Cấu trúc thuốc và phân loại hóa học
Cấu trúc thuốc và phân loại hóa học sắp xếp thế giới các tác nhân điều trị dựa trên thành phần và cách thức cấu tạo phân tử của chúng. Thuốc được phân loại không chỉ theo công dụng lâm sàng mà còn theo bản chất hóa học — các phân tử tổng hợp nhỏ, các chất có nguồn gốc từ sản phẩm tự nhiên và các protein lớn được sản xuất sinh học — và theo các đặc điểm cấu trúc (nhóm chức, muối và các biến đổi tiền chất) chi phối hành vi của chúng. Lăng kính hóa học này là nền tảng để các nhà hóa dược đặt tên, so sánh và thiết kế thuốc.
Definition
Phân loại hóa học của thuốc là việc nhóm các chất điều trị một cách có hệ thống theo thành phần phân tử, kích thước, nguồn gốc và các đặc điểm cấu trúc — ví dụ, phân biệt các phân tử tổng hợp nhỏ với các đại phân tử có nguồn gốc sinh học, và mô tả các nhóm chức, dạng muối và các biến đổi tiền chất định hình các đặc tính của một hợp chất.
Scope
Lĩnh vực này định hướng cho người đọc về các nhóm cấu trúc chính của thuốc và các nguyên tắc được sử dụng để phân loại chúng về mặt hóa học. Nó bao gồm các loại thuốc phân tử nhỏ, các tác nhân có nguồn gốc từ sản phẩm tự nhiên, các protein sinh dược phẩm và protein tái tổ hợp, vai trò của các nhóm chức trong phản ứng và nhận biết, cũng như các dạng muối và tiền chất mà các chất hoạt tính được đưa vào cơ thể. Đây là một tài liệu tham khảo và tổng quan giáo dục về phân loại hóa học, không phải là hướng dẫn lựa chọn hoặc sử dụng bất kỳ loại thuốc nào.
Sub-topics
Core questions
- Những tiêu chí cấu trúc và thành phần nào phân biệt các nhóm thuốc chính?
- Nguồn gốc của một phân tử — tổng hợp, tự nhiên hay sinh học — liên quan như thế nào đến kích thước và độ phức tạp cấu trúc của nó?
- Những nhóm chức nào lặp lại trong các phân tử thuốc, và chúng ảnh hưởng như thế nào đến sự nhận biết và khả năng phản ứng?
- Tại sao nhiều chất hoạt tính được bào chế dưới dạng muối hoặc được dùng dưới dạng tiền chất?
Key concepts
- Thuốc phân tử nhỏ so với thuốc đại phân tử
- Khung sườn có nguồn gốc từ sản phẩm tự nhiên
- Sinh dược phẩm và protein tái tổ hợp
- Nhóm chức và dược lý
- Quy tắc năm và tính chất giống thuốc
- Dạng muối và ion đối
- Tiền chất và hoạt hóa sinh học
Mechanisms
Phân loại hóa học dựa trên một vài trục tổ chức. Kích thước phân tử và phương thức sản xuất phân tách các phân tử nhỏ — thường được tổng hợp và thường có sẵn qua đường uống — khỏi các protein sinh dược phẩm lớn được biểu hiện trong các hệ thống sống và thường được tiêm. Nguồn gốc phân biệt các hợp chất tổng hợp hoàn toàn với các sản phẩm tự nhiên và các dẫn xuất bán tổng hợp của chúng. Trong bất kỳ cấu trúc nào, các nhóm chức quyết định liên kết hydro, ion hóa, khả năng chuyển hóa và cách một phân tử được nhận biết bởi mục tiêu của nó. Cuối cùng, cùng một phần hoạt tính có thể được trình bày dưới các dạng khác nhau: dưới dạng muối, để điều chỉnh độ hòa tan và độ ổn định, hoặc dưới dạng tiền chất, một tiền chất không hoạt động được chuyển đổi thành dạng hoạt động trong cơ thể. Cùng với nhau, các trục này cho phép các nhà hóa học mô tả, so sánh và thiết kế các phân tử điều trị.
Clinical relevance
Hiểu cách thuốc được phân loại hóa học giúp các bác sĩ lâm sàng và nhà khoa học giải thích tại sao các tác nhân khác nhau về sự hấp thu, đường dùng và cách xử lý — ví dụ, tại sao một loại thuốc sinh học được truyền trong khi một phân tử nhỏ liên quan được dùng bằng đường uống. Lĩnh vực này mô tả cách thuốc được phân loại và đặc trưng; đây là kiến thức nền tảng để đánh giá bằng chứng và không phải là cơ sở cho việc kê đơn hoặc quyết định điều trị cá nhân.
Evidence & guidelines
Phân loại hóa học dựa trên các tài liệu tham khảo hóa dược và các phân tích được trích dẫn rộng rãi về tính chất giống thuốc và nguồn gốc thuốc, chẳng hạn như khuôn khổ quy tắc năm của Lipinski cho các phân tử nhỏ và các khảo sát của Newman và Cragg về đóng góp của sản phẩm tự nhiên vào các loại thuốc đã được phê duyệt. Các hệ thống danh pháp dược điển và quy định cung cấp từ vựng thực tế để đặt tên các chất và dạng muối của chúng.
History
Phân loại thuốc bắt đầu với các nhóm thực vật học và dựa trên công dụng và đã được chuyển đổi trong thế kỷ XIX và XX bởi sự phân lập các sản phẩm tự nhiên tinh khiết và sự phát triển của hóa học hữu cơ tổng hợp. Kỷ nguyên DNA tái tổ hợp đã bổ sung một nhóm cấu trúc mới — các sinh dược phẩm protein — bên cạnh các phân tử nhỏ truyền thống. Công trình cuối thế kỷ XX về tính chất giống thuốc, bao gồm quy tắc năm của Lipinski, đã chính thức hóa các tiêu chí cấu trúc vẫn hướng dẫn cách các phân tử được phân loại và ưu tiên.
Key figures
- Christopher Lipinski
- David Newman
- Gordon Cragg
- Camille Wermuth
Related topics
Seminal works
- lipinski-2001
- newman-cragg-2016
- leader-2008
Frequently asked questions
- Thuốc được phân loại hóa học như thế nào thay vì theo công dụng?
- Phân loại hóa học nhóm thuốc theo thành phần và cấu trúc phân tử — kích thước và nguồn gốc của chúng (phân tử tổng hợp nhỏ, dẫn xuất sản phẩm tự nhiên hoặc protein được sản xuất sinh học) và các nhóm chức, dạng muối và các biến đổi tiền chất mà chúng mang — thay vì theo chỉ định điều trị.
- Sự khác biệt giữa thuốc phân tử nhỏ và sinh dược phẩm là gì?
- Thuốc phân tử nhỏ là các hợp chất có trọng lượng phân tử thấp, thường được tổng hợp hóa học và thường có sẵn qua đường uống, trong khi sinh dược phẩm là các protein lớn hoặc các đại phân tử khác được sản xuất trong các tế bào sống và thường được dùng bằng đường tiêm.