11等电子体原理
高考化学新热点——等电子原理叶归归
1、等电子原理
1919年，美国化学家Irving Langmuir在大量实验事实的基础上总结出一条经验规律，即等电子原理：原子数相同，电子数相同的分子，结构相似，物理性质相近。具有等电子特征的微粒互称为等电子体。常见的等电子体如N2和CO，其性质比较如表1。
表1 CO与N2的性质对比
CO N2
原子个数
电子总数
价电子数
成键特征
离解能/kJ?mol-1熔点/K
沸点/K
密度/g?cm-3
临界温度/K
临界压强/MPa
2
14
10
共价叁键（一个σ键和两个π键，且有一
个空的π*轨道）
1075
83
253
0.793
133
3.6
2
14
10
共价叁键（一个σ键和两个π键，且有一
个空的π*轨道）
946
77
252
0.796
127
3.5
运用等电子原理预测分子或离子的空间构型时，不能简单的认为价电子数相等的两种微粒即为等电子体，必须注意等电子体用于成键的轨道具有相似性。例如CO2和SiO2，若单从价电子数相等角度考虑，二者看似互为等电子体，实则不然，两者的空间结构相差甚远。原因是，在CO2中，除了C原子以sp杂化轨道分别与2个O原子的p 轨道以σ键结合，还有2个离域的键；而SiO2中Si原子以sp3杂化轨道分别与4个O原子的p轨道以σ键结合，同时，Si原子的d轨道还与O原子的P轨道形成了离域的π键。因此，成键轨道是否具有相似性是运用等电子原理判断分子或离子空间构型的前提。
常见的等电子体
中学常见的等电子体价电子数有8、10、14、16、18、24、26、30、32、48十种，按照重原子总数的不同可以归类如下（表2）。
表2 常见的等电子体及空间构型
等电子类型常见等电子体空间构型
2原子10电子2原子14电子3原子16电子3原子18电子4原子24电子4原子26电子5原子8电子5原子32电子6原子30电子7原子48电子
N2, CN-, C22-, C2H2, NO+
F2, O22-, H2O2, N2H4, C2H6, CH3NH2, NH2OH, CH3F
CO2, N2O, NCO-, N3-, NO2+, SCN-, HgCl2, BeCl2(g)，
O3, SO2, NO3-
SO3(g), CO32-, NO3-, BO33-, BF3
SO32-, ClO3-, BrO3-, IO3-, XeO3
CH4, SiH4, NH4+, PH4+, BH4-
CCl4, SiF4, SiO44-, SO42-, ClO4-
C6H6, N3B3H6(俗称无机苯)
AlF63-, SiF62-, PF6-, SF6
直线型
直线型
直线型
折线型
平面三角型
三角锥型
正四面体型
正四面体型
平面六边型
八面体型
高考化学新热点——等电子原理刘鑫茹
1、等电子原理
1919年，美国化学家Irving Langmuir在大量实验事实的基础上总结出一条经验规律，即等电子原理：原子数
相同，电子数相同的分子，结构相似，物理性质相近。具有等电子特征的微粒互称为等电子体。常见的等电子体如
N2和CO，其性质比较如表1。
表1 CO与N2的性质对比
CO N2
原子个数
电子总数
价电子数
成键特征
离解能/kJ?mol-1
熔点/K
沸点/K
密度/g?cm-3
临界温度/K
临界压强/MPa
2
14
10
共价叁键（一个σ键和两个π键，且有一
个空的π*轨道）
1075
83
253
0.793
133
3.6
2
14
10
共价叁键（一个σ键和两个π键，且有一
个空的π*轨道）
946
77
252
0.796
127
3.5
运用等电子原理预测分子或离子的空间构型时，不能简单的认为价电子数相等的两种微粒即为等电子体，必须
注意等电子体用于成键的轨道具有相似性。例如CO2和SiO2，若单从价电子数相等角度考虑，二者看似互为等电子
体，实则不然，两者的空间结构相差甚远。原因是，在CO2中，除了C原子以sp杂化轨道分别与2个O原子的p
轨道以σ键结合，还有2个离域的键；而SiO2中Si原子以sp3杂化轨道分别与4个O原子的p轨道以σ键结合，同时，
Si原子的d轨道还与O原子的P轨道形成了离域的π键。因此，成键轨道是否具有相似性是运用等电子原理判断分
子或离子空间构型的前提。
常见的等电子体
中学常见的等电子体价电子数有8、10、14、16、18、24、26、30、32、48十种，按照重原子总数的不同可以
归类如下（表2）。
表2 常见的等电子体及空间构型
等电子类型常见等电子体空间构型
2原子10电子
2原子14电子
3原子16电子
3原子18电子
4原子24电子
4原子26电子
5原子8电子
5原子32电子
6原子30电子
7原子48电子
N2, CN-, C22-, C2H2, NO+
F2, O22-, H2O2, N2H4, C2H6, CH3NH2, NH2OH, CH3F
CO2, N2O, NCO-, N3-, NO2+, SCN-, HgCl2, BeCl2(g)，
O3, SO2, NO3-
SO3(g), CO32-, NO3-, BO33-, BF3
SO32-, ClO3-, BrO3-, IO3-, XeO3
CH4, SiH4, NH4+, PH4+, BH4-
CCl4, SiF4, SiO44-, SO42-, ClO4-
C6H6, N3B3H6(俗称无机苯)
AlF63-, SiF62-, PF6-, SF6
直线型
直线型
直线型
折线型
平面三角型
三角锥型
正四面体型
正四面体型
平面六边型
八面体型
4、等电子原理的考查
4.1考查等电子体的书写
例1. （2005 湖北化学竞赛初赛试题）H2O2是一种绿色氧化剂，应用十分广泛。1979年化学家将H2O2滴入到含SbF5的HF溶液中，获得了一种白色固体A。经分析，A的阴离子呈八面体结构，阳离子与羟胺NH2OH是等电子体。（1）确定A的结构简式。写出生成A的化学方程式。
（2）若将H2O2投入到液氨中，可得到白色固体B。红外光谱显示，固态B存在阴阳两种离子，其中一种离子呈正四面体。试确定B的结构简式。
（3）上述实验事实说明H2O2的什么性质？
解析本题第（1）、（2）问是对等电子原理的间接考查。A的阴离子呈八面体结构，结合题目所给信息，分析可知，A的阴离子应该是PF6-的等电子体SbF6-；A的阳离子与羟胺NH2OH是等电子体，同样结合题干信息分析可知，阳离子应该是H3O2+。综上所述，A的结构简式为[H3O2]+[SbF6]-。固态B存在阴阳两种离子，其中呈正四面体结构的必为NH4+，阴离子应该是H2O2的等电子体HO2-，因此B的结构简式为NH4 OOH。
答案（1），
（2）NH4 OOH
（3）上述实验事实说明H2O2既具有酸性，又具有碱性。
4.2 考查等电子体的结构
例 2.（1998 全国化学竞赛试题）锇的名称源自拉丁文，原意“气味”，这是由于锇的粉末会被空气氧化为有恶臭气味的OsO4(代号A，熔点40℃，沸点130℃)。A溶于强碱转化为深红色的[OsO4(OH)2]2-离子（代号B）。向含B 的水溶液中通入氨，生成C，溶液的颜色转化为淡黄色。C十分稳定，是A的等电子体，其中锇的氧化态仍为+8。红外谱图可以检出分子中某些化学键的振动吸收。红外谱图显示，C有一个四氧化锇所没有的振动吸收。C的含钾化合物是黄色的晶体，与高锰酸钾类质同晶。
（1）写出C的化学式。
（2）写出A、B、C最可能的立体结构。
解析：本题所给信息较多，但仔细分析之后不难发现，C物质是众多信息的核心，如C是[OsO4(OH)2]2+与NH3反应的产物；C是OsO4的等电子体；C的含钾化合物（KC）与KMnO4类质同晶等。因此，解答本题最明智的做法是以C为中心建构关系图，理清相互间的联系，从而确定C的组成。思考线索可图解如下：
C是[OsO4(OH)2]2+与NH3反应的产物表明C中应该有N；C的含钾化合物KC是KMnO4的类质同晶可确认C是-1价离子；又知C是OsO4的等电子体且C中Os的氧化态仍等于+8，因此, 可确定C的化学式为OsO3N-；这个结构与C中有一个OsO4没有的化学键恰好吻合。
答案（1）OsO3N-
（2）
例3.（1991 安徽化学竞赛试题）1919年Langmuir提出：“凡原子数与电子总数相等的物质，则结构相同，物理性质相近”，称为等电子原理。相应的物质互称为等电子体。(BN)n是一种新的无机合成材料，它与某单质互为等电子体。工业上制造(BN)n的方法之一是用硼砂和尿素在1073～1273K时反应，得到α-(BN)n及其他元素的氧化物，α-(BN)n可作高温润滑剂、电器材料和耐热材料等。如在更高的温度下反应，可制得β-(BN)n，β-(BN)n硬度特别高，是作超高温耐热陶瓷材料、磨料、精密刀具的好材料。试问：
（1）它与什么单质互为等电子体？
（2）写出硼砂与尿素反应的方程式。
（3）根据等电子原理画出α-(BN)n和β-(BN)n的结构。
解析由于BN的价电子数=3+5=8，(BN)n的价电子数为8n（2×4n），运用等量异质替换(BN)n?(C2)n。再根据题中所给信息，与碳的同素异形体进行类比，可知与金刚石和石墨的价电子数（4n）相等（n→∞，4n与2×4n相等）。由此可推知：α-(BN)n结构与石墨相似，而β-(BN)n 与金刚石相似。
答案（1）α-(BN)n、β-(BN)n与石墨、金刚石互为等电子体。
（2）nNa2B4O7 + 2nCO(NH2)2 === 4(BN)n + Na2O + 4nH2O +2nCO2
（3）
α-(BN)n β-(BN)n
4.3 考查等电子体的性质
例4.（2010 浙江化学竞赛试题）下图中，A、B、C、D、E、F在常温时均为气体，A、B分子中的电子数相同，G、H均为含氧化合物，其中反应生成的水及含铜化合物均略去，反应条件未注明。
试根据上图各物质间的变化回答下列问题：
（1）写出X的化学式；
（2）写出物质C和Y的电子式：C 、Y ；
（3）反应Ⅰ的化学方程式；
（4）反应Ⅱ的离子方程式；
（5）在上述各步反应中，有两种物质既做氧化剂又做还原剂，它们是、。
解析这是一道典型的框图推断试题，解这类试题的关键是要找到“突破口”。本题的解答可从Z物质入手，根据Z与Cu反应产物的不同，可初步判断Z为HNO3，进而推测D为O2，E为NO，F为NO2，H为H2O。O2能够与A反应产生NO气体，则A可能为NH3或N2。又A与B具有相同电子数，可以大胆的猜测，如果A为N2，则B 为其等电子体CO。显然，很难在中学化学范围内找到一种能够与碱石灰作用产生N2和CO混合气体的物质。因而，可以推测A为NH3，B为其等电子体CH4，余皆迎刃而解。
答案（1）CH3COONH4
（2）C的电子式为
Y的电子式为
（3）反应Ⅰ的化学方程式
:
（4）反应Ⅱ的离子方程式
:
（5）Na2O2、NO2
例5.（2008 全国化学竞赛备用试题）POCl3和NH3作用生成一种易溶于水的晶体C，它在NaOH溶液中水解浓缩得化合物D，D于483K时置于真空条件下发生缩合反应生成E，数天后将E在水中重结晶得到含十个结晶水的盐类F，F和十水焦磷酸钠是等电子体。
（1）写出POCl3和NH3作用生成C的反应方程式。
（2）写出C在NaOH溶液中水解生成D的反应方程式。
（3）写出D转变为E的反应方程式，画出E的阴离子结构简式。
解析本题可采用逆推法解答，首先确定F的化学式，其余物质皆追根溯源可一一确定。由于F与十水焦磷酸钠是等电子体，结合题意可以确定F为，所以E为。又因为D通过缩合反应可以生成E，故不难确定D为，从而最终确定C为。
答案（1）
（2）
（3）
基于生物电子等排体的药物设计
基于生物电子等排体的药物设计 1．生物电子等排体的概念 生物电子等排体的概念脱胎于物理化学家Langmuir 在1919年提出的化学电子等排体的概念。狭义的电子等排体是指原子数、电子总数以及电子排列状态都相同的不同分子或基团。如N 2与CO ；CH 2=C=O 与CH 2=N=N 等。广义的电子等排体是指具有相同数目价电子的不同分子或基团，不论其原子及电子总数是否相同。如-F 、-OH 、-NH 2；-O-、-CH 2-、-NH-等。近代生物电子等排体的概念认为：生物电子等排体不仅应具有相同总数外层电子，还应在分子大小、形状（键角、杂化度）、构象、电子分布（极化度、诱导效应、共轭效应、电荷、偶极等）、脂水分布系数、pKa 、化学反应性（代谢相似性）和氢键形成能力等方面存在相似性。这些参数并不要求完全相似，仅在某些重要参数上相似即可。 2.生物电子等排体的分类 1970年，Alfred Burger 等人将生物电子等排体分为经典的生物电子等排体与非经典的生物电子等排体两大类。 经典的生物电子等排体包括，一价原子和基团（如-OH 与-NH 2）、二价原子与基团（如-CH 2-与-O-）、三价原子与基团（如=N-与=CH-）、四价原子与基团（如=C=与=Si=）。非经典的生物电子等排体包括，环与非环结构、可交换的基团（如羧基与四氮唑）、基团反转（如-COOR 与-OCOR ）。 非经典的生物电子等排体，即前述的近代生物电子等排体概念，它不是简单地满足经典生物电子等排体的立体性和电性规则。 3.生物电子等排体在药物设计中的应用举例 3.1 一价原子或基团的取代 在抗炎药的研究过程中，人们一直致力于寻找选择性的环氧合酶-2（COX-2）抑制剂。先导化合物SC-58125（化合物1）具有很高的COX-2选择性和抑酶活性，但其半衰期却超过200小时，将其结构中的-CH 3用-NH 2取代，-F 用-CH 3取代，得到化合物celecoxib （化合物2），于1999年由辉瑞/西尔公司引入巴西市场，用于治疗类风湿性关节炎和其他炎症，成为第一个选择性的非甾体抗炎药，且无胃刺激性的副作用。 N N CF 3 F S O N N CF 3 H 3C S H 2N O O 1 2 3.2 二价原子或基团的取代 吩噻嗪类抗精神失常药氯丙嗪（化合物3）杂环中的-S-和-N-被其电子等排体-CH 2CH 2-和=C=取代，得到了抗抑郁药丙咪嗪（化合物4）和阿米替林（化合物5）。对七元环进一步修饰，-CH 2-被电子等排体-O-取代，产生了精神病治疗药物多赛平（化合物6）。
生物芯片的基本原理
第二章生物芯片的基本原理 § 2.1 生物芯片的基本概念 一般而言，我们所指的芯片是以硅晶体为材料制造的用来存储信息、进行科学计算等用途的半导体器件，如各种计算机芯片。硅芯片是通过电路高低电平来表示逻辑1或逻辑0，不同的0，1组合可以代表自然界的一切信息，从而方便存储。生物电子芯片与硅芯片有很大的相似之处。20世纪70年代，人们发现脱氧核糖核酸（DNA, Deoxyribonucleic acid）处于不同的状态可以代表信息的存在或没有信息。这一发现引起科学家们的极大兴趣，科学家们立即投身到生物电子元件这一研究领域[1]。 80年代初，国际上提出了“生物芯片”这一概念，形象地把微电子集成电路技术与生物活性分子功能结合，提出构建具有生物活性的能够获取存储信息并进行处理和传输的微生物构件（微功能单元），以达到仿生信息处理的目的。在此基础上诞生了“分子电子学”。 90年代以来，在美国硅谷又兴起了研究和开发“生物芯片”的热潮[1][2]。这一“生物芯片”的概念是指运用大规模集成电路的光刻技术以及生物分子的自组装技术，在一微小芯片上组装成千上万个不同生物分子（DNA，蛋白质，多肽，细胞等）微阵列，实现生物分子信息的快速、并行、大规模检测[1][3]。 芯片分析的实质是在面积不大的基片表面上有序地点阵排列了一系列固定于一定位置的可寻址的识别分子。结合或反应在相同条件下进行。反应结果用同位素、化学荧光法、化学发光法或酶标法显示，然后用精密的扫描仪或CCD摄像技术记录。通过计算机软件分析，综合成可读的IC总信息[3][4][5]。 芯片分析实际上也是传感器分析的组合。芯片点阵中的每一个单元微点都是一个传感器的探头[6]。所以传感器技术的精髓往往都被应用于芯片的发展。阵列检测可以大大提高检测效率，减少工作量，增加可比性。所以芯片技术也是传感器技术的发展。 生物芯片的概念来自计算机芯片，但是到90年代初以后，在人类基因组计划的推动下，才得以迅速发展起来。
11等电子体原理
高考化学新热点——等电子原理叶归归 1、等电子原理 1919年，美国化学家Irving Langmuir在大量实验事实的基础上总结出一条经验规律，即等电子原理：原子数相同，电子数相同的分子，结构相似，物理性质相近。具有等电子特征的微粒互称为等电子体。常见的等电子体如N2和CO，其性质比较如表1。 表1 CO与N2的性质对比 CO N2 原子个数 电子总数 价电子数 成键特征 离解能/kJ?mol-1熔点/K 沸点/K 密度/g?cm-3 临界温度/K 临界压强/MPa 2 14 10 共价叁键（一个σ键和两个π键，且有一 个空的π*轨道） 1075 83 253 0.793 133 3.6 2 14 10 共价叁键（一个σ键和两个π键，且有一 个空的π*轨道） 946 77 252 0.796 127 3.5 运用等电子原理预测分子或离子的空间构型时，不能简单的认为价电子数相等的两种微粒即为等电子体，必须注意等电子体用于成键的轨道具有相似性。例如CO2和SiO2，若单从价电子数相等角度考虑，二者看似互为等电子体，实则不然，两者的空间结构相差甚远。原因是，在CO2中，除了C原子以sp杂化轨道分别与2个O原子的p 轨道以σ键结合，还有2个离域的键；而SiO2中Si原子以sp3杂化轨道分别与4个O原子的p轨道以σ键结合，同时，Si原子的d轨道还与O原子的P轨道形成了离域的π键。因此，成键轨道是否具有相似性是运用等电子原理判断分子或离子空间构型的前提。 常见的等电子体 中学常见的等电子体价电子数有8、10、14、16、18、24、26、30、32、48十种，按照重原子总数的不同可以归类如下（表2）。 表2 常见的等电子体及空间构型 等电子类型常见等电子体空间构型 2原子10电子2原子14电子3原子16电子3原子18电子4原子24电子4原子26电子5原子8电子5原子32电子6原子30电子7原子48电子 N2, CN-, C22-, C2H2, NO+ F2, O22-, H2O2, N2H4, C2H6, CH3NH2, NH2OH, CH3F CO2, N2O, NCO-, N3-, NO2+, SCN-, HgCl2, BeCl2(g)， O3, SO2, NO3- SO3(g), CO32-, NO3-, BO33-, BF3 SO32-, ClO3-, BrO3-, IO3-, XeO3 CH4, SiH4, NH4+, PH4+, BH4- CCl4, SiF4, SiO44-, SO42-, ClO4- C6H6, N3B3H6(俗称无机苯) AlF63-, SiF62-, PF6-, SF6 直线型 直线型 直线型 折线型 平面三角型 三角锥型 正四面体型 正四面体型 平面六边型 八面体型 高考化学新热点——等电子原理刘鑫茹 1、等电子原理 1919年，美国化学家Irving Langmuir在大量实验事实的基础上总结出一条经验规律，即等电子原理：原子数 相同，电子数相同的分子，结构相似，物理性质相近。具有等电子特征的微粒互称为等电子体。常见的等电子体如 N2和CO，其性质比较如表1。 表1 CO与N2的性质对比 CO N2 原子个数 电子总数 价电子数 成键特征 离解能/kJ?mol-1 熔点/K 沸点/K 密度/g?cm-3 临界温度/K 临界压强/MPa 2 14 10 共价叁键（一个σ键和两个π键，且有一 个空的π*轨道） 1075 83 253 0.793 133 3.6 2 14 10 共价叁键（一个σ键和两个π键，且有一 个空的π*轨道） 946 77 252 0.796 127 3.5 运用等电子原理预测分子或离子的空间构型时，不能简单的认为价电子数相等的两种微粒即为等电子体，必须 注意等电子体用于成键的轨道具有相似性。例如CO2和SiO2，若单从价电子数相等角度考虑，二者看似互为等电子 体，实则不然，两者的空间结构相差甚远。原因是，在CO2中，除了C原子以sp杂化轨道分别与2个O原子的p 轨道以σ键结合，还有2个离域的键；而SiO2中Si原子以sp3杂化轨道分别与4个O原子的p轨道以σ键结合，同时， Si原子的d轨道还与O原子的P轨道形成了离域的π键。因此，成键轨道是否具有相似性是运用等电子原理判断分 子或离子空间构型的前提。 常见的等电子体 中学常见的等电子体价电子数有8、10、14、16、18、24、26、30、32、48十种，按照重原子总数的不同可以 归类如下（表2）。 表2 常见的等电子体及空间构型 等电子类型常见等电子体空间构型 2原子10电子 2原子14电子 3原子16电子 3原子18电子 4原子24电子 4原子26电子 5原子8电子 5原子32电子 6原子30电子 7原子48电子 N2, CN-, C22-, C2H2, NO+ F2, O22-, H2O2, N2H4, C2H6, CH3NH2, NH2OH, CH3F CO2, N2O, NCO-, N3-, NO2+, SCN-, HgCl2, BeCl2(g)， O3, SO2, NO3- SO3(g), CO32-, NO3-, BO33-, BF3 SO32-, ClO3-, BrO3-, IO3-, XeO3 CH4, SiH4, NH4+, PH4+, BH4- CCl4, SiF4, SiO44-, SO42-, ClO4- C6H6, N3B3H6(俗称无机苯) AlF63-, SiF62-, PF6-, SF6 直线型 直线型 直线型 折线型 平面三角型 三角锥型 正四面体型 正四面体型 平面六边型 八面体型
(医疗药品)基于生物电子等排体的药物设计
基于生物电子等排体的药物设计 1．生物电子等排体的概念 生物电子等排体的概念脱胎于物理化学家Langmuir在1919年提出的化学电子等排体的概念。狭义的电子等排体是指原子数、电子总数以及电子排列状态都相同的不同分子或基团。如N2与CO；CH2=C=O与CH2=N=N等。广义的电子等排体是指具有相同数目价电子的不同分子或基团，不论其原子及电子总数是否相同。如-F、-OH、-NH2；-O-、-CH2-、-NH-等。近代生物电子等排体的概念认为：生物电子等排体不仅应具有相同总数外层电子，还应在分子大小、形状（键角、杂化度）、构象、电子分布（极化度、诱导效应、共轭效应、电荷、偶极等）、脂水分布系数、pKa、化学反应性（代谢相似性）和氢键形成能力等方面存在相似性。这些参数并不要求完全相似，仅在某些重要参数上相似即可。 2.生物电子等排体的分类 1970年，AlfredBurger等人将生物电子等排体分为经典的生物电子等排体与非经典的生物电子等排体两大类。 经典的生物电子等排体包括，一价原子和基团（如-OH与-NH2）、二价原子与基团（如-CH2-与-O-）、三价原子与基团（如=N-与=CH-）、四价原子与基团（如=C=与=Si=）。非经典的生物电子等排体包括，环与非环结构、可交换的基团（如羧基与四氮唑）、基团反转（如-COOR与-OCOR）。 非经典的生物电子等排体，即前述的近代生物电子等排体概念，它不是简单地满足经典生物电子等排体的立体性和电性规则。 3.生物电子等排体在药物设计中的应用举例 3.1一价原子或基团的取代
在抗炎药的研究过程中，人们一直致力于寻找选择性的环氧合酶-2（COX-2）抑制剂。先导化合物SC-58125（化合物1）具有很高的COX-2选择性和抑酶活性，但其半衰期却超过200小时，将其结构中的-CH3用-NH2取代，-F用-CH3取代，得到化合物celecoxib（化合物2），于1999年由辉瑞/西尔公司引入巴西市场，用于治疗类风湿性关节炎和其他炎症，成为第一个选择性的非甾体抗炎药，且无胃刺激性的副作用。 3.2二价原子或基团的取代 吩噻嗪类抗精神失常药氯丙嗪（化合物3）杂环中的-S-和-N-被其电子等排体-CH2CH2-和=C=取代，得到了抗抑郁药丙咪嗪（化合物4）和阿米替林（化合物5）。对七元环进一步修饰，-CH2-被电子等排体-O-取代，产生了精神病治疗药物多赛平（化合物6）。 3.3四价基团的取代及环系等价体 在生物电子等排的应用中，由于C、Si原子之间在原子大小、负电性和亲脂性等方面有很大差异，而且Si-H键也很不稳定，所以这类电子等排体之间的替换还存在很大局限性。 在各类药物中，环系等价体的取代是十分常见的，而且成功率极高。如： 抗菌药 止痛药 3.4环与非环结构及构象限制 环与非环生物电子等排体的一个典型例子是己烯雌酚（化合物7）和雌二醇（化合物8），两者的生理活性基本相同。己烯雌酚的双键对于酚羟基和乙烯基在受体部位正确的空间分布取向是极其重要的，其顺式异构体的活性仅有反式异构体
电子电路作品及原理
1.基本原理 自然界中的电荷只有两种，即正电荷和负电荷。电荷的多少，用电荷量表示。符号是Q 单位是库(仑)。在毛皮上摩擦后的橡胶制品能够吸引小纸片是物体带电的一种表现。我们还发现雷击、感应、加热、照射等等也能使物体带电。 有些传感器反映被测物理量大小是以电荷量来表示的。如利用晶体的压电效应，可以做成压力传感器、加速度传感器等。其输出电荷与所加其上的压力之比叫灵教度，比如，某传感器灵敏度为12pC/kg,表示每千克力输出12X10-12库仑的电荷。 我们知道，测量电荷使用电容器是比较好的方法，利用公式U=Q/C，使用标准电容C，测量电U，就可以知道电荷量Q。 由于传感器的引出线以及其他外部电容的存在(在本例中，我们以C21模拟这些电容的存在，C12作为普通标准电容器测量方法)，使得我们不容易得到准确的标准电容C，工程师们发明了电荷放大器，其基本原理，是利用运算放大器的特性，将所有电荷转移到反馈电容中(本例中是C3和C22),而由于运算放大器的虚短特点，C21两端电压近似为零，没有额外的电荷消耗在其他的电容上，我们只要测量标准的反馈电容两端电压，就可以得到电荷量的大小。 设计电荷型输出传感器的电子线路设计者，需婴把握以下两方面：一方面如何设计电荷放大器，把传感器输出电荷数量线性转换为容易处理的电压。这也是我们传感应用的电子产品设计的基本出发点。另一方面，我们设计好了产品，在传感器未知或不可测试时，怎么测定我们设计的电子产品的电荷利量准确性呢？ 本产品是一种电荷放大电路的设计，还配合设计了其标定电路。电荷泵标定电路可以用来产生标准电荷量的发生装置。电荷放大电路将电荷量又转化为电压信号。 电荷泵标定电路，是通过产生一个恒流源，其电流大小是可调节的。同时设计了一个时间可控开关。这个开关用来控制加载电流的时间，这样就可以得到固定电荷量的输出了。 电路中，通过多个电流镜像电路。我们将由U5A和Q5确定的电流，在Q3和Q10上形
生物电子等排体
生物电子等排原理在药学设计中的应用 敬娟 （西南交通大学生命科学与工程学院，四川成都610031） 摘要：生物电子等排原理在药物设计和结构修饰中起着重要作用。本文介绍了生物电子等排体的概念，分类以及常见的生物电子等排体在药物优化中应用。 关键词：生物电子等排体；药物设计；结构修饰 中图分类号:R97 Applications of Bioisosterism in Pharmaceutical Design JingJuan （School of Life Science and Engerring，Southwest Jiaotong Universty，Chengdu，Sichuan，610031）Abstract: Bioisostere principle plays an important role in drug design and structural modification. Concepts and classifications of bioisosteres and applications of common bioisostere in drug optimization have been introduced in this paper. Key word: Bioisostere; drug design; structure modification 我国医药生产多年来以仿制为主，为保障我国人民健康做出来出色贡献。可是，随着我国经济的日益开放，我们必须将立足点逐渐转移到自己创制新药上来。创制新药的战术，应先易后难。将已有的药物或活性物质进行局部化学结构改造，一方面较易从事，另方面保持高效，开发另具特色新药的可能性较大[1]。在药物结构改造中，生物电子等排体发挥着决定性的作用。生物电子等排体除了常见的一价、二价、三价和四价原子与基团外，还包括环与非环结构、可交换的基团、基团反转。 1．生物电子等排体的概念 “生物电子等排”(bioisosterism)是由早期的“电子等排”(isosteriam)发展和延伸来的。早在1919年Langmuir就在无机化学中提出了“电子等排体”(isostere)的概念，即凡是具有相同数目的原子和电子，并且电子排列状况也相同的分子、原子或基团(离子)称为电子等排体[2]。如N2和CO、N2O和CO2、N3-和NCO-等属于电子等排体，具有相似的性质。苯、噻吩和吡啶的理化性质很相似，为解释它们之间的相似性，1916年Hinsberg提出“环等价部分”(ring equivalents)概念，即当芳香环的等价部分相互替代时，理化性质不会显著的改变，如-S-与-CH=CH-、-N=与-CH=为两对环等价部分[3]。此后，Hückel将Hinsberg的等价概念推广到其他有机物和无机物中，认为-CH3、＝CH2和≡CH分别与F、O、N相当而可以相互替代。Grimm综合了Hinsberg和Hückel的等价部分概念并加以扩大：凡分子或原子团具有相同数目的价电子，都称为电子等排体。并于1925年提出“氢化物替代规律”(hydride displacement law)，该规律描述了具有相同价电子数但不同原子数的官能团之间的理化相似性，它的含义为：从元素周期表第Ⅳ主族起，任何一种元素与一个或几个氢原子结合形成的分子或原子团称为假原子(pseudo atom)，假原子之间互为电子等排体。如CH和N相似，CH2与NH及O相似。1932年，Erlenmeyer将电子等排体的概念进一步扩大：凡外围电子数目相等者均是电子等排体，并首次将电子等排概念与生物活性联系起来，用其解释电子等排体生物活性的相似性。1947年，Hansch提出，凡在同一标准的实验系统中能引起相似生化或药理作用的化合物均是电子等排体。1951年，Friedman考虑到电子等排概念在分子药理学中的广泛应用，把有关物质的理化性质与生物活性联系起来，提出了“生物电子等排”及“生物电子等排体”等新概念。至此，电子等排体已经突破了应用在医药化学领域中的传统内涵。
生物电子等排体在药物设计中的应用
生物电子等排体在药物设计中的应用 船本11级药学1班谢海潭20119830144 【前言】 生物电子等排概念最初应回溯到1919 年。当时Langmuir 用它解释具有相同原子数和相同价电子数的分子或离子在理化性质方面的相似性, 如O2-、F- 和Ne, N2和CO, N2O 和CO2, N3和NCO, 以及NO3-与CO32-等。在这些相似分子和离子的基础上, 他确定了21 组电子等排体, 进一步推断这些分子的电子数目和排列状况也相同, 提出了电子等排体( isostere) 的概念, 即凡是具有相同数目的原子和相同数目电子, 并且电子排列状况也相同的分子、原子或基团( 离子) 称为电子等排体。1925 年, Grimm结合了Hinsbeng 和Huckel 的环等价部分概念并加以扩展, 提出氢化物替代规律( hydride displacement law ) , 它的内容是: 从元素周期表中第Ⅳ主族起, 任何一种元素与一个或几个氢原子结合形成的分子或基团称为假原子( pseudoatom) , 即某一元素与一个或两个氢原子结合形成的假原子的性质与比它高1 族或2 族的元素相似。1932 年, ERLENMEYER 将GRIMM定义的电子等排体进一步扩展到外围电子数目相等的原子、离子和分子, 并首先把电子等排概念与生物活性联系起来, 应用其解释电子等排体生物活性的相似性。1947 年, Hansch 提出, 凡在同一标准的实验系统中能引起相似生化或药理作用的化合物均是电子等排体。1951 年, Friendman 把有些分子或基团的理化性质与生物活性联系起来, 提出了生物电子等排及生物电子等排等新概念。至此,电子等排体已经突破了应用在医药化学领域中的传统内涵。1971 年, Arins 指出生物电子等排应是在许多类型化合物中可以相互替换的基团。1979年, Thornber 综合了电子等排体的概念, 提出凡具有相似理化性质且由其产生广泛的相似生物活性的分子或基团都应是生物电子等排体[1]。 【摘要】 随着生物电子等排原理的广泛应用, 生物电子等排体的范围逐渐扩大, 研究者把生物电子等排体分为2 类, 即经典和非经典的生物电子等排体。经典的生物电子等排体包括Grimm的氢化物替代规律及Erlenmeyer 定义所限定的电子等排体。取代基团的形状、大小和外层电子构型大致相同,组成基团的原子数、价键数、不饱和程度及芳香性等方面极其相似, 按照Erlenmeyer 氢化物取代规律可分为一价、二价、三价、四价及环内等价5 种类型。非经典的生物电子等排体不符合Erlenmeyer 的电子等排定义,基团的原子数可以不同，形状和大小变化亦较大，但保留了原药效团的pKa值、静电势能、最高占据分子轨道和最低空轨道等性能，因而仍显示相应的生物活性，如—CO —和—SO2—以及—SO2NH2和—PO( OH) NH2等[2]。 【关键词】 生物电子等排原理药物设计生物活性药效团 1.经典生物电子等排体在药物设计中的应用
医药生物信息学 1
医药生物信息学 生物医学数据应用概述 举例说明常用的数据库，用数据库进行阿尔兹海默症蛋白的筛选。 常用的数据库有PubMed，GWAS，HMBD，TTD，DrugBank，OMIM..... 例：用组学数据挖掘阿尔茨海默病的重用药物 1.获得与AD相关的蛋白质 AD相关的基因：GWAS； AD相关的代谢物质：HMDB； AD相关的蛋白：PubMed检索。 2.将上述与AD相关蛋白与现有药物联系起来 治疗靶标数据库，TTD； 药物数据库，DrugBank database； 筛选出靶标-药物对。 3.获取致病机理和抗AD重用药物的作用模式 资源：检索PubMed； 抽取关于人类和动物药物靶标作用的信息：GOF或LOF； 利用药物数据库中得到的靶标致病机制信息和药物作用模式信息； 合理列出有潜质的抗AD药物。 4.抗AD药物靶标的排序 用特定的算法给靶标打分： 与疾病-靶标相关程度（标准1和3） 支持AD发病机制证据的强度（标准2） 5.候选靶标和重用药物的计算分析：检验。 例：用组学数据挖掘阿尔茨海默病的重用药物 1.获得与AD相关的蛋白质 AD相关的基因：GWAS（Genome-wide association study）全基因组关联分析 （基因组学） AD相关的代谢物质：Human Metabolome Database(HMDB) 与两种以上代谢物质有关的蛋白（代谢组学数据）AD相关的蛋白：PubMed检索，如“Alzheimer’s disease and proteomics”等。 （蛋白质组学、表观基因组学） 524个与AD有关的蛋白 2.将上述与AD相关蛋白与现有药物联系起来 治疗靶标数据库，TTD(Therapeutic Target Database) 药物数据库，DrugBank database 筛选出靶标-药物对：药物必须是批准或者通过临床试验检验的，分别从两个数据库中抽取：1)药物靶标名字;2)药物名;3)药物原来适应症;4)药物作用模式等信息。 496种药物，97种蛋白 3.获取致病机理和抗AD重用药物的作用模式 资源：检索OMIM database、PubMed 抽取关于人类和动物药物靶标作用的信息：
电气原理图及电子电路
电气原理图及接线图识读方法VS画图技巧2016-11-11 07:30 识图方法 电气图纸一般可分为两大类，一类为电力电气图，它主要是表 述电能的传输、分配和转换，如电网电气图、电厂电气控制图等。 另一类为电子电气图，它主要表述电子信息的传递、处理；如 电视机电气原理图。本文主要谈电力电气图的识读。 电力电气图分一次回路图、二次回路图。一次回路图表示一次电气 设备(主设备)连接顺序。一次电气设备主要包括发电机、变压器、 断路器、电动机、电抗器、电力电缆、电力母线、输电线等。 为对一次设备及其电路进行控制、测量、保护而设计安装的各类 电气设备，如测量仪表、控制开关、继电器、信号装置、自动装置 等称二次设备。表示二次设备之间连接顺序的电气图称二次回路 图。 一、电气图的种类 电气图主要有系统原理图、电路原理图、安装接线图。 1．系统原理图(方框图) 用较简单的符号或带有文字的方框，简单明了地表示电路系统的最 基本结构和组成，直观表述电路中最基本的构成单元和主要特征 及相互间关系。 2．电路原理图 电路原理图又分为集中式、展开式两种。集中式电路图中各元器件 等均以整体形式集中画出，说明元件的结构原理和工作原理。识读 时需清楚了解图中继电器相关线圈、触点属于什么回路，在什么情 况下动作，动作后各相关部分触点发生什么样变化。 展开式电路图在表明各元件、继电器动作原理、动作顺序方面， 较集中式电路图有其独特的优点。展开式电路图按元件的线圈、触 点划分为各自独立的交流电流、交流电压、直流信号等回路．凡属 于同一元件或继电器的电流、电压线圈及触点采用相同的文字。展
开式电路图中对每个独立回路，交流按U、V、W相序；直流按继电器动作顺序依次排列。识读展开式电路图时，对照每一回路右侧的文字说明，先交流后直流，由上而下，由左至右逐行识读。集中式、展开式电路图互相补充、互相对照来识读更易理解。 3．安装接线图 安装接线图是以电路原理为依据绘制而成，是现场维修中不可缺少的重要资料。安装图中各元件图形、位置及相互间连接关系与元件的实际形状、实际安装位置及实际连接关系相一致。图中连接关系采用相对标号法来表示。 二、识读电气图须知 1．学习掌握一定的电子、电工技术基本知识，了解各类电气设备的性能、工作原理，并清楚有关触点动作前后状态的变化关系。 2．对常用常见的典型电路，如过流、欠压、过负荷、控制、信号电路的工作原理和动作顺序有一定的了解。 3．熟悉国家统一规定的电力设备的图形符号、文字符号、数字符号、回路编号规定通则及相关的国标。了解常见常用的外围电气图形符号、文字符号、数字符号、回路编号及国际电工委员会(IEC)规定的通用符号和物理量符号(相关资料附后)。 4．了解绘制二次回路图的基本方法。电气图中一次回路用粗实线，二次回路用细实线画出。一次回路画在图纸左侧，二次回路画在图纸右侧。由上而下先画交流回路，再画直流回路。同一电器中不同部分(如线圈、触点)不画在一起时用同一文字符号标注。对接在不同回路中的相同电器，在相同文字符号后面标注数字来区别。 5．电路中开关、触点位置均在"平常状态"绘制。所谓"平常状态"是指开关、继电器线圈在没有电流通过及无任何外力作用时触点的状态。通常说的动合、动断触点都指开关电器在线圈无电、无外力作用时它们是断开或闭合的，一旦通电或有外力作用时触点状态随之改变。 三、识读电气图方法 1．仔细阅读设备说明书、操作手册，了解设备动作方式、顺序，有关设备元件在电路中的作用。
生物电子等排及其在新药研究中的应用
生物电子等排及其在新药研究中的应用摘要：探索生物电子等排原理在新药研究中应用的规律,推动新药研究的进展;通过查阅文献资料,阐述生物电子等排的定义及各类生物电子等排的特点、使用范围、典型事例;运用生物电子等排原理所产生的新化合物优于、近于或拮抗原来药物,因而具有投资少、风险小、成功率高的特点。应用生物电子等排体进行新药设计,尤其适合我国制药工业中现有的实际情况。本文简述了生物电子等排的概念、发展、分类及其在药物设计中的应用。 关键词：生物电子等排、结构改造、药物设计 随着数学、物理学、化学、分子生物学、细胞生物学、计算机图形学等相关学科的发展,新药的研究开发已进入一个崭新的时代,成为一门新型的多学科交叉的边缘性学【1~3】。当今,药物合成高速发展,先导化合物的优化是新药研究的有效方法，“生物电子等排取代(bioisosteric replacement)”即为对先导化合物进行合理优化的有效策略之一。这种方法是利用生物电子等排体(bioisosteres)原理取代先导化合物中的某些结构单元，以提高其活性及选择性，并降低毒性等。近年来，“生物电子等排取代”方法在药物先导化合物优化中得以广泛应用【4】，实践证明，运用生物电子等排原理进行药物先导化合物优化可大大加快药物先导物到药物候选物的转化【5~6】。且运用生物电子等排原理所产生的新化合物优于、近于或拮抗原来药物,因而具有投资少、风险小、成功率高的特点。尤其适合我国制药工业中现有的实际情况。生物电子等排原理为设计新药提供了一条相当有实用价值的研究途径,并取得了一定的成效。 1 生物电子等排概念的提出及其发展 “生物电子等排”概念最初应回溯到1919年，生物等排取代中应用到的一个重要概念就是“生物等排体”,它是由早期的“电子等排体(isosetre)”这一概念发展和引申而来的。Langmuir提出“电子等排体”概念,当时是用它来描述那些具有相同原子数和价电子数的分子或离子,如O2-、F-和Ne,N2和CO,N2O和CO2,N3和NCO,以及NO3-与CO32-等。Langmuir 根据其电子等排的概念预言有机化合物中重氮甲烷(CH2N2)与乙烯酮(CH2=C=O,当时尚为未知物)将具有相似的性质,为以后所证实。 1925年,Grimm总结了Hinsbeng和Huckel有关等价的概念,提出了“氢化物取代规律”。该规律描述了具有相同价电子数但不同原子数的官能团之间的理化相似性,它的含义为:从周期表第IV A起,任何一种元素与一个或几个氢原子结合形成的分子或原子团称为假原子,假原子之间互为电子等排体。同一元素与不同数目的氢原子形成的假原子,性质上有差别。但与一个氢原子结合形成假原子的性质与比它高一族的元素相似;与二个氢原子结合的假原子性质与较其高二族的元素相似。例如CH与N相似CH:与NH及O相似。这就是“氢化物置换规律”,可归纳如表1。 表1 氢化物置换规律 1932 电子数目 6 7 8 9 10 11 —C——N——O—F—Ne Na+—CH——NH——OH FH —CH2——NH2OH2 —CH3NH2OH3+ CH4NH4+
各类整流电路图及工作原理
桥式整流电路图及工作原理介绍 桥式整流电路如图1所示，图（a）、（b）、（c）是桥式整流电路的三种不同画法。由电源变压器、四只整流二极管D1~4 和负载电阻RL组成。四只整流二极管接成电桥形式，故称桥式整流。 图1 桥式整流电路图 桥式整流电路的工作原理 如图2所示。
在u2的正半周，D1、D3导通，D2、D4截止，电流由TR次级上端经D1→ RL →D3回到TR 次级下端，在负载RL上得到一半波整流电压。 在u2的负半周，D1、D3截止，D2、D4导通，电流由Tr次级的下端经D2→ RL →D4 回到Tr次级上端，在负载RL 上得到另一半波整流电压。 这样就在负载RL上得到一个与全波整流相同的电压波形，其电流的计算与全波整流相同，即 UL = 0.9U2 IL = 0.9U2／RL 流过每个二极管的平均电流为 ID = IL／2 = 0.45 U2／RL 每个二极管所承受的最高反向电压为 什么叫硅桥,什么叫桥堆 目前，小功率桥式整流电路的四只整流二极管，被接成桥路后封装成一个整流器件，称"硅桥"或"桥堆"，使用方便，整流电路也常简化为图Z图1（c）的形式。桥式整流电路克服了全波整流电路要求变压器次级有中心抽头和二极管承受反压大的缺点，但多用了两只二极管。在半导体器件发展快，成本较低的今天，此缺点并不突出，因而桥式整流电路在实际中应用较为广泛。 二极管整流电路原理与分析 半波整流 二极管半波整流电路实际上利用了二极管的单向导电特性。
当输入电压处于交流电压的正半周时，二极管导通，输出电压v o=v i-v d。当输入电压处于交 流电压的负半周时，二极管截止，输出电压v o=0。半波整流电路输入和输出电压的波形如图所 示。 二极管半波整流电路 对于使用直流电源的电动机等功率型的电气设备，半波整流输出的脉动电压就足够了。但对于电子电路，这种电压则不能直接作为半导体器件的电源，还必须经过平滑（滤波）处理。平滑处理电路实际上就是在半波整流的输出端接一个电容，在交流电压正半周时，交流电源在通过二极管向负载提供电源的同时对电容充电，在交流电压负半周时，电容通过负载电阻放电。 电容输出的二极管半波整流电路仿真演示 通过上述分析可以得到半波整流电路的基本特点如下： （1）半波整流输出的是一个直流脉动电压。 （2）半波整流电路的交流利用率为50%。 （3）电容输出半波整流电路中，二极管承担最大反向电压为2倍交流峰值电压（电容输出 时电压叠加）。 （3）实际电路中，半波整流电路二极管和电容的选择必须满足负载对电流的要求。
电路原理图分析详解
电子电路图原理分析 电器修理、电路设计都是要通过分析电路原理图,了解电器的功能和工作原理,才能得心应手开展工作的。作为从事此项工作的同志,首先要有过硬的基本功,要能对有技术参数的电路原理图进行总体了解,能进行划分功能模块,找出信号流向,确定元件作用。若不知电路的作用,可先分析电路的输入和输出信号之间的关系。如信号变化规律及它们之间的关系、相位问题是同相位,或反相位。电路和组成形式,是放大电路,振荡电路,脉冲电路,还是解调电路。 要学会维修电器设备和设计电路,就必须熟练掌握各单元电路的原理。会划分功能块,能按照不同的功能把整机电路的元件进行分组,让每个功能块形成一个具体功能的元件组合,如基本放大电路,开关电路,波形变换电路等。 要掌握分析常用电路的几种方法,熟悉每种方法适合的电路类型和分析步骤。 １．交流等效电路分析法 首先画出交流等效电路,再分析电路的交流状态,即：电路有信号输入时,电路中各环节的电压和电流是否按输入信号的规律变化、是放大、振荡,还是限幅削波、整形、鉴相等。 ２．直流等效电路分析法 画出直流等效电路图,分析电路的直流系统参数,搞清晶体管静态工作点和偏置性质,级间耦合方式等。分析有关元器件在电路中所处状态及起的作用。例如：三极管的工作状态,如饱和、放大、截止区,二极管处于导通或截止等。 ３．频率特性分析法 主要看电路本身所具有的频率是否与它所处理信号的频谱相适应。粗略估算一下它的中心频率,上、下限频率和频带宽度等,例如：各种滤波、陷波、谐振、选频等电路。 ４．时间常数分析法 主要分析由Ｒ、Ｌ、Ｃ及二极管组成的电路、性质。时间常数是反映储能元件上能量积累和消耗快慢的一个参数。若时间常数不同,尽管它的形式和接法相似,但所起的作用还是不同,常见的有耦合电路、微分电路、积分电路、退耦电路、峰值检波电路等。 最后,将实际电路与基本原理对照,根据元件在电路中的作用,按以上的方法一步步分析,就不难看懂。当然要真正融会贯通还需要坚持不懈地学习。 电子设备中有各种各样的图。能够说明它们工作原理的是电原理图，简称电路图。 电路图有两种 一种是说明模拟电子电路工作原理的。它用各种图形符号表示电阻器、电容器、开关、晶体管等实物，用线条把元器件和单元电路按工作原理的关系连接起来。这种图长期以来就一直被叫做电路图。 另一种是说明数字电子电路工作原理的。它用各种图形符号表示门、触发器和各种逻辑部件，用线条把它们按逻辑关系连接起来，它是用来说明各个逻辑单元之间的逻辑关系和整机的逻辑功能的。为了和模拟电路的电路图区别开来，就把这种图叫做逻辑电路图，简称逻辑图。 除了这两种图外，常用的还有方框图。它用一个框表示电路的一部分，它能简洁明了地说明电路各部分的关系和整机的工作原理。 一张电路图就好象是一篇文章，各种单元电路就好比是句子，而各种元器件就是组成句子的单词。所以要想看懂电路图，还得从认识单词——元器件开始。有关电阻器、电容器、电感线圈、晶体管等元器件的用途、类别、使用方法等内容可以点击本文相关文章下的各个链接，本文只把电路图中常出现的各种符号重述一遍，希望初学者熟悉它们，并记住不忘。 电阻器与电位器（什么是电位器） 符号详见图 1 所示，其中（ a ）表示一般的阻值固定的电阻器，（ b ）表示半可调或微调电阻器；（ c ）表示电位器；（ d ）表示带开关的电位器。电阻器的文字符号是“ R ”，电位器是“ RP ”，即在 R 的后面再加一个说明它有调节功能的字符“ P ”。
电路设计的基本原理和方法
电路设计的基本原理和方法 本人经过整理得出如下的电路设计方法，希望对广大电子爱好者及热衷于硬件研发的朋友有所帮助。 电子电路的设计方法 设计一个电子电路系统时，首先必须明确系统的设计任务，根据任务进行方案选择，然后对方案中的各个部分进行单元的设计，参数计算和器件选择，最后将各个部分连接在一起，画出一个符合设计要求的完整的系统电路图。 一．明确系统的设计任务要求 对系统的设计任务进行具体分析，充分了解系统的性能，指标，内容及要求，以明确系统应完成的任务。 二．方案选择 这一步的工作要求是把系统要完成的任务分配给若干个单元电路，并画出一个能表示各单元功能的整机原理框图。 方案选择的重要任务是根据掌握的知识和资料，针对系统提出的任务，要求和条件，完成系统的功能设计。在这个过程中要敢于探索，勇于创新，力争做到设计方案合理，可靠，经济，功能齐全，技术先进。并且对方案要不断进行可行性和有缺点的分析，最后设计出一个完整框图。框图必须正确反映应完成的任务和各组成部分的功能，清楚表示系统的基本组成和相互关系。 三．单元电路的设计，参数计算和期间选择 根据系统的指标和功能框图，明确各部分任务，进行各单元电路的设计，参数计算和器件选择。 1．单元电路设计 单元电路是整机的一部分，只有把各单元电路设计好才能提高整机设计水平。 每个单元电路设计前都需明确各单元电路的任务，详细拟定出单元电路的性能指标，与前后级之间的关系，分析电路的组成形式。具体设计时，可以模仿传输的先进的电路，也可以进行创新或改进，但都必须保证性能要求。而且，不仅单元电路本身要设计合理，各单元电路间也要互相配合，注意各部分的输入信号，输出信号和控制信号的关系。 2．参数计算 为保证单元电路达到功能指标要求，就需要用电子技术知识对参数进行计算。例如，放大电路中各电阻值，放大倍数的计算；振荡器中电阻，电容，振荡频率等参数的计算。只有很好的理解电路的工作原理，正确利用计算公式，计算的参数才能满足设计要求。 参数计算时，同一个电路可能有几组数据，注意选择一组能完成电路设计要求的功能，在实践中能真正可行的参数。 计算电路参数时应注意下列问题： （1）元器件的工作电流，电压，频率和功耗等参数应能满足电路指标的要求； （2）元器件的极限参数必须留有足够充裕量，一般应大于额定值的1．5倍； （3）电阻和电容的参数应选计算值附近的标称值。 3．器件选择 （1）元件的选择 阻容电阻和电容种类很多，正确选择电阻和电容是很重要的。不同的电路对电阻和电容性能要求也不同，有解电路对电容的漏电要求很严，还有些电路对电阻，电容的性能和容量要求很高。例如滤波电路中常用大容量（100ｕF～3000uF）铝电解电容，为滤掉高频通常
生物电子等排在药物设计中的应用
生物电子等排体在药物设计中的应用 摘要 随着数学、物理学、化学、分子生物学、细胞生物学、计算机图形学等相关学科的发展,新药的研究开发已进入一个崭新的时代,成为一门新型的多学科交叉的边缘性学科。我国医药生产多年来以仿制为主，为保障我国人民健康做出来出色贡献。可是，随着我国经济的日益开放，我们必须将立足点逐渐转移到自己创制新药上来。创制新药的战术，应先易后难。将已有的药物或活性物质进行局部化学结构改造，一方面较易从事，另方面保持高效，开发另具特色新药的可能性较大[1]。在药物结构改造中，生物电子等排体发挥着决定性的作用。生物电子等排体除了常见的一价、二价、三价和四价原子与基团外，还包括环与非环结构、可交换的基团、基团反转。 关键词：生物电子等排体药物设计药物创新
前言 1979年, Thornber 综合了电子等排体的概念, 提出凡具有相似理化性质且由其产生广泛的相似生物活性的分子或基团都应是生物电子等排体[1]。随着生物电子等排原理的广泛应用, 生物电子等排体的范围逐渐扩大, 研究者把生物电子等排体分为2 类, 即经典和非经典的生物电子等排体。经典的生物电子等排体包括Grimm的氢化物替代规律及Erlenmeyer 定义所限定的电子等排体。取代基团的形状、大小和外层电子构型大致相同,组成基团的原子数、价键数、不饱和程度及芳香性等方面极其相似, 按照Erlenmeyer 氢化物取代规律可分为一价、二价、三价、四价及环内等价5 种类型。非经典的生物电子等排体不符合Erlenmeyer 的电子等排定义,基团的原子数可以不同，形状和大小变化亦较大，但保留了原基团的pKa值、静电势能、最高占据分子轨道和最低空轨道等性能，因而仍显示相应的生物活性，如—CO —和—SO2—以及—SO2NH2和PO( OH) NH2等[2]。 1生物电子等排体的分类 传统的生物电子等排体可分为经典和非经典两大类。 经典的生物电子等排体包括，一价原子和基团（如-OH与-NH2）、二价原子与基团（如-CH2-与-O-）、三价原子与基团（如=N-与=CH-）、四价原子与基团（如=C=与=Si=）。 非经典的生物电子等排体包括，环与非环结构、可交换的基团（如羧基与四氮唑）、基团反转（如-COOR与-OCOR）。非经典的生物电子等排体，即前述的近代生物电子等排体概念，它不是简单地满足经典生物电子等排体的立体性和电性规则。 前者取代基团的形状、大小和外层电子构型大致相同,在组成基团的原子数、价键数、不饱和程度及芳香性等方面也极其相似,按照Erlenmeyer氢化物取代规律可分为一价、二价、三价、四价及环内等价五大类(见下表)。
药物作用的生物学基础
第一节药物作用的生物学基础 本章主要介绍新药设计与开发。内容包括：先导化合物的发现和优化，药物设计的原理和方法，如受体理论、前药原理、生物电子等排原理及软药设计等。 学习本课程要求学生有较扎实的药学、生命科学等基础知识。通过本课程学习，使学生了解新药研究与开发的一般程序和方法，熟悉新药（先导物）发现的途径，掌握药物设计的原理和方法。 半个世纪之前，人们对在细胞水平和分子水平上的生命现象了解甚少，寻找新药的方法多是基于经验和尝试，主要是通过大量化合物的筛选与偶然发现。靠这种方法发现了大批治疗药物。但它的不可预见性和盲目性，人力和物力的巨大消耗，发现新药的成功率越来越低，促使人们发展具有较高预测性的更合理的研究方法。随着生命科学的相关学科在上世纪后半期的迅速发展，定量构效关系、合理药物设计、计算机辅助药物设计、组合化学、高通量筛选等新技术、新方法不断涌现，基因技术被应用到新药的研究之中，新药设计学也应运而生。近十年来，新药设计与开发有了突飞猛进的发展，优良的新药不断问世，为世界制药工业带来了勃勃生机。 药物分成两种类型：根据药物在分子水平上的作用方式，可把药物分成两种类型，即非特异性结构药物（structurally nonspecific drug）和特异性结构药物（structurally specific drug）。 非特异性结构药物：非特异性结构药物的药理作用与化学结构类型的关系较少，主要受药物的理化性质的影响。如全身麻醉药，从其化学结构上看，有气体、低分子量的卤烃、醇、醚、烯烃等，其作用主要受药物的脂水（气）分配系数的影响。 特异性结构药物发挥药效的本质：是药物小分子与受体生物大分子的有效结合，这包括两者在立体空间上互补；在电荷分布上相匹配，通过各种键力的作用使两者相互结合，进而引起受体生物大分子构象的改变，触发机体微环境产生与药效有关的一系列生物化学反应。 一、药物作用的生物靶点 能够与药物分子结合并产生药理效应的生物大分子现通称为药物作用的生物靶点。这些靶点的种类主要有受体、酶、离子通道和核酸，存在于机体靶器官细胞膜上或细胞浆内。 就目前上市的药物来说，以受体为作用靶点的药物约占52%；以酶为作用靶点的药物约占22%；以离子通道为作用靶点的药物约占6%；以核酸为作用靶点的药物约占3%；其余17%药物的作用靶点尚不清楚。 （一）以受体为靶点 药物与受体结合才能产生药效。理想的药物必须具有高度的选择性和特异性。选择性要求药物对某种病理状态产生稳定的功效，而特异性是指药物对疾病的某一生理、生化过程有特定的作用，即要求药物仅与疾病治疗相关联的受体或受体亚型产生结合。现已有几百种作用于受体的新药问世，其中绝大多数是GPCR的激动剂或拮抗剂。例如，治疗高血压的血管紧张素II受体拮抗剂氯沙坦、依普沙坦，中枢镇痛的阿片受体激动剂丁丙诺啡、布托啡诺，α-受体激动剂阿芬他尼，抗过敏性哮喘的白三烯LT受体拮抗剂普仑司特和扎鲁司特，以及抗胃溃疡的组胺H2受体拮抗剂西咪替丁、雷尼替丁等。 （二）以酶为靶点 由于酶催化生成或灭活一些生理反应的介质和调控剂，因此，酶构成了一类重要的药物作用靶点。酶抑制剂通过抑制某些代谢过程，降低酶促反应产物的浓度而发挥其药理作用。理想的酶抑制剂药物，应该对靶酶有高度亲和力和特异性。如果仅和靶酶反应而不与其他部位作用，则药物剂量可降低、毒性可减小。近年来，基于细胞代谢理论的指导，合理设计的