原子を一つ変えるだけで、薬の効力が失われることがある。これが構造活性相関（SAR）の教訓であり、分子の構造がその生物活性にどのように影響するかを研究する学問である。医薬品化学者はSARを指針として分子構造の改変を行う。ある位置にメチル基を導入することで効力が増強される場合、そこに他の基を導入してみる。ヒドロキシル基を除去することで毒性が低下する場合、同じ効果をもたらす他の変化を探す。目標は、重要な構造的特徴を見つけ出し、それを最適化することである。

SARは試験に基づいて構築されます。化学者は、それぞれにわずかな構造変化を加えた一連の関連化合物を合成し、その活性を測定します。データはグラフ化または表にまとめられ、パターンが浮かび上がります。定量的SAR（QSAR）は、分子特性から活性を予測する数理モデルを構築することで、さらに一歩進んだ研究です。これらのモデルは、化合物を合成する前に仮想ライブラリをスクリーニングすることができます。SARは必ずしも単純ではありません。効力を向上させる変化が溶解性を悪化させたり、毒性を低減する改変が効力を低下させたりすることもあります。化学者は複数の特性を同時に考慮する必要があります。

SARが明らかにするもの：

• ファーマコフォア。 活性に必要な構造的特徴。
• 効力の傾向。変化が効果に必要な用量にどのように影響するか。
• 選択性。変化が関連ターゲットへの結合にどのように影響するか。
• 代謝の安定性。 変化が体内での分解にどのように影響するか。
• 毒性 変更が安全性に及ぼす影響。

SARは反復的なプロセスである。設計、合成、試験の各段階が、次の段階へと繋がる。