利用药物基本结构的可变部分，以生物电子等排体（bioisostere）的相互替换，对药物进行结构的改造，以提高药物的疗效，降低药物的毒副作用的理论称为药物的生物电子等排原理。

1.电子等排体（isostere）　在药物结构改造和构效关系的研究中，把具有外层电子相同的原子和原子团称为电子等排体。

2.生物电子等排体（bioisostere）

（1）定义　将凡具有相似的物理性质和化学性质，又能产生相似生物活性的基团或分子都称为生物电子等排体。

（2）类型

1）经典生物电子等排体：

①一价原子和基团：如F、Cl、OH、－NH2、－CH3等都有7个外层电子。②二价原子和基团：如O、S、—NH—、—CH2—等都有6个外层电子。③三价原子和基团：如—CH＝、—N＝等都有5个外层电子。④四价基团：如＝C＝、＝N+＝、＝P+＝等都有四个外层电子。

2）非经典生物电子等排体：①常见可相互替代的非经典生物电子等排体，如：—CH＝、—S—、—O—、—NH—、—CH2—。②在药物结构中可以通过基团的倒转、极性相似基团的替换、范德华半径相似原子的替换、开链成环和分子相近似等进行电子等排体的相互替换。

（3）生物电子等排原理的意义及应用　这些电子等排体常以等价交换形式相互替换，作用相似。生物电子等排原理在药物设计中比较成功的例子有局部麻醉药、巴比妥类药物、抗代谢类抗肿瘤药物和精神病治疗药物。利用生物电子等排体对先导化合物中的某一个基团逐个进行替换得到一系列的新化合物，是药物化学家设计研究药物的经典方法。对得到的化合物进行药理筛选，可能得到比先导化合物更优的化合物或药物。

如普鲁卡因中酯键上的氧以NH取代，替换成普鲁卡因胺，二者都有局部麻醉作用和抗心律失常作用，但在作用的强弱和稳定性方面有差别。