藥物化學(xué)第二章藥物設(shè)計(jì)的基本原理和方法

關(guān)于藥物化學(xué)第二章藥物設(shè)計(jì)的基本原理和方法本章主要內(nèi)容先導(dǎo)化合物的發(fā)現(xiàn)先導(dǎo)化合的優(yōu)化第2頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天NCE藥物設(shè)計(jì)藥物化學(xué)的根本任務(wù)是設(shè)計(jì)和發(fā)現(xiàn)新藥。新藥設(shè)計(jì)的目的是尋找高效、低毒的新化學(xué)實(shí)體(NCE).藥物設(shè)計(jì)方法學(xué)60年代前經(jīng)典的藥物設(shè)計(jì)方法階段60年代后分子水平階段

(從細(xì)胞和分子水平認(rèn)識(shí)疾病和藥物作用機(jī)制)第3頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天藥物研發(fā)的四個(gè)階段靶分子的確定和選擇靶分子的優(yōu)化先導(dǎo)化合物的發(fā)現(xiàn)（Leaddiscovery）先導(dǎo)化合物優(yōu)化（LeadOptimization）leaddiscoveryleadoptimization藥物化學(xué)研究重點(diǎn)第4頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天先導(dǎo)化合物L(fēng)eadcompound

簡(jiǎn)稱先導(dǎo)物(Lead)，又稱原型物，是通過(guò)各種途徑得到的具有一定生理活性的化學(xué)物質(zhì)。有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)具有一定活性的化合物(缺陷)是現(xiàn)代新藥研究的出發(fā)點(diǎn)Achemicalstructureorseriesofstructuresthatshowactivityandselectivityinapharmacologicalorbiochemicallyrelevantscreen.Thestructureoftheleadcompoundisthenmodifiedbysynthesistoamplifythedesiredactivityandtominimizeoreliminatetheunwantedproperties.第5頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天§1.先導(dǎo)化合物發(fā)現(xiàn)的方法和途徑

Approachesforleaddiscovery第6頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天一、從天然產(chǎn)物活性成分中發(fā)現(xiàn)先導(dǎo)物天然生物活性物質(zhì)來(lái)源廣泛植物微生物動(dòng)物（陸地）海洋生物礦物第7頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天目前臨床應(yīng)用的不少藥物是直接從植物中提取到的?？芍苯幼鳛樗幬锸褂?，同時(shí)又是良好的先導(dǎo)化合物，可發(fā)展多種合成和半合成類的藥物。天然生物活性物質(zhì)的特點(diǎn)新穎的結(jié)構(gòu)類型（分子多樣性）獨(dú)特的藥理活性資源有限及地域性差異有效成分含量很低大多數(shù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，作用強(qiáng)度不同第8頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天南美洲古柯葉植物普魯卡因（Procaine）可卡因（Cocaine）第9頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天從中藥青蒿中分離抗瘧有效成分青蒿素（Artemisinin）為新型結(jié)構(gòu)的倍半萜過(guò)氧化物對(duì)耐瘧原蟲(chóng)有極高的殺滅作用植物10療效比青蒿素高5倍，且毒性比青蒿素低第10頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天結(jié)構(gòu)修飾，優(yōu)化得到半合成的多西他賽（Taxotere）植物從紅豆杉樹(shù)皮中分離出的抗癌藥紫杉醇(含量0.07%)第11頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天微生物1929年，英國(guó)醫(yī)生Fleming發(fā)現(xiàn)青霉素，從此揭開(kāi)了青霉素研究的序幕。

第12頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天動(dòng)物1965年，F(xiàn)erreira從巴西毒蛇毒液中分離出九肽替普羅肽(谷-色-脯-精-脯-谷-亮-脯-脯)，具有降血壓作用，不能口服。以此為先導(dǎo)物，發(fā)現(xiàn)了血管緊張素轉(zhuǎn)化酶(ACE)抑制劑卡托普利，開(kāi)創(chuàng)了一類新的抗高血壓藥物。第13頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天海洋生物

海葵毒素是從海洋生物中分離出的一種劇毒物質(zhì)，肽類毒素，具有強(qiáng)心作用，有望成為新型心血管藥物和抗癌化療藥物。129個(gè)碳，64個(gè)手性中心，7個(gè)可異構(gòu)雙鍵第14頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、通過(guò)分子生物學(xué)途徑發(fā)現(xiàn)先導(dǎo)化合物

以藥物作用靶點(diǎn)的三維結(jié)構(gòu)和生物化學(xué)作用機(jī)制為基礎(chǔ)進(jìn)行藥物設(shè)計(jì)?；跈C(jī)理的藥物設(shè)計(jì)

(Mechanism-baseddrugdesign)基于結(jié)構(gòu)的藥物設(shè)計(jì)

(Structure-baseddrugdesign)第15頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天H1受體拮抗劑類的抗過(guò)敏藥H2受體拮抗劑類抗?jié)兯幬铮缥鬟涮娑。–imetidine），用于潰瘍病的治療。西咪替?。–imetidine）基于機(jī)理的藥物設(shè)計(jì)組胺西咪替丁第16頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天基于結(jié)構(gòu)的藥物設(shè)計(jì)配體與受體相互作用的本質(zhì)是分子識(shí)別。分子識(shí)別是由于兩個(gè)分子的多個(gè)特定的原子或基團(tuán)性質(zhì)的互補(bǔ)性和空間的適配所驅(qū)動(dòng)的，這種特異性的本質(zhì)是雙方的互補(bǔ)性。藥物與受體的分子識(shí)別和相互作用，大都形成非共價(jià)鍵作用，與維持機(jī)體的生物大分子的空間結(jié)構(gòu)的鍵合力在本質(zhì)上是相似的(氫鍵、靜電引力和疏水作用)。藥物和受體分子構(gòu)象變化，誘導(dǎo)契合。第17頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天基于結(jié)構(gòu)的藥物設(shè)計(jì)血管緊張素轉(zhuǎn)化酶(ACE)抑制劑羧基陽(yáng)離子對(duì)結(jié)合酶起重要作用吡咯環(huán)與S2′結(jié)合2-甲基丙?；cS1′結(jié)合。巰基與Zn2+結(jié)合酰胺的羰基則可和受體形成氫鍵第18頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天1929年青霉素的發(fā)現(xiàn)異丙腎上腺素：β-受體激動(dòng)劑，結(jié)構(gòu)改造，發(fā)現(xiàn)β-受體阻斷劑-普萘洛爾，第一個(gè)心血管藥物。三、通過(guò)隨機(jī)機(jī)遇發(fā)現(xiàn)先導(dǎo)化合物異丙腎上腺素β-受體激動(dòng)劑3,4-二氯腎上腺素部分β-受體激動(dòng)劑丙萘洛兒β-受體阻斷劑（致癌）普萘洛兒β-受體阻斷劑αβ結(jié)構(gòu)改造第19頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天四、從代謝產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)先導(dǎo)化合物藥物進(jìn)入體內(nèi)后發(fā)生的代謝過(guò)程實(shí)質(zhì)上是藥物在體內(nèi)發(fā)生的化學(xué)轉(zhuǎn)化過(guò)程。代謝失活：體內(nèi)代謝的結(jié)果主要是產(chǎn)物降低或失去活性，排出體外代謝活化：有些藥物卻發(fā)生代謝產(chǎn)物活化或產(chǎn)生其它新的作用，轉(zhuǎn)化為保留活性、毒副作用小的代謝物，這樣的代謝產(chǎn)物可成為新的先導(dǎo)化合物。代謝產(chǎn)物可成為新的先導(dǎo)物化合物甚至直接得到比原來(lái)藥物更好的藥物選擇其活化形式，避免代謝失活或毒化的結(jié)構(gòu)研究藥物代謝過(guò)程和發(fā)現(xiàn)活性代謝物是尋找先導(dǎo)化合物的途徑之一。第20頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天百浪多息（Prontosil）50多種磺胺類抗菌藥第21頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天五、從臨床藥物的副作用或者老藥新用途中

發(fā)現(xiàn)新藥藥物對(duì)機(jī)體有多種藥理作用用于治療的稱治療作用其他的作用通常稱為毒副作用藥物的毒副作用可能對(duì)另一種疾病有治療作用可從已知藥物的毒副作用出發(fā)找到新藥或?qū)⒍靖弊饔门c治療作用分開(kāi)而獲得新藥第22頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天異煙肼(Isoniazid)：抗結(jié)核藥物，服用后出現(xiàn)情緒高漲(結(jié)核病人體征不相符)抑制單胺氧化酶抗抑郁先導(dǎo)化合物

異丙煙肼類抗抑郁藥。

異煙肼的抗抑郁副作用第23頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天異丙嗪的鎮(zhèn)靜“副作用”

異丙嗪(Promethazine)是抗過(guò)敏藥，研究其構(gòu)效關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn)，將支鏈的異丙基用直鏈的丙基替代時(shí)，抗過(guò)敏作用下降，而精神抑制副作用增強(qiáng)，由此啟發(fā)找到了新的先導(dǎo)化合物氯丙嗪，開(kāi)發(fā)出吩噻嗪類抗精神病藥物。

異丙嗪(抗過(guò)敏藥)氯丙嗪(安定)吩噻嗪類抗精神病藥物第24頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天六、從藥物合成的中間體中發(fā)現(xiàn)先導(dǎo)化合物

異煙醛與硫代氨基脲縮合得到目的物，將合成過(guò)程的中間體異煙肼同時(shí)進(jìn)行藥理活性實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)異煙肼的抗結(jié)核活性超過(guò)目的物，故放棄目的物的研究，將異煙肼推上臨床。

一些藥物合成的中間體，由于與目的化合物結(jié)構(gòu)上有相似性，經(jīng)過(guò)篩選也可發(fā)現(xiàn)先導(dǎo)化合物。如早期在尋找抗結(jié)核藥物時(shí)，F(xiàn)ox設(shè)計(jì)合成硫代縮氨脲的衍生物，其合成路線如下：第25頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天抗腫瘤藥物安西他濱(環(huán)胞苷)的發(fā)現(xiàn)阿糖胞苷（Cytarabie）是干擾DNA合成的抗腫瘤藥物，其合成是以D-阿拉伯糖為起始原料，經(jīng)多步反應(yīng)生成環(huán)胞苷，再用氨水開(kāi)環(huán)得到的。后來(lái)發(fā)現(xiàn)其中間環(huán)胞苷不僅具有抗腫瘤作用，且副作用輕，在體內(nèi)代謝速度比阿糖胞苷慢，故作用時(shí)間長(zhǎng)，可用于各種白血病的治療。第26頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天利用計(jì)算機(jī)輔助藥物篩選的方法稱為虛擬篩選(Virtualscreening)。用一系列“基于知識(shí)的濾片”對(duì)虛擬庫(kù)“篩選”，以“濃縮”出能夠滿足預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)的化合物。這些濾片包括類藥性(druglike)、藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)、毒性、知識(shí)產(chǎn)權(quán)問(wèn)題以及與受體的互補(bǔ)性或與配體的相似性等，是通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)搜尋和計(jì)算化學(xué)實(shí)現(xiàn)的。

七、通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助藥物篩選尋找先導(dǎo)化合物第27頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天類藥性Lipinski歸納的“類藥5規(guī)則”(RuleofFive)，概括了類藥的最低標(biāo)準(zhǔn):相對(duì)分子質(zhì)量在500以下；計(jì)算的脂水分配系數(shù)(正辛醇-水系統(tǒng))ClogP值小于5；氫鍵的給體不超過(guò)5個(gè):X-H(OH、NH2、RNH)氫鍵的接受體不超過(guò)10個(gè):帶孤對(duì)電子的N、O、F、S可旋轉(zhuǎn)鍵的數(shù)量不超過(guò)10個(gè)。(刪去)第28頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天ADMET

ADMET(藥物的吸收、分配、代謝、排泄和毒性)藥物動(dòng)力學(xué)方法是當(dāng)代藥物設(shè)計(jì)和藥物篩選中十分重要的方法。A：吸收AbsorptionD：分配DistributionM：代謝MetabolismE：排泄ExcretionT：毒性Toxcity第29頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天八、通過(guò)其他方法得到先導(dǎo)化合物組合化學(xué)是利用一些基本的小分子單元如氨基酸、單核苷酸、單糖及各種有機(jī)小分子化合物通過(guò)化學(xué)或生物合成的方法，系統(tǒng)地反復(fù)以共價(jià)鍵裝配成不同的組合，構(gòu)建結(jié)構(gòu)多樣性的化合物庫(kù)。組合化學(xué)能高效、大批量地合成化合物，配合高通量篩選，大大加速了先導(dǎo)化合物的發(fā)現(xiàn)速度。1.組合化學(xué)第30頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天分子水平和細(xì)胞水平的實(shí)驗(yàn)方法(篩選模型)是實(shí)現(xiàn)高通量篩選藥物篩選的技術(shù)基礎(chǔ)。高通量篩選的特點(diǎn)快速-每天篩選數(shù)萬(wàn)藥次微量-篩選樣品需要量為微克級(jí)靈敏-準(zhǔn)確判斷篩選樣品的活性和選擇性(自動(dòng)化操作系統(tǒng))經(jīng)濟(jì)-篩選費(fèi)用低高通量篩選第31頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天2．反義寡核苷酸

反義寡核苷酸（Antisenseoligonucleotides，ASON）是發(fā)現(xiàn)先導(dǎo)化合物的新途徑之一。Izant等人于1984年首次提出反義寡核苷酸技術(shù)，該技術(shù)是根據(jù)核酸間堿基互補(bǔ)原理，利用一小段外源性的人工或生物合成的特異互補(bǔ)RNA或DNA片斷，與靶細(xì)胞中的mRNA或DNA通過(guò)堿基互補(bǔ)結(jié)合，通過(guò)這種寡核苷酸鍵抑制或封閉其基因的表達(dá)。與反義寡核苷酸相似的是反義DNA，是用一小段人工會(huì)成的約8～23堿基組成的脫氧核苷酸單鏈，與靶mRNA形成堿基配對(duì)的DNA-mRNA雜交鏈，從而封閉某一特定基因片段。

反義核酸堿基配對(duì)是反義核酸作用的基礎(chǔ)mRNA抑制mRNA剪接第32頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天這種可與DNA或信使RNA結(jié)合的互補(bǔ)鏈稱作反義寡核苷酸。能夠與DNA或信使RNA發(fā)生特異性結(jié)合，分別阻斷核酸的轉(zhuǎn)錄或翻譯功能，阻止與病理過(guò)程相關(guān)的核酸或蛋白質(zhì)的生物合成。反義寡核苷酸（Antisenseoligonucleotides）第33頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天反義寡核苷酸（Antisenseoligonucleotides）反義寡核苷酸的分子大小是設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。12-25個(gè)堿基范圍，15-20較佳，超過(guò)25難以通過(guò)細(xì)胞膜反義寡核苷酸作為藥物的條件制備方法簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)具有一定的穩(wěn)定性具有較強(qiáng)的細(xì)胞通透性能在靶細(xì)胞內(nèi)保持一定的濃度能在靶細(xì)胞內(nèi)特點(diǎn)位點(diǎn)作用不與其他生物大分子作用第34頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．綜合技術(shù)平臺(tái)目前最快速的發(fā)現(xiàn)先導(dǎo)化合物的途徑是被各國(guó)稱為綜合技術(shù)平臺(tái)的方法，簡(jiǎn)單說(shuō)就是用液相串聯(lián)質(zhì)譜（

LCMS／MS）作為化合物的分離和分析結(jié)構(gòu)的工具，與藥理學(xué)、組合化學(xué)的高通量篩選、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、分子生物學(xué)、受體（酶）學(xué)，及化學(xué)基因組學(xué)等學(xué)科結(jié)合起來(lái)，可迅速而大量地確定具有不同活性藥物的基本母核（scaffold），作為先導(dǎo)化合物?；瘜W(xué)基因組學(xué)是近年發(fā)展的基因組與藥物設(shè)計(jì)相交叉的學(xué)科，基本思路是基于靶標(biāo)活性部位的抑制劑的設(shè)計(jì)及合成。目前，隨著人類基因組的研究，大量的疾病相關(guān)基因被發(fā)現(xiàn)，使得藥物作用的靶標(biāo)分子急劇增加，為藥物設(shè)計(jì)開(kāi)辟了廣闊前景。

第35頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天§2.先導(dǎo)化合物的優(yōu)化

LeadOptimization第36頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天對(duì)先導(dǎo)化合物進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)修飾，這種過(guò)程和方法稱為先導(dǎo)化合物的優(yōu)化。傳統(tǒng)藥物化學(xué)的優(yōu)化方法烷基鏈或環(huán)結(jié)構(gòu)改造生物電子等排前藥軟藥硬藥孿藥現(xiàn)代藥物化學(xué)的優(yōu)化方法計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)(CADD)3D定量構(gòu)效關(guān)系(3D-QSAR)先導(dǎo)化合物的優(yōu)化第37頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天一、烷基鏈或環(huán)的結(jié)構(gòu)改造對(duì)先導(dǎo)物優(yōu)化最簡(jiǎn)單的方法是對(duì)化合物烷基鏈作局部的結(jié)構(gòu)改造，得到先導(dǎo)物的衍生物或類似物。1.同系物同系化原理，通過(guò)對(duì)同系物增加或減少飽和碳原子數(shù)，改變分子的大小來(lái)優(yōu)化先導(dǎo)化合物。對(duì)單烷基，同系物的設(shè)計(jì)方法是：R-XR-CH2-XR-CH2-CH2-X對(duì)環(huán)烷烴化合物，同系物的設(shè)計(jì)方法是：第38頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天一、烷基鏈或環(huán)的結(jié)構(gòu)改造1.同系物在同系物的設(shè)計(jì)中，增加1個(gè)到數(shù)個(gè)CH2時(shí)，可能得到活性類似的結(jié)構(gòu)，碳原子增加的數(shù)目與活性的關(guān)系常常有一種拋物線的關(guān)系，其峰值就是優(yōu)化最佳的化合物。環(huán)的大小IC50/(nmol/L)n=219000n=31700n=419n=54.8n=68.1第39頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天若母體化合物表達(dá)為：A-EI=E2

那么，插烯后的化合物表達(dá)為：A-BI=B2-EI=E2插烯2.插烯原理對(duì)烷基鏈作局部結(jié)構(gòu)改造的另一個(gè)方法是減少雙鍵或引入雙鍵，稱為插烯原理。插烯原理是在1935年由美國(guó)有機(jī)化學(xué)家Fuson總結(jié)出來(lái)的一條經(jīng)驗(yàn)規(guī)則，他提出以下規(guī)則：第40頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.環(huán)結(jié)構(gòu)的變換對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、環(huán)系較多的先導(dǎo)物，在進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，往往是分析藥效團(tuán)，逐漸進(jìn)行結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。天然產(chǎn)物一般是多環(huán)化合物，與環(huán)的改造相關(guān)的方法是把環(huán)狀分子開(kāi)環(huán)或把鏈狀化合物變成環(huán)狀物。（1）環(huán)的分裂變化：先導(dǎo)物的不同環(huán)系分別剖裂也是一種常用的方法。ABCDEDCBE第41頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）開(kāi)環(huán)和閉環(huán)設(shè)計(jì)開(kāi)環(huán)和閉環(huán)類似物原則：開(kāi)環(huán)化合物在體內(nèi)代謝時(shí)可以環(huán)化，把開(kāi)環(huán)化合物視為原藥的前體藥物開(kāi)環(huán)和閉環(huán)與代謝無(wú)關(guān)，但在結(jié)構(gòu)中有相似的構(gòu)象、相同的藥效團(tuán)。中樞降壓藥可樂(lè)定可樂(lè)定開(kāi)環(huán)衍生物第42頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天4.官能團(tuán)的改變相似結(jié)構(gòu)的化合物，改變功能基團(tuán)的位置或方向，或者改變先導(dǎo)化合物某個(gè)取代基的電性，也是優(yōu)化先導(dǎo)化合物的一個(gè)手段。林可霉素克林霉素第43頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、生物電子等排(Bioisosteris)電子等排體具有相同原子數(shù)和價(jià)電子的原子或分子有相同的電子數(shù)和排列方式，具有相同的性質(zhì)。擴(kuò)大到外層電子數(shù)相等的原子或原子團(tuán)?！吧镫娮拥扰朋w”外層電子數(shù)目相同或排列相似，具有相似的物理和化學(xué)性質(zhì)，又能產(chǎn)生相似或拮抗(相反)的生物活性的基團(tuán)或分子。生物電子等排體可分為經(jīng)典電子等排和非經(jīng)典的電子等排。第44頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、生物電子等排(Bioisosteris)經(jīng)典的電子等排體：是以氫化物置換規(guī)則為基礎(chǔ)，從周期表中的第四列起，任何一個(gè)元素的原子與一個(gè)或幾個(gè)氫原子結(jié)合成分子或原子團(tuán)后，其化學(xué)性質(zhì)和與其鄰近的較高族元素相似，互為電子等排體。非經(jīng)典的電子等排體：盡管不符合電子等排體的定義，但在相互替代時(shí)同樣產(chǎn)生相似或拮抗的活性。最常見(jiàn)的相互替代可具有相似活性的基團(tuán)有-CH=CH-，-S-，-O-，-NH-，-CH2-等。

疏水性、電性和空間效應(yīng)等重要參數(shù)類似的電子等排體。第45頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天藥物設(shè)計(jì)中常用的生物電子等排體生物電子等排體的分類可相互替代的等排體一價(jià)原子和基團(tuán)類電子等排體F，H-NH2,-OH-F,-CH3,-NH2,H-OH,-SH-Cl，-Br,-CF3，CN-i-Pr-t-Bu二價(jià)原子和基團(tuán)類電子等排體-CH2-，-O-，-NH-，-S-,-CONH-，-CO2--C＝O，-C＝S，-C＝NH，-C＝C-三價(jià)原子和基團(tuán)類電子等排體-CH=,-N=,-P=，-As=四價(jià)原子類電子等排體環(huán)內(nèi)等排體-CH=CH-，-S-，-O-，-NH--CH=-N=等價(jià)體環(huán)類其他-COOH，-SO3H，-SO2NHR第46頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天生物電子等排體原理設(shè)計(jì)優(yōu)化先導(dǎo)化合物特點(diǎn)：

第一，用生物電子等排體替代時(shí)，往往可以得到相似的藥理活性。通過(guò)藥物設(shè)計(jì)可以得到新的化學(xué)實(shí)體或類似物。me-toodrug第47頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天“Me-too”藥物特指具有自己知識(shí)產(chǎn)權(quán)的藥物其藥效和同類的突破性的藥物相當(dāng)以現(xiàn)有的藥物為先導(dǎo)物進(jìn)行研究避開(kāi)“專利”藥物的產(chǎn)權(quán)保護(hù)的新藥研究

比全新結(jié)構(gòu)藥物的創(chuàng)制研究難度低、風(fēng)險(xiǎn)小、成功率高是新藥研究的一條重要途徑,是由仿制向創(chuàng)制轉(zhuǎn)軌的捷徑。Ame-toodrugisacompoundthatisstructurallyverysimilartoalreadyknowndrugs,withonlyminorpharmacologicaldifferences.“Me-better”第48頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天第二，用生物電子等排體替代后，可能產(chǎn)生拮抗的作用，常常應(yīng)用這種原理設(shè)計(jì)代謝拮抗劑類的藥物。第三，用生物電子等排體替代后得到的化合物，毒性可能會(huì)比原藥低。生物電子等排體原理設(shè)計(jì)優(yōu)化先導(dǎo)化合物特點(diǎn)：

第49頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天第四，用生物電子等排體替代后，還能改善原藥的藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。生物電子等排體原理設(shè)計(jì)優(yōu)化先導(dǎo)化合物特點(diǎn)：

血藥濃度增加，作用時(shí)間延長(zhǎng)第50頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.生物電子等排體設(shè)計(jì)的主要方法(1)經(jīng)典的生物電子等排體：見(jiàn)各章(2)環(huán)等當(dāng)體：一些不相同的芳香環(huán)和雜環(huán)相互替換后，可產(chǎn)生相似的生物活性，這些環(huán)稱為環(huán)等當(dāng)體。第51頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.生物電子等排體設(shè)計(jì)的主要方法(2)環(huán)等當(dāng)體：H2受體拮抗劑，抑制胃酸。第52頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.生物電子等排體設(shè)計(jì)的主要方法(3)環(huán)與非環(huán)的等排體第53頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.生物電子等排體設(shè)計(jì)的主要方法(4)極性效果相似的基團(tuán)：酯類結(jié)構(gòu)以酰胺替代羧酸酰胺結(jié)構(gòu)以磺酰胺、磷酰胺替代脲、硫脲和胍是生物電子等排體羧酸是酸性的極性基團(tuán)。常以異羥肟酸、磺酰胺基以及酸性雜環(huán)四唑、羥基噻唑替代。第54頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.生物電子等排體設(shè)計(jì)的主要方法(5)官能團(tuán)的反轉(zhuǎn)：思路類似于同分異構(gòu)第55頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天三、前藥（Prodrug）藥物分子進(jìn)入人體要面臨的其中一關(guān)就是肝臟，因?yàn)橐谶@里被代謝轉(zhuǎn)化?；蛘哒f(shuō)“解毒”，被“解毒”的藥物分子多半就沒(méi)有了藥理活性，這個(gè)效應(yīng)也被稱為“首過(guò)效應(yīng)”。在體內(nèi)起作用的物質(zhì)稱為原藥。前藥修飾是藥物“潛伏”化方法的一種。第56頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天前藥的概念前藥：指一類體外活性較小或無(wú)活性，在體內(nèi)經(jīng)酶或非酶作用，釋放出活性物質(zhì)而產(chǎn)生藥理作用的化合物。載體連接前藥（carrier-linkedprodrug）生物前體（bioprecursor）第57頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天前藥的概念載體連接前藥：活性化合物與通常是親脂性起運(yùn)輸作用的結(jié)構(gòu)部分暫時(shí)性結(jié)合，在適當(dāng)時(shí)候，通過(guò)簡(jiǎn)單的水解作用裂解掉起運(yùn)輸作用的載體。生物前體藥物：不是活性化合物和載體暫時(shí)性結(jié)合，而是活性成分本身分子結(jié)構(gòu)改變的結(jié)果。通過(guò)結(jié)構(gòu)修飾可以產(chǎn)生作為代謝酶底物的新化合物，其代謝產(chǎn)物就是所期待的活性化合物。非甾抗炎藥舒林酸（sulindac）的還原性生物活化第58頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天前體藥物載體前體藥物生物前藥構(gòu)成活性成分+載體無(wú)載體基團(tuán)親脂性變化很大略有改變生物活性水解氧化或還原催化化學(xué)催化或酶催化只有酶催化第59頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天前藥前藥的特征：前藥應(yīng)無(wú)活性或活性低于原藥前藥與載體一般以共價(jià)鍵連接，但到體內(nèi)可斷裂形成原藥（酸、堿水解或酶促轉(zhuǎn)化）既可以設(shè)計(jì)前藥在體內(nèi)快速轉(zhuǎn)化為原藥，也可設(shè)計(jì)代謝速度緩慢的前藥，延長(zhǎng)作用時(shí)間。制備前藥的一般方法醇類：酯、縮醛或縮酮、醚羧酸類：酯、酰胺、酸酐胺類：酰胺、亞胺、偶氮、氨甲基化脒類：氨基甲酸酯羰基類：席夫堿、肟、縮醛(酮)第60頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天前藥設(shè)計(jì)目的及作用：利用前藥原理，可使先導(dǎo)化合物的藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)得到改善，但一般不增加其活性提高藥物的選擇性增加藥物的穩(wěn)定性延長(zhǎng)藥物作用時(shí)間改善藥物的吸收，提高生物利用度改善藥物的溶解性降低藥物的毒副作用第61頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天前藥設(shè)計(jì)目的及作用：提高藥物的選擇性5-氨基水楊酸潰瘍性結(jié)腸炎的常用藥，口服后在胃和小腸完全吸收，到達(dá)結(jié)腸的藥量極少。做成前藥后在胃和小腸不吸收，到達(dá)結(jié)腸后水解為5-氨基水楊酸。第62頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天前藥設(shè)計(jì)目的及作用：增加藥物的穩(wěn)定性

前列腺素E2中C-11位羥基不穩(wěn)定，易消除成前列腺素A2，做成前藥，穩(wěn)定性增加。11第63頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天前藥設(shè)計(jì)目的及作用：延長(zhǎng)藥物作用時(shí)間作用一天藥效持續(xù)2-4周，適用于需要長(zhǎng)期用藥及不合作的精神分裂癥患者。第64頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天雌二醇在體內(nèi)迅速代謝，作用時(shí)間短暫。與長(zhǎng)鏈脂肪酸形成酯，制成延效制劑。

–可在體內(nèi)緩慢水解，釋放出母體藥物而延長(zhǎng)療效；

–作用時(shí)間可持續(xù)數(shù)周。

雌二醇雌二醇戊酸酯苯甲酸雌二醇延長(zhǎng)藥物作用時(shí)間：雌二醇成酯第65頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天改善藥物的吸收，提高生物利用度生物利用度20-30%生物利用度95%第66頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天前藥設(shè)計(jì)目的及作用：改善藥物的溶解性抗皰疹病毒藥水溶性差水溶性增大18倍用作滴眼液、注射劑第67頁(yè),共76頁(yè)，2024年2月25日，星期天前藥設(shè)計(jì)目的及作用：降低藥物的毒副作用伯胺類