药物的构效关系及作用原理(简介)
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
药物的构效关系
药物的构效关系药物的构效关系是指药物分子结构与其生物学活性之间的关系。
通过研究药物的构效关系，可以帮助科学家设计和改进药物分子结构，以提高药物的活性、选择性、药代动力学和毒性等方面的性能。
构效关系研究可以帮助研究人员预测药物分子结构的活性，从而提高药物的有效性，并减少不必要的合成实验和临床试验的成本。
药物的构效关系研究可以从以下几个方面入手：1. 影响药物活性的基本结构单元：通过研究药物分子结构中的基本结构单元的功能和特点，可以发现特定结构单元与药物活性之间的关系。
例如，研究大环、环氧、酮、酯、醚、杂环等基本结构对药物活性的影响。
2. 功能团的关键性质：药物分子中的功能团通常具有决定其生物活性的重要作用。
通过研究不同功能团的性质和作用机制，可以揭示功能团与药物活性之间的关系。
例如，羟基、氨基、羧基等功能团对药物的亲水性、溶解度和代谢途径等方面起到重要的影响。
3. 空间构型的影响：药物分子的空间构型对其生物活性具有重要影响。
通过研究不同空间构型对药物活性的影响，可以揭示空间立体构型与药物相互作用的关系。
例如，立体异构体的研究可以帮助研究人员理解立体结构对药物活性的影响机制。
4. 分子杂化：通过将两种或更多的药物结构和/或配体结构合并为一个新的结构，可以产生具有更高活性和选择性的药物分子。
分子杂化是一种重要的构效关系研究方法，可以通过合并两种结构的优点，从而改善药物的性能。
药物的构效关系研究是一项复杂而综合的工作，除了上述几个方面，还需要考虑诸如药物与靶标分子之间的相互作用、代谢途径、毒性等因素的影响。
通过多种研究方法，如计算化学、分子模拟、合成化学和生物学实验等，来揭示药物的构效关系，可以为药物的设计和优化提供有力的支持。
总之，药物的构效关系研究是药物研究的重要组成部分，它可以帮助科学家了解药物分子结构与其生物学活性之间的关系，从而为药物的设计和优化提供指导。
这项研究需要综合考虑药物的基本结构单元、功能团的特性、空间立体构型以及分子杂化等多个因素，并与药物与靶标的相互作用、代谢途径和毒性等进行综合研究。
药物的构效关系
药物的构效关系
药物的构效关系是通过研究药物的分子结构和生物活性之间的关系来揭示药物的作用
机制。
构效关系的研究有助于设计和合成更有效的药物。
药物的分子结构可以通过化学合成或天然来源获得。
药物的分子结构包括分子的骨架、官能团、立体构型等。
在药物的分子结构中，不同的官能团、官能团的位置和立体构型等
因素会对药物的生物活性产生重要影响。
药物的生物活性可以通过化学试验和生物试验来评价。
化学试验主要包括溶解度、稳
定性等方面的评价，而生物试验主要包括体内、体外的药效学和药代动力学研究。
在药物的构效关系研究中，常见的方法包括结构活性关系（SAR）研究和定量构效关系（QSAR）研究。
SAR研究是通过对一系列结构类似但稍有差异的化合物进行生物活性评价，从而寻找
药效与结构之间的关系。
通过SAR研究可以确定哪些结构因素对药物的活性起关键作用，
进而指导设计更活性的药物。
QSAR研究则是将药效与分子结构进行定量相关分析，建立数学模型来预测和优化药物的活性。
通过QSAR研究可以预测药物的活性、选择性、毒性等性质，为药物的设计和优化提供有价值的信息。
药物化学构效关系
局部麻醉药构sheng效关系1.分类芳酸酯类、酰胺类、氨基醚类、氨基酮类、其他类2.构效关系亲酯部分中间链亲水部分⑴亲脂部分：芳烃或芳杂环，这一部分修饰对理化性质变化大,但苯环作用较强。
苯环上引入给电子取代基，麻醉作用增强，而吸电子取代基则作用减弱。
⑵中间部分：此部分决定药物稳定性，和局麻作用持续时间有关⑶亲水部分：常为仲胺和叔胺，仲胺刺激性较大;烃基链3～4个碳原子作用最强，杂环以哌啶环作用最强巴比妥类药构效关系(1)、分子中5位上应有两个取代基。
(2)、5位上的两个取代基的总碳数以4—8为最好(3)、5位上的两个取代基的总碳数以4—8为最好. (4)、在酰亚胺氮原于上引入甲基，可降低酸性和增加脂溶性。
(5)、将C2上的氧原子以硫原子代替，则脂溶性增加，起效快，作用时间短。
苯二氮卓类药物的构效关系(1)1,3-二氢-5-苯基-2H-1,4-苯二氮卓-2-酮是此类药物基本结构;(2)环A7位引入吸电子取代基活性增加(3)环B为七元亚胺-内酰胺结构是产生药理作用的必要结构(4)5位苯环上的取代基时产生药效的重要结构之一,(5)1,2位的酰胺键和4,5位的亚胺键在酸性条件下易水解开环.吩噻嗪类药构效关系R1 部分必须由三个成直链的碳原子组成，若为支链，与多巴胺受体B 部分立体上不匹配，抗精神病活性明显下降，抗组胺作用增强。
顺式吩噻嗪类药物与多巴胺的优势构象能部分重叠，活性高（当侧链与氯取代的苯环同侧时，成为顺式构象）。
丁酰苯类药物的构效关系(1)丁酰苯基为必需的基本骨架(2)侧链末端连一碱性叔胺(3)苯环的对位一般具有氟取代(4)侧链湠基于碱基之间以三个碳原子最好镇痛药的一般特征（1）分子中具有一个平坦的芳香结构（2）有一个碱性中心能在生理PH条件下大部分电离为阳离子（3）含有哌啶或类似于哌啶的空间结构吗啡的构效关系（半合成类镇痛药）叔胺是镇痛活性的关键基团，氮原子引入不同的取代基可使μ 受体激动剂转变为拮抗剂。
药物的构效关系及作用原理简介
利用X射线晶体学、核磁共振等 技术解析靶点的三维结构。
药物设计
基于靶点结构，设计能够与之 结合并调节其功能的小分子药 物。
药物优化
通过构效关系研究，优化药物 的结构和性质，提高其药效和
选择性。
基于计算机辅助设计技术的新药开发
01
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分子建模
利用计算机图形学技术建立药 物分子的三维模型。
研究构效关系的意义在于通过了解药 物结构与活性之间的关系，指导新药 的设计、合成与优化，提高药物研发 的效率与成功率。
药物结构与活性关系
药物的基本结构
药物通常具有一个核心结构，称为药效团（pharmacophore）， 它与生物靶标相互作用产生药效。
结构修饰与活性变化
通过对药物基本结构进行修饰，如添加或替换基团、改变键合方式 等，可以改变药物的理化性质、药代动力学性质及药效。
药物的分子结构对其穿透血脑屏障的能力也有重要影响。 一些具有脂溶性的神经系统药物更容易穿透血脑屏障，从 而发挥中枢神经系统作用。
心血管系统药物构效关系
心血管系统药物的构效关系主要表现在药物与心血管系统靶点的相互作用上。例如，β受体阻滞剂通过阻 断β受体而降低心肌收缩力和心率，从而降低血压和减少心肌耗氧量。
药物的构效关系及作 用原理简介
目录
CONTENTS
• 药物构效关系概述 • 药物作用原理简介 • 各类药物构效关系分析 • 新型药物设计与开发策略 • 未来展望与挑战
01
药物构效关系概述
构效关系定义与意义
构效关系（Structure-Activity Relationship，SAR）是指药物分子 的化学结构与其生物活性之间的关系。
药物效应动力学—药物的构效关系(药理学课件)
个动物或多个实验标本以阳性率表示(如死亡等)。
第二节 药物的构效关系和量效关系
量效关系
量反应型量效曲线：
第二节 药物的构效关系和量效关系
量效关系
2 量效关系中的重要药效学参数 (1)最小有效量(阈剂量或阈浓度):能引起药理效应的最小剂量或最小药物 浓度。 (2)最小中毒量：刚引起轻度中毒的量 (3)最大效应或效能：药物达最大药效理能效和应效的价能强力度（的增区加别浓度或剂量而效 应量不再继续上升） (4)效价强度：药物达一定药理效应的剂量。反映药物与受体的亲和力， 其值越小则强度越大（性质相同药物之间的作用比较） (5)安全范围：最小有效量 与最小中毒量之间距离 (6)半数有效量 ED50:能产生50％最大效应（量反应）或50％阳性反应 （质反应）或半数的剂量或浓度 半数致死量 LD50：引起半数动物死亡的剂量 治疗指数（TI）： LD50/ ED50
目录
01 药物作用的基本规律 02 药物的构效关系和量效关系 03 药物的作用机制
第二节 药物的构效关系和量效关系
第二节 药物的构效关系和量效关系
量效关系
量效关系：药理效应与剂量在一定范围内成比例关系--长尾S型曲线。 1 量效曲线：以药物浓度为横坐标，以药效为纵坐标作图所得的曲线。 量反应：药理效应强弱连续增减的量变。用具体数量或最大反应的百分率表 示（如血压升降、心率快慢等）。 质反应：药理效应只能用全或无，阴性或阳性表示 。必需用多
目录
01 药物作用的基本规律 02 药物的构效关系和量效关系 03 药物的作用机制
第二节 药物的构效关系和量效关系
第二节 药物的构效关系和量效关系
构效关系
1 概念：性质
结构
2 结构类似的药物能与同一受体或酶结合，产生相似或相反的作 用（如吗啡、可待因都有镇痛作用）
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
•
药物的构效关系名词解释
药物的构效关系名词解释
药物的构效关系（Structure-activity relationship，简称SAR）指的是药物的分子结构与其生物活性之间的关系。
药物的构效关系研究的目的是通过改变药物的分子结构来调控其活性、选择性、毒性等性质，以寻求更有效和安全的药物。
通常，药物的构效关系研究包括以下几个方面：
1. 结构基团的重要性：药物的分子结构通常包含多个基团，构效关系研究通过改变这些基团来研究其对药物活性的影响，以确定哪些基团是活性所必需的。
2. 结构活性相关性：药物的分子结构与其生物活性之间存在着一定的相关性，构效关系研究通过分析结构-活性数据，建立定量的结构-活性模型，来预测和优化药物的活性。
3. 结构选择性相关性：药物在生物体内与特定的分子靶标发生相互作用，构效关系研究通过改变药物的分子结构来研究其对不同分子靶标的选择性，以提高药物的疗效和减少副作用。
4. 结构毒性相关性：药物的分子结构可能与其毒性之间存在一定的关系，构效关系研究可以通过改变药物的分子结构来降低其毒性，提高药物的安全性。
总之，药物的构效关系研究对于药物设计和优化具有重要的指导作用，可以帮助科学家更好地理解药物与生物体间的相互作用，为新药的开发提供理论基础。
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2.特异性作用机制 药物的特异性作用机制主要与药物的化学结 构有关，通过自身结构的特异性，影响酶、受体 的 功能而产生药效。 （1）影响酶的活性 （2）参与或干扰细胞代谢 （3）影响细胞膜的离子通道 （4）改变体内活性物质的释放 （5）影响核酸代谢 （6）影响免疫功能 （7）影响生理物质转运
药物的构效关系主要体现在药物的特异性作用 机制当中。药物作为一种特定的化学物质，在干预 生物体的生命活动时必须具有一定的化学结构，在 一般情况下，结构类似的化合物能与同一种酶或受 体结合，药物的特异性作用正是对此规律的应用， 以便使药物通过与特定受体的结合产生相应的激动 作用或拮抗作用。 由于以上原因，我们在了解药物的构效关系前 有必要先了解药物的受体作用机制和非受体作用机 制。
药物的构效关系及作用原理
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一〃 药物的作用机制 药物的作用机制分为两种：非特异性作用机制 和特异性作用机制。
1.非特异性作用机制 药物的非特异性作用机制主要与药物理化性质有 关，有些药物的性质（如解离度、溶解度、表面张 力等）借助 渗透压作用、脂溶作用或络合作用等 改变细胞周围的理化条件而发挥药效，与药物的化 学结构关系不大。如抗 酸药中和胃酸以治疗溃疡 病，甘露醇在肾小管内提高渗透压而利尿以消除脑 水肿或肺水肿，使用二硫基丙醇于 砷、汞等发生 络合反应而解毒等。
例1：萘普生的光学异构体
CH3 C COOH H H3CO
HC COOH CH3 H3CO
R-萘普生 S-萘普生 在某些情况下，药物的光学活性也能影响药理作 用，不同的光学对映体既可有量的差异（作用强度差 异），也可有质的差异（作用性质）。前者如萘普 生，因空间位阻不同，两种异构体与受体的契合能力 产生差异，S-萘普生的抗炎能力是R-萘普生的28倍； 后者如奎宁，其左旋体有抗疟作用，而右旋体奎宁丁 有抗心律失常作用。
通过测定其核苷酸序列推算出4种亚型的一级结构， 按一定的顺序组成α1、α2、β、γ、δ五聚体，中间形成 一个通道，从膜外贯穿双层脂质通向膜内。
三· 药物作用的非受体机制
药物的作用方式除了与受体结合外，还存在有 其作用方式，称之为药物的非受体作用机制，有 如下几种： 1.对酶的作用，包括对酶的抑制和对酶的激活两 种作用。 2.影响离子通道，有些药物可直接作用于细胞膜 上的独立离子通道而产生药理作用。 3.对核酸的作用，许多药物对核酸代谢的某一环 节产生作用而发挥药效。 4.影响神经递质或体内自身活性物质。 5.参与或干扰细胞代谢。
6.影响免疫机能。 7.理化条件的改变，即某些药物通过改变体内 的理化环境来而产生药理作用。 药物的以上作用机制我们可以看出，药物的 药理作用与药物的化学构型有着很大的相关性。 构型合适的药物能够和受体或其它生物活性物 质快速紧密的结合，发挥出合理的药理作用， 而化学构型不合适的药物，有时仅仅是光学活 性不同，也能使药物的疗效大打折扣，因此， 了解药物的构效关系有助于我们更好地选择药 物和开发新型药物。 下面我们来看几个实例。
例2：乙酰胆碱和氯贝胆碱
N O O
N O O NH2பைடு நூலகம்
Cl
乙酰胆碱
氯贝胆碱
乙酰胆碱是人体重要的生物活性物质，乙酰胆碱分 泌量不足或接受不畅时都会影响人体的正常生理活 动，氯贝胆碱作为一种拟胆碱药具有与乙酰胆碱相 似的化学构型，因此可在乙酰胆碱分泌量不足时替 代乙酰胆碱，保证人体正常的生理活动。
二· 药物作用的受体机制 受体的基本概念： 对特定的生物活性物质具有识别能力并可选择 性结合的生物大分子称为受体。对受体具有选择性 结合能力 的生物活性物质称为配体。现已确定受 体有与配体结合和传递信息两种功能，故推测受体 内存在配体结合部位（结合位点）和效应部位。20 世纪70年代后，由于创建了放射性配体结合法，应 用分子克隆技术， 使大量受体分子的结构与功能 被阐明。N-胆碱受体就是一个成功的例子。