巴比妥类药物作用时间的长短与药物在体内的代谢稳定性有关，容易代谢则药物作用时间短；反之则长。5位取代基的氧化是巴比妥类药物代谢的主要途径。当5位取代基为饱和直链烃或芳烃时，由于不易被氧化代谢，因而作用时间长。而当5位取代基为支链烃或不饱和烃时，氧化代谢迅速，主要以代谢产物形式排出体外，所以镇静催眠作用时阔短。同时由于苯巴比妥的酸性比碳酸还弱，27%～50%以原形从尿中排出，肾小管有再吸收，使作用时间延长。