20世纪中期(50~70年代)药物化学研究进入了新药的设计研究阶段。研究药物的作用机制、构效关系,寻找其中规律性,指导药物设计或改进现有药物是这一时期药物研究的重要内容。例如20世纪70年代中期发展起来的血管紧张素转化酶抑制剂如卡托普利、依那普利等的出现,已成为高血压和心力衰竭疾病治疗的重要药物。在20世纪70年代初,人们发现维拉帕米等药物可作用于血管平滑肌的钙通道,起到钙拮抗作用,从而导致一系列钙拮抗剂的问世,其中研究较为深入的为二氢吡啶类,如硝苯地平、尼卡地平等等。这为新药物分子的设计、预测化合物的生物活性,提供了新的手段。
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