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药物化学辅导一 MedicinalChemistry 新药研究与开发 药物发展简史 内容提要 药物化学的作用和地位 药物概述 药物化学内容概要 对疾病具有预防 缓解 治疗和诊断作用或用以调节机体生理功能的 符合药品质量标准并经政府有关部门批准生产的天然来源物质或化学合成品 药物概念 高活性 HighActivity 高专一性 HighSpecificity 安全性 Safety 高生物利用度 HighBioavailability 代谢稳定性 MetabolicStability 特性 采用化学合成手段得到的药物 现已成为临床应用药物的主要来源 也是药物化学研究的主要内容 根据来源和性质的不同 药物可以分为三类 药物的分类 天然药物或中药化学药物生化药物 药物的命名 同一个药物分子 通常具有多个名称 如商品名 通用名和化学名等 商品名 TradeName 也叫品牌名 BrandName 需在国家商标或专利局注册 未经许可任何人不得擅自使用 通用名 GenericName 也称国际非专利名 InternationalNonproprietaryName INN 世界卫生组织推荐使用的名称 另外 按照国际标准命名法 药物都有一个化学名 我国卫生部药典委员会编写的 中国药品通用名称 CADN 是中国药品命名的依据 中文名可采用音译 意译或音译意译组合 但以音译为主 INN采用的部分词干的中文译名表 处方药与非处方药 安全性 购买地点处方药物 必须通过由执业医师 Doctor 根据病情需要而开具的书面处方 Prescription 才能到药店 Pharmacy 购买到的药物 还必须在执业药师 Pharmacist 的指导下用药 主要是输液 粉针剂和毒 麻等药物 非处方药物 OTC 不需医生处方即可在药店直接购买到 而且不需医疗专业人员指导就能安全使用的药物 外包装上有专门标识 新药研究与开发 后基因组时代创新药物研究与开发的新模式 药物开发模式 何谓新药 完全创新药物 NewChemicalEntity NCE 新的作用靶点全新化学结构独特的作用机制再创药物 Me too药物 根据已有的药物信息 研制出具有显著特点的新型药物 特点 药理优势 药效和毒副作用 和药代特点 适合临床 药物新颖性 能获得知识产权保护 改变药物应用形式 剂型 适应症 已知药物的复方制剂 需要不断寻找新药的原因 首先 对已知的许多疾病还没有找到十分对症的药物 即使已有临床应用的药物 也或多或少存在各种缺陷 如疗效不高 毒副作用等 其次 在药物治疗过程中 机体易出现成瘾性 耐药性或抗药性等问题 如吗啡类镇痛药物的成瘾性 由微生物 包括寄生虫 细菌 真菌 病毒等 引起的疾病逐渐产生的抗药性 使得原来有效的药物变成无效 第三 现代社会中还不断有新的疾病出现 如上世纪八十年代初发现的爱滋病 AIDS 和2003年爆发的萨斯病 SARS 这些新出现的疾病促使人们不得不迅速寻找对策 以发现有效药物来控制并治疗这些疾病 药物作用靶标 靶点 靶标 Target 是指导致疾病 DiseaseorDisorder 或与疾病产生密切相关的生物大分子 包括蛋白质 酶 受体 离子通道 核酸 DNA RNA 糖类等 药物 靶标相互作用 锁钥模型 刚性结合诱导契合模型 柔性结合 先导化合物 先导化合物 LeadCompound 是指新发现的对某种靶标和模型呈现一定药理活性的 可通过结构改造来优化其药理特性并可能导致新药发现的特殊化合物 先导物的发现途径主要有 天然产物提取 偶然发现 随机筛选 老药新用等 传统先导物的发现主要靠运气 而现代先导物发现则趋向于采用理性方法 即以疾病和靶标知识为基础而进行 先导化合物结构修饰 药物的潜伏化 druglantentiation 软药设计 softdrug 生物前体 bioprecursor 前药 prodrugs 前药 软药即本身具有生物活性 体内产生药理作用后按可预料和可控的代谢方式 经一步代谢为无毒或无药理活性的代谢产物的药物 其代谢物不蓄留在体内发生有害的后续反应 X H pH 12 14 100 X 吸电子基团生理条件 pH 7 437 软药 阿曲库铵的体内代谢 受体 存在于细胞膜或细胞浆内的弹性三维结构 一般含有大分子蛋白质 糖蛋白和脂蛋白 和核酸 可以识别并特异性地与有生物活性的化学信号物质 配体 结合 从而激活或启动一系列生物化学反应 最后导致该信号物质特定的生物效应 生物电子等排体 概念 是指一些原子或基团因外围电子数目相同或排列相似 而产生相似或拮抗的生物活性并具有相似物理或化学性质的分子或基团 药物代谢概要 药物代谢 在酶的作用下将药物 通常是非极性分子 转变成极性分子 再通过人体的正常系统排出体外 第 相生物转化 第I相生物转化 还原 水解 羟化 氧化 官能团化反应 意在药物分子中引入官能团或使药物分子暴露出极性基团 硫酸酯化轭合 氨基酸轭合 谷胱甘肽轭合 葡糖醛酸的轭合 乙酰化轭合 轭合反应 是在酶的作用下将内源性的极性小分子如葡萄糖醛酸 硫酸 氨基酸 谷胱甘肽等结合到药物分子中或第I相的药物代谢产物中 甲基化轭合 药物代谢概要 药物分子被机体吸收后 在机体酶的作用下发生的一系列化学反应 又称生物转化 药物的质量和标准 药典 是对药物质量指标作出具体规定的最权威出版物 是国家为保证药品质量 保护人民用药安全有效而制定的法典 是执行 中华人民共和国药品管理法 监督检验药品质量的技术法规 也是我国药品生产 经营 使用和监督管理所必须遵循的法定依据 药典的内容 药物疗效和副作用 药物纯度及杂质的要求和关系 化学合成药物原料药中杂质主要来源 药典沿革 假药 BogusDrug 中华人民共和国药品管理法 明确规定 药品所含成分与国家药品标准规定的成份不符的 以非药品冒充药品或者以他种药品冒充此种药品的 有下列情形之一的药品 按假药论处 一 国务院药品监督管理部门规定禁止使用的 二 依照本法必须批准而未经批准生产 进口 或者依照本法必须检验而未经检验即销售的 三 变质的 四 被污染的 五 使用依照本法必须取得批准文号而未取得批准文号的原料药生产的 六 所标明的适应症或者功能主治超出规定范围的 What stheMedicinalChemistry Medicinalchemistryisachemistry baseddiscipline alsoinvolvingaspectsofbiological medicalandpharmaceuticalsciences Itisconcernedwiththeinvention discovery design identificationandpreparationofbiologicallyactivecompounds thestudyoftheirmetabolism theinterpretationoftheirmodeofactionatthemolecularlevelandtheconstructionofstructure activityrelationships 基于潜在药物作用靶标 设计新的活性化合物分子 研究化学药物的合成路线 制备原理及其稳定性 研究化学药物与生物体相互作用的方式 在生物体内的吸收 分布和代谢的规律及代谢产物 研究化合物结构与生物活性之间的关系 构效关系 与代谢之间的关系 构代关系 与毒性之间的关系 构毒关系 寻找和发现新药 发展动力 中心任务和目标 药物化学的主要内容和中心任务 Sedative hypnotics Antiepileptics 第五章镇静催眠药和抗癫痫药 镇静催眠药的分类 巴比妥类 苯巴比妥 其它类 醛类 水合氯醛 氨基甲酸酯类 甲丙氨酯 喹唑酮类 甲喹酮 氯苯喹唑酮 其它 褪黑素 眠纳多宁 苯二氮卓类药物 地西泮 安定 咪唑并吡啶类 唑吡坦 非苯二氮卓类药物 吡咯酮类 佐匹克隆 A B C 苯二氮卓类的构效关系 第一个 催眠作用迅速可提高睡眠质量 作用位点不同于苯二氮卓类 代谢物从唾液中排泄 故口腔会有苦味 非苯二氮卓类GABAA受体激动剂 Zopiclone佐匹克隆 Zolpidem唑吡坦 对苯二氮卓的BZR1受体具有选择性 因此镇静作用强副作用低 目前最常用 抗癫痫药的分类 溴化物如溴化钠和溴化钾 毒性大 巴比妥类 苯巴比妥乙內酰脲类及其同型物 苯妥英钠 乙琥胺苯二氮卓类 地西泮二苯并氮杂卓类 卡马西平 奥卡西平脂肪羧酸类 丙戊酸 丙戊酸钠和丙戊酰胺GABA类似物 加巴喷丁 噻加宾 卤加比其他类型 托吡酯 拉莫三嗪 巴比妥类药物的构效关系 药物的酸性解离常数 pKa 7 8 脂水分配系数 lgP 人中枢神经系统lgPi约为2 5位总碳数在4 9之间 代谢失活过程 经肝脏的生物转化 5位取代基的氧化 2位脱硫 水解开环 N上脱甲基等 以S取代O增加解离度和脂溶性 超短时药物 苯巴比妥的合成路线 弱酸性和水解性 苯妥英钠及其水溶液都不稳定 露置空气中可吸收CO2析出苯妥英 与碱加热可发生水解开环 应密闭保存或新鲜配制 苯妥英钠性质 临床用途 为不含氮的广谱抗癫痫药物 主要适用于癫痫大发作 肌阵挛发作和失神发作 对各型小发作的效果更好 优点 镇静作用小 典型代表 对各种癫痫都有效 缺点 该类对肝脏有损害 且能通过胎盘 有致畸报道 孕妇应慎用 作用机制 能抑制GABA的降解代谢或促进其合成 第六章精神神经疾病治疗药 PsychotherapeuticDrug 抗精神病药 抗精神分裂症药 降低中枢神经系统多巴胺的活性或降低多巴胺受体的敏感性 抗抑郁药 抑制神经末梢生物胺的再吸收及抑制单胺氧化酶 以提高单胺的活性 可治疗抑郁症 改善患者的情绪 无锥体外副作用 久用可产生习惯性 抗躁狂药 主要治疗病态的情感活动过度高涨 锂盐 碳酸锂Li2CO3 抗焦虑药 缓解不安 消除精神紧张等 精神神经疾病治疗药的分类 吩噻嗪类 盐酸氯丙嗪 噻吨类 硫杂蒽类 氯普噻吨 丁酰苯类及其类似物 氟哌啶醇 苯酰胺类 舒必利 奈莫必利 二苯并二氮卓类和苯并氧氮卓类 氯氮平 氯噻平 抗精神病药分类 非经典抗精神病药 氯氮平 奥氮平 利培酮 奎硫平 吩噻嗪类抗精神病药物的构效关系 相隔 个直链 为基本结构特征 且侧链倾斜于含取代基的苯核方向重要结构特征 与受体表面作用的重要部分 可被其电子等排体互换 无取代基时无抗精神病作用 为吸电子基时作用增强 为含硫取代基时镇静作用 锥体外系副作用 侧链末端的碱性基团常为叔胺 可为脂肪胺也可为氮杂环如哌嗪基或哌啶基 还与副作用有关 1 3 4位有取代基时活性下降 氯丙嗪的合成 在氯苯中溶解度大 丁酰苯类药物的构效关系 所有的有效化合物在此都为氟取代 酮基被硫酮基 烯基 苯氧基取代或被还原时抗精神分裂作用减弱 延长 缩短三个碳原子的侧链或引入支链都会引起活性下降 叔胺常结合于六元杂环中 如哌啶 四氢吡啶 哌嗪 通常在环的4位上还有其它取代基 羰基 3C 叔胺为抗精神病作用基本结构 抗抑郁药分类 单胺氧化酶抑制剂 异烟肼 苯乙肼 吗氯贝胺 托洛沙酮 5 羟色胺重摄取抑制剂 氟西汀 舍曲林 帕罗西汀 氟伏沙明和西酞普兰 去甲肾上腺素重摄取抑制剂 三环类 丙咪嗪 地昔帕明 阿米替林 2肾上腺素受体阻断剂 米氮平去甲肾上腺素能与特异性5 羟色胺能抗抑郁药 NaSSAs 抗焦虑药 一 苯二氮杂 类 首选药 二 氨基甲酸酯 甲丙氨酯 三 其它类型 丁螺环酮 氯美扎酮 起效快 用来消除神经官能症的焦虑症状的药物 抗精神病作用弱 但可使精神病人稳定情绪 减轻焦虑 紧张状态及改善睡眠 无锥体外系副作用 但长期应用可产生习惯性 抗躁狂药 锂盐类 首选药物 碳酸锂 Cade1949年首先用来治疗躁狂症还可用于精神分裂症 口服吸收完全 显效慢 可稳定患者情绪 抗精神失常药物 氯丙嗪 氟奋乃静 氟哌啶醇等 抗癫痫药物 丙戊酸盐 卡马西平等 第八章镇痛药 Analgesics 天然镇痛药 阿片生物碱类 吗啡等 体内存在的具有吗啡样镇痛作用的肽类物质 脑啡肽 内啡肽 强啡肽及其合成类似物 合成镇痛药 哌啶类 哌替啶 芬太尼 舒芬太尼 阿芬太尼 瑞芬太尼氨基酮类 美沙酮 吗啡烃类 吗啡分子去除呋喃环后的衍生物 左啡诺 布托啡诺 苯并吗喃类 非那佐辛 1959年 喷他佐辛 其他药物氨基四氢萘类 地佐辛 环己烷衍生物 曲马朵 半合成镇痛药和拮抗剂 纳洛酮 纳曲酮等 镇痛药的分类 吗啡结构的剖析 多氢菲 左旋吗啡 含有5个手性中心 5R 6S 9R 13S和14R B C环呈顺式 C D环呈反式 C E环呈顺式 质子化状态时的构象成三维的 T 形 酸碱两性 N 甲基叔胺 酚羟基对酸性条件敏感 烯丙醇结构 氧桥结构 吗啡的结构修饰途径 烷基化导致镇痛活性 成瘾性 非活性必须基团 双键为非活性位点 氢原子 醚键 叔氨基为活性必须基团 代表药物 化学名称 1 甲基 4 苯基 4 哌啶甲酸乙酯盐酸盐 度冷丁 1 methyl 4 phenyl 4 piperidinecarboxylicethylesterhydrochloricacid 临床用途 主要用于创伤 术后 癌症晚期等引起的剧烈疼痛 典型 受体激动剂 有成瘾性 用药途径 注射 口服有首过效应 盐酸哌替啶 PethidineHydrochloride 盐酸哌替啶的合成 代表药物 化学名称 N 1 2 苯乙基 4 哌啶 N 苯基 丙酰胺枸橼酸盐 临床用途 强效镇痛药 适用于各种剧痛 枸橼酸芬太尼 FentanylCitrate 枸橼酸芬太尼 FentanylCitrate 的合成 美沙酮的制备 美沙酮 异美沙酮 1 2 反应所得异构体采用正己烷或汽油提取分离可将其分开 2溶于溶剂而1不溶 1 2 1 2 2 氯 N N 二甲基丙胺 环状乙烯亚胺季铵盐 反应机理 吗啡及其合成镇痛药的药效构象 吗啡 吗啡烃类 苯并吗喃类 哌啶类 氨基酮类 阿片受体分类和模型 受体 受体 2亚型 1亚型 调节痛觉神经传导的高度亲和结合位点 控制呼吸抑制作用等 吗啡等 2亚型 1亚型 成瘾性小 镇痛作用也不明显 肽类 受体 2亚型 1亚型 镇痛作用介于 和 之间 有镇静 致焦虑作用 喷他佐辛等 3亚型 NonsteroidalAnti inflammatoryDrugs NSAIDS 第二十二章非甾体抗炎药 甾体抗炎药 糖皮质激素 甾体抗炎药 激素 氢化可的松 醋酸地塞米松 内容提要 非甾类抗炎药的作用机理解热镇痛药非甾体抗炎药 50年代出现 痛风治疗药物 水杨酸类 阿司匹林乙酰苯胺类 对乙酰氨基酚 扑炎痛吡唑酮类 安乃近 水杨酸类3 5 吡唑烷二酮类芳基烷酸类N 芳基邻氨基苯甲酸类苯并噻嗪类COX 2抑制剂 花生四烯酸环氧合酶分类及特点 解热镇痛药 AntipyreticAnalgesics 苯胺类 扑热息痛水杨酸类 阿司匹林吡唑酮类 安乃近 贝诺酯 对乙酰氨基酚 paracetamol 化学名 N 4 羟基苯基 乙酰胺1893年上市的解热镇痛药 毒性低于非那西丁主要临床用途 解热镇痛 安全 多种感冒复方制剂的活性成分 尤其适合于对阿司匹林敏感的患者 优点 对胃无刺激 不引起儿童Reye症 对乙酰氨基酚的合成 扑热息痛的体内代谢 阿司匹林 aspirin 化学名 2 乙酰氧基 苯甲酸临床作用 解热镇痛 消炎抗风湿 风湿热及活动型风湿性关节炎的首选药物 预防心肌梗死及动脉血栓主要不良反应 胃肠道反应 出血 过敏性哮喘 每年全世界大约会生产四万吨的阿斯匹林 超过10亿人使用过该药 阿司匹林的合成 过敏源 0 003 非甾体抗炎药 非选择性非甾体抗炎药 选择性环氧合酶COX 2抑制剂 水杨酸类 19世纪末水杨酸钠的使用 3 5 吡唑烷二酮类芳基烷酸类芬那酸类 N 芳基邻氨基苯甲酸类 1 2 苯并噻嗪类 芳基烷酸类 布洛芬等 吲哚美辛 indometacin 的构效关系 必需结构 酸性与抗炎活性成正相关 羧基 位引入甲基 活性不变 引入羟基 活性下降 酰化取代物优于烷化物 Cl F CH3S CH3SO SH CF3 羰基和苯核之间可以引入双键 吲哚拉新 N原子非必需 舒林酸 芳基乙酸类的前药 萘丁美酮 nabumetone 非酸性前药 肝脏代谢活化 选择性抑制COX 2 不影响血小板聚集且肾功能不受损害 治疗类风湿性关节炎 酮酸类的前体药物 环氧合酶抑制剂 长效 适用于类风湿性关节炎 风湿性关节炎 牙痛 手术后疼痛及外伤疼痛 副作用小 特别是胃肠道反应小 芬布芬 fenbufen 芳基乙酸类的前药 典型药物 吲哚美辛 indometacin 化学名 2 甲基 1 4 氯苯甲酰基 5 甲氧基 1H 吲哚 3 乙酸 主要临床作用 消炎 解热 镇痛 是最强的PG合成酶抑制剂之一 主要副作用 显著影响中枢神经系统 抑郁 幻觉 精神错乱 肝功能 造血系统 过敏反应和胃肠道反应 Indometacin的合成 典型药物 双氯芬酸钠 diclofenacsodium 化学名称 2 2 6 二氯苯基 氨基 苯乙酸钠 双氯灭痛 主要临床作用 消炎 解热 镇痛 用于类风湿性关节炎 神经炎 红斑狼疮及癌症和手术后疼痛 各种发热 是世界上使用最广泛的非甾体抗炎药之一 主要副作用 胃肠道反应 肝 肾损害 作用机制 抑制COX 抑制LOX 抑制AA释放 双氯芬酸钠的合成 典型药物 布洛芬 ibuprofen 化学名 甲基 4 2 甲基丙基 苯乙酸 methyl 4 2 methylpropyl beneneaceticacid 1994年 S 布洛芬上市 主要临床作用 消炎 解热 镇痛 用于类风湿性关节炎 骨关节炎 神经炎等 消旋体给药 S 布洛芬活性强于 R 布洛芬 28倍 在体内R可转化为S异构体 布洛芬的合成 一 布洛芬的合成 二 1 2 苯并噻嗪类 昔康类 无羧基 具烯醇羟基 有酸性 胃肠道刺激反应小 对COX 2的作用强于对COX 1的作用 长效消炎镇痛药 吡罗昔康 piroxicam 此类药物中第一个在临床使用的药物 长效抗风湿 治疗风湿性及类风湿性关节炎 选择性环氧合酶抑制剂 先导化合物 发现的对某种靶标和模型具有一定药理活性的 可通过结构改造来优化其药理特性 可能导致药物发现的特殊化合物 20世纪90年代发现的先导化合物 对COX 2具有选择性 塞来昔布 celecoxib 化学名 4 5 4 甲基苯基 3 三氟甲基 1H 1 吡唑基 苯磺酰胺 别名 塞利昔布 西乐葆 对COX 2的抑制作用是COX 1的400倍治疗类风湿性关节炎和骨关节炎引起的疼痛 1999年上市 胃肠道不良反应较非甾类抗炎药明显下降对磺胺过敏的人禁用 从作用部位 作用靶点 针对的疼痛类型以及副作用等方面比较非甾体抗炎药与镇痛药的异同 第十五章甾体激素药物 SteroidHormoneDrugs 性激素 肾上腺皮质激素 雌性激素抗雌激素 雄性激素 同化激素和抗雄性激素 孕激素抗孕激素 抗孕激素 米非司酮 避孕药 甾体的 雌二醇 雌酮 雌三醇 非甾体的 己烯雌酚及衍生物 抗雌激素 氯米酚 不孕症 他莫昔芬 乳腺癌 雄性激素 丙酸睾酮 同化激素 苯丙酸诺龙 19 去甲睾酮类孕激素 左炔诺孕酮 孕酮 黄体酮 类孕激素 醋酸甲地孕酮 糖皮质激素 地塞米松 丙酸氟替卡松 抗雄性激素药物 选择性雌激素受体调节剂 雷洛昔芬 骨质疏松 概述 雄性激素受体拮抗剂 氟他胺5 还原酶抑制剂 非那雄胺 肾上腺皮质激素的构效关系 化学结构和立体化学 Cyclopenta a phenanthreneringsystem环戊烷并多氢菲的四环系统 侧链上碳原子的序号 甾体化合物的结构类型和命名 7个手性中心 其他位置引入基团 手性中心增加取代基 实线 虚线 实线 虚线 几乎所有的天然甾体都是5 系列 相邻各环都是反式稠合 A B C D 甾体激素 结构分类 结构分类与命名 甾体药物的化学命名 1 选择一适宜母核 2 环上取代基 以数字表明所在位置 以 和 表明立体状况 雌激素和抗雌激素 EstrogensandAntiestrogens 20世纪30年代中期 甾体雌激素 皮下给药 雌二醇 雌酮 雌三醇 10 8 10 10mol L 口服给药 雌三醇 雌二醇 雌酮 被肠道微生物降解 典型药物 雌二醇 Estradiol 化学名称 雌甾 1 3 5 10 三烯 3 17 二醇作用特点 活性高临床用途 适用于各种原因引起的雌激素缺乏所致的症状如 潮热 出汗 睡眠障碍 头晕 生殖器病变等 失活途径 1 17位羟基氧化成酮 2 羟基与硫酸或葡萄糖醛酸结合从尿中排出 二苯乙烯类衍生物己烯雌酚R HTrans cis Schueler 1946 假设 在一个大体积刚性和惰性的母核上 两端的两个能形成氢键的基团 酮基 羟基 间的距离应是1 45nm 只有符合这一条件才具有雌激素活性 典型药物 己烯雌酚 Diethylstilbestrol 化学名称 E 4 4 1 2 二乙基 1 2 亚乙烯基 双苯酚作用特点 活性高于雌二醇 口服有效临床用途 适用于各种原因引起的雌激素缺乏所致的症状如 潮热 出汗 睡眠障碍 头晕 生殖器病变等 己烯雌酚的合成 抗雌激素和选择性雌激素受体调节剂主要用于纠正生育过程 治疗肿瘤和骨质疏松 氯米芬 Chlomiphene R Cl治疗不育症 Z型体有雌激素活性 E型体具抗雌激素活性 他莫昔芬 Tamoxifen R Et Z型异构体 雌激素激动 拮抗剂 治疗雌激素相关的乳腺癌 对子宫有副作用 雷洛昔芬 Raloxifene 骨质疏松症 典型药物 氯米酚 ClomifeneCitrate 化学名称 N N 二乙基 2