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药物化学结构与药效的关系PPT课件

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药物的化学结构和药效的关系药物化学

药物的化学结构和药效的关系药物化学

总结词
计算机辅助药物设计利用计算机模拟 技术来预测和优化药物与靶点的相互 作用。
详细描述
这种方法通过建立药物与靶点相互作 用的数学模型，对大量化合物进行虚 拟筛选，快速找出具有潜在活性的化 合物。这大大缩短了新药研发的时间 和成本，提高了成功率。
先导化合物的优化
总结词
先导化合物优化是在找到具有初步活性的先 导化合物后，通过对其化学结构进行修饰和 优化，提高其药效、降低副作用的过程。
总结词
药物分子的极性影响其在体内的吸收、分布和代谢，从而影响药效。
详细描述
药物分子的极性与其化学结构密切相关，极性大小直接影响分 子在体内的溶解度和渗透性。一般来说，极性适中的药物分子 具有较好的水溶性和脂溶性，有利于其在体内的吸收和分布。 此外，药物的代谢过程也与其化学结构有关，某些结构特征可 以促进或抑制代谢酶的活性，从而影响药物的代谢速度和药效 持续时间。例如，某些药物分子中含有羟基或羧基等极性基团， 可以增加其在体内的溶解度和渗透性，从而提高药物的生物利 用度。
总结词
药物分子的电子分布影响其与靶点的相互作 用，从而影响药效。
详细描述
药物分子中的电子分布决定了其与靶点分子的相互作用方式， 如静电、共价键等。药物分子中的电子分布与其化学结构密切 相关，通过改变药物分子的电子分布，可以调整其与靶点的相 互作用，从而优化药效。例如，某些药物分子中的特定基团可 以通过电子转移与靶点分子形成共价键，从而提高药物的稳定 性。
氢键
总结词
氢键是一种相对较弱的相互作用力，但对药物与靶点的结合和药效的发挥具有重要影响。
详细描述
氢键的形成是由于药物分子中的氢原子与靶点分子中的电负性原子（如氧或氮）之间的 相互作用。这种相互作用虽然较弱，但能够使药物与靶点结合更加稳定，从而影响药物 的吸收、分布和代谢等过程。例如，某些药物通过与蛋白质的特定氨基酸残基形成氢键，

2药物的化学结构和药效的关系_药物化学PPT课件

2药物的化学结构和药效的关系_药物化学PPT课件
2020/7/23
非特异性结构药物
• 药理作用与化学结构类型的关系较少 • 主要受药物的理化性质的影响
–全身麻醉药 • 化学结构: 气体、低分子量的卤烃、醇
、醚、烯烃等 • 影响作用: 脂水（气）分配系数
2020/7/23
特异性结构药物
• 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关系
-----离子的水合作用将增大其体积，并且 使它更易溶于水，以致难于通过脂质组成 的细胞膜
2020/7/23
（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）
2020/7/23
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。
–如奎宁、麻黄碱
2020/7/23
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
2020/7/23
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
2020/7/23
O
H
R5
NH
O
N
O
H
巴比妥酸无活性
• 巴比妥酸的pKa值约为4.12，
2020/7/23
2020/7/23
• 有机药物多数为弱酸或弱碱，在体液中只能部 分离解
• 药物的离子型和分子型在体液中同时存在
• 通常药物以分子型通过生物膜，进入细胞后， 在膜内的水介质中解离成离子型，以离子型起作 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
药物化学结构与药物安全性 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。
感谢您的观看
THANKS
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

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

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)

胃肠刺激 大，不能 口服。
5-氨基水杨酸
奥沙拉嗪
➢ 有些药物分子中含有羰基，常用的修饰方法有希夫碱、缩酮、 肟化物、四氢噻唑、烯醇酯等。
+
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。
2.成酯修饰
（1）适用 范围
分子中含羟基或羧基的药物，可选择成酯修 饰的方法。
（2）常用的 成酯方法
羧酸法、酰氯法、酯交换法、酸酐法
(CH3)2CHCH2
CHCOOR CH3
R=H
布布洛洛芬芬
R= CH2 N
布洛芬吡啶甲酯
➢ 非甾体消炎药布洛芬口服给药时对胃肠道的刺激性较大， 导致使用受到一定的限制，通过酯化修饰成其吡啶甲酯后， 刺激性减小。
CH3
OHC3HC3
O
CH3
H3C HOO
CH3
CH3
CH3
CH3
稳
CH3
定
维生素E
性
增
强
CH3
OH3C H3C O

2药物的化学结构与药效的关系 药物化学 教学课件

2药物的化学结构与药效的关系 药物化学 教学课件

1、提高药物的组织选择性 己烯雌酚二磷酸酯
OPO3H2
H2O3PO
抗肿瘤药，治疗前列腺癌的有效药物 药物吸收到达癌细胞组织后，被磷酸酯酶水解 为原药己烯雌酚，使癌细胞组织中的药物浓度 高于正常细胞组织，提高药物的组织选择性.
2、提高药物的稳定性
COOH CHCH2ONH
O
S N
CH3 CH3 COOH
引入基团
产生的影响
烃基 卤素
改变溶解度、解离度，空间位阻 ，稳定性
脂溶性
羟基 易形成氢键，与受体结合力，增加水溶性，改变生物活性
巯基 易形成氢键，形成的硫醇脂溶性
醚键 氧上有孤对电子，亲水性
硫醚键 易被氧化，极性
磺酸基 水溶性，解离度，生物活性
羧基 成盐后水溶性，成酯后脂溶性
酰胺 易形成氢键，与受体结合力
HO
HO
H
反式有效
H
HO
HO
H
H
H
HO
HO
H
顺式无效
NH2
NH2
HO
HO
多巴胺（治疗震颤麻痹症）
对位交叉式
邻位交叉式
第五节 键合特性对药效的影响
药物与受体结合的作用力
静电引力、氢键、电荷转移、疏水结合、范德华力、 共价键 一、氢键对药效的影响：与溶剂形成，溶解性；药物间形 成，在极性溶剂中溶解性 。 二、电荷转移复合物：稳定性比原来高；稳定性 ；溶解 性 三、金属鳌合物：金属中毒的解救；疾病的治疗；使制剂 稳定；新药设计
羧苄青霉素（抗生素） 不耐酸，口服吸收效果差
O
O
CHCH2ONH
O
S N
CH3 CH3 COOH
卡茚西林（抗生素） 对酸稳定，可以口服

药物的化学结构与药效的关系PPT课件

第32页/共132页
一、溶解度、分配系数对药效的影响
• ①水是生物系统的基本溶剂，体液、血液和细胞浆液的实质都是水溶液 药物要转运或扩散至血液或体液，需要溶解在水中,即要求一定的水溶
性（亲水性） • ②药物要通过生物膜需要一定的脂溶性（亲脂性）
第33页/共132页
药物口服吸收过程:
过大或过小的水溶性和脂溶性都可构成吸 收过程的限速步骤，不利于药物的吸收
N
R8 R1
第29页/共132页
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。 各类药物基本结构的确定有助于结构 改造和新药设计。
第30页/共132页
第31页/共132页
第二节 药物的理化性质与药效的关 系
• 对药物的药理活性影响较大的性质有： • 药物的溶解度、分配系数、解离度、表面活性……
第2页/共132页
结构非特异性药物
• 药效与化学结构类型的关系较少
• 主要受药物的理化性质影响
• 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
• 镇静催眠药
OH N
Cl
O
N OH
第3页/共132页
O N
N
结构特异性药物
• 与药物结构、理化性质密切相关
第41页/共132页
2、解离度对药效的影响
• 有机药物多数为弱酸或弱碱，在体液中只能部分离解 • 药物的离子型和分子型在体液中同时存在 • 通常药物以分子型通过生物膜，进入细胞后，在膜内的水介质中解离成离子型，
以离子型起作用。 • 故药物应有适宜的解离度
第42页/共132页
• 酸性药物随介质PH增大，解离度增大，体内吸收率较低； • 碱性药物随介质PH增大，解离度减小，体内吸收率较高。

第三讲 药物结构与药效的关系


二、药物的基本结构对药效的影响
许多类药物都可以找出其基本结构（药效 团），如局部麻醉药、磺胺类药物、拟肾 上腺素药物、β-受体阻滞剂、青霉素类药 物、头孢菌素类药物的基本结构。
局部麻醉药
O Ar X (CH2)n N
(2-1)
磺胺类药物
磺胺醋酰
磺胺噻唑
磺胺嘧啶
磺胺甲噁唑
NH
SO2NH
(2-2)
广义的药效团
是指药物与受体结合时，在三维空间上具 有相同的疏水性、电性和立体性质，具有
相似的构象。
脑啡肽五肽
吗啡结构简化的合成代用品
五 环
三、理化性质对药效的影响
决定药物活性的因素之一是其到达作用部位 的浓度 –药物必须通过生物膜转运 –通过能力由药物的理化性质及其分子结构决 定
对非特异性结构药物，其活性主要受理化性 质的影响
碱性极弱的咖啡因和茶碱，在酸性介质中 解离也很少，在胃内易吸收。
弱碱性药物在肠道中的吸收
在胃液中几乎全部呈离子型，很难吸收。 在pH值较高的肠内呈分子型才被吸收。
–如奎宁pKa （HB+） –麻黄碱pKa （HB+）
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。
VK1
VB1
药物作用与脂溶性
作用于中枢神经系统的药物，需通过血脑屏 障，应具有较大的脂溶性。
全身麻醉药活性与其logP 值相关
全身麻醉药不与体内的某种受体结合，而可 能是与脑液中的水分子形成微晶水合物，即 和水分子以氢键连接形成一个笼状复合物。
全身麻醉药的分子正好封闭于其中。
全
CC N
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药物化学结构与药效的关系
11
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。
第二章
药物的化学结构与 药效的关系
药物化学结构与药效的关系
1
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。
药物化学结构与药效的关系
2
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
9
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
药物化学结构与药效的关系
10
4. 药物作用过程：
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。
药物化学结构与药效的关系
3
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。
药物化学结构与药效的关系
4
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
药物化学结构与药效的关系
23
当苯甲酸酯类局麻药分子中苯环的对位引入供
电子基团例如氨基时，通过共轭效应能使酯羰基的 极性增加，使药物与受体的结合更牢固，局麻作用 较强。
当苯甲酸酯类局麻药分子中苯环的对位引入吸
电子基团例如硝基时，则使羰基的极性减小，与 受体的结合力减弱，导致局麻作用降低。
的主要组分是水。药物要扩散转运至血液或体液， 必需有一定的水溶性。
而在转运的时候，药物必需跨越生物膜。这必 需有一定的脂溶性。
过大或过小的水溶性或脂溶性都不利于药物有
效地发挥作用。药物的脂溶性和水溶性要有一定
的平衡。
药物化学结构与药效的关系
19
通常用脂水分配系数（P）表示药物水溶性或 脂溶性的大小:
抵抗青霉素酶得水解
药物化学结构与药效的关系
16
(3)电性的影响:
药物化学结构与药效的关系
17
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
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
易于形成氢键，易于受体结合
药物化学结构与药效的关系
18
2.5理化性质对药效的影响
（1）药物溶解度、分配系数对药效的影响
水是生物体的基本溶剂，体液、血液和细胞浆
药物化学结构与药效的关系
12
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)
普鲁本辛
(抗胆碱药)
药物化学结构与药效的关系
13
2.3 影响药物产生作用的主要因素
第一，药物到达受体所在部位的浓度 第二，药物与受体的亲和力及生物化学物理 变化
例：
药物化学结构与药效的关系
21
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。
药物化学结构与药效的关系
22
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。
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 药物化学结构与药效的关系
5
其中：作用于 受体(52%) 酶(22%) 离子通道(6%) 核酸(3%)。
药物化学结构与药效的关系
6
Байду номын сангаас 二.结构特异性药物和结构非特异性药物
结构特异性药物：药物的生物活性与化学 结构的特异性有关。化学结构的微小变化， 可能导致生物活性的强烈改变。临床上使用 的大多数药物属此类。
取决于药物的化学结构
药物化学结构与药效的关系
14
2.4 药物结构的官能团对药效的影响
1. 烷基对药物生物活性的影响: (1) 改变药物溶解度:
例： 2,6-二甲基苯胺的酰胺同系物的局部麻醉作用
R
兔角膜麻醉持续时间(分)
H
11
甲基
23
乙基
34
丙基
49
丁基药物化学结构与药效的关系 93
15
(2)增加药物分子的位阻:
脂水分配系数（P）表示化合物在脂相和水相 中充分混合，达到平衡时分子浓度的比值。
P>1，表示化合物脂溶性大；
P<1，表示化合物水溶性大。
脂水分配系数（P）也常用lg P表示。
药物化学结构与药效的关系
20
（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.
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。
药物化学结构与药效的关系
7
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.
药物化学结构与药效的关系
8
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。
药物化学结构与药效的关系