药物化学构效关系

第一章药物化学结构与构效关系药物化学结构与构效关系是研究药物分子结构与其生物活性之间关系的重要学科之一、了解药物分子的结构特征以及其与生物活性之间的相互作用对于新药的研发和优化具有重要意义。

本章将从药物分子的结构与活性关系的概念、分子结构对活性的影响、构象与构效关系等方面进行论述。

药物分子的结构与活性关系是以药物分子的结构特征为基础，通过对药物分子的结构与活性进行定性和定量的研究，从而提高药物的活性、选择性和毒性。

药物分子的结构特征包括分子量、电荷分布、功能团、立体构型等。

药物分子的活性受多种因素的影响，例如药物分子与靶点的相互作用方式、药物分子的生物转化、药物分子的分布与代谢等。

因此，通过研究药物分子的结构与活性关系，可以揭示药物分子与靶点之间的相互作用机制，为药物设计提供理论依据和指导。

药物分子的结构对活性的影响可以从药物内部结构、药物分子与靶点相互作用等角度进行分析。

药物内部结构中，有机化合物的骨架结构、取代基的位置和类型等对于药物分子的活性具有重要影响。

骨架结构的特定形状可以影响药物分子在靶点上的识别和结合，在保持药物分子与靶点相互作用的基础上，通过改变骨架结构来提高药物的活性和选择性。

取代基的位置和类型也可以影响药物分子的立体构型和电荷分布，从而影响药物与靶点之间的相互作用。

药物分子与靶点相互作用是药物发挥生物活性的基础，通过研究药物与靶点之间的相互作用方式，可以揭示药物分子活性的机制，并为药物的设计和优化提供指导。

药物分子的构象与构效关系是研究药物分子构象特征与其生物活性之间的关系。

药物分子的构象是指药物分子在空间中的排列方式，包括键角、键长、手性等方面的信息。

药物分子的构象特征对于药物的活性和选择性具有重要影响。

例如，药物分子的手性结构可以影响药物分子与靶点的亲和力和选择性，手性药物分子的活性常常和其对映异构体（对映体）的结构密切相关。

此外，药物分子的构象特征还可以通过分子模拟等方法进行预测和研究，为药物的设计和优化提供指导。

药物化学构效关系1．局部麻醉药的构效关系：①亲脂性部分：可变范围较大，可为芳环或芳杂环，但以苯环的作用较强，是局麻药物的必需部位。

当酯类药物苯环的邻位或对位引入给电子集团，如氨基、烷氧基时，局麻作用均较未取代得苯甲酸衍生物强；对氨基苯甲酸酯类苯环的邻位上若再有其他取代基如氯、氨基、烷氧基时，由于位阻作用而延长了酯的水解，因此活性增强，作用时间延长。

②中间连接部分：由羰基部分和烷基部分共同组成。

羰基部分与麻醉药持效时间及作用强度有关，作用持续时间为：酮﹥酰胺﹥硫代酯﹥酯；麻醉作用强度：硫代酯﹥酯﹥酮﹥酰胺。

烷基部分碳原子数以2~3个为好，当烷基部分为—CH2CH2CH2—时，麻醉作用最强。

③亲水性部分：大多数为叔胺，易形成可溶性的盐类。

氮原子上取代基的碳原子总和以3~5时作用最强，也可为酯环胺，其中以哌啶的作用最强。

2. 苯二氮卓类药物的构效关系：① 1、2位拼入三氮唑环，使代谢稳定性增加，提高与受体的亲和力，活性显著增加；② 3位引入手性碳，分子构想更稳定，对受体亲和力增强；③ 4、5位引入恶唑环，增强稳定性；④7位有吸电子取代基时，药物活性明显增强，且吸电子性越强，活性增加越明显，NO2＞Br＞CF3＞Cl；⑤ 5位苯环的2’位引入体积较小的吸电子基团如F、Cl，可使活性增强。

①镇静作用的强度和起效快慢，与药物的理化性质有关。

【酸性解离常数pKa】巴比妥酸和5位取代的巴比妥类有较强的酸性，在生理pH=7.4几乎全都电离成离子状态，不易透过血脑屏障，无镇静催眠作用；5,5-二取代的巴比妥类，酸性减弱，生理pH条件下不易电离，易进入脑中发挥作用，显效快，作用强。

【脂水分配系数】5位无取代基时，分子有一定极性，亲脂性强，不易透过血脑屏障，无镇静催眠作用；5位取代基碳原子总数在7~8之间作用最强，若亲脂性过强，作用下降甚至出现惊厥。

药物有最适当的的脂溶性，有利于药物透过细胞膜和血脑屏障，起效快，作用强。

药物化学中构效关系的教学方法研究摘要：构效关系是先导化合物修饰、新型药物设计的基础，在药物化学教学中具有至关重要的作用。

由于其多样性和复杂性，学生的掌握情况不理想。

本文针对这一问题对药物的构效关系进行归纳分类，总结为“三部分一核心多构型”三类，每一类都进行举例讲解，为学生更好地理解与掌握药物化学的构效关系提供一种可行的方式。

关键词：药物化学；构效关系；三部分；一核心；多构型药物是一类特殊的有机化合物，对应的化学结构反应了药物的本质[1]，药物的化学结构对其生理功能和效应起决定性作用[2]。

药物化学是一门着重研究药物的构效关系，并通过研究生物体与化合物之间的相互作用过程，从分子水平上解析药物作用方式和作用机理的学科[3~5]，为药剂学、药理学、药物分析等提供理论支撑[6,7]。

因此，掌握各大类化学药物的构效关系是制药工程专业本科生学习药物化学的基本要求[3]。

药物的构效关系是探寻药物的生物活性与其化学结构间依赖关系规律的依据。

通过研究药物（包括激动剂和拮抗剂，底物和抑制剂）的构效关系，来推测药物的作用机制和受体（及酶）的结构，并在此基础上进行合理的药物设计，从而提高研究药物的成功率[8]。

除了生物活性与化学结构存在关系，药物的体内吸收、分布、排泄等药物动力学性质[8]，药物的体内代谢和药物的毒副作用方面与化学结构也存在着密切的关系。

例如，药物的化学结构与药物动力学性质具有一定的关联，药物分子进入体内先进行氧化、还原、水解、羟基化，而引入或使分子暴露极性基团（羟基、羧基、巯基、氨基等），再与内源性分子（葡萄糖醛酸、硫酸、甘氨酸、谷胱甘肽等）共价键结合生成水溶性的物质，排出体外。

因此，药物功效与结构之间的一一对应关系，在药物的研发与应用中具有重要作用[9~11]。

依据文献报道以及同行之间的交流发现，在国内各大高校的药物化学教学过程中，由于课时较少、课程内容较多等原因，药物的构效关系的讲解时间不足，本科生的药物专业知识有限，学生只能死记硬背，经常出现不同药物的构效关系混淆的情况。