天然产物的构效关系研究ppt课件
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天然产物化学PPT多糖的构效关系
计算机模拟技术
计算机模拟技术是通过计算机模 型来预测多糖的构效关系的方法。
该方法基于已知的多糖结构信息 和生物活性数据，建立数学模型 和算法，通过计算机模拟来预测
多糖的生物活性。
计算机模拟技术可以大大缩短研 究周期，降低实验成本，提高研
究效率。
04 多糖的构效关系在生物医 学中的应用
药物设计与开发
机遇
随着技术的进步和研究的深入，人们对于多糖构效关系的理解将越来越深入，有 望发现更多具有重要应用价值的活性多糖。同时，随着基于多糖的药物和功能材 料的开发，将为相关领域带来巨大的经济和社会效益。
多糖构效关系研究的未来发展方向
1 2
加强跨学科合作
多糖构效关系研究需要化学、生物学、医学等多 个学科的交叉合作，以实现更深入、更全面的研 究。
多糖的结构与功能关系
结构决定功能
多糖的结构特点决定了其功能性 质，如硫酸酯多糖的抗病毒作用 与其硫酸酯基团的含量和分布密 切相关。
构效关系
通过研究多糖的结构与功能关系 ，可以预测和优化多糖的功能性 质，为多糖的应用提供理论依据 。
03 多糖的构效关系研究方法
化学分析法
化学分析法是研究多糖构效关系的基础方法之一，通过对多 糖的化学结构进行详细分析，了解其组成和连接方式，从而 推测其可能具有的生物活性。
药物载体
先导化合物的发现
多糖具有生物相容性和生物可降解性， 可以作为药物载体，用于药物传递和 控制释放，提高药物的疗效和降低副 作用。
多糖具有多种生物活性，可以通过高 通量筛选等方法发现具有潜在药物活 性的先导化合物，为新药研发提供候 选分子。
药物修饰
多糖可以作为药物修饰剂，通过与药 物结合，改变药物的理化性质和生物 学行为，提高药物的靶向性和生物利 用度。
《总论天然产物》PPT课件
精选PPT
13
4 阐明天然药物炮制的原理 研究重要天然药物炮制前后化学成分或有效成分的变化，
将有助于阐明天然药物炮制的原理、改进传统的炮制方法、 制定控制炮制品的质量标准、丰富天然药物炮制的内容。
如对于黄芩炮制的研究。黄芩有浸、烫、煮、蒸等炮制 方法。过去南方认为“黄芩有小毒，必须用冷水浸泡至色 变绿去毒后，再切成饮片，叫淡黄芩”。而北方则认为 “黄芩遇冷水变绿影响质量，必须用热水煮后切成饮片， 以色黄为佳”。经天然药物化学的研究表明，黄芩在冷水 浸泡过程中，其有效成分黄芩苷可被药材中的酶水解成黄 芩素，后者不稳定易氧化成醌类化合物而显绿色。
成分溶解出来并同天然药物组织脱离的过程。 （一 ） 溶剂提取法 1 提取原理：根据天然药物化学成分与溶剂间“极性相 似相溶”的原理，依据各类成分溶解度的差异，选择对 所提成分溶解度大、对杂质溶解度小的溶剂，依据“浓 度差”原理，将所提成分从药材中溶解出来的方法。
精选PPT
21
2 化学成分的极性：被提取成分的极性是选择提取溶剂 最重要的依据。
A
B
精选CPPT
22
麻黄碱
蝙蝠葛碱
天然药物化学成分不但数量繁多，而且结构千
差万别。所以极性问题很复杂。但依据以上两
点，一般可以判定。需要大家判断的大多数是
母核相同或相近的化合物此时主要依据取代基
极性大小。
精选PPT
23
2) 常见天然产物化学成分类型的极性： 极性较大的：苷类、生物碱盐、糖类、
蛋白质、氨基酸、鞣质、小分子有机酸、 亲水性色素。
极性小的：游离生物碱、苷元、挥发油、 树脂、脂肪、大分子有机酸、亲脂性色素。
以上不是绝对的，具体成分要具体分析。 比如，有的苷类化合物极性很小，有的苷 元极性很大。
天然产物化学全套 - 结构研究实例ppt课件
天然药物化学
第五章 黄酮类化合物 （Flavonoids）
天然药化教研室 主讲教师：宋少江
可编辑课件
1
本章内容
第一节 概述
第二节 理化性质及显色反应
第三节 提取与分离
第四节 检识与结构鉴定
第五节 结构研究实例
可编辑课件
2
练习题 1：
某黄色结晶，盐酸镁粉反应(＋)，Molish反应(＋)， FeCl3反应(＋)，ZrOCl2反应呈黄色，但加入枸橼酸后黄 色褪去。FAB-MS示分子中含一分子葡萄糖，苷元的分子 式为C15H10O6。
问题：试推出该化合物的结构，糖的结构以Haworth式 表示，并将1H-NMR信号进行归属。
可编辑课件
5
自学：黄酮类化合物最新研究进展 自己查阅相关文献阅读，写1000字总结
可编辑课件
6
感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络， 如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！
问题：写出化合物的完整结构，糖部分写出Haworth结构；
写出苷键的构型；归属氢信号。
可编辑课件
3
练习题 2：
有一黄色粉末，mp 242~244℃(MeOH)，FeCl3反应 (＋)，盐酸镁粉反应(＋)，Molish反应(＋)，ZrOCl2反应 呈黄色，加入枸橼酸后黄色褪去，SrCl2反应阴性。酸水解 后检出葡萄糖和苷元，GC确定糖为D-构型。MS给出其分题 2：
该化合物的1H-NMR (DMSO-d6, TMS) ： 12.60, 10.80, 10.10 (各1H, s) 8.12 (2H, d, J = 9.0 Hz) 6.83 (2H, d, J = 9.0 Hz) 6.45 (1H, d, J = 2.0 Hz) 6.22 (1H, d, J = 2.0 Hz) 5.33 (1H, d, J = 7.5 Hz)，其余略
第五章 黄酮类化合物 （Flavonoids）
天然药化教研室 主讲教师：宋少江
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1
本章内容
第一节 概述
第二节 理化性质及显色反应
第三节 提取与分离
第四节 检识与结构鉴定
第五节 结构研究实例
可编辑课件
2
练习题 1：
某黄色结晶，盐酸镁粉反应(＋)，Molish反应(＋)， FeCl3反应(＋)，ZrOCl2反应呈黄色，但加入枸橼酸后黄 色褪去。FAB-MS示分子中含一分子葡萄糖，苷元的分子 式为C15H10O6。
问题：试推出该化合物的结构，糖的结构以Haworth式 表示，并将1H-NMR信号进行归属。
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5
自学：黄酮类化合物最新研究进展 自己查阅相关文献阅读，写1000字总结
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6
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问题：写出化合物的完整结构，糖部分写出Haworth结构；
写出苷键的构型；归属氢信号。
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3
练习题 2：
有一黄色粉末，mp 242~244℃(MeOH)，FeCl3反应 (＋)，盐酸镁粉反应(＋)，Molish反应(＋)，ZrOCl2反应 呈黄色，加入枸橼酸后黄色褪去，SrCl2反应阴性。酸水解 后检出葡萄糖和苷元，GC确定糖为D-构型。MS给出其分题 2：
该化合物的1H-NMR (DMSO-d6, TMS) ： 12.60, 10.80, 10.10 (各1H, s) 8.12 (2H, d, J = 9.0 Hz) 6.83 (2H, d, J = 9.0 Hz) 6.45 (1H, d, J = 2.0 Hz) 6.22 (1H, d, J = 2.0 Hz) 5.33 (1H, d, J = 7.5 Hz)，其余略
《天然产物综述》课件
其他生物活性机制：通过抑制病原体活性、调节生理功能等方式实现其他生物活性 作用。
05 天然产物的应用与开发
CHAPTER
在食品工业中的应用
天然食品添加剂
利用天然产物如植物提取物、微生物代谢产物等作为食品添加剂， 如天然色素、香精、防腐剂等，以提高食品的感官品质和延长保质 期。
功能性食品
利用天然产物的生物活性，开发具有特定功能如抗氧化、降血糖、 降血脂等的保健食品，满足消费者对健康的需求。
详细描述
单糖是最简单的糖类化合物，是构成多糖的基本单位。低聚糖由2-10个单糖分子脱水缩合而成，具有 调节免疫、改善肠道功能等作用。多糖是由多个单糖分子聚合而成的大分子化合物，具有抗病毒、抗 肿瘤、抗炎等生物活性。
脂类化合物
总结词
脂类化合物是天然产物的重要组成部分 ，主要包括脂肪酸和甘油酯等。
VS
《天然产物综述》ppt课件
目录
CONTENTS
• 天然产物的定义与分类 • 天然产物的提取与分离 • 天然产物的化学组成与结构 • 天然产物的生物活性与功能 • 天然产物的应用与开发 • 天然产物研究的发展趋势与展望
01 天然产物的定义与分类
CHAPTER
天然产物的定义
总结词
天然产物是指自然界中产生的、未经加工或仅经过初步加工 的物质。
黄酮类化合物的提取与分离
采用溶剂提取法和色谱分离法，从植物中提取黄酮类化合物，如芦丁、槲皮素 等。
挥发油的提取与分离
采用溶剂提取法和蒸馏分离法，从植物中提取挥发油，如薄荷油、丁香油等。
03 天然产物的化学组成与结构
CHAPTER
糖类化合物
总结词
天然糖类化合物主要包括单糖、低聚糖和多糖，具有多种生物活性。
05 天然产物的应用与开发
CHAPTER
在食品工业中的应用
天然食品添加剂
利用天然产物如植物提取物、微生物代谢产物等作为食品添加剂， 如天然色素、香精、防腐剂等，以提高食品的感官品质和延长保质 期。
功能性食品
利用天然产物的生物活性，开发具有特定功能如抗氧化、降血糖、 降血脂等的保健食品，满足消费者对健康的需求。
详细描述
单糖是最简单的糖类化合物，是构成多糖的基本单位。低聚糖由2-10个单糖分子脱水缩合而成，具有 调节免疫、改善肠道功能等作用。多糖是由多个单糖分子聚合而成的大分子化合物，具有抗病毒、抗 肿瘤、抗炎等生物活性。
脂类化合物
总结词
脂类化合物是天然产物的重要组成部分 ，主要包括脂肪酸和甘油酯等。
VS
《天然产物综述》ppt课件
目录
CONTENTS
• 天然产物的定义与分类 • 天然产物的提取与分离 • 天然产物的化学组成与结构 • 天然产物的生物活性与功能 • 天然产物的应用与开发 • 天然产物研究的发展趋势与展望
01 天然产物的定义与分类
CHAPTER
天然产物的定义
总结词
天然产物是指自然界中产生的、未经加工或仅经过初步加工 的物质。
黄酮类化合物的提取与分离
采用溶剂提取法和色谱分离法，从植物中提取黄酮类化合物，如芦丁、槲皮素 等。
挥发油的提取与分离
采用溶剂提取法和蒸馏分离法，从植物中提取挥发油，如薄荷油、丁香油等。
03 天然产物的化学组成与结构
CHAPTER
糖类化合物
总结词
天然糖类化合物主要包括单糖、低聚糖和多糖，具有多种生物活性。
天然药物化学课件 天然产物的结构鉴定
化学方法—辅助手段
❖ ● 化学降解法---将复杂分子通过氧化、还原等化学反应， 降解为几个结构比较简单又稳定的小分子化合物，通过 对降解产物的结构鉴定，再按降解机理合理地推导出原 来可能的化学结构式；
❖ ● 特点：
❖ 需用化合物量大；
❖ 反应剧烈；
❖
主要产物得率少又费时；
❖ 现在较少应用，仅保留一些比较简单规律性又较强的降 解反应
UN= 2, CH2=C(CH3)-COO-CH3
1
1
3 3
8.500 8.000 7.500 7.000 6.500 6.000 5.500 5.000 4.500 4.000 3.500 3.000 2.500 2.000 1.500 1.000 0.500
Mon Apr 10 22:53:32 2000: (untitled) W1: 1H Axis = ppm Scale = 13.16 Hz/cm
O
O
(A)
(B)
样品的制备
试样浓度：需要纯样品15-30 mg； 氘代溶剂 0.8ml 傅立叶变换核磁共振波谱仪需要纯样品1 mg ； 标样浓度（四甲基硅烷 TMS）：1%； 溶剂：1H谱 四氯化碳，二硫化碳； 氘代溶剂：氯仿，丙酮、苯、二甲基亚砜的氘代物.
核磁共振氢谱解析及应用
• 1HNMR谱解析一般程序 • 1HNMR谱解析实例 • 1HNMR谱检索 • 1HNMR谱应用
❖ IR：确定分子结构中的官能团
❖ MS：可确定分子量，计算分子式，解析分子 结构
❖ NMR 1H-NMR：可以得知共振原子的相对 数目及化学环境(峰数计算)
❖ 13C-NMR：推导化合物的基本骨架
光谱
❖ 紫外光谱：用波长在200-400nm之间的 连续光扫描记录下来的图谱，吸收带比 较宽；
天然产物的提取分离和结构鉴定 ppt课件
•溶解范围最广的有机溶剂：乙 醇
3、溶剂的选择
选择溶剂要注意以下三点： ①溶剂对有效成分溶解度大，对杂质溶解度小； ②溶剂不能与中药的成分起化学变化； ③溶剂要经济、易得、使用安全等。
4、各种溶剂提取法
•浸渍法 •渗漉法 •煎煮法 •回流提取法 •连续回流提取法等
• 浸渍法：
• 渗漉法：
• 浸渍法系将天然产物粉 • 渗漉法是将天然产物粉
回流提取法：
应用有机溶剂加热提取，需采用回流加热装置，以免溶 剂挥发损失。小量操作时，可在圆底烧瓶上连接回流冷 凝器。溶剂浸过药材表面约1～2cm。在水浴中加热回 流，一般保持沸腾约1小时后放冷过滤，再在药渣中加 溶剂，作第二、三次加热回流分别约半小时，或至基本 提尽有效成分为止。此法提取效率较冷浸法高，大量生 产中多采用连续提取法。
连续回流提取法：
应用挥发性有机溶剂提取天 然产物有效成分，不论小型 实验或大型生产，均以连续 提取法为好，而且需用溶剂 量较少，提取成分也较完全。 实验室常用脂肪提取器或称 索氏提取器。连续提取法， 一般需数小时才能提取完全。 提取成分受热时间较长，遇 热不稳定易变化的成分不宜 采用此法。
提取方法 溶剂
2.选择合适的极性溶剂（相似相溶） 石油醚＜环己烷＜苯＜氯仿＜乙醚＜乙酸乙酯
＜ 正丁醇＜丙醇，乙醇＜甲醇＜水＜含盐水 极性：小 ————大
亲脂性：大 ———— 小
亲水性：小 ———— 大
适用于极性从小到大的预实验
采用石油醚、水、95%乙醇的三段法进行粗分，提高工作效率
二、天然产物化学成分的系统分离
常用作提供生物试验的样品用
❖ 1.系统分离： ❖ 选择一系列分离措施，将性质相近的组分集
中在一起提取出来，以便分别与临床、动物 试验、检测等相配合，确定该部分是否有效 ❖ 目的： ❖ 对无效部分暂不追踪，对有效部分视具体情 况再进行分离，找出关键成分。
3、溶剂的选择
选择溶剂要注意以下三点： ①溶剂对有效成分溶解度大，对杂质溶解度小； ②溶剂不能与中药的成分起化学变化； ③溶剂要经济、易得、使用安全等。
4、各种溶剂提取法
•浸渍法 •渗漉法 •煎煮法 •回流提取法 •连续回流提取法等
• 浸渍法：
• 渗漉法：
• 浸渍法系将天然产物粉 • 渗漉法是将天然产物粉
回流提取法：
应用有机溶剂加热提取，需采用回流加热装置，以免溶 剂挥发损失。小量操作时，可在圆底烧瓶上连接回流冷 凝器。溶剂浸过药材表面约1～2cm。在水浴中加热回 流，一般保持沸腾约1小时后放冷过滤，再在药渣中加 溶剂，作第二、三次加热回流分别约半小时，或至基本 提尽有效成分为止。此法提取效率较冷浸法高，大量生 产中多采用连续提取法。
连续回流提取法：
应用挥发性有机溶剂提取天 然产物有效成分，不论小型 实验或大型生产，均以连续 提取法为好，而且需用溶剂 量较少，提取成分也较完全。 实验室常用脂肪提取器或称 索氏提取器。连续提取法， 一般需数小时才能提取完全。 提取成分受热时间较长，遇 热不稳定易变化的成分不宜 采用此法。
提取方法 溶剂
2.选择合适的极性溶剂（相似相溶） 石油醚＜环己烷＜苯＜氯仿＜乙醚＜乙酸乙酯
＜ 正丁醇＜丙醇，乙醇＜甲醇＜水＜含盐水 极性：小 ————大
亲脂性：大 ———— 小
亲水性：小 ———— 大
适用于极性从小到大的预实验
采用石油醚、水、95%乙醇的三段法进行粗分，提高工作效率
二、天然产物化学成分的系统分离
常用作提供生物试验的样品用
❖ 1.系统分离： ❖ 选择一系列分离措施，将性质相近的组分集
中在一起提取出来，以便分别与临床、动物 试验、检测等相配合，确定该部分是否有效 ❖ 目的： ❖ 对无效部分暂不追踪，对有效部分视具体情 况再进行分离，找出关键成分。
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天然产物的构效关系研究
天 • 药物的化学结构与生理活性的关系（简称 然 药物的构效关系）是天然产物化学研究的 产 中心内容，也是药物设计的基础。 物 • 先导化合物：又称原型物，是通过各种 途径得到的具有一定生理活性的化学 的 物质。 构 先导化合物的发现和寻找有多种多样的途径和方 法。因先导化合物存在着某些缺陷，如活性不够 效 高，化学结构不稳定，毒性较大，选择性不好， 关 药代动力学性质不合理等等，需要对先导化合物 进行化学修饰，进一步优化使之发展为理想的药 系 物，这一过程称为先导化合物的优化。 研 究
药 物 的 基 本 结 构
– 此外，还发现具有基本结构的药物类 型，它们的基本结构中可变部位的多 少及可变部位的可变范围也 各有不 同．如局部麻醉药的基本结构如下图 （4-1）所示．由此导致了对结构特异 性的认识。
O A r C X ( C ) n N
图（4-1）
药 物 的 结 构 特 异 性
•
前药原理
先导 化合 物的 优化
新 药 研 究
新 药 开 发
药物构效关系在药物设计中所处的地位
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
基本结构与分子整体性 药物药效学与化学结构的关系 构效关系实例 药物与受体间的立体互补性 药物与受体间的作用力
基 本 结 构 与 分 子 整 体 性
– 对于结构特异性药物来说，其基本结构可变 的部位的多少以及可变的范围不同。例如： 如下图中局部麻醉药的基本结构中有四个部 位可以改变 分别是： Ar、X、 (C)n
N
而每个部位可改变的范围也大。
O A r C X ( C ) n N
药 物 的 结 构 特 异 性
– Ar代表芳环 一些简单杂环和芳环取代 均可能有局部麻醉作用而以苯环的局 部麻醉作用较强； – X可是 －O－（酯类），－S－（硫代 酯类），－NH－（酰胺类）。 –
药 物 的 分 子 整 体 性
1 O R
C H 2 5 C H 2 5
R
C CC H N 2
2 R
R
NH 2 NH 2
R
H H
1
R
2
在人血清中的相对水 解速度
500 15 0 3000
H
CH
3
NH 2
CH
3
CH
3
F
H
H
• 小结：
药 物 的 分 子 整 体 性
– 基本结构相同但由于取代基的不同而 出现生理活性的变化,或生理作用不同， 或作用的部位不同等.可见构效关系的 认识只停留于基本结构水平是不够的， 还需要考虑药物分子的整体性。
药 物 的 分 子 整 体 性
– 药物的化学结构尽管具有产生某种生 理作用的基本结构,但由于有其他结构 部分的存在，或基本结构上带有不同 的基团，导致理化性质的改变或立体 大小，构型，构象的不同，而增强或 减弱其生理活性，甚至破坏其生理活 性或产生另外的生理作用。
普鲁卡因及其衍生物的相对水解速度
• Ehrlich在研究免疫反应时设想毒素 Ehr 的分子中具有固着基团和毒性基团， 固着基团一旦固着在细胞的侧链上， lich 毒性基团就对细胞产生毒性作用， 的 使细胞失去原有的功能。为厂抵御 免 毒素的侵害，组织的细胞产生过量 疫 的侧链，过多的侧链从细胞释放到 侧 血流中，就是所谓的抗体或抗毒素， 链 它们与毒素在血流中结合，防止毒 学 素侵害细胞。这就是Ehrlich的免疫 说 侧链学说
(C)n
表示为烃基链
–
N
表示为仲胺基或叔胺基。
药 物 的 结 构 特 异 性
– 还有一些药物的基本结构中的可变部位 和可变范围更小，例如烟酸类和维生素 B6. – 烟酸类化合物只有在人体内能变为烟酰 胺时才能有维生素的作用，因此，它的 基本结构为： O
X N
其中X为羟基，氨基或酯基，其可变范围 和部位很少。
药物的基本结构
药物的结构特异性 药物的分子整体性 药效团
• 从分子水平来认识药物为什么能够 治疗疾病有两种学说：基团学说； 基本结构学说。 • 问题的提出：1898年Ehrlich在从事 组织的染色工作时就注意到染料的 选择性染色的问题：为什么特殊的 细胞或细胞的特殊部分可以和特殊 的染料结合? 这涉及到选择性亲和 力的问题。
• 小结：
药 物 的 结 构 特 异 性
– 药物的基本结构中可变部位的多少与 其可变范围的大小反映了药物的生理 作用与化学结构间依赖关系的深 浅．基本结构中可变部位多且可变范 围大的，其生理作用与化学结构间依 赖关系浅，反之则依赖关系深.这种依 赖关系的深浅就是结构特异性的高低。
•
药 物 的 分 子 整 体 性
–
– –
药物的结构特异性（与基本结构不同）
药物的生理作用与化学结构找不出任何共 同关系(即基本结构)的为结构非特异性药 物； 药物的生理作用与化学结构存在依赖关系 （化学结构稍改变就失去原有的生理 作用）的称为结构特异性药物。 根据结构特异性的概念，可以把药物分为 两大类，即结构非特异性药物和结构特异 性药物。
–
药物的分子整体性
对药物生理作用依赖于药物分子整 体性的认识是人们对药物构效关系 认识的进一步发展。 – 化合物的化学活性和理化性质与化 合物分子结构整体性密切相关。众 所周知，某种功能基团具有某些化 学反应性能和理化特性．而分子中 的其他基团或结构部分的存在可以 增强或减弱这些化学反应性能和理 化特性。即药物的生理作用不仅依 赖于其基本结构，还依赖于药物分 子的整体性。
•
药 物 的 基 本 结 构
药物的基本结构(与基团说不同)
– 药物化学家发现具有相同生理作用 的药物，在分子结构中往往可以找 到相同的或相似的结构部分，认为 这种结构部分是产生这类生理作用 的必要部分，称之为基本结构。 – 人们也发现了具有相同生理作用的 药物之间却找不出任何相似的结构 部分，例如全身麻醉药．催眠镇静 药．解热镇痛药等。
天 然 产 物 的 构 效 关 系 研 究
生命基础 过程研究
天然产物中 有效成分
SAR及 QSAR 先导化合物
现有药物总 结性研究
体内代谢 过程研究
随机筛选 偶然发现
结构 分析
生物电 子等排
组合化学及 快速筛选
先 导 化 合 物 的 发 现
QSAR
SAR一般规律 新的化合物 最佳化合物 临床试验 新药
天 • 药物的化学结构与生理活性的关系（简称 然 药物的构效关系）是天然产物化学研究的 产 中心内容，也是药物设计的基础。 物 • 先导化合物：又称原型物，是通过各种 途径得到的具有一定生理活性的化学 的 物质。 构 先导化合物的发现和寻找有多种多样的途径和方 法。因先导化合物存在着某些缺陷，如活性不够 效 高，化学结构不稳定，毒性较大，选择性不好， 关 药代动力学性质不合理等等，需要对先导化合物 进行化学修饰，进一步优化使之发展为理想的药 系 物，这一过程称为先导化合物的优化。 研 究
药 物 的 基 本 结 构
– 此外，还发现具有基本结构的药物类 型，它们的基本结构中可变部位的多 少及可变部位的可变范围也 各有不 同．如局部麻醉药的基本结构如下图 （4-1）所示．由此导致了对结构特异 性的认识。
O A r C X ( C ) n N
图（4-1）
药 物 的 结 构 特 异 性
•
前药原理
先导 化合 物的 优化
新 药 研 究
新 药 开 发
药物构效关系在药物设计中所处的地位
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
基本结构与分子整体性 药物药效学与化学结构的关系 构效关系实例 药物与受体间的立体互补性 药物与受体间的作用力
基 本 结 构 与 分 子 整 体 性
– 对于结构特异性药物来说，其基本结构可变 的部位的多少以及可变的范围不同。例如： 如下图中局部麻醉药的基本结构中有四个部 位可以改变 分别是： Ar、X、 (C)n
N
而每个部位可改变的范围也大。
O A r C X ( C ) n N
药 物 的 结 构 特 异 性
– Ar代表芳环 一些简单杂环和芳环取代 均可能有局部麻醉作用而以苯环的局 部麻醉作用较强； – X可是 －O－（酯类），－S－（硫代 酯类），－NH－（酰胺类）。 –
药 物 的 分 子 整 体 性
1 O R
C H 2 5 C H 2 5
R
C CC H N 2
2 R
R
NH 2 NH 2
R
H H
1
R
2
在人血清中的相对水 解速度
500 15 0 3000
H
CH
3
NH 2
CH
3
CH
3
F
H
H
• 小结：
药 物 的 分 子 整 体 性
– 基本结构相同但由于取代基的不同而 出现生理活性的变化,或生理作用不同， 或作用的部位不同等.可见构效关系的 认识只停留于基本结构水平是不够的， 还需要考虑药物分子的整体性。
药 物 的 分 子 整 体 性
– 药物的化学结构尽管具有产生某种生 理作用的基本结构,但由于有其他结构 部分的存在，或基本结构上带有不同 的基团，导致理化性质的改变或立体 大小，构型，构象的不同，而增强或 减弱其生理活性，甚至破坏其生理活 性或产生另外的生理作用。
普鲁卡因及其衍生物的相对水解速度
• Ehrlich在研究免疫反应时设想毒素 Ehr 的分子中具有固着基团和毒性基团， 固着基团一旦固着在细胞的侧链上， lich 毒性基团就对细胞产生毒性作用， 的 使细胞失去原有的功能。为厂抵御 免 毒素的侵害，组织的细胞产生过量 疫 的侧链，过多的侧链从细胞释放到 侧 血流中，就是所谓的抗体或抗毒素， 链 它们与毒素在血流中结合，防止毒 学 素侵害细胞。这就是Ehrlich的免疫 说 侧链学说
(C)n
表示为烃基链
–
N
表示为仲胺基或叔胺基。
药 物 的 结 构 特 异 性
– 还有一些药物的基本结构中的可变部位 和可变范围更小，例如烟酸类和维生素 B6. – 烟酸类化合物只有在人体内能变为烟酰 胺时才能有维生素的作用，因此，它的 基本结构为： O
X N
其中X为羟基，氨基或酯基，其可变范围 和部位很少。
药物的基本结构
药物的结构特异性 药物的分子整体性 药效团
• 从分子水平来认识药物为什么能够 治疗疾病有两种学说：基团学说； 基本结构学说。 • 问题的提出：1898年Ehrlich在从事 组织的染色工作时就注意到染料的 选择性染色的问题：为什么特殊的 细胞或细胞的特殊部分可以和特殊 的染料结合? 这涉及到选择性亲和 力的问题。
• 小结：
药 物 的 结 构 特 异 性
– 药物的基本结构中可变部位的多少与 其可变范围的大小反映了药物的生理 作用与化学结构间依赖关系的深 浅．基本结构中可变部位多且可变范 围大的，其生理作用与化学结构间依 赖关系浅，反之则依赖关系深.这种依 赖关系的深浅就是结构特异性的高低。
•
药 物 的 分 子 整 体 性
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– –
药物的结构特异性（与基本结构不同）
药物的生理作用与化学结构找不出任何共 同关系(即基本结构)的为结构非特异性药 物； 药物的生理作用与化学结构存在依赖关系 （化学结构稍改变就失去原有的生理 作用）的称为结构特异性药物。 根据结构特异性的概念，可以把药物分为 两大类，即结构非特异性药物和结构特异 性药物。
–
药物的分子整体性
对药物生理作用依赖于药物分子整 体性的认识是人们对药物构效关系 认识的进一步发展。 – 化合物的化学活性和理化性质与化 合物分子结构整体性密切相关。众 所周知，某种功能基团具有某些化 学反应性能和理化特性．而分子中 的其他基团或结构部分的存在可以 增强或减弱这些化学反应性能和理 化特性。即药物的生理作用不仅依 赖于其基本结构，还依赖于药物分 子的整体性。
•
药 物 的 基 本 结 构
药物的基本结构(与基团说不同)
– 药物化学家发现具有相同生理作用 的药物，在分子结构中往往可以找 到相同的或相似的结构部分，认为 这种结构部分是产生这类生理作用 的必要部分，称之为基本结构。 – 人们也发现了具有相同生理作用的 药物之间却找不出任何相似的结构 部分，例如全身麻醉药．催眠镇静 药．解热镇痛药等。
天 然 产 物 的 构 效 关 系 研 究
生命基础 过程研究
天然产物中 有效成分
SAR及 QSAR 先导化合物
现有药物总 结性研究
体内代谢 过程研究
随机筛选 偶然发现
结构 分析
生物电 子等排
组合化学及 快速筛选
先 导 化 合 物 的 发 现
QSAR
SAR一般规律 新的化合物 最佳化合物 临床试验 新药