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第45卷，第4期光谱学与光谱分析Vol.45,No.4,pp908-913

2025年4月SpectroscopyandSpectralAnalysisApril,2025

吡啶二甲酸结构异构体的太赫兹光谱分析

济²，刘雅丽²，何明霞²，黄华3，曲秋红2*，张逸竹2*

骆国防，齐济

200437

1.国网上海市电力公司电力科学研究院，上海

2.天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津

律300072

3.国网上海市电力公司，上海200437

摘要在食品和药品生产过程中，同分异构体的识别和区分是一个重要且复杂的问题，尤其是在它们分

子式相同但晶体结构不同的情况下。吡啶二甲酸作为一种广泛应用于医药合成的关键中间体，不同的异构

体表现出不同的物理和化学性质，对其进行有效区分尤为关键。太赫兹光谱技术被视作检测同分异构体的

新手段，利用高分辨率太赫兹时域光谱仪对2，3-吡啶二甲酸、2，4-吡啶二甲酸、2，5-吡啶二甲酸、3，4-吡啶

二甲酸以及3,5-吡啶二甲酸进行测量，揭示了它们在不同质量分数下的独特太赫兹吸收特征。这些异构体

的吸收特性在太赫兹波段有不同差异。通过密度泛函理论计算，对比了理论模拟与实验测量结果，揭示了这

些化合物的主要振动模式，包括羧基和吡啶环的扭转振动、键角弯曲以及它们的耦合作用。研究展现了太赫

兹光谱在物质鉴别方面的独特优势，并指出其与红外光谱的显著区别。研究结果不仅为理解吡啶二甲酸衍

生物的太赫兹光谱特征提供了参考，也展示了太赫兹光谱在化学物质分析和识别方面的应用潜力，对医药

中间体的合成和鉴别提供了新的依据。

关键词太赫兹时域光谱；吡啶二甲酸；密度泛函理论；同分异构体

中图分类号：0433文献标识码：AD0I:10.3964/j.issn.1000-0593(2025)04-0908-06

在该领域显得尤为重要。

引言太赫兹（Terahertz，THz)光谱学，覆盖0.1～10THz频

段的电磁波谱，位于微波和红外（infrared，IR)范围之间[3]，

在食品和药品的生产过程中，同分异构体的形成是一个对分子的构象性质及其周围环境具有高度敏感性，在固体化

常见现象。这些化合物虽具有相同的分子式，但由于晶体结学研究中已引起广泛关注[4]。太赫兹波作用于物体可能源于

构的差异，展现出不同的物理和化学特性。因此，采用高效各种分子间的相互作用模式，例如平动、转动和氢键拉

的分析技术对含有同分异构体的晶体进行鉴别显得尤为伸[5]，这使得解析实验测得的太赫兹光谱特征的来源变得复

关键。杂。在缺乏合适的理论框架的情况下，确定光谱特征的来源

吡啶二甲酸（Pyridinedicarboxylicacid，PDCA)，亦称二并区分结构异构体是一个巨大的挑战。太赫兹时域光谱技术

甲吡啶酸，是一种有机化合物，分子式为C,H,NO4。它是吡已被证明是一种快速且有效的方法，用于检测和定性区分同

啶的衍生物，其结构特征在于吡啶环的两个位置被羧基所取分异构体。此外，结合密度泛函理论（densityfunctionaltheory，

代。PDCA呈白色至淡黄色固态，熔点较高，且在水中表现DFT)模拟物质的太赫兹光谱，并将观测到的太赫兹吸收光

出弱酸性。作为医药合成的关键中间体，其应用极为广谱特征与相应的振动模式相关联，为异构体的定性分析提供

泛[11。为确保药物生产的安全