二维相关分析光谱技术

给出推导二维相关光谱和推广至普遍意义上的数学过程,其物理含义和二维相关光谱的性质及其解释规则。以应用实例给出了该光谱技术在分析结构、相互作用等相关性方面的独特性质。还给出紫外可见二维相关光谱。     

二维相关红外光谱法与阿胶的真伪鉴别

采用傅里叶变换红外光谱法(FT-IR)和二维相关红外光谱技术(2D-IR)对几种阿胶进行了真伪鉴别。实验结果表明,伪品阿胶和黄明胶与标本东阿阿胶的谱图较为相似,尤其是黄明胶与阿胶极其相似,仅仅在1648cm^-1的酰胺I带的吸收峰和东阿阿胶有9个波数的区别;不同批次和厂家的正品阿胶的红外光谱图更为相似,难以区分开,借助于二维相关红外光谱法,获取了物质的微观结构信息,提高了谱图的分辨率,几种真品阿胶得到了直观有效的鉴别。     

β-环糊精变温红外光谱的二维相关分析

基于热分析和变温红外光谱,借助于二维相关分析法,揭示了β-CD在空气中的热变行为,22—150℃,脱出吸附水和结晶水;150—260℃,伯羟基被空气中的氧气氧化为醛;当温度高于20℃时,β-CD发生了强烈的氧化反应,糖环和大环均被破坏,最终生成C02和H2O。该法为环糊精热稳定性机理的研究提供了一个有价值的理论依据。     

移动窗口二维相关光谱技术

移动窗口二维相关光谱是一种新的二维相关分析方法,它将移动窗口的概念和二维相关分析方法有效地结合在了一起,利用移动窗口将庞大的光谱数据按矩阵分割成若干个便于操作的子矩阵,用二维相关光谱分别处理,将得到的结果综合分析,用以光谱变量和扰动变量为坐标的等高图表现出来,从中可以非常直观地观察出光谱强度在扰动变量方向上的变化,进而找出引起光谱强度突变的特征扰动点。本文主要介绍了移动窗口二维相关光谱的计算方法、基本特征、影响因素和实际应用,同时还详细介绍了以它为基础改进得到的扰动相关移动窗口二维相关光谱。扰动相关移动窗口二维相关光谱包括同步图和异步图,它不仅能很好地反映出引起光谱强度突变的特征扰动,还能详尽地描述出光谱强度在扰动过程中的变化情况。     

广义二维相关光谱在红外和拉曼光谱研究中的应用

介绍广义二维相关分析方法 ,给出了二维相关光谱的广义数学公式及其推广过程。阐述了广义二维相关光谱的基本性质。给出了二维相关在傅立叶变换拉曼和近红外的应用实例 ,以证明广义二维相关光谱在结构分析以及相关性方面的独特效用。     

二维红外相关光谱在双氰胺固化环氧树脂体系中的应用

利用原位红外加热炉模拟双氰胺固化环氧树脂体系的固化反应过程,实时测试并记录反应过程中官能团结构的变化;将一维红外光谱和二维红外光谱相结合进行分析,给出固化过程中各官能团的变化顺序和趋势。 在双氰胺固化环氧树脂体系中,双氰胺首先分解成氰基胺,然后再和环氧树脂发生开环加成反应,生成亚胺结构,通过重排生成酰胺结构。 双氰胺分解为氰基胺的反应是可逆反应。 将原位红外、一维红外与二维红外三者结合是阐明热固性树脂固化反应机理的非常有效的手段。     

二维相关红外光谱与奶粉的品质分析

采用红外光谱法(FT-IR)并结合二阶导数谱对几种奶粉产品进行了无损快速鉴别。结果表明：不同脂肪含量的奶粉其最主要的差别直观地表现在1747cm^-1对应的脂肪C=O吸收峰强度的不同;同理,不同糖含量的奶粉红外谱图上的主要差别就体现在糖的特征峰带(1150—900cm^-1)的强度上。最后,采用二维相关红外光谱法(2D-IR)对全脂奶粉和全脂甜奶粉进行了热扰动过程研究,发现由于糖类物质的加入,奶粉蛋白成分在常温下变得相对稳定。该法为研究奶粉的稳定性提供了一条新的途径。     

抗坏血酸升温氧化过程的二维相关红外光谱分析

采用傅里叶变换红外光谱法 (FTIR)和二维相关分析 (2DCorrelationAnalysis)技术研究了固态抗坏血酸在 2 0℃～ 1 60℃的升温氧化过程。结果表明 :抗坏血酸随着温度升高的红外光谱的特征峰在一维图上变化不明显。借助于二维相关分析 ,不仅提高了谱图的分辨率 ,将一维红外谱图上 1 674cm- 1 处的单峰分解为两个自相关峰 ,显示了抗坏血酸的互变异构体中酮式结构的CO基团和醇式结构的CC基团的振动 ;还揭示了分子内各官能团之间的相互作用 ,反映了在升温氧化过程中这些基团之间的协同关系和变化的先后顺序。抗坏血酸分子中CO、CC和COC基团发生了相互作用 ,其变化的顺序是CC先于COC发生偶极矩的变化 ,最后是CO发生变化 ,此现象与抗坏血酸的氧化反应机理相一致。总之 ,二维相关红外分析可以作为研究抗坏血酸升温氧化过程中结构动态变化的一种新方法 ,也为抗坏血酸在氧化过程中的机理研究提供了一个重要的理论依据。     

二维相关振动光谱技术

从发展历史、计算方程、性质规则等方面系统地介绍了近年来发展起来的二维相关光谱技术.结合各种常见的一维振动光谱, 如红外、拉曼、荧光、近红外-红外等光谱举例阐述了二维振动光谱的优势及其普适性.介绍了在广义二维相关光谱理论上最新延伸发展起来的二维样品-样品相关技术和二维杂化相关技术的基本理论, 并将之与传统的二维变量-变量相关技术(广义二维相关光谱)进行了比较.     

二维红外光谱研究聚碳酸酯薄膜中水的扩散

利用二维衰减全反射红外光谱方法,研究了水在聚碳酸酯(PC)薄膜中的扩散过程,发现水的羟基弯曲振动谱带中可以分辨出分别位于1672、1646和1621 cm-1的吸收峰,而羟基伸缩振动谱带中可以分辨出分别位于3560、3425和3255 cm-1的吸收峰,由此可知水分子在聚碳酸酯薄膜中存在3种状态,分别为与羰基形成强、中强氢键作用的水分子和进入PC微孔中的弱氢键作用的水分子。 经过二维相关分析得到水分子进入PC薄膜的顺序为首先形成中等强度的氢键,然后形成弱和强2种强度的氢键。     

不同产地黄芪的红外光谱鉴别研究

采用红外光谱、二阶导数红外光谱和二维相关红外光谱,对四种不同产地的黄芪原药材进行了鉴别研究。结果表明:不同产地黄芪的红外光谱和二阶导数红外谱具有一定的相似度,与淀粉的红外谱图比对,4个不同产地的黄芪均含有淀粉,其中陕西绥德产黄芪的淀粉含量比其它3个产地黄芪的都要高。山西浑源和山西天镇产黄芪谱图的1 510、1 425cm-1木质素特征峰比内蒙古固阳和陕西绥德产黄芪的更为明显,说明前二者产黄芪中木质素含量高于后二者产黄芪。在二维相关红外谱图上,根据4个产地黄芪的相对峰强度的差异,可进行产地的鉴别。研究结果表明对于不同产地黄芪的鉴别,红外三级鉴定法是一种快速有效的新方法。     

Characterization of Adulterated Milk by Two-Dimensional Infrared Correlation Spectroscopy

A new approach for discrimination of adulterated milk is reported using two-dimensional infrared (IR) correlation spectroscopy by multiway principal component analysis (MPCA) and least squares support vector machines (LS–SVM). First, the synchronous two-dimensional spectra of pure and adulterated milk were calculated. Then, MPCA was used to reduce the dimensions, extract features of two-dimensional correlation data set, and distinguish adulterated milk and pure milk. Finally, a LS-SVM model was developed using the scores of the first thirteen principal components from synchronous two-dimensional correlation spectra computed by MPCA as the input variables. The ratios of correct classification were 100% and 96.3% for calibration set and prediction set, respectively. The area under the receiver operating characteristic curves (ROC) of 0.991 for prediction set was obtained by LS–SVM. The results indicate that two-dimensional correlation infrared spectra combined with MPCA–LS–SVM may be a rapid screening technique for discrimination of adulterated milk with good accuracy.     

运用二维相关红外光谱分析技术研究芦丁的热微扰过程

采用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)和二维相关分析(2D correlation analysis)技术研究了固态芦丁20℃～160℃的升温过程。实验结果显示,芦丁红外光谱的特征峰在红外图上随着温度升高变化不明显,说明实验中芦丁分子没有发生氧化反应。借助于二维相关分析,提高了谱图的分辨率,将芦丁分子中不同苯环的骨架振动峰在二维同步图上显示并区分开来。同时还揭示了芦丁分子内各官能团之间的相互作用,反映了在热微扰过程中这些基因之间的协同关系和变化的先后顺序。分析结果表明;芦丁分子中两个苯环,杂环的C=O及=C-O-C基因发生了相互作用。其变化的顺序是和含氧杂环相连的苯环,C=O,=C-O-C和含氧杂环相并的苯环。此结论与芦丁的氧化反应机理相一致。总之,二维相关红外分析可以作为研究芦丁热微扰过程中结构动态变化的一种新方法,也为芦丁在氧化过程中的机理研究提供了一个重要的理论依据。     

红外光谱法对肉苁蓉径向不同部位的分析与评价

采用傅里叶变换红外光谱、二阶导数谱和二维相关红外光谱技术对肉苁蓉由表及里3个部位的药材粉末及其水提物和醇提物进行了分析与评价研究.结果表明,肉苁蓉不同部位的一维光谱非常相似,三者相似系数分别为0.9605,0.944和0.976;二阶导数谱中峰位和峰强的差异明显.1430～1700 cm-1范围内的二维相关谱中皮部自动峰有3个,而中部及髓部均为4个,更直观的反映出三者的差异.不同部位水提物和醇提物的分析结果进一步明确了肉苁蓉皮部芳香类、环烯醚萜类及糖苷类物质与中部和髓部存在明显不同,而髓部的水溶性多糖、半乳糖醇和苯乙醇苷类物质均高于其它部位.可见红外光谱法结合二维相关红外光谱技术为同种药材不同部位的细微差异分析和评价提供了一种快速、全面和客观的方法和手段.     

松杉灵芝不同部位的红外光谱分析研究

采用红外光谱三级鉴定法对松杉灵芝菌盖、表皮、菌柄、子实体不同部位的红外光谱图进行了整体分析。结果表明:松杉灵芝的各部位均含萜类、甾醇类、氨基酸、多肽、蛋白质和糖苷类等物质。在松杉灵芝的一维红外光谱中,菌盖的1 649cm-1峰的相对强度明显比表皮、菌柄和子实体强,说明菌盖中所含的氨基酸、多肽、蛋白质物质的量比其它部位高;在二阶导数谱中,四者在1 720~1 600cm-1范围内峰形差别较大,进一步说明松杉灵芝不同部位所含氨基酸、多肽、蛋白质物质不一致;而二维相关红外光谱中,各部位自动峰的数目、峰位置和峰相对强度都有所不同,可推断松杉灵芝各部位本身所含的糖苷类物质是不一致的。     

傅里叶变换红外光谱和傅里叶变换拉曼光谱法无损鉴别药材的真伪

利用傅里叶变换红外（FT-IR）和近红外傅里叶变换拉曼（NIR FT-aman）光谱法对大黄（西宁大黄）与伪品大黄（华北大黄、山大黄、水根大黄）进行了无损快速的鉴别。结果表明：尽管正品大黄与伪品大黄差别较小,有大部分的化学成分有很大的相同之处,但在红外、拉曼谱图中各自的特征峰较突出,根据谱峰的强度和位置可容易地将它们区别开来。红外和拉曼光谱法相互印证,相互补充,具有快速、准确、操作简单、重复性好、不需对样品进行分离提取,可直接鉴别等特点。     

傅立叶变换拉曼光谱和红外光谱鉴别塑料

用傅立叶变换拉曼光谱、衰减全反射红外光谱和近红外光谱结合OPUS/Ident软件对添加不同填料、不同助剂的塑料进行鉴别分类。结果表明:分子光谱结合化学计量学鉴别塑料是一种快速可靠的方法。其中拉曼光谱和衰减全反射红外光谱能够直接区分样品,而近红外光谱非常类似,不能直接区分。但是用OPUS/Ident软件中的W ard算法处理这3种光谱后,得到的树形图能够将样品准确分类。     

Structure and Two-dimensional Correlation Infrared Spectroscopy Study of a New One-dimensional Chain Compound:(4,4''-Hbpy)3[NaMo8O26] (4,4''-bpy)2(H2O)4 (bpy = Bipydine)

A novel compound, (4,4'-Hbpy)3[NaMo8O26](4,4'-bpy)2(H2O)4 1 (bpy = bipydine),was synthesized by the hydrothermal method. Single-crystal X-ray diffraction shows that compound 1 belongs to the monoclinic system, space group C2/m with a = 19.1921(5), b = 18.6931(6), c = 9.3821 (3) (A), β = 104.8020(11)°, V = 3254.22(17) (A)3, C50H51Mo8N10NaO30, Mr = 2062.52, Z = 2,F(000) = 2016,μ = 1.591 mm- 1 and Dc = 2.105 g/cm3. The final R = 0.0283 and wR = 0.0912 for 3118 observed reflections (I ＞ 2σ(Ⅰ)). Compound 1 contains the β-[Mo8O26]4- anion, sodium ion, 4,4'-bpy and lattice crystalline water molecules. The β-[Mo8O26] units link the sodium ion to form a chain structure. The infinitechains of [Na(Mo8O26)]3- blocks are surrounded by protonized 4,4'-bpy cations,4,4'-bpy and lattice crystalline water molecules. The 2D-IR correlation spectroscopy study indicates that the stretching vibrations of Mo=O occur more preferentially due to the thermal effect. The TGA analysis shows that compound 1 has high thermal stability.