γ-氨基丁酸和苯甲酸共晶体及其形成条件的振动光谱分析

使用太赫兹时域光谱(THz-TDS)、傅里叶红外光谱(FTIR)和傅里叶拉曼光谱(FT-Raman)技术在室温下对γ-氨基丁酸(GABA)、苯甲酸(BA)及其研磨和溶剂共晶体进行表征分析。FTIR,FT-Raman及THz光谱都能够分辨原料物质及GABA-BA共晶体。其中THz实验结果显示了GABA-BA研磨和溶剂共晶体位于0.93,1.33,1.57THz的吸收峰明显区别于原料物质,这体现了不同物质在THz波段具有明显的指纹特征。为确认GABA-BA共晶体的晶型结构,分别采用FTIR和FT-Raman光谱进行光谱归属。通过FTIR的光谱归属推断GABA-BA共晶体由GABA中的氨基H_23和BA中的羰基O1构成第一个氢键,氨基中的N18结合BA中的羟基H15形成第二个氢键。FT-Raman光谱中,原料物质GABA中位于576,886,1 250,1 283,1 337,1 423和1 470cm~(-1)处归属于—CH_2,—NH_2弯曲振动的Raman散射峰在GABA-BA共晶体内消失,判定GABA中的氮原子N18亦可作为氢键受体,从而验证了GABA-BA共晶体的晶型结构。此外,为了进一步说明溶剂pH值对GABA-BA共晶体的形成条件的影响,利用THz-TDS,FT-Raman光谱确认了该共晶体在溶剂条件2.00≤pH≤7.20可稳定地生成。这一研究结果同时也为利用THz-TDS,FTRaman光谱技术辨别固体物质晶型结构、晶型形成条件提供了实验及理论依据。     

太赫兹光谱和密度泛函理论(DFT)分析呋喃妥因和尿素共晶体

利用太赫兹时域光谱(Terahertz time-domain spectroscopy, THz-TDS)技术对呋喃妥因、尿素及其研磨和溶剂共晶体进行表征分析, 实验结果显示了呋喃妥因和尿素的研磨和溶剂共晶体位于0.85、1.23、1.60 THz的吸收峰明显区别于原料物质. 该结果表明太赫兹光谱技术可以有效鉴别呋喃妥因、尿素及其共晶体. 运用密度泛函理论(Density functional theory, DFT)对呋喃妥因和尿素共晶体的2种可能结构进行了结构优化和光谱模拟, 模拟结果显示其中的结构A在0.49、0.81、1.25、1.61 THz处具有吸收峰, 与实验结果较吻合. 推断共晶体氢键的形成位置为尿素中的氨基H6和呋喃妥因上的酰胺基O30, 该处形成第一处氢键, 而呋喃妥因的酰胺基H31和尿素上的羰基O1形成第二处氢键. 同时结合理论模拟结果对呋喃妥因和尿素共晶体分子振动模式进行归属.     

3,4,5-THBA无水及水合晶型的光谱实验及理论研究

本文利用傅里叶变换红外(FT-IR)、拉曼(Raman)和太赫兹(THz)光谱技术在室温下对3,4,5-三羟基苯甲酸(3,4,5-THBA)的无水和水合晶型进行了表征。运用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法分别对两种晶型进行了分子结构优化和频率模拟计算,并根据实验数据对其分子振动模式进行归属,发现3,4,5-THBA两晶型的分子振动模式有着显著不同。研究结果表明,结晶水分子与3,4,5-THBA分子之间的相互作用使得水合与无水晶型的空间构型不同。这一研究结果为利用光谱技术辨别药物晶型和进一步分析研究分子内和分子间相互作用提供了实验及理论依据。     

腺嘌呤与富马酸共晶体的太赫兹光谱分析

利用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术在室温下对腺嘌呤、富马酸及两者的共晶体进行测量, 实验结果显示腺嘌呤与富马酸共晶体在0.92、1.24、1.52 THz处有明显的吸收峰, 与腺嘌呤和富马酸不同, 表明共晶体物相结构不同于原料. 根据腺嘌呤分子氢键供体与受体的结构特点, 使用密度泛函理论(DFT)对腺嘌呤与富马酸三种可能的共晶体结构进行模拟. 结果显示其中一种可能的共晶体结构在0.89、1.16、1.41 THz处存在特征吸收峰, 与实验结果较好吻合. 由此判断腺嘌呤与富马酸共晶体氢键形成位置为腺嘌呤的氨基与富马酸其中一个羧酸的碳氧双键形成氢键, 而此羧酸的羟基与腺嘌呤六元环上的邻位氮原子形成第二处氢键. 本文还结合理论模拟的结果对腺嘌呤与富马酸共晶体的特征吸收峰对应的相关振动模式进行了归属.     

氯磺丙脲Ⅰ型与Ⅲ型的红外、拉曼及太赫兹光谱研究

使用FTIR,FT-Raman和太赫兹时域光谱(terahertz time-domain spectroscopy, THz-TDS)技术在室温下对氯磺丙脲的Ⅰ型与Ⅲ型进行分析与表征 。结果显示氯磺丙脲Ⅰ型与Ⅲ型在三种光谱中都表现出明显的差异。红外光谱与拉曼光谱中,Ⅰ型与Ⅲ型的光谱差异主要是吸收峰峰位的移动 和峰强的改变;此外,在拉曼光谱中Ⅲ型在100～1 800 cm-1的特征峰明显多于Ⅰ型;太赫兹光谱中,Ⅰ型在0.90, 1.09和1.29 THz处 有特征峰,而Ⅲ型在0.92, 1.11, 1.23和1.63 THz处有特征峰,尤其是1.63 THz处的一个强峰,明显区别于Ⅰ型。采用密度泛函理论(DFT)对氯磺 丙脲两种晶型进行分子模拟,模拟结果与实验光谱较好吻合,同时模拟结果也表明氯磺丙脲Ⅰ型与Ⅲ型在0.9 和1.1 THz处的多分子振动模式相 同,可以为氯磺丙脲其他晶型的太赫兹谱归属提供参考。该结果为药物多晶型的IR, Raman以及太赫兹光谱研究提供了依据。     

硫代巴比妥酸多晶型的太赫兹光谱和DFT理论分析

硫代巴比妥酸是目前多晶型种类较丰富的一类固体药物。利用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术对硫代巴比妥酸晶型Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ和水合晶型进行表征分析,得到明显不同的太赫兹光谱,表明THz光谱技术可以有效鉴别硫代巴比妥酸不同类多晶型。硫代巴比妥酸晶型Ⅳ为异构多晶型,它在0.65 THz处的宽峰以及1.02,1.41 THz处的吸收峰明显区别于晶型Ⅰ和Ⅱ简单的物理混合。运用密度泛函理论(DFT)对硫代巴比妥酸晶型Ⅳ的两种可能结构进行了分子结构优化和光谱模拟,模拟结果显示其中的结构a在0.41/0.47,0.89和1.35 THz处具有吸收峰,与实验结果较吻合。由此推断晶型Ⅳ由硫代巴比妥酸异构体A的硫酮键中的S7和异构体B酰胺中的H23构成第一处氢键,异构体B硫酮键中的S20和异构体A酰胺中的H13形成第二处氢键。本文还结合理论模拟结果对硫代巴比妥酸晶型Ⅳ的振动模式进行归属。