巴比妥类早在1864年已人工合成(巴比妥酸),但到1903年才发现它具有镇静作用,并认识到巴比妥酸衍生物的药理作用。它们的治疗指数较低,需中等剂量才改善睡眠,药物之间相互影响比较大、大剂量可影响呼吸。其中羟嗪对有自主神经功能紊乱的患者较合适;水合氯醛因药物之间的相互作用少,广泛用于药物临床试验与不合作者进行某些特殊检查时的快速催眠;苯巴比妥可对苯二氮卓类与其他催眠药进行替代与递减治疗,也可用于儿童睡行症、睡惊症和梦魇等疾病,或者用于拮抗麻黄素、苯丙胺、氨茶碱等药物的中枢兴奋不良反应。
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