通过体内外多种模型筛选得到的先导化合物存在着某些缺陷，比如化学结构不稳定、活性不高、毒性较大和药代动力学性质不合理等特点。根据活性分子的生物活性和药理特征，进行化合物结构的化学修饰和优化改造，进一步优化使之成为适合临床试验的候选药物，这一过程称为先导化合物的优化。组合化学（Combinatorial chemistry）的出现为大量增加化合物的数量提供了一条有效途径。通过组合化学的策略，就能够获得类型不同、结构各异的多种产物。并在此基础上进行化学操作、改变先导化合物的化学结构和生物学评价等，发现决定药理作用的药效基团或者快速得到药效高和毒副作用小的药物。
