 药物的基本结构和药效的关系
药物作用过程的三个阶段
过程分类 发生过程 研究目的
药剂相
药物的释放
优化处方和 给药途径
药物动力学
药效相
吸收、分布和消除 药物-受体在靶 （代谢及排泄） 组织的相互作用
优化生物利用度
优化所需的 生物效应
化学工业出版社
化学工业出版社
P=CO/CW
化学工业出版社
第二章 药物的构效关系
第二节 药物的理化性质和药效的关系
二、药物的解离度对药效的影响 多数药物为弱酸、弱碱及其盐类，体液中部分解离，
以离子型和非离子型（分子型）同时存在。药物常以分子型 通过生物膜，在膜内的水介质中解离成离子型，再起作用。 因此药物需有适宜的解离度。
胃肠道各部分的pH不同，不同pKa药物在胃肠道各部分 的吸收情况也就有差异。
化学工业出版社
第二章 药物的构效关系
第一节 药物的基本结构和药效的关系
三、药物的特异结构与非特异结构 （一）结构非特异性药物
药物活性主要取决于药物分子的各种理化性质，与化学结 构的关系不大。临床应用的非特异性药物较少，主要有全身吸 入麻醉药，酚类和长链季铵盐的杀菌药以及巴比妥的催眠药等。 （二）结构特异性药物
药物的化学结构与药效的关系
• 有些药物的左旋体和右旋体的生物活性类型不一 样，如扎考必利的R-异构体为5-HT3受体的拮抗 剂，而S-异构体则为5-HT3受体的激动剂；又如 S-(－)-依托唑啉具有利尿作用，R-(+)-依托唑啉
则有抗利尿作用。
R-(+)-扎考必利
S-(－)-依托唑啉
3. 构象异构：分子中原子或基团的空间排列因碳 碳单键旋转或扭曲（键不断开）而 发生的动态立体异构现象。
药物的化学结构与药效的关 系
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
E-己烯雌酚
雌二醇
2. 光学异构：光学异构分子中存在手性中心，两个对 映体互为实物和镜像，又称对映异构。
• 有些光学异构体的药理作用相同，如左旋和右旋氯 喹具有相同的抗疟活性。
• 但很多药物的左旋体和右旋体生物活性并不相同， 如D-(－)-肾上腺素的血管收缩作用比L-(+)-肾上腺素 强12~20倍。
雌ห้องสมุดไป่ตู้醇
雌二醇戊酸酯
苯甲酸雌二醇
例：提高药物作用的选择性及疗效
氮芥
环磷酰胺
例：消除苦味
奎宁（quinine）
优奎宁（equinine）
第二节 理化性质对药效的影响
• 药物能否到达作用部位是影响药物活性因素之一 • 药物到达作用部位必须通过生物膜，影响因素有：
1. 药物分子因素：溶解度、分配系数、解离度等理化性质 2. 生物学因素：药物的吸收、分布、代谢和排泄
结构药剂学
结构药剂学
结构药剂学是药物化学的一个重要分支，它研究药物的分子结构与药效之间的关系。
通过对药物分子结构的分析和设计，可以优化药物的活性、选择性、药代动力学和毒理学特性，从而提高药物的疗效和安全性。
在结构药剂学中，研究者通过分析药物分子的三维结构、化学键的性质以及分子的电子结构等信息，来揭示药物与生物靶点之间的相互作用机制。
基于这些相互作用机制，可以设计合成新的药物分子，或优化已有药物的结构，以改善其药效和药代动力学性质。
结构药剂学还涉及到药物分子的构象分析、药物与受体的配体结合模式、分子间相互作用等方面的研究。
通过这些研究，可以揭示药物在体内的作用机制，为合理使用药物提供理论依据。
此外，结构药剂学还可以帮助开发新药物，改进药物制剂的性能，提高药物的稳定性和溶解度等。
总之，结构药剂学是研究药物分子结构与药效之间关系的学科，它在药物研发和合理用药方面具有重要的应用价值。
通过结构药剂学的研究，可以为药物的设计、发现和优化提供科学依据，进一步推动药物领域的发展。
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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。
分子结构的改变将对脂水分配系数发生显著影响。
卤原子增大4～20倍，—CH2—增大2～4倍。
以O代-CH2-，下降为1/5～1/20。
羟基下降为1/5～1/150。
脂氨基下降为1/2～1/100。
引入下列基团至脂烃化合物（R），其lgP的递降顺序大致为：C6H5 > CH3 > Cl > R > -COOCH3 > -N(CH3)2 > OCH3 > COCH3 > NO2 > OH > NH2 > COOH > CONH2引入下列基团至芳烃化合物（Ar），其lgP的递降顺序大致为：C6H5 > C4H9 >> I > Cl > Ar > OCH3> NO2 ≥COOH > COCH3> CHO > OH > NHCOCH3> NH2 > CONH2 > SO2NH2作用于中枢神经系统的药物，需通过血脑屏障，需较大的脂水分配系数。
全身麻醉药和镇静催眠药的活性与lgP值有关。
但脂水分配系数也有一定限度，即化合物也需有一定的水溶度，才能显示最好效用。
二、解离度对药效的影响多数药物为弱酸或弱碱，在体液中部分解离，离子型和非离子型（分子型）同时存在。
药物常以分子型通过生物膜，在膜内的水介质中解离成离子型，再起作用。
因此药物需有适宜的解离度。
离子型不易通过细胞膜，其原因是（1）水是极化分子，与离子间产生静电引力，进行水合，离子的水合作用使体积增大，并更易溶于水，难以通过脂质的细胞膜，（2）细胞膜是由带电荷的大分子层所组成（如蛋白质的组成部分氨基酸可解离为羧基负离子和铵基正离子），能排斥或吸附离子，将阻碍离子的运行。
弱酸或弱碱类药物在体液中解离后，离子与未解离分子的比率由解离指数pKa和介质的pH 决定。
酸类：pKa=pH + lg[RCOOH]/[RCOO-]碱类：pKa=pH + lg[RN+H3]/[RNH2]弱酸性药物在酸性的胃液中几乎不解离，呈分子型，易在胃中吸收。
弱碱性药物则相反。
第三节电子密度分布和官能团对药效的影响酶的蛋白质立体结构的电子密度分布是不均匀的，药物分子的电子如相反地适合酶蛋白分子的电荷分布，则有利于相互结合，形成复合物。
药物多在体液内解离成离子而起作用。
由于药物离受体尚有一定距离时首先依靠电荷间的相互吸引而靠近，再经氢键、范德华力等相互结合。
机体蛋白质的等电点多在7以下，在生理情况下，多以阴离子的型式存在，与外界阳离子的引力强，与阴离子的作用较弱，因而具有强烈药理作用的药物大多是碱性物质或其盐类。
微生物碱即显示强的药理作用或毒性；而苯甲酸等虽剂量较大，毒性也较低。
多数药物分子中，常有一个原子和多个电负性原子或基团相连，使其电子密度降低较多，带有较强部分正电荷，在分子中形成一个正电中心。
能与受体的负电区域相互吸引，形成牢固的复合物，而产生药理效应。
在药物的构效关系研究中，从整体分子结构分析，可以认定显效结构、潜效结构、代谢易变部分和载体部分等等。
一些特定基团的转换使整体分子结构发生变异，可影响与受体或酶的结合，于是发生激动剂变为拮抗剂，代谢物变为抗代谢物等。
基团的改变又可改变理化性质，影响转运代谢，使生物活性也有改变。
一、烃基引入引入烃基可增大脂溶性还因位阻增加稳定性。
二、卤素的作用卤素的引入多增大脂溶性。
但氟原子有些例外，引入芳香族化合物中，增大脂溶性；引入脂肪族化合物中，却降低脂溶性。
三、羟基和巯基的影响引入羟基可增强与受体的结合力；或可形成氢键，使水溶性增加，生物活性也随之改变。
取代在脂肪链上羟基，常使活性和毒性下降；取代在芳环上时，有利于和受体的碱性基团结合，则使活性和毒性均增高。
当羟基酰化成酯或烃化成醚，其α活性多降低。
巯基形成氢键的能力较羟基低，引入巯基时，对水溶性的影响小，脂溶性较相应的醇高，比醇易于吸收。
巯基易被氧化形成二硫键，二硫键也易被还原成巯基。
巯基化合物又易与双键，主要与，α,β-不饱和酮加成。
也易与金属离子生成硫醇盐，并可与一些酶的吡啶环生成复合物，因此对代谢的影响显著。
四、醚基和硫基的影响醚中氧的孤电子对能吸引质子，有亲水性，烃基则有亲脂性，故醚类化合物能定向排列于脂水两相之间，易于通过生物膜。
氧和亚甲基为电子等排体，互相替换对生物活性影响不大。
但氧的负电性如影响了分子近旁的正电性，则会对活性有一定影响。
硫醚易被氧化成亚砜和砜。
砜为对称结构，使分子极性减小，脂溶性增大。
亚砜则为较稳定的棱锥形结构，形成新的手性中心，可拆分对映异构体，硫氧键又使极性增大，一般使水溶性增大。
五、磺酸、羧酸和酯的影响磺酸的水溶性和电离度很大，仅有磺酸基的化合物无生物活性。
为了增加水溶性，有时引入磺酸基。
羧酸的水溶性和解离度较磺酸低。
羧基成盐可增加水溶性，生物活性一般下降。
但解离度小的羧基与受体的一定碱性基团结合，能增强生物活性。
一些氨基酸可主动转运通过生物膜，可利用氨基酸为载体，将一些活性结构部分和氨基酸拼合，形成转运规律近似于氨基酸的药物，以更好地发挥作用。
羧酸成酯，不能解离，脂溶性增大，易被吸收。
酸基是电负性基团，易与受体的正电部分结合，其生物活性也较强。
六、酰胺的影响肽为酰胺结构，酰胺能与生物大分子形成氢键，易与受体结合，常显示结构特异性。
β-内酰胺类抗生素和多肽类的胰岛素、加压素等显示独特的生物活性。
酰胺和酯存在共轭，其立体形状均近似于平面结构，并为电负性基团，彼此是电子等排体。
以酰胺代替酯，生物活性一般无大改变。
七、胺类的影响胺具碱性，易与核酸或蛋白质的酸性基团发生作用。
在生理环境下胺还易于形成铵离子，可与受体的负电部位静电相互作用。
氮原子又参与氢键形成，易与多种受体部位结合。
因此胺类可显示多种生物活性。
一般伯胺的活性较高，仲胺次之叔胺最低。
季铵易电离成稳定的铵离子，作用较强。
但水溶性大，不易通过生物膜和血脑屏障，以致口服吸收不良，也无中枢作用。
第四节键合特性对药效的影响药物对机体的作用可认为是药物和受体分子之间的物理相互作用（缔合）和化学反应（成键）所引起。
一般要通过范德华力、氢键、疏水结合、电荷转移复合物、静电相互作用（离子偶极之间、偶极偶极之间和离子键）和共价键等形式。
范德华力是在分子充分接近时产生，一个苯环与受体平面区结合可产生相当于一个氢键的力。
一、氢键形成对药效的影响具有孤对电子的O、N、S、F、Cl等原子可和与C、N、O、F等共价结合的H形成氢键，键能约为共价键的十分之一，其键能由静电引力、诱导极化引力和离域能（电子云均化）三部分组成。
具有孤对电子的原子和氢原子之间的距离小于范德华半径之和，易于形成氢键。
与溶剂分子形成氢键，可增加溶解度。
若分子内或分子间形成氢键，则在极性溶剂中的溶解度减小，而在非极性溶剂中的溶解度增加。
二、电荷转移复合物的形成对药效的影响电荷转移复合物(charge transfer complex,CTC)或称电荷迁移络合物，是一种分子键化合物。
CTC的形成在药物配伍中可助溶，增加水溶性，也可增加稳定性。
电荷转移复合物的吸收光谱和原化合物不同，称为电荷转移光谱。
形成CTC可使紫外最大吸收波长偏移。
三、金属螯合作用对药效的影响金属离子络合物由金属离子（有不完全价电子层）和配位体（供电子的分子或离子）形成。
含二个以上配基（供电基）的配位体，通称螯合剂(chelating agents)。
有些能和不溶性离子络合而提高水溶度的水溶性螯合剂，称为多价螯合剂(Sequestering agents)。
螯合物(chelate)是由两个或两个以上配位体和一个金属离子，通过价键（离子键、共价键和配价键）相连接而组成的环状化合物。
配位体的配基一般含有O、N或S原子。
金属离子形成螯合物后的稳定性顺序为：Fe3+,Hg2+ > Cu2+,Al3+ > Ni2+,Pb2+ > Co2+,Zn2+ > Fe2+,Cd2+ > Mn2+,Mg2+ > Ca2+。
螯合时通常形成4、5、6元环，只有含S的4元环稳定，含O和N的环多为5或6元环，而以5元环较稳定。
金属离子和配位体之间有一定的亲和力和选择性。
可用硬软酸碱（HSAB）原理来解释和估计螯合物的稳定性。
供电子的配基为碱，受电子的金属离子为酸。
酸碱结合强度按其强度因素(Intrinsic strength)SA、SB和软硬度(Softness)σA、σB而定，以下式表示：lgK=SASB +σ>AσB软硬度指电子流动性（或极化性），高者称为软酸或软碱，低者称为硬酸或硬碱。
电子流动性相仿的酸碱结合成键，电子分布均匀而稳定。
为此硬-硬和软-软结合均较稳定。
电子分布不匀的软-硬结合较不稳定。
金属螯合作用主要应用于：（1）金属中毒的解毒；（2）灭菌消毒；（3）新药设计；（4）某些疾病的治疗。
金属离子对生物体存在特殊生物效应，应用时应注意可能产生的不良反应。
对生命必需的一些金属离子如过量即成为毒物。
硬酸（如Ca2+、Fe3+、Mg2+等）和硬碱（如H2O、MH3、CO32-、Cl-等）结合时，一般无毒性或毒性小。