A legelső, terápiában használt kolinészteráz-gátló a fizosztigmin volt, mely a pilokarpinhoz hasonlóan természetes alkaloid. A vegyületet a kalabárbab (Physostigma venenosum) növényből nyerték ki. Szerkezetileg egy karbamát funkciós csoportot (karbaminsav-fenol-észter) tartalmazó indol-, pontosabban ezerolinszármazék. A bázicitás az ezerolin-gyűrűrendszerben található, az aromás résztől távolabbi tercier aminocsoportnak köszönhető. A pKa értéke 8,2, míg logP értéke 2 feletti. Hatását már nM-os koncentrációban is kifejti. A vér-agy gáton átjut, erősen toxikus vegyület. Hidrolízisre, hőre, oxidációra érzékeny. A vegyület kiindulópontul szolgált hatékonyabb kolinészteráz-gátlók szintéziséhez, mint a neosztigmin, piridosztigmin, disztigmin. Ezen vegyületek képlete a 6.9.28. ábrán látható. Mindegyikről elmondható, hogy kvaterner ammóniumvegyületek, és karbamát funkciós csoportot tartalmaznak. A kvaterner ammóniumcsoport szükséges az anionos kötőhelyhez való kötődéshez, míg a karbamátcsoport reverzibilisen, átlagosan 15 percig karbamilálja az acetilkolin-észterázt. A vegyületek a kvaterner funkció miatt vízben jól oldódnak, hidrofilek, logP értékük alacsony, –2 körüli. A perifériásan ható szereket (pl. neosztigmin) a leggyakrabban myasthenia gravis kezelésére, illetve membránstabilizáló izomrelaxánsok hatásának felfüggesztésére használjuk. A reverzibilis gátlók közé tartozik a donepezil, a rivasztigmin és a galantamin, amelyek centrális hatású kolinészteráz-gátlók, és Alzheimer-kór kezelésére használatosak. Ezeket a vegyületeket részletesen az adott fejezetnél tárgyaljuk. Az irreverzibilis gátlók közé tartozik az ekotiopát, mely alkilfoszfát-észter. Az alkil-foszfátok az AChE aktív helyén található szerin hidroxilcsoportot foszforilálják, ezáltal irreverzibilis gátlást idéznek elő. Rossz lipidoldékonysága okán a központi idegrendszerbe nem jut be, elsősorban glaukóma kezelésére használták. Az alkil-foszfátok közül számos vegyületnek van erős, irreverzibilis kolinészteráz-bénító hatása. A csoport kellően magas lipofilitású tagjait kontaktméregként, növényvédő szerként (pl. fention), illetve harci gázként (pl. sarin) használták. A vegyületeknek elsősorban toxikólógiai jelentősége van a gyógyszerészetben. Alkil-foszfát-mérgezés esetén antidótumként atropint és pralidoxim-jodidot alkalmaznak, ez utóbbi reaktiválja az enzimet. Az enzimreaktiválás annál sikeresebb, minél hamarabb történik a méreggel való expozíciót követően, ugyanis az organofoszfát-mérgek irreverzibilis gátlása öregedési folyamattal jár, azaz ha a foszfátcsoport elég hosszú ideig kötve marad, az enzim reaktiválása lehetetlenné válik.