红外光谱分析法二、红外光谱仪一、概述1、红外光区的划分：红外光谱在可见光区和微波光区之间，波长范围约为0.75~1000µm，根据仪器技术和应用不同，习惯上又将红外光区分为三个区：近红外光区（0.75~2.5µm）中红外光区（2.5~25µm）远红外光区（25~1000µm）2、工作原理：3、近红外光谱：4、近红外光谱的优点和缺点：二、红外光谱仪色散型红外光谱仪原理示意图：2、Fourier变换红外光谱仪（FTIR）傅里叶变换红外光谱仪工作原理图：（1）扫描速度极快（2）具有很高的分辨率（3）灵敏度高除此之外，还有光谱范围宽（1000~10cm-1）；测量精度高，重复性可达0.1%；杂散光干扰小；样品不受因红外聚焦而产生的热效应的影响；特别适合于与气相色谱联机或研究化学反应机理等。要获得一张高质量红外光谱图，除了仪器本身的因素外，还必须有合适的样品制备方法。红外光谱法对试样的要求：（1）试样应该是单一组份的纯物质，纯度应>98%或符合商业规格，才便于与纯物质的标准光谱进行对照。多组份试样应在测定前尽量预先用分馏、萃取、重结晶或色谱法进行分离提纯，否则各组份光谱相互重叠，难于判断。（2）试样中不应含有游离水。水本身有红外吸收，会严重干扰样品谱，而且会侵蚀吸收池的盐窗。（3）试样的浓度和测试厚度应选择适当，以使光谱图中的大多数吸收峰的透射比处于10%~80%范围内。制样的方法：1.气体样品气态样品可在玻璃气槽内进行测定，它的两端粘有红外透光的NaCl或KBr窗片。先将气槽抽真空，再将试样注入。2.液体和溶液试样（1）液体池法（2）液膜法3.固体试样（1）压片法（3）薄膜法（2）石蜡糊法近红外光谱技术是一种现代高新分析测试技术，主要包括近红外光谱仪、化学计量学软件和应用模型3个部分，具有分析速度快、样品处理简单、无需试剂、无污染、多组分检测等特点。近红外光谱法在药学领域中的应用范围相当广泛，它不仅适用于药物的多种不同状态如原料、片剂、胶囊以及液体等制剂的分析检测，还可用于不同类型的药品，如蛋白质、中药、抗生素等药物的分析。近红外光谱分析技术在药物分析中的应用包括定性分析和定量分析。（一）定性分析：1、定性分析方法：1）相关系数法：是最广泛使用的相似性判别方法，它是己知的平均光谱与样品光谱特征值之间的夹角余弦。理论上，若两个谱图完全相同，则相关系数为1；但由于测量误差和噪音的影响，相关系数总是接近于1。2）主成分分析法(PCA)：是通过主成分得分构筑的主成分空间进行样品定性判断。在多维空间中，某一类物质的主成分得分会聚成一族。3）马氏距离法(MD)：是通过多波长下的光谱距离定量描述出测量样本离校正集样本的位置，因而在光谱匹配异常点检测和模型外推方面都很有用。2、已知物的鉴定将试样的谱图与标准的谱图进行对照，或者与文献上的谱图进行对照。如果两张谱图各吸收峰的位置和形状完全相同，峰的相对强度一样，就可以认为样品是该种标准物。如果两张谱图不一样，或峰位不一致，则说明两者不为同一化合物，或样品有杂质。如用计算机谱图检索，则采用相似度来判别。使用文献上的谱图应当注意试样的物态、结晶状态、溶剂、测定条件以及所用仪器类型均应与标准谱图相同。3、测定未知物的结构红外光谱法定性分析的一个重要用途。如果未知物不是新化合物，可以通过两种方式利用标准谱图进行查对：（1）查阅标准谱图的谱带索引，与寻找试样光谱吸收带相同的标准谱图；2）进行光谱解析，判断试样的可能结构，然后在由化学分类索引查找标准谱图对照核实。在对光谱图进行解析之前，应收集样品的有关资料和数据。了解试样的来源、以估计其可能是哪类化合物；测定试样的物理常数，如熔点、沸点、溶解度、折光率等，作为定性分析的旁证（二）定量分析：1、定量分析方法：1）主成分回归法(PCR)的原理与PCA相同，PCR在解释光谱数据时起着重要作用，从主成分权重图中能够确定主成分与哪个组份有关。2）偏最小二乘法(PLS)：是一种全光谱分析方法，充分利用多个波长下的有用信息，不需刻意的选择波长，并能滤去原始数据噪音，提高信噪比，解决交互影响的非线性问题，很合适在NIR中使用3）逐步回归分析(SLR)法：是从对因变量有影响的许多变量中，选择一些变量作为自变量建立“最优”回归方程，对因变量进行预报和控制。（2）吸光度的测定1）一点法该法不考虑背景吸收，直接从谱图中分析波数处读取谱图纵坐标的透过率，再由公式lg1/T=A计算吸光度。实际上这种背景可以忽略的情况较少，因此多用基线法。2）基线法通过谱带两翼透过率最大点作光谱吸收的切线，作为该谱线的基线，则分析波数处的垂线与基线的交点，与最高吸收峰顶点的距离为峰高，其吸光度A=lg（I0/I）。实例：红外光谱法快速鉴别维生素B1维生素B1的结构式：1、仪器设备