- 化学化合物通过与它们接触的生物分子的物理和化学性质相互作用，从而发挥其药理或治疗效果。
- 具有药理活性的有机药物具有以下理化性质。
电离
离子化形式的药物具有很强的水溶性，这对于药物与受体之间的有效结合至关重要；而非离子化形式的药物则能够穿过细胞膜。因此，为了改善药物的药效学和药代动力学特性，需要离子化形式和非离子化形式之间的适当比例。溶解度
由于水构成了所有生物结构的主要组成部分，所有的生化反应都依赖于微小分子的溶解或大分子片段在水相中的分散。细胞主要由非水性的脂质结构组成，例如细胞膜和细胞器膜，这些膜可以溶解极性或非极性的疏水分子。所有在生理学和药理学上具有重要意义的 small molecules（小分子）都有一个共同的物理特性：它们都是可溶的，因为只有溶解在溶液中，它们才能与细胞和亚细胞结构上的药物受体结合，从而引发药理作用。当与固体溶质达到平衡状态时，溶解溶质的浓度决定了该物质在特定温度下的溶解度。所有有机物质的原子和分子通过不同类型的键（如氢键、偶极-偶极作用、范德华力）结合在一起。这些作用力对溶解度至关重要，因为溶解度受到溶剂-溶剂、溶质-溶质以及溶剂-溶质之间相互作用的影响。
提高溶解度的方法
- **络合**
- 共溶剂的使用
- 使用表面活性剂
- 结构修饰
分配系数
- 亲脂性是指药物溶解在液相中的能力。
- 高水溶性的药物无法渗透到富含脂质的器官（如大脑和其他神经组织）中；而那些具有高度亲脂性的化合物则会滞留在最初的代谢部位（如脂肪组织），并且无法迅速离开该部位到达目标组织。
- 分配系数是众多物理化学因素之一，这些因素决定了药物的运输和分布方式，以及它们如何到达目标部位。
- 分配系数是描述两相系统中药物浓度平衡状态的常数。
- 因为在生物系统中很难量化分配系数（partition coefficients），所以通常使用1-辛醇作为脂质相（lipid phase），并且设定pH值为7.4。 磷酸盐缓冲液 通常用作水相。衡量亲脂性的一个常用方法是基于分配系数 P 的对数值。
氢键
在像 N-H、O-H 或 F-H 这样的极性键中，氢原子通过偶极-偶极相互作用与氧（O）、氮（N）或氟（F）这样的电负性原子相互作用。这种相互作用可以用 O-H...B 来表示。每个分子（或分子的一部分）是 A-H，而 B 代表另一个分子的一部分；虚线表示氢键。这三个原子通常呈直线排列，但 AHB 角度可能会偏离直线方向，最大偏离幅度可达 20 度。氢键分为两种类型：A. 分子间氢键；B. 分子内氢键。
分子间的氢键作用
在这种类型的分子中，两个或多个相同物质的分子之间会发生氢键作用，从而形成聚合物聚集体。分子间的氢键作用会提高化合物的沸点，并使其更易溶于水。分子与水之间的氢键作用可以改善其溶解性。尽管乙醇和二甲醚的分子量相同，但乙醇的沸点更高，且比二甲醚更易溶于水。
在这种类型的分子中，氢键发生在同一分子的两个原子之间。这种氢键被称为螯合作用，在有机分子中非常普遍。有时，通过分子内的氢键会形成由六个或五个原子组成的环结构。
分子内的氢键会降低化合物的沸点及其在水中的溶解度。由于邻位取代基之间的分子间氢键作用，分子的熔点和沸点会受到影响；这些取代基之间的螯合作用限制了分子间氢键的形成，从而影响了熔点和沸点的升高。