药物的化学结构与生物活性的关系

搁浅

药物的化学结构决定了它的理化性质并直接影响药物分子在体内的吸收、分布、代谢和排泄

新药研发过程中需要知道每个官能团对分子全部理化性质的相对贡献，即构效关系研究。通俗说，就是化学结构与药效的关系。
理化性质是指一个分子所包含的官能团对其酸碱性、水溶性、分配系数、晶体结构和立体化学等的影响。药物设计必须考虑化合物的理化性质，常见的指标是脂水分配系数和酸碱性。
脂水分配系数主要衡量亲脂性，因为药物通过脂质的生物膜转运，需有一定的亲脂性或疏水性。酸碱性很好理解，药物通常会在不同的酸碱环境解离并发挥作用。
药物与受体的相互作用
结构特异性物（结构改变会影响药效的药物）的活性取决于药物与受体的相互作用，例如药物-受体结合方式、结合强度、药物的官能团、药物的电荷分布以及立体因素等，主要体现在以下几个方面：
（一）化学键的作用
通常，各种各样的化学键能够使药物和受体的复合物稳定，化学键分为可逆和不可逆两类。可逆的结合方式包括离子键、氢键、范德华力，这些化学键的强度决定了药物和受体之间的亲和力大小。

1、共价键
共价键是药物与受体相互作用最强的键，由有关原子间共享电子而形成的，即成键的药物和受体共享一对电子。
共价键的结合通常能导致配体和受体不可逆的结合。例如，阿司匹林属于共价键药物，它的乙酰基与受体酶上的丝氨酸反应，使得丝氨酸被乙酰化，并使酶失去催化导致炎症和凝血分子形成的功能。

目前，很多重磅药物也是通过共价键发挥作用，典型的质子泵**奥美拉唑、肿瘤药物依鲁替尼及达克替尼、降糖药物沙格列汀等。

2、离子键
离子键为可逆的化学键，指药物的正（负）离子与受体的负（正）离子之间，因静电引力而产生的电性作用。
从非专业角度思考，类似两个相互吸引的化学物质均包含了可以电离的基团，在生理pH时会生成阴离子基团或者正电荷的阳离子。

3、氢键
氢键是药物与受体结合时普遍存在的形式，氢键对药物的理化性质影响较大。药物与水形成氢键，可增加药物的水溶性。如果药物分子内形成氢键，则在水中的溶解度减小。

4、疏水键
这个讲起来比较复杂，还是按照字面意思理解更好些。简单说，就是药物亲脂部分与受体亲脂部分接近时，导致两个区域水分子有序状态减少，自由能降低，状态比较稳定，形成疏水的特征。
5、范德华力

范德华力是两个原子核距离比较近时，一个原子核对另一个原子核外围的电子产生吸引作用。范德华力是所有键合作用中最弱的一种，也是非常普遍的一种化学键合现象。

6、其他
这里再提一下其他三个化学键，分别是离子-偶极键及偶极-偶极键、电荷转移复合物、金属配合物。偶极作用常常发生在酰胺、酯、酰卤及羰基等化合物之间。电荷转移复合物的形成可以增加药物的稳定性及溶解度，并增加药物和受体的结合。金属配合物也是类似的作用，缺电的金属离子与电荷密度丰富的配位体组成。