计算技术和理论建模的最新进展显著改变了分子系统的研究，使得能够高精度预测复杂的相互作用，同时减少了对实验程序的依赖[1]，[2]。这些发展为药物发现、材料科学和分子生物学[3]，[4]，[5]的进步提供了加速。在这些进展中，电荷转移相互作用起着关键作用，特别是在开发具有光电子学和医学应用潜力的材料方面[6]。
药物-药物相互作用（DDIs）在药理学中仍然是一个重要的考虑因素，因为同时使用多种药物可能导致治疗效果改变或不良反应[7]，[8]。将光敏药物分子纳入电荷转移系统为药物开发和功能性材料应用带来了令人兴奋的前景[9]，[10]。本研究使用计算和实验方法研究了美洛昔康、吩噻嗪和普罗马嗪（三种具有药理活性的化合物）之间的分子相互作用，以阐明它们的供体-受体行为并评估其作为光诱导材料的潜力。
美洛昔康，也称为2-[(2,3-二甲基苯基)氨基]苯甲酸（DMPABA），是一种非甾体抗炎药（NSAID），具有止痛、抗炎和退烧作用[11]。它通过抑制环氧化酶（COX）来减少前列腺素的合成[12]。
吩噻嗪是用于治疗精神分裂症、双相情感障碍和其他精神病性疾病的神经安定药物。这些含有氮和硫的杂环化合物还具有抗菌特性。除了作为多巴胺受体的拮抗剂外，吩噻嗪还被证明可以抑制钙调蛋白和蛋白激酶C，减少细胞增殖，并逆转多重耐药性——使其结构特性在药物开发中具有价值[13]，[14]。
普罗马嗪是一种常用的精神药物，也显示出潜在的抗癌应用[15]。作为氯丙嗪的主要代谢物，普罗马嗪属于脂肪族吩噻嗪类，具有类似的性质和治疗效果，包括镇静作用和中等的抗胆碱能和锥体外系副作用。尽管其抗精神病活性相对较弱，但普罗马嗪可以用作短期精神运动激动的辅助治疗。虽然普罗马嗪在兽医医学中用作镇静剂，但在人类治疗中的批准应用仍然有限[16]。
已知美洛昔康与各种中枢神经系统药物相互作用，包括吩噻嗪[17]，[18]，[19]。与特定化合物（如普罗马嗪）的相互作用可能会影响它们的药理或物理化学性质[20]。因此，本研究旨在研究美洛昔康和吩噻嗪（及其衍生物普罗马嗪）之间的分子相互作用。最近的研究表明，通过调节氢键、π-π堆叠和供体-受体相互作用等分子间力，可以显著改变苯酸及相关芳香药物的稳定性和物理化学行为[21]，[22]，[23]，[24]。计算超分子化学的进展表明，调节弱相互作用可以显著影响药物类似系统的分子堆积、构象行为和整体稳定性。吩噻嗪（PHENO）是一种具有强π-受体/电子供体特性的共轭杂芳香骨架，可以通过π-π相互作用和定向氢键容易形成稳定的非共价组装[25]，[26]。像普罗马嗪这样的质子供体系统进一步增强了MEF的氢键网络[27]。基于DFT的最新研究表明，将芳香药物分子与富电子或质子供体伴侣配对可以重新组织电子结构并增强分子间稳定性[28]。分子对接同样提供了关于优选结合基序的补充见解[29]。基于这些发现，本研究结合了DFT、NCI-RDG、ELF和对接分析，以阐明PHENO驱动的供体-受体相互作用和质子供体效应在MEF-PRO复合物中如何增强非共价网络并提高MEF的结构和电子稳定性，这与芳香复合物设计中使用的更广泛策略一致。
分子对接是一种广泛使用的计算方法，用于预测和分析目标蛋白与潜在抑制化合物之间的相互作用。这项技术在现代药物发现中起着关键作用，无需进行广泛的实验筛选即可提供关于结合亲和力、取向和相互作用轮廓的见解[30]，[31]，[32]。对接研究有助于识别有前景的配体，估计结合能，并可视化氢键和疏水接触等关键相互作用，这对于理解抑制的分子基础至关重要。在神经疾病和精神疾病背景下，多巴胺D2受体是一个关键的治疗靶点，计算对接提供了一种有效的策略来评估可能调节其活性的候选分子。吩噻嗪被广泛用作抗精神病药物，通过与中枢神经系统中的多个受体相互作用发挥其治疗效果，尤其是通过强效拮抗多巴胺能受体[33]。
涉及具有电子供体或受体基团的分子的电荷转移系统是电子和光学材料的基础。尽管对分子内电荷转移系统进行了大量研究[34]，[35]，[36]，[37]，[38]，但对分子间电荷转移系统的研究仍然相对有限，这突显了当前研究中的一个明显空白[39]，[40]，[41]，[42]。
本研究通过密度泛函理论（DFT）和时依赖DFT（TD-DFT）计算研究了美洛昔康与杂环化合物吩噻嗪和普罗马嗪之间的相互作用，以评估它们作为光活性供体-受体复合物的潜力。确定了最稳定的分子结构，预测了UV-Vis光谱，并评估了结合强度。对HOMO-LUMO轨道、能量间隙和电子反应性的分析提供了关于这些复合物供体-受体行为的见解。检查了π-π堆叠和氢键等非共价相互作用，包括键强度和方向性。此外，时依赖DFT（TD-DFT）计算探讨了光照下结构和电子性质的变化，而UV-Vis吸收和荧光实验验证了计算结果——增强了对这些系统光物理性质的理解。还进行了DFT计算以研究化合物的极化率和一级超极化率。
本研究的结果表明，美洛昔康、吩噻嗪和普罗马嗪作为光诱导材料具有有希望的特性，突出了它们在药物化学和材料科学中的潜在应用。
