一、由染料到抗疟药
梅毒有了基本治疗的药物以后，化学治疗剂的研究便转向疟疾。尽管金鸡纳树皮可以治疗疟疾，但它的来源有限。埃利希曾发现亚甲蓝有杀疟原虫的作用，但不强，不如金鸡纳树皮。埃利希的学生罗勒（Wilhelm Roehl）领导的拜耳化学治疗研究所，开始对亚甲蓝的结构进行改变。他们得到了一个亚甲蓝的二乙氨基乙基衍生物，发现这个化合物有较强的抗疟作用（这时已发现金丝雀可以感染上疟疾），化疗指数为8（即中毒剂量为治疗剂量的8倍，是比较安全的），但是这个化合物仍是蓝色染料，不适合药用。
亚甲蓝的二乙氨基乙基衍生物
这时他们已经搞清楚了金鸡纳树皮中的有效成分和它的化学结构。此后，他们把注意力转向了奎宁，化学家认为，奎宁的奎核碱部分难以进行取代反应，并认为二乙氨基乙基可能对疟原虫有特殊的亲和力，因为它可以使亚甲蓝的抗疟作用加强很多。考虑到局部麻醉药普鲁卡因的二乙氨基乙基侧链可以代替可卡因中复杂的双环结构的经验，他们用二乙氨基乙基代替奎核碱部分，合成了8-氨基喹啉类化合物，发现它有一些抗疟作用。
他们以8-氨基喹啉衍生物为基础进行化学结构的变化，又合成了几百个化合物，其中扑疟喹具有很好的抗疟作用。这个化合物在世界范围内进行了抗疟作用的临床试验，直至1928年他们才正式公布它的全部化学结构。以后，由于发现它对视神经的毒性，就被其他更好的药物如氯喹、伯喹等代替。
二、由染料到杀菌药
第一次世界大战爆发后，急需有效的药物处理战伤。枪炮溅起的泥土使伤口被严重感染，出现脓血症，因而人们非常需要有效的杀菌剂。英国的医学研究委员会组织力量来解决这个问题。当时，染料化学已相当发达，有上千种染料可供选择。通过初步试验，选出了两种染料作为处理伤口的试用药品，一种为亮绿，一种为黄素。经过大量的战伤试用，证明黄素在处理伤口的脓血病方面很有效，于是定名为吖啶黄。这种药只能外用于伤口，内服则毒副作用太大。直到1934年，才发现吖啶黄原来是两种吖啶类化合物的混合物。其中一个成分为3，6－二氨基吖啶的作用比另一个成分为氯化-3，6－二氨基-10-甲基吖啶的强很多。3，6－二氨基吖啶被定名为原黄，这种药在第二次世界大战时还在使用。
氨化-3，6-二氨基-10-甲基吖啶
在发现吖啶黄有杀菌作用以后，人们对吖啶类染料进行了广泛的研究，1920年发现利凡诺的作用更好，毒性也低，但仍只能外用于伤口。这种药现在还用于外用消炎杀菌，改名为依沙吖啶。
为了寻找可以治疗全身性细菌感染疾病的体内用药，各国的制药公司都在进行广泛的研究。德国的I.G.染料工业研究所（由此可以说明早年药物的研究和发现与染料化学发展的密切关系）专门从事这方面的工作。杜马克（Gerhard Domagk）从1927年起担任这个研究所的实验病理学的主任，致力于寻找治疗全身性细菌感染的内用药物。他确定了一个筛选有效化合物的严格标准，那就是化合物必须具备能杀死小鼠体内那种传染性很强的溶血性链球菌的条件，才有必要对该化合物进行进一步的研究。这种溶血性链球菌，从显微镜下观看像是一串小小的珠子。在1918-1919年间世界范围的流行性感冒中，由这种细菌引起的肺炎是致死的主要原因。同时外伤，包括战伤、烧伤、烫伤，无论轻重常常会发生这种细菌的感染。如果是在病人的血液中发现这种细菌，那就意味着发生了败血病，就是不祥之兆，因为那时此病的死亡率是很高的。杜马克还确定了一个很明智的原则，那就是，不能单纯以体外培养液中有无杀菌作用作为判断一个化合物是否有效的标准。因为他知道，一个化合物在体外和体内的作用可以相差很大，有时是完全不同的。杜马克选用的这种溶血性链球菌，是从一个得败血病死亡的病人体内分离出来的，其后又在小鼠体内进行了很多次培养。接种了这种细菌的小鼠，在4天内100％死亡。化合物的杀菌作用必须是很突出才能使感染的小鼠不死。他的这种实验标准，对于发现治疗全身性细菌感染疾病的有效药物是一个决定性的因素。
杜马克在化学家克拉尔（Josef Klarer）和米席（Frity Mietgsch）的协助下开始从三类化合物（即金类、吖啶类和偶氮类）入手研究具有抗菌作用的化合物。这三类化合物都是别人已经报道过有杀菌作用的。他们发现金类化合物无论在小鼠还是在大动物体内，均有杀溶血性链球菌的作用，但在有效浓度下，金类化合物对肾脏能造成严重的损害，故不能用于治疗。吖啶类化合物在小鼠体内没有表现出杀菌作用，于是他们决定放弃吖啶类化合物。在偶氮类化合物中，一个刚被纽约的一位医生宣布有尿道消毒作用的苯偶氮吡啶，在实验中表现出良好的杀菌作用。这使克拉尔和米席受到很大鼓舞，于是决定集中研究偶氮类化合物。他们合成了一些苯偶氮吡啶的衍生物，把有杀菌作用的吖啶类化合物上的基团接到偶氮化合物的分子上。合成的这些化合物在培养液中显示出杀菌作用，但在小鼠体内就都显得软弱无力。杜马克他们感到有些失望。克拉尔和米席忽然想起，1909年赫连（Heinrich Horlein）曾经报道过，磺酰氨基（—SO2NH2）带到偶氮染料上时可使其在羊毛上的色泽持久。他们想，羊毛是蛋白质，而细菌也是由蛋白质构成的，把偶氮染料上带上磺酰氨基或许能增加它们对细菌的结合能力。没想到这个突然出现的想法，竟把它们引向成功。事情有时就是这样，在“山重水复疑无路”的时候仍锲而不舍地寻找出路，往往会出现“柳暗花明又一村”的景象。
他们合成了几个带磺酰氨基的偶氮化合物，但这些化合物在培养液中都没有杀菌作用。他们感到很奇怪，为什么没有带上磺酰氨基之前的偶氮化合物在培养液中都有不同程度的杀菌作用，而在带上磺酰氨基以后却变得无效了呢？是不是赫连的说法，即磺酰氨基对蛋白质有亲和力是不对的？杜马克认为，化合物在体外和体内的作用可以是不同的（究竟是什么道理，他还说不清楚），于是他们还是按照事先确定的原则，把这些化合物用感染了溶血性链球菌的小鼠做试验。使他们感到高兴的是这些小鼠4天后并没有死，而且活得很精神。于是他们申请了专利。接着又合成了一些带磺酰氨基的偶氮化合物，经实验发现，它们不仅有杀菌作用而且毒性很低。在1932年的圣诞节前夕，他们又申请了专利。在这批偶氮化合物中，有一个结构比较简单，抗菌作用最好的红色化合物，后来称之为百浪多息。
一位德国医生为挽救一名得了葡萄球菌（这种细菌染色后，在显微镜下看为蓝色的，像一串串葡萄的样子）败血症而奄奄一息的10个月大的孩子的生命，来找杜马克求援。杜马克把斯特普宗（即百浪多息原来的名称）给他，请他去试试。他立即给这个孩子服用半片，一天两次。三四天后，这个原先认为必死无疑的孩子竟奇迹般地活了下来，高烧逐渐退去，3个星期后出院了。这说明斯特普宗（原意是指能杀链球菌）也能治疗葡萄球菌引起的疾病，后来又发现这种药也有杀肺炎球菌的作用，便把它改名为红色百浪多息（简称百浪多息）。
杜马克在1935年2月15日发表了他的研究成果，一种砖红色的染料百浪多息，可使感染了溶血性链球菌的小鼠免于死亡，而对照组（即不给药的感染小鼠）的14只小鼠中，有13只死亡；但是杜马克的文章没有引起预计的轰动效应。因为医学界已经习惯于这种事情，他们认为有不少化学药品可以杀死细菌，但不一定能治病，只有在临床上得到证实了以后才能算数。在杜马克的文章发表以后，又陆续出现了几篇用百浪多息治愈全身细菌感染性疾病的报道，这才在医学界产生了巨大的影响。这样，各国都开始试用百浪多息。各国制药公司也都争先恐后地进行偶氮染料的研究。
由于百浪多息的水溶性差，杜马克研究组在1935年7月又合成了可溶性百浪多息，这是一种可做成注射剂的偶氮染料。以后他们又合成了许多带有磺酰氨基的偶氮染料，它们的作用都不比百浪多息或可溶性百浪多息更好。这主要是因为他们始终认为，偶氮基团（—N=N—）是杀菌的有效基团，称为生效基团，而磺酰氨基（—SO2NH2）不过是帮助偶氮基团固着在细菌上，称它为助效基团。受这个指导思想的限制，此后他们没有取得更大的突破。
三、磺胺类药物的发现