Tek bir atomu değiştirmek ilacın etkisini kaybetmesine neden olabilir. Bu, bir molekülün yapısının biyolojik aktivitesini nasıl etkilediğini inceleyen yapı-aktivite ilişkilerinin (SAR) dersidir. İlaç kimyagerleri, modifikasyonlarını yönlendirmek için SAR'ı kullanırlar. Belirli bir pozisyona metil grubu eklemek etkiyi artırıyorsa, oraya başka gruplar eklemeyi denerler. Bir hidroksil grubunu çıkarmak toksisiteyi azaltıyorsa, aynı etkiye sahip diğer değişiklikleri ararlar. Amaç, önemli olan yapısal özellikleri bulmak ve bunları optimize etmektir.

SAR, testlerden yola çıkarak oluşturulur. Kimyacılar, her biri küçük bir yapısal değişikliğe sahip bir dizi ilişkili bileşik sentezler ve aktivitelerini ölçerler. Veriler grafik haline getirilir veya tablolaştırılır ve kalıplar ortaya çıkar. Kantitatif SAR veya QSAR, moleküler özelliklerden aktiviteyi tahmin eden matematiksel modeller oluşturarak bunu daha da ileri götürür. Bu modeller, herhangi bir bileşik üretilmeden önce sanal kütüphaneleri tarayabilir. SAR her zaman basit değildir. Etkinliği artıran bir değişiklik çözünürlüğü kötüleştirebilir veya toksisiteyi azaltan bir modifikasyon etkinliği de azaltabilir. Kimyacı, aynı anda birden fazla özelliği dengelemeye çalışır.

SAR'ın ortaya koyduğu şey:

• Farmakofor. Aktivite için gerekli yapısal özellikler.
• Etkinlik eğilimleri. Değişiklikler, etki için gereken dozu nasıl etkiliyor?
• Seçicilik. Değişikliklerin ilgili hedeflere bağlanmayı nasıl etkilediği.
• Metabolik stabilite. Değişikliklerin vücut tarafından parçalanmayı nasıl etkilediği.
• Toksisite. Değişiklikler güvenliği nasıl etkiliyor?

SAR yinelemeli bir süreçtir. Her tasarım, sentez ve test aşaması bir sonrakine bilgi sağlar.