药物化学是指利用化学的概念和方法发现确证和开发药物，从分子水平上研究药物在体内的作用方式和作用机理的一门学科。

药物化学(Medicinal 化学)是建立在化学和生物学基础上，对药物结构和活性进行研究的一门学科。研究内容涉及发现、修饰和优化先导化合物，从分子水平上揭示药物及具有生理活性物质的作用机理，研究药物及生理活性物质在体内的代谢过程。

研究药物的化学结构和活性间的关系（构效关系）；药物化学结构与物理化学性质的关系；阐明药物与受体的相互作用；鉴定药物在体内吸收、转运、分布的情况及代谢产物；通过药物分子设计或对先导智能化合物的化学修饰获得新化学实体创制新药。

包括药物（drug）及与其相关联的物质和一般生理活性物质，主要研究对象是药物。

药物化学（Medicinal 化学）是一门发现与发明新药、合成化学药物、阐明药物化学性质、研究药物分子与机体细胞（生物大分子）之间相互作用规律的综合性学科，是药学领域中重要的带头学科。药物化学是一门历史悠久的经典科学，具有坚实的发展基础，积累了丰富的内容，为人类的健康做出了重要的贡献。

主要包括两点：1.已知药理学作用并在临床上应用的药物，包括他们的制备方法。分析、确证质量控制，结构变换以及化学结构和药理活性之间的关系。2.从生物学和化学角度设计和创新药物，主要研究药物与生物体相互作用的物理化学过程，从分子水平上揭示药物的作用机理和作用方式。

总之，药物化学的主要任务是探索、研究发现新的高效低毒、有益健康的药物，这也是药物化学发展的动力。

本世纪药物化学的发展历程，可概括为几个阶段。19世纪末，化学工业的兴起，Ehrlich化学治疗概念的建立，为本世纪初化学药物的合成和进展奠定了基础。例如早期的含锑、的有机药物用于治疗非洲锥虫病、阿米巴虫病和梅毒等。在此基础上发展用于治疗疟疾和寄生虫病的化学药物。

本世纪30年代中期发现百浪多息和磺胺后，合成了一系列磺胺类药物。1940年青霉素疗效得到肯定，β内胺类抗生素得到飞速发展。化学治疗的范围日益扩大，已不限于细菌感染的疾病。随着1940年woods和FildeS抗代谢学说的建立，不仅阐明抗菌药物的作用机理，也为寻找新药开拓了新的途径。例如根据抗代谢学说发现抗肿瘤药、利尿药和抗疟药等。药物结构与生物活性关系的研究也随之开展，为创制新药和先导智能物提供了重要依据。30~40年代发现的化学药物最多，此时期是药物化学发展史上的丰收时代。

进入50年代后，新药数量不及初阶段，药物在机体内的作用机理和代谢变化逐步得到阐明，导致联系生理、生化效应和针对病因寻找新药·改进了单纯从药物的显效基团或基本结构寻找新药的方法。例如利用潜效(Latentiation)和前药(Prodrug)概念，设计能降低毒副作用和提高选择性的新化合物。1952年发现精神分裂症症的氯丙后·精神神经疾病的治疗，取得突破性的进展。非甾体抗炎药药是60年代中期以后研究的活跃领域，一系列抗炎新药先后上市。60年代以后构效关系研究发展很快，已由定性转向定量方面。定量构效关系(QSAR)是将化合物的结构信息、物理化学参数与生物活性进行分析计算，建立合理的数学模型，研究构-效之间的量变规律，为药物设计、指导先导化合物结构改造提供理论依据。QSAR常用方法有Hansch线性多元回归模型，Free-WilSon加合模型和Kier分子连接性等。所用的参数大多是由化合物二维结构测得，称为二维定量构效关系(2D-QSAR)。50~60年代是药物化学发展的重要时期。70年代迄今，对药物潜在作用靶点进行深入研究，对其结构、功能逐步了解。另外，分子力学和量子化学与药学科学的渗透，X衍射、生物核磁共振、数据库、分子图形学的应用，为研究药物与生物大分子三维结构，药效构象以及二者作用模式，探索构效关系提供了理论依据和先进手段，SD－QSAR与基于结构的设计方法相结合，将使药物设计更趋于合理化。

80年代初诺氟沙星用于临床后，迅速掀起诺类抗菌药的研究热潮，相继合成了一系列抗菌药物，这类抗菌药和一些新抗生素的问世，认为是合成抗菌药发展史上的重要里程碑。

90年代初以来上市的新药中，生物技术产品占有较大的比例，并有迅速上升的趋势。通过生物技术改造，传统制药产业可提高经济效益，利用转基因动物-乳腺生物反应器研制、生产药品，将是21世纪生物技术领域研究的热点之一。如今发展的组合化学技术，能合成数量众多的结构相关的化合物，建立有序变化的多样性分子库，进行集约快速筛选，这种大量合成和高通量筛选，无疑对发现先导化合物和提高新药研究水平都具有重要意义。

70-90年代，新理论、新技术、学科间交叉渗透形成的新兴学科，都促进了药物化学的发展，认为是药物化学承前启后，继往开来的关键时代。

20世纪中、后期药物化学的进展和大量新药上市，归纳为三方面主要原因：(l)生命科学，如结构生物学、分子生物学、分子遗传学、基因学和生物技术的进展，为发现新药提供理论依据和技术支撑(2)信息科学的突飞猛进，如生物信息学的建立，生物芯片的研制，各种信息效据库和信息技术的应用，可便捷地检索和搜寻所需安的文献资料，研究水平和效率大为提高;(3)制药企业为了争取国际市场·投入大且资金用于新药研究和开发(R%26amp;D)，新药品种不断增加，促进了医药工业快速发展。

不久我们将迎来知识经济的新世纪。知识创新，技术创新，促进科技进步和经济发展将是面临的主要任务·生命科学和信息科学将日益得到发展·成为下世纪的活跃领域，这为防病治病，新药研究提供重要的基础。药物化学与生物学科、生物技术紧密结合，相互促进，仍是今后发展的大趋势。

1、提高药物对靶部位的选择性：抗肿瘤药物磷雌酚-己烯雌酚SMZ--N-酰基谷氨酰衍生物。

3．延长药物的作用时间：用油剂给药睾酮制成前药氟奋乃静。

4．改善药物的吸收：提高生物利用度增大脂溶性。

5．改善药物的溶解性：阿昔洛韦制成前药苯妥英成。

6．降低药物的毒副作用：增加选择性、延长半衰期、提高生物利用度。

7．发挥药物配伍作用。

结构修饰常采用化学方法：半合成法简捷易行，但结构变幅受限；全合成法路线较长，但可大幅度改变结构，组合化学法便于高通量筛选。结构修饰亦采用添加前体的生物合成与生物转化等方法，还采用基因工程、细胞工程以及组合生物合成等生物学方法。根据需要与可能，对不同的抗生素进行多种多样的结构修饰，在扩展抗菌谱、增强抗菌活性、克服耐药性、改善药物动力学性能(如增强稳定性、提高血药浓度、延长消除半衰期)、降低毒副反应、以及适应制剂需要等方面都获得不小成绩。

成盐修饰：适于具酸性和碱性基团的药物

1、酸性药物的成盐修饰。

2．碱性药物的成盐修饰：脂肪氨基碱性强成无机酸盐，芳香氨基碱性弱作有机酸盐，降低毒性。

成酯及成酰胺

1、聚羧基成酯：布洛芬普生。

2．聚羟基成酯：可延长药物的半衰期甲硝唑红霉素。

3．聚氨基成酰胺：增加药物的组织选择性溶肉瘤素氨基甲酰化成氮甲别嘌醇丝裂霉素。

具羰基药物、开环、成环修饰

1、从天然资源中筛选先导智能化合物：3、活性代谢物中发现先导化合物：地西泮保泰松。 　2、组合化学4、生命基础过程研究过程中发现先导化合物。

1．天然药物有效成分结构的鉴定及构效关系的研究：中国东北产植物中的有效成分的提取、分离、结构鉴定及活性的研究。天然药物的合成及构效关系的研究。抗癌、抗病毒、治疗高血脂、心血管疾病药物的研究。

2．天然药物化学成分及其生物活性的研究：以研究天然药物化学为主要目标，通过提取、分离、纯化得到单体化合物成分，利用波谱学及化学手段进行结构鉴定；发现有生物活性的先导化合物及有效部位；研究与开发创新药物。

3．中药化学成分及其生物活性的研究：研究内容包括中药中的有效成分提取、分离、结构鉴定等，重点在长白山道地药材新的药用部位及有效部位的化学成分研究。生物活性研究主要在抗癌、抑菌、治疗糖尿病、高血脂、心血管疾病等的预防与治疗方面进行研究。

4．靶向药物系统研究：为使药物能更好地被吸收，提高药物生物利用度和达到最佳治疗效果，设计研究靶向药物系统，使药物通过与载体结合或被载体包埋，形成可在体内可动性的指向靶组织释药的给药体系，也就是利用载体药物释放系统改变药物的动力学过程，即主要改变药物的体内分布，仅使药物作用于病变部位的靶细胞，而避免对正常细胞的作用。使药物在特定时间内，以预定的速率在机体特定部位释放一种或多种药物，并且可控制药物的代谢速率。

5．天然药物的结构鉴定及构效关系的研究：以中国特有的中草药和天然产物为主要研究对象，综合运用化学（主要为波谱学技术）和生物学两大学科的最新理论和实验技术，研究发现可能开发成为新药的先导化合物，并开展相关的基础理论研究。

重大发现

19世纪末叶出现了一股寻找具有药用价值化学品的热潮。P·艾利希（Paul Ehrlich，1854—1915）是化学疗法的最热情的探索者之一。虽然他所作的研究工作可以追溯到19世纪70年代，但他所作的主要贡献却在20世纪才应用起来。当艾利希在布雷斯劳和莱比锡市还是一名学生的时候，就对染料及它们对于活组织的作用产生了极大的兴趣。他的表兄C·威格特（Carl Weigert，1845—1905）教了他给细菌染色的技术。威格特并不是第一个把有色化合物作为生物着色剂的人；1875年在威格特用甲基紫着色显示动物组织内的细菌之前，人们将铬酸、洋红和苏木素用于同样的目的作法已有10年以上的历史了。各种不同的染色法在细菌学家和组织学家中间迅速地发展起来了。R·科赫（RoberKoch，1843—1910）把细菌对染料的反应作为辨别不同细菌的工具，H·C·J·格拉姆（Gram）在1884年介绍了他所采用的鉴别技术，其他许多科学家作出了进一步的贡献。

基于一些具体的染料对某些细菌或某种组织的选择性，艾利希（Ehrlich）得出这样一种见解：使用恰当的染料来治疗疾病应该是可能的。他于1887年证明了亚甲基蓝可使活神经细胞着色但不影响邻近的组织，同样地它能使某些细菌着色而对其它细菌无影响。能否找出某些染料，它可以附着在某一特定的生物体上，从而将该生物体杀死而又不损害宿主生物体细胞呢。

1889年艾利希成为了罗伯特·科赫在柏林的传染病研究所的成员。1892年当E·冯·贝林（EmilVonBehring，1854—1917）发现医治白喉的抗毒素时，他已与E·冯·贝林建立了密切联系。艾利希同血清的发展有很大的关系。他后来成为了在法兰克福的国家血清研究所的所长。虽然他整天忙于血清生产和实验，他仍继续努力去寻找一种既对病原体有高度专一性而对高等动物又相对无毒的染料。他得到卡西乐化工厂的合作，为他提供在他们实验室里生产出来一些新化合物样品。此外由于乔治·施派尔-豪斯公司（GeorgSpeyer-Haus）在1906年建立，他得以置身于一群助手——化学家们和细菌学家们中间，进行化合物的合成和改性工作，并研究这些化合物对于病原体和动物的效应和作用。在早期阶段艾利希提出了他的具有杀菌作用的侧链理论。根据这一理论设计一种具有侧链的分子而且对某一寄生菌有互补作用应该是可能的。用侧链的方法把这种分子附着到微生物体上。可能阻碍微生物的活动或者可能杀死微生物。既然这些侧链将只会作用于病原生物体而不会伤害宿主细胞，因此设计这些有效的魔弹将是可行的。他的这些想法部分是受到血清疗法的成功的影响而产生的。在这里病原体本身刺激着那些使病原体死亡的特别活跃的物质的形成，而不伤害大多数宿主细胞。因为不可能造出许多有效的血清来治疗多种疾病，所以有必要发展化学疗法，制造出使寄生细菌致死的具有特效的化合物。

因为对一种生物体来说是有毒的某一化学药品差不多肯定会对其他细胞显示毒性，艾利希提出了治疗指数（therapeutic index）作为保证化学药品使用的安全标准，该项指数实质上是宿主动物所能忍受的最高剂量与有效治疗剂量之比。

新发现

早在20世纪初艾利希和志贺（清）。（洁）就发现锥虫红对治疗锥体虫所引起的疾病有特效。而F·E·P·梅斯尼尔（Mesnil）和M·尼科尔（Maurice Nicolle）则证明了锥虫蓝的疗效则更高。这些药物在治疗一些热带疾病如昏睡病和马锥体虫病方面取得了某些成功。1906年科赫（Koch）采用对氨基苯胂来治疗人类由锥体虫引起的疾病。该化合物是由贝尚（Bechamp）于1863年制备成功的，据信是砷酸的酰替苯胺。1905年利物浦的医生H·W·托马斯和A·布列恩尔（Breinl）在他们的报告中宣布该化合物具有毒杀锥体虫的作用；所以用对氨基苯胂（Atoxyl无毒的）这一名称，因为它对宿主并无毒性。艾利希知道砷和氮在周期表中属于同一族元素，因此对砷化合物极感兴趣；他证实了该化合物对锥体虫有作用，但发现它不能使用，因为它的毒性太强会损害视觉神经。他对贝尚所制备的对氨基苯胂的化学结构，表示怀疑，并提出了该化合物的正确结构。因为他对染料有丰富的实践经验，所以他还提出，该结构会出现一个游离的氨基。

大约在这一时期，引起梅毒的生物体梅毒螺旋体（Treponema pal-lidum）被 E·霍夫曼（Hoffmann）和F·绍丁（Fritz Schaudinn）发现。绍丁指出，该生物体（一种螺旋体）与其说是细菌，倒不如说它更具有原生动物的特征。艾利希设计了能在患这些疾病的兔子和老鼠身上作试验的一些新的砷化合物。从偶氮基在锥体红这样的染料中是一个有疗效的单元这一点出发，他运用推理方法假定三价砷可能比五价砷更为有效，正如在对氨基苯胂中所发现的一样。他的化学师A·伯塞姆（Alfred Bertheim）制备了这些化合物；发现阿撒司丁（对乙酰胺基苯砷酸）是治疗非洲锥虫病实验的特别有效的物质。第418号化合物，即胂苯甘氨酸被证明更为有效。更多的化合物在实验室里被合成出来，并在他的日本助手羽田佐八城（Sahachiro Hata）的指导下进行了试验。1909年用606号化合物治疗梅毒获得成功。该药物后来在市场上销售时名为洒尔佛散或胂凡纳明。后来在1912年又有一种更方便的化合物914——新胂凡钠明被研制出来了。使用这些砷制剂的治疗法很快就被介绍开来。虽然新洒尔佛散并不是没有缺点，但40年代前，在有效的抗生素仍未被用来治疗梅毒的时期内，它一直是医治这种疾病的标准药物。含砷制剂成为特效药这一成功给人们带来了一种极乐观的情绪。认为化学工业可以制造类似的各种化学治疗药剂。然而一切热情又变成了失望。因为对那些有疗效的化合物的研究结果并不能使人知道应该如何合成各种分子，使之对某些疾病既有特效而又不会对宿主有害。除了拜耳集团205和几样其它化合物外，在1910年—1930年之间在研制化学治疗剂方面几乎没有获得真正的成功。

拜尔205即日耳曼宁，在1920年被采用为治疗非洲昏睡病的特效药。日耳曼拜尔公司（在第一次世界大战中这家公司的美国的分支机构被查封并被迫改为一个独立的公司）在这些药品被严格限制的情况下弄到这些药品，因而被指控为一直利用药品作为一种政治武器来帮助德国收复失去的殖民地。巴斯德研究所（Pasteur Insti-tute）的 E·福尔诺（Ernest Fourneau，1872—1949）尽管是在未获得专利权和拜耳集团拒绝为他的研究提供药品的情况下，还是把这种化合物鉴定出来了。一群科学家连同英国染料公司在解决上述的困难题中也起了积极的作用。通过查阅战前德国的专利文献，福尔诺得知他们对复杂的尿素衍生物进行了大量研究。在这些公开专利文献里还有证据进一步表明：如今对于由一些酰胺键合氨基苯甲酰基和萘胺苯磺酸端基有很大兴趣，就像对锥虫染料的兴趣一样。通过一种测试分析排除了几百种可能的化合物之后，范围缩小到25种，并对每种化合物都进行了合成以及生物和化学方面的实验。其中的一种福尔诺309被证实具有拜尔205所具有的杀锥虫能力，无毒性并具有化学稳定性。与巴斯德研究所设法弄来的56mg德国产品相比较的结果证明，两种化合物是完全一样的，德国人拒绝承认这两种化合物是一样的；福尔诺309在英国和美国获得专利权，该化合物对早期昏睡病有显著疗效，但对晚期昏睡病却无能为力。1919年W·A·雅各布斯（Walter Abraham Jacobs）和洛克菲勒医药研究所的 M·海德尔伯格（Michael Heidelberger）证实了锥虫砷胺对影响中枢神经的系统的晚期昏睡病具有疗效。

任何学科的形成和发展，都与当时的科学技术水平·经济建设要求以及相关学科的促进分不开的。早期的药物化学以化学学科为主导，包括天然和合成药物的性质、制备方法和质量检测等内容。随着科技发展，天然药物化学、合成药物化学和药物分析等学科相继建立。现代药物化学是化学和生物学科相互渗透的综合性学科。主要任务是创制新药、发现具有进一步研究开发前景的先导物。

研究内容主要有：基于生命科学研究揭示的药物作用靶点(受体、酶、离子通道、核酸等),参考天然配体或底物的结构特征·设计药物新分子，以期发现选择性地作用于耙点的新药;通过各种途径和技术寻找先导物，如内源性活性物质的发掘，天然有效成分或现有药物的结构改造和优化，活性代谢物的发现等，其次计算机在药物研究中的应用日益广泛，计算机辅助药物设计(CADD)和构效关系也是药物化学的研究内容。如今信息科学迅猛发展，利用各种数据库和信息技术，比如Reaxys，可广泛收集药物化学的文献资料，有利于扩展思路，开拓视野，丰富药物化学的内容。

药物化学既要研究化学药物的结构、性质和变化规律，又要了解药物用于人体的生理生化效应和毒副反应以及构效关系才能完成它的任务。有人比喻，如果现代 药物化学是一只鼎，那么支撑这只鼎的分别是化学、生物学科和计算机技术。创制新药是涉及多学科·多环节的探索性系统工程·是集体研究的成果，基于药物化学首先要发现先导物，为后续学科研究提供物质基础，在研究过程中起着十分重要的作用，因此药物化学在药学科学领域处于带头学科的地位。Burger的名著《药物化学》现已改为(药物化学与药物发现)(Medicinal 化学 and Drug Discovery)，以突出药物化学的任务是创制新药和发现先导物，从而达到促进医药工业发展，保护人类健康的目的。

另外，分子力学和量子化学与药学科学的渗透，X衍射、生物核磁共振、数据库、分子图形学的应用，为研究药物与生物大分子三维结构，药效构象以及二者作用模式，探索构效关系提供了理论依据和先进手段，现认为SD－QSAR与基于结构的设计方法相结合，将使药物设计更趋于合物理化学。对受体的深入研究·尤其许多受体亚型的发现，促进了受体激动剂和秸抗剂的发展，寻找特异性地仅作用某一受体亚型的药物，可提高其选择性。如β和α盐酸肾上腺素受体及其亚型阻滞剂是治疗心血管疾病的常用药物;组胺H2受体阻滞剂能治疗十二指肠溃疡。内源性脑啡酞类对阿片受体有激动作用，因而呈现镇痛活性，如今阿片受体有多种亚型(如δεγηκ等)为设计特异性镇痛药开拓了途径。

随着对酶的三维结构、活性部位的深入研究，以酶为记点进行的酶抑制剂研究，取得很大进展。例如通过干扰肾素(Renin)-血管紧张素(Angiotensin)-醛固醇(Aldosterone)系统调节而达到降压效用的血管紧张汞转化酶(ACE)抑制剂，是70年代中期发展起来的降压药。一系列的ACE抑制剂如卡托普利、依那普利赖诺普利等已是治疗高血压、心力衰竭的重要药物。3羟基3-甲戊二酰辅酶A(HMG-CoA)还原酶抑制剂，对防治动脉粥样硬化、降血脂有较好的疗效。噻氯匹定可抑制血栓素合成酶·用于防治老年静脉血栓症。离子通道类似于活化酶存在于机体的各种组织，参与调节多种生理功能。70年代末发现的一系列钙拮抗剂(钙 Antagonists)是重要的心脑血管药，其中二氢砒锭类研究较为深入·品种也较多，各具药理学特点。发现的钾通通调控剂为寻找抗高血压、抗心纹痛和I类抗心律失常药开辟了新的途径。细胞癌变认为是由于基因突变导致基因表达失调和细胞无限增殖所引起的，因此可将癌基因作为记点，利用反义技术(antisense technology)抑制细胞增殖的方法，可设计新型抗癌药。

发现许多活性多肽和细胞因子如心钠素(ANF)是80年代初从鼠心肌匀浆分离出的心房肽，具有很强的利尿、降压和调节心律的作用，内皮舒张因子(EDRF)NO是同时期证实由内皮细胞分泌具有舒张血管作用的物质，其化学本质后证实是一氧化氮(Ho)。它是调节心血管系统、神经系统和免疫系统功能的细胞信使分子，参与机体的多种生理作用，90年代后，有关NO的研究已成国际的热点。NO供体和NO合酶抑制剂的研究正方兴未艾·将为心血管抗炎药等开拓新的领域。

90年代初以来上市的新药中·生物技术产品占有较大的比例，并有迅速上升的趋势。通过生物技术改造传统制药产业可提高经济效益·利用转基因动物，乳腺生物反应器研制、生产药品将是21世纪生物技术领域研究的热点之一。

 一、药物化学学科介绍

药物化学（Medicinal Chemistry）是建立在多种化学学科和生物学科基础之上，设计、合成和研究用于预防、诊断和治疗疾病药物的一门学科。研究内容涉及发现、发展和鉴定新药，以及在分子水平上解释药物及具有生物活性化合物的作用机理。此外，药物化学还涉及药物及其有关化合物代谢产物的研究、鉴定和合成。药物化学部分主要包括药物的名称、化学结构、理化性质及构效关系等方面内容，是执业药师必备的药学专业知识的重要组成部分。

基本要求

1.掌握常用药物的名称、化学名称、化学结构、理化性质、用途及重要药物类型的构效关系。

2.掌握药物在贮存过程中可能发生的化学变化及其化学结构和稳定性之间的关系；以确保用药安全、有效。

3.掌握一些重要药物在体内发生的与代谢有关的化学变化及与生物活性的关系。

4.熟悉以光学活性体供药的药物的立体化学结构、生物活性特点及命名。

5.熟悉上市的新药的名称、化学名称、化学结构和用途。

6.了解各类药物的发展史和最新进展。

7.了解影响药效的一些结构因素，药物化学修饰的目的和方法，新药开发的途径和方法。

二、药物化学教材介绍

市场上流通使用的《药物化学》教材或参考书可分为两种类型：一是以介绍篡改新药物研究与开发为主要内容，讲述药物化学基本原理、药物设计理论与实践、与之有关的生物学、药理学知识，它们强调药物化学这一门学科主要任务是新药研发的教科书；后一种是以介绍药物的化学本质、化学特征、体内外的化学变化、药物分子与集体作用机制的化学本质为内容的教科书。前者主要以培养研究人员为使用对象，所以更适合作为研究生教学用书，后者则主要适合药学专业的本科生使用，也为相关专业提供基本的药物化学知识。

上面的关于药物化学教辅资料的分类，与其它很多学科都是一脉相承的，都是一个遵循客观规律的过程。站在巨人的肩膀上，成就更大。知道了“为什么这样”，“怎么做”就有种水到渠成的感觉了。