Sintesis obat adalah inti dari penemuan dan pengembangan terapi baru. Merancang strategi sintesis obat yang efisien, aman, dan ekonomis merupakan tantangan kompleks yang membutuhkan keahlian multidisiplin. Tujuan utama dalam sintesis obat adalah menghasilkan molekul target dengan yield tinggi, kemurnian yang memadai, dan langkah reaksi yang sesedikit mungkin.
Perencanaan strategi sintesis dimulai dengan analisis retrosintetik. Pendekatan ini melibatkan pemutusan ikatan dalam molekul target secara imajiner untuk menghasilkan prekursor yang lebih sederhana dan tersedia secara komersial atau dapat disintesis melalui jalur yang diketahui. Retrosintesis membantu mengidentifikasi rute sintesis yang paling efisien dan menghindari langkah-langkah yang tidak perlu atau sulit dikendalikan.
Pemilihan reaksi kimia yang tepat adalah kunci keberhasilan sintesis obat. Para ahli kimia medis mempertimbangkan faktor-faktor seperti regioselektivitas (di mana ikatan baru terbentuk), stereoselektivitas (orientasi tiga dimensi produk), yield reaksi, kondisi reaksi (suhu, pelarut, katalis), dan ketersediaan reagen. Penggunaan reaksi yang efisien dan selektif meminimalkan pembentukan produk samping yang tidak diinginkan dan menyederhanakan proses pemurnian.
Dalam strategi sintesis obat modern, katalisis memainkan peran yang semakin penting. Penggunaan katalis, baik homogen maupun heterogen, dapat mempercepat reaksi, menurunkan suhu reaksi, dan meningkatkan selektivitas, sehingga membuat proses sintesis lebih ramah lingkungan dan ekonomis. Biokatalisis, yang menggunakan enzim sebagai katalis, juga menjadi pendekatan yang menarik untuk sintesis molekul kompleks dengan stereokontrol yang tinggi.
Selain efisiensi kimia, pertimbangan praktis seperti skala sintesis, ketersediaan bahan baku, biaya produksi, dan keamanan proses juga merupakan bagian integral dari strategi sintesis obat. Rute sintesis yang efektif di skala laboratorium mungkin tidak layak untuk produksi skala besar. Oleh karena itu, pengembangan proses yang dapat ditingkatkan (scale-up) adalah aspek penting dalam sintesis obat.
Teknologi baru seperti kimia aliran (flow chemistry) dan sintesis paralel juga berkontribusi pada efisiensi sintesis obat. Kimia aliran memungkinkan reaksi dilakukan secara kontinu dalam reaktor mikro, memberikan kontrol yang lebih baik atas kondisi reaksi dan meningkatkan yield. Sintesis paralel memungkinkan pembuatan sejumlah besar senyawa terkait secara simultan untuk skrining dan optimasi obat.