天然吗啡呈左旋性，其五个环稠合而成的刚性立体结构，是吗啡与阿片受体亲和性结合以及发挥内在活性的结构基础。吗啡及其衍生物多是μ受体选择性激动剂，其构效关系总结如下。

（1）芳环和碱性叔胺氮原子是强μ受体激动剂的必要结构部分，二者通过2个或3个碳原子的碳链相连接，在生理pH条件下，碱性叔胺氮原子质子化成正离子形式。

（2）芳环3位酚羟基的存在使活性显著增强。氮原子上以甲基取代活性好，当N-取代基增大到 3～5个碳原子时，如烯丙基、环丙基甲基、环丁基甲基时，由激动剂转变为拮抗剂或阿片样激动-拮抗剂。当Ⅳ一苯乙基取代时，镇痛作用增强10倍。

（3）μ受体选择性激动剂的药效构象相同，其芳环以直立键与哌啶环相连。哌啶类和氨基酮类合成镇痛药为柔性结构，哌啶类可通过芳环与哌啶环之间的单键自由旋转与吗啡保持相似的构象。氨基酮类通过羰基碳原子和氮原子之间的静电吸引相互作用，保持与哌替啶一致的构象。

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