基于太赫兹/拉曼光谱与DFT理论的扑热息痛-阿司匹林共晶光谱表征及振动模式研究

为解决药物共晶的分子结构表征难题，研究人员通过太赫兹时域光谱(THz-TDS)、拉曼光谱结合密度泛函理论(DFT)计算，成功区分扑热息痛、阿司匹林及其共晶的分子振动特征，揭示氢键相互作用机制，为药物理化性质优化提供新思路。

　　

在药物研发领域，如何提高难溶性药物的生物利用度一直是科学家面临的重大挑战。传统药物如扑热息痛（acetaminophen）和阿司匹林（aspirin）虽广泛应用，但存在溶解度低、稳定性差等问题。近年来，药物共晶技术通过非共价键（如氢键）将两种活性成分结合，成为改善药物性能的新策略。然而，共晶的分子结构表征和形成机制尚缺乏高效精准的分析手段。

为解决这一难题，来自北京某研究机构的研究团队在《Results in Chemistry》发表论文，创新性地采用太赫兹时域光谱(THz-TDS)、拉曼光谱与密度泛函理论(DFT)计算相结合的方法，系统研究了扑热息痛-阿司匹林共晶的分子振动特征。研究通过X射线粉末衍射(XRPD)确认共晶结构，利用THz-TDS在0.1-2.5 THz频段检测到共晶特有吸收峰（2.03/2.23 THz），显著区别于物理混合物的线性叠加谱线。拉曼光谱进一步在835 cm^-1
等波段发现共晶特征峰，证实分子间氢键重构。通过CASTEP软件模拟三种可能的氢键构型，最终确定理论构型I（酚羟基-羧基氧键合）与实验数据高度吻合。

关键技术包括：1）THz-TDS系统（分辨率30 GHz）在氮气环境下检测样品吸收系数；2）Bruker SENTERRA拉曼光谱仪（633 nm激光）分析分子振动；3）DFT-D3校正的量子化学计算优化共晶构型；4）三氯化铁显色实验验证共晶稳定性。

研究结果部分：

1. XRPD光谱表征
   共晶在31.79°和45.55°出现独特衍射峰，与DFT模拟结果（31.75°/45.50°）一致，证实新晶型形成。

2. THz光谱表征
   共晶吸收峰（2.03/2.23 THz）与物理混合物（1.87/2.48 THz）存在显著差异，DFT计算揭示这些峰源于-CH₃
   旋转（r）和苯环变形（Def）等集体振动模式。

3. 分子振动模式归属
   理论构型I在2.02 THz（实验值2.03 THz）处的振动对应羧基扭转（t）和苯环摇摆（w），2.26 THz峰（实验2.23 THz）则与甲基旋转（r）相关。

4. 拉曼光谱分析
   共晶特异性峰328/466/835 cm^-1
   被归因于苯环变形（Def）和O-H面外弯曲（ω），其中835 cm^-1
   峰是酯基振动的直接证据。

5. 稳定性分析
   三氯化铁显色实验显示，共晶水解产生的游离水杨酸显著少于原料药，证明其抗潮解性能提升。

该研究首次建立了THz光谱与DFT联用的共晶分析框架，不仅阐明氢键介导的分子组装机制，更为药物多晶型筛选提供了快速无损检测方案。通过共晶技术改善阿司匹林酯键稳定性，可有效降低其胃肠道副作用，具有重要临床转化价值。论文作者Haofei Sun、Bo Peng等强调，该方法可扩展至其他药物体系的分子设计，从源头提升药物理化性质。