红外光谱仪凭借其快速、准确、非破坏性（部分模式）的特点，在药物研发的全流程中扮演关键角色，从早期药物分子设计到后期生产质量控制均有核心应用。以下按药物研发的主要阶段，详细拆解其具体用途：

一、药物发现阶段：分子结构确认与活性筛选辅助

在药物分子设计、合成及活性化合物筛选阶段，红外光谱仪的核心作用是验证目标分子结构的正确性，确保合成产物与设计的 “药物分子” 一致，避免因结构偏差导致后续研发方向错误。

1. 新化合物结构验证

药物研发初期需合成大量候选化合物（如小分子抑制剂、活性中间体），红外光谱可通过 “特征官能团吸收峰” 快速确认结构：

例如，若目标分子含 “羧基（-COOH）”，其红外光谱会在 1700-1725 cm⁻¹（C=O 伸缩振动）和 2500-3300 cm⁻¹（O-H 伸缩振动，宽峰）出现特征峰；若含 “氨基（-NH₂）”，则在 3300-3500 cm⁻¹ 出现两个中等强度的对称 / 不对称伸缩振动峰。

通过对比 “理论计算光谱” 与 “实际测定光谱” 的峰位、峰形、峰强，可直接判断合成产物是否为目标化合物，排除 “同分异构体” 或 “合成杂质” 干扰。

2. 活性化合物构效关系（SAR）辅助分析

构效关系是药物发现的核心（即 “分子结构决定药理活性”），红外光谱可辅助分析官能团变化对活性的影响：

例如，某类抗菌药物的 “β- 内酰胺环” 是活性关键位点，若合成过程中该环破裂，红外光谱中 1750-1780 cm⁻¹（β- 内酰胺环 C=O 伸缩振动）的特征峰会消失，同时伴随杂质峰出现，可快速判断该化合物无活性，无需进入后续体外 / 体内实验，节省研发成本。

二、药物制剂阶段：剂型开发与辅料相容性验证

药物需制成特定剂型（如片剂、胶囊、注射剂）才能用于临床，此阶段需确保 “药物活性成分（API）与辅料”“辅料与辅料” 之间无不良相互作用（如降解、结晶度变化），否则会影响药效或产生毒副作用，红外光谱是该环节的核心验证工具。

1. 辅料相容性研究

制剂中常用辅料（如填充剂乳糖、黏合剂羟丙甲纤维素、包衣材料丙烯酸树脂）可能与 API 发生相互作用（如酸碱反应、氢键结合），红外光谱可通过 “特征峰变化” 快速检测：

示例：若 API 含 “酚羟基（-ArOH）”，与碱性辅料（如硬脂酸镁）混合后，酚羟基的 O-H 伸缩振动峰（3200-3600 cm⁻¹）会向低波数移动（氢键作用），或峰强减弱（发生酸碱中和），提示两者不相容，需更换辅料（如改用滑石粉）。

2. 制剂稳定性监测

制剂在储存过程中可能因温度、湿度、光照等因素降解（如 API 氧化、水解），红外光谱可非破坏性地监测降解过程：

例如，阿司匹林（含乙酰氧基）在潮湿环境下易水解为水杨酸（含酚羟基），通过定期测定制剂的红外光谱，若 3200-3600 cm⁻¹（水杨酸酚羟基）的峰强逐渐增强，同时 1750 cm⁻¹（阿司匹林乙酰氧基 C=O）的峰强减弱，可判断制剂发生降解，需优化包装（如使用防潮铝塑泡罩）或储存条件。

3. 剂型关键质量属性（CQA）分析

部分剂型的 “物理状态” 直接影响药效（如溶解度、溶出速率），红外光谱可快速分析：

例如，难溶性 API 常制成 “无定形固体分散体”（提高溶解度），无定形结构的红外光谱无尖锐的结晶峰，而若储存过程中转化为结晶态，会出现特定的结晶振动峰（如某 API 结晶态在 1230 cm⁻¹ 有尖锐峰），可通过红外光谱判断无定形结构的稳定性。

三、药物生产与质量控制（QC）阶段：原料与成品的快速检测

药物生产需严格控制 “原料纯度” 和 “成品一致性”，红外光谱因检测速度快（单次检测 < 10 分钟）、无需复杂前处理，成为生产线上的 “快速质控工具”。

1. 原料药（API）纯度检查

原料药中的杂质（如合成副产物、残留溶剂、重金属配合物）会在红外光谱中产生 “额外吸收峰”，可快速判断纯度是否达标：

例如，合成左氧氟沙星时，若残留 “哌嗪中间体”，其红外光谱会在 1450 cm⁻¹（哌嗪环 C-N 伸缩振动）出现杂质峰，通过对比 “标准品光谱” 与 “样品光谱” 的差异，可快速筛查不合格原料，避免流入生产环节。

2. 成品批次一致性验证

不同批次的制剂需保证 “API 含量、辅料比例、物理状态” 一致（即 “批间均一性”），红外光谱可通过 “光谱匹配度” 快速验证：

操作方式：将每批次样品的红外光谱与 “合格对照品光谱” 进行计算机匹配（如计算相关系数），若匹配度 > 95%，则判断批次合格；若匹配度低（如 < 85%），提示可能存在辅料比例偏差或 API 降解，需进一步排查生产工艺（如混合时间、压片压力）。

3. 晶型药物的晶型纯度控制

许多 API 存在 “多晶型”（同一分子不同晶体结构），不同晶型的溶解度、生物利用度差异极大（如卡马西平的 Ⅰ 型晶型生物利用度低，Ⅲ 型高），红外光谱可精准区分晶型：

例如，卡马西平 Ⅰ 型在 1280 cm⁻¹ 有特征峰，Ⅲ 型在 1295 cm⁻¹ 有特征峰，通过检测成品中特征峰的峰强比，可控制 Ⅲ 型晶型的含量（需≥90%），确保药效稳定。

四、药物分析与监管阶段：仿制药一致性评价与打假

在药物上市后监管中，红外光谱是 “仿制药一致性评价” 和 “药品打假” 的重要工具，核心是验证 “仿制药与原研药的结构、辅料、晶型是否一致”。

1. 仿制药与原研药的一致性对比

仿制药需通过 “质量和疗效一致性评价” 才能上市，红外光谱可从 “分子层面” 对比两者差异：

对比维度：API 的特征峰（结构一致性）、辅料的特征峰（辅料种类一致性）、晶型特征峰（晶型一致性）。若仿制药与原研药的红外光谱完全匹配，可初步判断两者质量一致，为后续溶出度、生物等效性实验提供基础。

2. 假冒伪劣药品的快速鉴别

假冒药品常存在 “API 种类错误”“无 API”“辅料偷换” 等问题，红外光谱可现场快速鉴别（如便携式红外光谱仪）：

例如，假冒 “硝苯地平片”（降压药）可能用 “淀粉” 冒充 API，淀粉的红外光谱在 1020 cm⁻¹（C-O 伸缩振动）和 1640 cm⁻¹（水分子弯曲振动）有强峰，而硝苯地平在 1730 cm⁻¹（C=O 伸缩振动）有特征峰，通过对比可快速识别假货，保障用药安全。