喜树碱（camptothecin，简写为CPT）为一种高效抗癌药物，是拓扑异构酶Ⅰ（ToPoⅠ）的专属性抑制剂，通过与ToPo Ⅰ-DNA可裂解复合物可逆结合，形成CPT-ToPo Ⅰ-DNA三元复合物而抑制了DNA的解旋，导致癌细胞的死亡。20S-构型喜树碱类化合物（20S-CPTs）的抗癌活性较高，当转化为20R-构型喜树碱类化合物（20R-CPTs）时抗癌活性急剧降低，当20S-CPTs的E环断裂后抗癌活性几乎丧失。目前从电子结构水平对20S-CPTs的构效关系进行研究的报道甚少，而对于20S-CPTs转变为20R-CPTs活性急剧降低、20S-CPTs的E环断裂后活性几乎丧失的原因从未有人解释与分析过。 为了寻找20S-构型喜树碱类化合物的电子结构与药效的定量构效关系，揭示20S-CPTs转化为20R-CPTs活性急剧减小的原因，解释20S-CPTs的E环断裂后活性几乎丧失的真正原因，作者应用分子力学和量子化学AM1等方法，对20S-构型喜树碱类化合物，20R-构型喜树碱类化合物，E环断裂喜树碱类化合物共80个药物分子进行了计算，分析和讨论了其轨道组成和构效关系，得到了和实验事实一致的结果： （1）喜树碱类抗癌药物母环中的A,B,C,D环组成π体系，A,B,C,D环组成共轭平面为该类化合物的优势构象，是该类化合物稳定存在所必需的结构。 （2）20S-CPTs的HOMO和LUMO前线轨道主要由D环及其相连的O₂₃所贡献。20S-CPTs的D环及其相连的O₂₃对HOMO轨道的贡献都在71％以上，而20R-CPTs中D环及其相连的O₂₃对HOMO轨道的贡献降低了21％以上，E环断裂CPTs中D环及其相连的O₂₃对HOMO轨道的贡献降低了26％以上，由此说明D环及其相连的O₂₃可能是与受体作用时的负电性活性中心，20R-构型和E环断裂的药物活性低的原因主要是由于该负电性活性中心对HOMO轨道贡献降低较大的原因。 （3）较低的E_LUMO有利于提高喜树碱类化合物的活性，20S-CPTs的E_LUMO低于20R-CPTs的E_LUMO和E环断裂CPTs的E_LUMO是其活性高的重要原因。 （4）针对20S-CPTs建立了较为显著的QSAR模型，疏水性常数logP与药效的关系为一抛物线变化关系，对药效的影响很大，20位碳原子电荷、23位氧原子电荷以及偶极距DIPO对化合物分子的药效都有较大影响。 本文研究的结果对于实际药物的合成、筛选及作用机理的研究具有重要的参考价值。