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商品簡介
名人/編輯推薦
序
目次
書摘/試閱
商品簡介
本書根據農藥品種的結構類型，按殺蟲劑、除草劑、殺菌劑三大類對20世紀80年代以后開發的重要品種(含正在開發中的新品種)的創制經緯進行了歸納與總結。其中，每個農藥品種均按品種簡介、創制經緯以及合成方法進行了介紹與分析。另外，還闡述了當前農藥的研究動向，詳細介紹了2005年以來具有農藥生物活性的化合物的研究進展。
本書實用性強、信息量大、內容齊全、重點突出，是從事新農藥研究工作的必備工具書，可供新藥研發人員及高等院校相關專業師生參考。
名人/編輯推薦
《新農藥創制與合成》實用性強、信息量大、內容齊全、重點突出，是從事新農藥研究工作的必備工具書，可供新藥研發人員及高等院校相關專業師生參考。
序
農藥是與人類生存活動緊密相關的一類重要的農用化學品，20世紀90年代以來，農藥安全性的各項標準趨于嚴格化，淘汰了部分農藥品種的同時也限制了農藥的繼續發展，因而農藥工業一直處于不斷更新的動態發展中，在這種背景下，誰能引領新農藥創制開發的新潮流，誰就能主宰農藥市場。
新農藥創制研究的實質就是自主創新，需要化學、農學、生物學、環保學、計算機技術等多學科多專業的密切配合。在西方發達國家，一個新農藥品種從高活性化合物發現直至商品化通常需要10年時間，耗資26億美元。我國雖然經過“十五”、“十一五”和目前的“十二五”，新藥創新研究的投入大幅度增加，如“十二五”全國投入經費估計達到5億元，但與國外還是有很大差距；在此期間，我國的新農藥創制水平得到了顯著的提高，有多個產業化品種出現；盡管如此，目前我國的新農藥創制尚處于起步階段，與國外公司差距還是比較大的。所以，需要我們不斷總結探索適合我國新農藥創制的方法，進而開發出有效防治病、蟲、草害的新產品。
目前，新農藥創制的方法主要有：隨機篩選、天然產物、化學文獻（尤其指專利文獻，即大家常說的metoochemistry）、組合化學、生物合理設計或以結構為基礎的分子設計等。我國也加大了對新農藥創制方法學的研究，包括應用成效顯著的新農藥創新方法——中間體衍生化方法，獲得了國家“十二五”科技支撐計劃項目的大力支持。
為了更好地研究新農藥創制方法，本書詳細歸納總結了20世紀80年代以來開發的農藥品種的創制經緯，并簡要介紹了其合成方法，希望能給廣大新藥創制工作者以啟示。
本書在編寫過程中得到了眾多同事、朋友的幫助，在此表示感謝。參與本書編寫的人員還有：李洋、劉允萍、張靜、何曉敏、張茜、伍強、馬士存、田俊鋒、黃光、范玉杰、朱敏娜、姜美鋒、張志國、周銀平、劉若霖、陳高部、彭永武、劉遠雄、李林、胡耐冬、楊浩、聶開晟、佘永紅、宋玉泉、于春睿、張敏恒、趙平、嚴秋旭、李新、范文玉、楊丙連、于福強、王學玲、葉艷明、薛有仁、董燕、任瑋靜、姜愛汝、劉淑杰、王麗穎等。
雖然筆者竭盡全力希望把本書編寫得盡善盡美，但由于水平有限，加之書中涉及知識面廣，書中遺漏、不足之處在所難免，敬請同行和讀者批評指正。
編者
2013年3月
新農藥創制研究的實質就是自主創新，需要化學、農學、生物學、環保學、計算機技術等多學科多專業的密切配合。在西方發達國家，一個新農藥品種從高活性化合物發現直至商品化通常需要10年時間，耗資26億美元。我國雖然經過“十五”、“十一五”和目前的“十二五”，新藥創新研究的投入大幅度增加，如“十二五”全國投入經費估計達到5億元，但與國外還是有很大差距；在此期間，我國的新農藥創制水平得到了顯著的提高，有多個產業化品種出現；盡管如此，目前我國的新農藥創制尚處于起步階段，與國外公司差距還是比較大的。所以，需要我們不斷總結探索適合我國新農藥創制的方法，進而開發出有效防治病、蟲、草害的新產品。
目前，新農藥創制的方法主要有：隨機篩選、天然產物、化學文獻（尤其指專利文獻，即大家常說的metoochemistry）、組合化學、生物合理設計或以結構為基礎的分子設計等。我國也加大了對新農藥創制方法學的研究，包括應用成效顯著的新農藥創新方法——中間體衍生化方法，獲得了國家“十二五”科技支撐計劃項目的大力支持。
為了更好地研究新農藥創制方法，本書詳細歸納總結了20世紀80年代以來開發的農藥品種的創制經緯，并簡要介紹了其合成方法，希望能給廣大新藥創制工作者以啟示。
本書在編寫過程中得到了眾多同事、朋友的幫助，在此表示感謝。參與本書編寫的人員還有：李洋、劉允萍、張靜、何曉敏、張茜、伍強、馬士存、田俊鋒、黃光、范玉杰、朱敏娜、姜美鋒、張志國、周銀平、劉若霖、陳高部、彭永武、劉遠雄、李林、胡耐冬、楊浩、聶開晟、佘永紅、宋玉泉、于春睿、張敏恒、趙平、嚴秋旭、李新、范文玉、楊丙連、于福強、王學玲、葉艷明、薛有仁、董燕、任瑋靜、姜愛汝、劉淑杰、王麗穎等。
雖然筆者竭盡全力希望把本書編寫得盡善盡美，但由于水平有限，加之書中涉及知識面廣，書中遺漏、不足之處在所難免，敬請同行和讀者批評指正。
編者
2013年3月
目次
第一章農藥使用、研發與創制現狀／1
一、農藥使用現狀1
二、農藥研發、創制現狀6
參考文獻12
第二章新農藥創制的途徑與方法／13
第一節新農藥創制的程序13
一、新農藥與新農藥創制13
二、我國新農藥創制基本程序13
三、農藥創制的特點14
四、目前國際公司的研發程序15
第二節新農藥研究從開發到商品化需要做的工作16
一、先導研究階段17
二、高活性化合物的深入篩選階段17
三、候選創制品種的研究開發階段18
四、創制品種的產業化開發階段18
第三節具體創制途徑與方法18
一、先導化合物的發現18
二、先導化合物的優化26
第四節我國創新應采取的策略36
一、目前我國新農藥創制概況36
二、我國新農藥創制應采取的策略37
三、中間體衍生化方法38
四、中間體衍生化方法的應用效果39
參考文獻41
第三章殺蟲劑的創制經緯與合成方法／44
第一節沙蠶毒素類44
一、沙蠶毒素類殺蟲劑的創制經緯45
二、沙蠶毒素類殺蟲劑的合成方法46
第二節雙酰胺類46
一、雙酰胺類殺蟲劑的創制經緯47
二、雙酰胺類殺蟲劑的合成方法49
三、氰蟲酰胺的合成方法53
第三節新煙堿類53
一、新煙堿類殺蟲劑的創制經緯55
二、新煙堿類殺蟲劑的合成方法58
第四節二嗪類63
一、茚蟲威的創制經緯63
二、茚蟲威的合成方法65
第五節吡唑類66
一、氟蟲腈類殺蟲劑的創制經緯66
二、吡螨胺的創制經緯69
三、吡唑類殺蟲劑的合成方法71
第六節嘧啶胺類77
一、嘧啶胺類殺蟲劑的創制經緯78
二、嘧啶胺類殺蟲劑的合成方法78
第七節吡咯類80
一、吡咯類殺蟲劑的創制經緯80
二、吡咯類殺蟲劑的合成方法81
第八節季酮酸酯類82
一、季酮酸酯類的創制經緯82
二、季酮酸酯類合成方法83
第九節擬除蟲菊酯類85
一、擬除蟲菊酯類殺蟲劑的創制經緯86
二、菊酯類化合物的合成方法91
第十節苯甲酰脲類95
一、苯甲酰脲類殺蟲劑的創制經緯96
二、苯甲酰脲類殺蟲劑的合成方法97
第十一節雙酰肼類101
一、雙酰肼類殺蟲劑的創制經緯102
二、雙酰肼類殺蟲劑的合成方法103
第十二節其他類107
一、噠螨靈107
二、氰氟蟲腙108
三、pyrifluquinazon110
四、苯氧威、吡丙醚111
五、噻嗪酮113
六、三氟甲吡醚114
七、乙螨唑116
八、聯苯肼酯117
九、丙烯腈類／酰基乙腈類119
十、嘧螨胺121
十一、喹螨醚124
十二、唑螨酯124
十三、吡蚜酮125
參考文獻127
第四章除草劑的創制經緯與合成方法／129
第一節磺酰脲類129
一、磺酰脲類除草劑的創制經緯131
二、磺酰脲類除草劑的合成方法133
第二節咪唑啉酮類146
一、咪唑啉酮類除草劑的創制經緯147
二、咪唑啉酮類除草劑的合成方法147
第三節嘧啶氧（硫）苯甲酸酯類150
一、嘧草硫醚、雙草醚和嘧草醚的創制經緯151
二、環酯草醚的創制經緯152
三、pyrimisulfan和triafamone的創制經緯152
四、嘧啶氧（硫）苯甲酸酯類除草劑的合成方法155
第四節三唑并嘧啶磺酰胺類160
一、三唑并嘧啶磺酰胺類除草劑的創制經緯160
二、三唑并嘧啶磺酰胺類除草劑的合成方法161
第五節三酮類164
一、三酮類除草劑的創制經緯165
二、三酮類除草劑的合成方法166
第六節異唑類168
一、異氯草酮和異唑草酮的創制經緯168
二、methiozolin、fenoxasulfone和pyroxasulfone的創制經緯169
三、異唑類除草劑的合成方法170
第七節吡唑類173
一、吡唑類除草劑的創制經緯174
二、吡唑類除草劑的合成方法175
第八節三唑類179
一、三唑類除草劑的創制經緯179
二、三唑類除草劑的合成方法179
第九節三唑啉酮類180
一、甲磺草胺的創制經緯181
二、氟酮磺隆和丙苯磺隆的創制經緯181
三、thiencarbazone的創制經緯182
四、三唑啉酮類除草劑的合成方法183
第十節脲嘧啶類或嘧啶二酮類188
一、脲嘧啶類除草劑的創制經緯189
二、脲嘧啶類除草劑的合成方法190
第十一節N—苯基酞酰亞胺類192
一、N—苯基酞酰亞胺類除草劑的創制經緯192
二、N—苯基酞酰亞胺類除草劑的合成方法193
第十二節環己烯二酮類195
一、環己烯二酮類除草劑的創制經緯196
二、環己烯二酮類除草劑的合成方法197
第十三節吡啶類198
一、吡啶類除草劑的創制經緯198
二、吡啶類除草劑的合成方法198
第十四節芳氧苯氧丙酸酯類200
一、芳氧苯氧丙酸酯類除草劑的創制經緯200
二、芳氧苯氧丙酸酯類除草劑的合成方法202
第十五節酰胺類203
一、酰胺類除草劑的創制經緯204
二、酰胺類除草劑的合成方法204
第十六節其他類206
一、環丙嘧啶酸206
二、環戊草酮208
三、氟唑草胺209
四、氟噻乙草酯210
五、四唑酰草胺211
六、氟噠嗪草酯211
七、三嗪類213
八、氯氟草醚215
九、呋草酮217
十、茚草酮217
十一、嗪草酮218
參考文獻218
第五章殺菌劑的創制經緯與合成方法／221
第一節酰胺類221
一、酰胺類殺菌劑的創制經緯223
二、酰胺類殺菌劑的合成方法229
第二節甲氧基丙烯酸酯類240
一、甲氧基丙烯酸酯類的創制經緯241
二、甲氧基丙烯酸酯類的合成方法252
第三節三唑類266
一、三唑類殺菌劑的創制經緯267
二、三唑類殺菌劑的合成方法269
第四節咪唑類殺菌劑277
一、咪唑類殺菌劑的創制經緯278
二、咪唑類殺菌劑的合成方法279
第五節唑類殺菌劑281
一、唑類殺菌劑的創制經緯281
二、唑類殺菌劑的合成方法282
第六節吡咯類283
一、吡咯類殺菌劑的創制經緯283
二、吡咯類殺菌劑的合成方法285
第七節吡啶類286
一、吡啶類殺菌劑的創制經緯287
二、吡啶類殺菌劑的合成方法289
第八節嘧啶類290
一、嘧菌環胺、嘧菌胺的創制經緯291
二、氟嘧菌胺的創制經緯291
三、嘧啶類殺菌劑的合成方法291
第九節喹（唑）啉（酮）293
一、喹（唑）啉（酮）類殺菌劑的創制經緯293
二、喹（唑）啉（酮）類殺菌劑的合成方法294
第十節氨基甲酸酯類295
一、氨基甲酸酯類殺菌劑的創制經緯296
二、氨基甲酸酯類殺菌劑的合成方法297
第十一節其他類298
一、吲唑磺菌胺298
二、meptyldinocap300
三、flutianil301
四、辛唑嘧菌胺301
五、pyriofenone302
六、fenpyrazamine303
參考文獻304
第六章新農藥研究動向／306
第一節世界農藥創制概述306
第二節2005年以來開發的農藥品種309
一、殺蟲劑309
二、除草劑312
三、殺菌劑315
第三節2005年以來具有農藥活性化合物的研究進展320
一、酰胺類化合物320
二、魚尼丁類化合物372
三、三唑并嘧啶及其類似物389
四、strobilurins類化合物403
五、異唑（啉）類化合物406
六、吡唑類化合物419
七、烯酮類化合物434
八、嘧啶類化合物448
九、脲嘧啶類化合物465
十、芳氧苯氧丙酸酯類化合物466
十一、有機磷類化合物467
十二、亞胺類化合物469
十三、哌啶（嗪）類化合物483
十四、磺酰胺類化合物492
十五、季酮酸酯類化合物500
十六、吡啶類化合物506
十七、噠嗪（酮）類化合物516
十八、三唑（硫）（酮）類化合物523
十九、異噻唑類化合物531
二十、新煙堿類化合物534
二十一、咪唑（啉）類化合物539
二十二、吡咯（啉）類化合物542
二十三、二唑（酮）類化合物547
二十四、吡嗪酮類化合物548
二十五、三嗪類化合物549
二十六、肟醚類化合物551
二十七、肼、腙類化合物556
二十八、磺酰脲類化合物563
二十九、二氯丙烯醚類化合物566
三十、含氟硫醚（砜）類化合物569
三十一、菊酯類化合物572
三十二、酰脲類化合物575
三十三、丙烯腈類化合物577
三十四、丙二腈類化合物580
三十五、二噻農類似物581
三十六、羥基噻唑類化合物582
三十七、1，2，3—噻二唑類化合物582
三十八、季銨鹽（介離子）類化合物584
三十九、天然產物類化合物585
四十、其他類化合物589
四十一、小結595
參考文獻596
附錄／597
一、農藥使用現狀1
二、農藥研發、創制現狀6
參考文獻12
第二章新農藥創制的途徑與方法／13
第一節新農藥創制的程序13
一、新農藥與新農藥創制13
二、我國新農藥創制基本程序13
三、農藥創制的特點14
四、目前國際公司的研發程序15
第二節新農藥研究從開發到商品化需要做的工作16
一、先導研究階段17
二、高活性化合物的深入篩選階段17
三、候選創制品種的研究開發階段18
四、創制品種的產業化開發階段18
第三節具體創制途徑與方法18
一、先導化合物的發現18
二、先導化合物的優化26
第四節我國創新應采取的策略36
一、目前我國新農藥創制概況36
二、我國新農藥創制應采取的策略37
三、中間體衍生化方法38
四、中間體衍生化方法的應用效果39
參考文獻41
第三章殺蟲劑的創制經緯與合成方法／44
第一節沙蠶毒素類44
一、沙蠶毒素類殺蟲劑的創制經緯45
二、沙蠶毒素類殺蟲劑的合成方法46
第二節雙酰胺類46
一、雙酰胺類殺蟲劑的創制經緯47
二、雙酰胺類殺蟲劑的合成方法49
三、氰蟲酰胺的合成方法53
第三節新煙堿類53
一、新煙堿類殺蟲劑的創制經緯55
二、新煙堿類殺蟲劑的合成方法58
第四節二嗪類63
一、茚蟲威的創制經緯63
二、茚蟲威的合成方法65
第五節吡唑類66
一、氟蟲腈類殺蟲劑的創制經緯66
二、吡螨胺的創制經緯69
三、吡唑類殺蟲劑的合成方法71
第六節嘧啶胺類77
一、嘧啶胺類殺蟲劑的創制經緯78
二、嘧啶胺類殺蟲劑的合成方法78
第七節吡咯類80
一、吡咯類殺蟲劑的創制經緯80
二、吡咯類殺蟲劑的合成方法81
第八節季酮酸酯類82
一、季酮酸酯類的創制經緯82
二、季酮酸酯類合成方法83
第九節擬除蟲菊酯類85
一、擬除蟲菊酯類殺蟲劑的創制經緯86
二、菊酯類化合物的合成方法91
第十節苯甲酰脲類95
一、苯甲酰脲類殺蟲劑的創制經緯96
二、苯甲酰脲類殺蟲劑的合成方法97
第十一節雙酰肼類101
一、雙酰肼類殺蟲劑的創制經緯102
二、雙酰肼類殺蟲劑的合成方法103
第十二節其他類107
一、噠螨靈107
二、氰氟蟲腙108
三、pyrifluquinazon110
四、苯氧威、吡丙醚111
五、噻嗪酮113
六、三氟甲吡醚114
七、乙螨唑116
八、聯苯肼酯117
九、丙烯腈類／酰基乙腈類119
十、嘧螨胺121
十一、喹螨醚124
十二、唑螨酯124
十三、吡蚜酮125
參考文獻127
第四章除草劑的創制經緯與合成方法／129
第一節磺酰脲類129
一、磺酰脲類除草劑的創制經緯131
二、磺酰脲類除草劑的合成方法133
第二節咪唑啉酮類146
一、咪唑啉酮類除草劑的創制經緯147
二、咪唑啉酮類除草劑的合成方法147
第三節嘧啶氧（硫）苯甲酸酯類150
一、嘧草硫醚、雙草醚和嘧草醚的創制經緯151
二、環酯草醚的創制經緯152
三、pyrimisulfan和triafamone的創制經緯152
四、嘧啶氧（硫）苯甲酸酯類除草劑的合成方法155
第四節三唑并嘧啶磺酰胺類160
一、三唑并嘧啶磺酰胺類除草劑的創制經緯160
二、三唑并嘧啶磺酰胺類除草劑的合成方法161
第五節三酮類164
一、三酮類除草劑的創制經緯165
二、三酮類除草劑的合成方法166
第六節異唑類168
一、異氯草酮和異唑草酮的創制經緯168
二、methiozolin、fenoxasulfone和pyroxasulfone的創制經緯169
三、異唑類除草劑的合成方法170
第七節吡唑類173
一、吡唑類除草劑的創制經緯174
二、吡唑類除草劑的合成方法175
第八節三唑類179
一、三唑類除草劑的創制經緯179
二、三唑類除草劑的合成方法179
第九節三唑啉酮類180
一、甲磺草胺的創制經緯181
二、氟酮磺隆和丙苯磺隆的創制經緯181
三、thiencarbazone的創制經緯182
四、三唑啉酮類除草劑的合成方法183
第十節脲嘧啶類或嘧啶二酮類188
一、脲嘧啶類除草劑的創制經緯189
二、脲嘧啶類除草劑的合成方法190
第十一節N—苯基酞酰亞胺類192
一、N—苯基酞酰亞胺類除草劑的創制經緯192
二、N—苯基酞酰亞胺類除草劑的合成方法193
第十二節環己烯二酮類195
一、環己烯二酮類除草劑的創制經緯196
二、環己烯二酮類除草劑的合成方法197
第十三節吡啶類198
一、吡啶類除草劑的創制經緯198
二、吡啶類除草劑的合成方法198
第十四節芳氧苯氧丙酸酯類200
一、芳氧苯氧丙酸酯類除草劑的創制經緯200
二、芳氧苯氧丙酸酯類除草劑的合成方法202
第十五節酰胺類203
一、酰胺類除草劑的創制經緯204
二、酰胺類除草劑的合成方法204
第十六節其他類206
一、環丙嘧啶酸206
二、環戊草酮208
三、氟唑草胺209
四、氟噻乙草酯210
五、四唑酰草胺211
六、氟噠嗪草酯211
七、三嗪類213
八、氯氟草醚215
九、呋草酮217
十、茚草酮217
十一、嗪草酮218
參考文獻218
第五章殺菌劑的創制經緯與合成方法／221
第一節酰胺類221
一、酰胺類殺菌劑的創制經緯223
二、酰胺類殺菌劑的合成方法229
第二節甲氧基丙烯酸酯類240
一、甲氧基丙烯酸酯類的創制經緯241
二、甲氧基丙烯酸酯類的合成方法252
第三節三唑類266
一、三唑類殺菌劑的創制經緯267
二、三唑類殺菌劑的合成方法269
第四節咪唑類殺菌劑277
一、咪唑類殺菌劑的創制經緯278
二、咪唑類殺菌劑的合成方法279
第五節唑類殺菌劑281
一、唑類殺菌劑的創制經緯281
二、唑類殺菌劑的合成方法282
第六節吡咯類283
一、吡咯類殺菌劑的創制經緯283
二、吡咯類殺菌劑的合成方法285
第七節吡啶類286
一、吡啶類殺菌劑的創制經緯287
二、吡啶類殺菌劑的合成方法289
第八節嘧啶類290
一、嘧菌環胺、嘧菌胺的創制經緯291
二、氟嘧菌胺的創制經緯291
三、嘧啶類殺菌劑的合成方法291
第九節喹（唑）啉（酮）293
一、喹（唑）啉（酮）類殺菌劑的創制經緯293
二、喹（唑）啉（酮）類殺菌劑的合成方法294
第十節氨基甲酸酯類295
一、氨基甲酸酯類殺菌劑的創制經緯296
二、氨基甲酸酯類殺菌劑的合成方法297
第十一節其他類298
一、吲唑磺菌胺298
二、meptyldinocap300
三、flutianil301
四、辛唑嘧菌胺301
五、pyriofenone302
六、fenpyrazamine303
參考文獻304
第六章新農藥研究動向／306
第一節世界農藥創制概述306
第二節2005年以來開發的農藥品種309
一、殺蟲劑309
二、除草劑312
三、殺菌劑315
第三節2005年以來具有農藥活性化合物的研究進展320
一、酰胺類化合物320
二、魚尼丁類化合物372
三、三唑并嘧啶及其類似物389
四、strobilurins類化合物403
五、異唑（啉）類化合物406
六、吡唑類化合物419
七、烯酮類化合物434
八、嘧啶類化合物448
九、脲嘧啶類化合物465
十、芳氧苯氧丙酸酯類化合物466
十一、有機磷類化合物467
十二、亞胺類化合物469
十三、哌啶（嗪）類化合物483
十四、磺酰胺類化合物492
十五、季酮酸酯類化合物500
十六、吡啶類化合物506
十七、噠嗪（酮）類化合物516
十八、三唑（硫）（酮）類化合物523
十九、異噻唑類化合物531
二十、新煙堿類化合物534
二十一、咪唑（啉）類化合物539
二十二、吡咯（啉）類化合物542
二十三、二唑（酮）類化合物547
二十四、吡嗪酮類化合物548
二十五、三嗪類化合物549
二十六、肟醚類化合物551
二十七、肼、腙類化合物556
二十八、磺酰脲類化合物563
二十九、二氯丙烯醚類化合物566
三十、含氟硫醚（砜）類化合物569
三十一、菊酯類化合物572
三十二、酰脲類化合物575
三十三、丙烯腈類化合物577
三十四、丙二腈類化合物580
三十五、二噻農類似物581
三十六、羥基噻唑類化合物582
三十七、1，2，3—噻二唑類化合物582
三十八、季銨鹽（介離子）類化合物584
三十九、天然產物類化合物585
四十、其他類化合物589
四十一、小結595
參考文獻596
附錄／597
書摘/試閱
（4）組合化學組合化學是將化學合成、組合理論、計算機輔助設計及機械手結合一體。在短時間內，以有限的反應步驟，同步合成大量具有相同結構母核化合物的技術。組合化學興起于20世紀90年代，是在固相多肽合成技術的基礎上發展而成的，在藥物先導化合物的發現和優化、免疫學研究、新材料開發等領域有著廣泛的應用。與傳統的方法相比，組合化學最大的優點是可以在較短時間內合成出大量的不同結構的化合物；缺點是缺少分子多樣性。
雖然組合化學在農藥先導發現上有應用的報道，但到目前為止還沒有發現一個商品化的新農藥品種；盡管如此，組合化學方法與合理藥物設計相結合，已成為現代藥物研究的重要方法之一。
（5）生物合理設計或以結構為基礎的分子設計生物合理設計是根據已知受體的三維結構，用計算機模擬設計化合物。類似鑰匙鎖頭的研究方法，首先搞清楚鎖頭的結構，然后配鑰匙。或者說先找到靶標，然后設計合成化合物。這與通常的方法不一樣，通常的方法：不知道鎖頭的結構，也就是不知道靶標的情況下，合成篩選很多很多化合物，發現鑰匙或者目標化合物。由于已知結構的受體有限，且化合物從施藥直達受體而產生作用的過程非常復雜，故此法雖有報道，到目前為止仍無商品化品種出現。
生物合理設計的特點，第一是逆向思維。先設定生物活性機理作為靶標然后尋找“合乎其理”的化合物。第二是研究起點高。要求化學、生物學和其他相關學科更高水平上的結合。第三是知識基礎新。建立在最新的基礎研究成果之上，以有機化學分子結構理論和靶標酶、生物膜等作用部位的生物化學作用機理的闡明等新知識為基礎。第四是研究手段先進。生物合理設計需要運用許多先進的研究儀器和實驗技術。因此該方法難度更大。
二、先導化合物的優化
先導化合物通常具有較好的生物活性，部分化合物有時可直接開發為商品化品種，但絕大部分的先導化合物的生物活性還需要進一步的提高，使之成為活性更佳的化合物。提高活性的過程即優化。
優化過程中可以采用如下規律或方法：①飽和環開裂；②飽和側鏈環合；③烴基結構和芳香環縮合；④烴基結構和芳香環替換；⑤衍生為類似物；⑥引入或除去雙鍵；⑦芳香環變為雜環，或雜環變為芳香環；⑧飽和環變為芳香環或雜環，反之芳香環或雜環變為飽和環；⑨引入空間結構大或疏水性強的基團；⑩更換功能相似的基團等。其中⑦、⑧和⑩涉及生物等排理論的應用，適時地應用計算機輔助設計等亦是必要的。
需要注意的是，不論在先導產生階段還是先導優化階段，生物電子等排替換都是常用的手段之一，因此有必要在此對生物電子等排理論及其在新藥創制中的應用作較詳細的介紹。
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