ไบโอไอโซสเตอริซึมแบบคลาสสิกได้รับการกำหนดสูตรขึ้นครั้งแรกโดย James Moir และได้รับการปรับปรุงโดยIrving Langmuir ^{[ 3 ]}เพื่อตอบสนองต่อการสังเกตว่าอะตอมที่แตกต่างกันซึ่งมี โครงสร้าง อิเล็กตรอนวาเลนซ์ เดียวกัน จะมีคุณสมบัติทางชีวภาพที่คล้ายคลึงกัน

ตัวอย่างเช่น การแทนที่ อะตอม ไฮโดรเจนด้วย อะตอม ฟลูออรีนในตำแหน่งที่มีการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันในโมเลกุลยา อาจช่วยป้องกันไม่ให้เกิดปฏิกิริยาเมตาบอลิซึมดังกล่าว เนื่องจากอะตอมฟลูออรีนมีขนาดใกล้เคียงกับอะตอมไฮโดรเจน โครงสร้างโดยรวมของโมเลกุลจึงไม่เปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญ ทำให้ฤทธิ์ทางชีวภาพที่ต้องการยังคงอยู่ อย่างไรก็ตาม หากเส้นทางการเกิดปฏิกิริยาเมตาบอลิซึมถูกปิดกั้น โมเลกุลยาอาจมีครึ่งชีวิตที่ยาวนานขึ้น

• โพรเคนา มิด ซึ่งเป็นเอไมด์มีระยะเวลาออกฤทธิ์นานกว่าโพรเคน ซึ่งเป็น เอ ส เทอร์เนื่องจากมีการแทนที่ไอโซสเต อริกของออกซิเจนเอสเทอร์ ด้วยอะตอมไนโตรเจน^{[ 4 ]}โพรเคนามิดเป็นไบโอไอโซสเตียร์แบบคลาสสิก เนื่องจากโครงสร้างอิเล็กตรอนวาเลนซ์ของอะตอมออกซิเจนที่มีการแทนที่สองตำแหน่งนั้นเหมือนกับอะตอมไนโตรเจนที่มีการแทนที่สามตำแหน่ง ดังที่แลงมัวร์ได้แสดงไว้

อีกตัวอย่างหนึ่งพบได้ในชาลโคน ที่มีฤทธิ์ต้านแบคทีเรียหลายชนิด การปรับเปลี่ยนหมู่แทนที่บางชนิดทำให้ฤทธิ์ทางเภสัชวิทยาของชาลโคนและความเป็นพิษของชาลโคนนั้นเปลี่ยนแปลงไปด้วย^{[ 5 ]}

ไบโอไอโซสเตียร์ที่ไม่ใช่แบบคลาสสิกอาจแตกต่างจากไบโอไอโซสเตียร์แบบคลาสสิกในหลายแง่มุม แต่ยังคงเน้นที่การให้คุณสมบัติทางสเตอริกและอิเล็กทรอนิกส์ที่คล้ายคลึงกับหมู่ฟังก์ชันดั้งเดิม ในขณะที่ไบโอไอโซสเตียร์แบบคลาสสิกมักจะรักษาสมบัติทางโครงสร้างส่วนใหญ่ไว้ ไบโอไอโซสเตียร์ที่ไม่ใช่แบบคลาสสิกจะขึ้นอยู่กับความต้องการในการจับกับลิแกนด์ที่เฉพาะเจาะจงมากกว่า และอาจแทนที่หมู่ฟังก์ชันเชิงเส้นด้วยส่วนประกอบแบบวงแหวน แทนที่หมู่แอลคิลด้วยส่วนประกอบเฮเทอโรอะตอมที่ซับซ้อน หรือการเปลี่ยนแปลงอื่นๆ ที่นอกเหนือไปจากการสลับอะตอมแบบง่ายๆ

ตัวอย่างเช่น หมู่คลอไรด์ (-Cl) อาจถูกแทนที่ด้วยหมู่ไตรฟลูออโรเมทิล (-CF₃) หมู่ไซยาโน (-C≡N) ขึ้นอยู่กับโมเลกุลที่ใช้ การแทนที่อาจส่งผลให้กิจกรรมเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อย หรืออาจเพิ่มหรือลดความสัมพันธ์หรือประสิทธิภาพ ขึ้นอยู่กับปัจจัยที่สำคัญต่อการจับกันของลิแกนด์กับโปรตีนเป้าหมาย อีกตัวอย่างหนึ่งคือวงแหวนอะโรมาติก ซึ่งวงแหวนฟีนิล ( ) ถูกแทนที่ด้วยวงแหวนอะโรมาติกอื่น เช่นไทโอฟีนหรือแนฟทาลีนซึ่งอาจช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ เปลี่ยนความจำเพาะของการจับ หรือลดตำแหน่งที่ไวต่อการเผาผลาญบนโมเลกุล ส่งผลให้คุณสมบัติทางเภสัชจลนศาสตร์ดีขึ้น

• อัลลอกแซนทีนเป็นสารยับยั้งแซนทีนออกซิเดสนอกจากนี้ยังเป็นไอโซสเตียร์ของแซนทีนซึ่งเป็นสารตั้งต้นปกติของเอนไซม์^{[ 6 ]}อัลลอกแซนทีนถือเป็นไบโอไอโซสเตียร์ที่ไม่ใช่แบบคลาสสิกเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง

• Silafluofenเป็น อะนาล็อกออร์ กาโนซิลิคอนของยาฆ่าแมลงไพรีทรอยด์Etofenproxโดยที่ศูนย์กลางคาร์บอนถูกแทนที่ด้วยซิลิคอนไอโซสเตอริก และนอกจากนี้ อะตอมไฮโดรเจนหนึ่งอะตอมถูกแทนที่ด้วยอะตอมฟลูออรีนไอโซสเตอริก^{[ 7 ]}