Chimia și farmacologia compușilor canabinoizi este bogată, constând dintr-o rețea vastă de agoniști și antagoniști selectivi și non-selectivi CB1 și CB2. În prezent, sunt cunoscute 5 clase de compuși canabinoizi.
Prima clasă cuprinde canabinoizii clasici, care sunt derivați triciclici din dibenzopiran, izolați din planta canabis sau analogi sintetici apropiați, cum ar fi HU-210. Acești compuși se leagă neselectiv de CB1 și CB2.
A doua clasă de compuși constă din canabinoizii non-clasici, care sunt asemănători structural cu canabinoizii clasici, dar care sunt analogi AC-biciclici și ACD-triciclici, lipsindu-le inelul dihidropiran. Prototipul pentru această clasă este CP-55940 (CP), un agonist complet, atât pentru CB1, cât și pentru CB2.
A treia clasă de compuși este constituită de aminoalchilindoli, compusul prototip fiind WIN55,212-2 (WIN), un agonist complet pentru ambii receptori CB, care are o afinitate de două ori mai mare pentru CB2 decât pentru CB1. Este important de notat că aminoalchilindolii sunt destul de diferiți din punct de vedere structural de compușii canabinoizi clasici și non-clasici, acest fapt fiind relevant atunci când ne referim la receptorii asemănători cu CB, activați de către acești compuși.
Cea de-a patra clasă de liganzi canabinoizi cuprinde derivați ai acidului arahidonic, care sunt liganzii endogeni pentru receptorii canabinoizi și unii receptori asemănători cu CB. Acești canabinoizi endogeni (eCB) includ anandamida (arahidonoiletanolamida, AEA) și 2-arahidonoilglicerol (2-AG), care se comportă ca agoniști parțiali și compleți față de receptorii CB1 și, respectiv, CB2.
Cea de-a cincea clasă constă din compușii diarilpirazol, incluzând SR141716, care este numit și rimonabant. Acești compuși sunt agoniști inverși pentru receptorii CB și au fost foarte utili când s-a testat implicarea CB1 și CB2 în diferite procese fiziopatologice.
Un aspect important de luat în considerare când se analizează efectele biologice produse de compușii canabinoizi este că ei prezintă în mod tipic afinități nanomolare pentru receptorii CB1 și CB2 și, astfel, analizarea lor la concentrații mai mari de 100nM (adică la concentrații care sunt cu două ordine de mărime peste afinitatea lor) va produce probabil efecte colaterale, incluzând activarea (sau antagonizarea) receptorilor asemănători CB.