等规聚丙烯结晶谱带二维红外光谱学研究

在1000~800cm-1频率范围内,分别采用一维红外光谱法、二阶导数红外光谱法和四阶导数红外光谱法测定了聚丙烯的结构。研究发现:809cm-1、841cm-1、900cm-1和998cm-1频率处的四个红外吸收峰均归属于等规聚丙烯晶体红外吸收谱带(δcrystalline)。进一步采用二维红外光谱法研究了温度对聚丙烯δcrystalline的影响。研究发现,随着测定温度的升高(30~120℃),聚丙烯分子中δcrystalline红外吸收强度变化快慢顺序为:998cm-1841cm-1900cm-1809cm-1。此项研究显示出二维红外光谱技术在聚丙烯高分子材料热变性分析中的重大作用。     

硬脂酸亚甲基面内摇摆振动二维红外光谱研究

在293~393K温度范围内,分别采用一维红外光谱、二阶导数红外光谱和二维红外光谱测定硬脂酸亚甲基面内摇摆振动(ρCH2)。实验发现:在700~750cm-1范围内,硬脂酸ρCHα存在"第一特征谱带"和未见文献报道的"第二特征谱带"。并进一步研究了温度对于硬脂酸ρCH2红外吸收强度及变化顺序的影响。     

面粉中蛋白质二级结构的红外光谱研究

测定了不同温度下面粉蛋白质酰胺Ⅲ带的一维红外光谱,二阶导数红外光谱和去卷积红外光谱。研究发现:随着测定温度的升高,面粉蛋白质中的α-螺旋结构的、β-转角结构、无规卷曲结构和β-折叠结构红外吸收强度均有所增加。进一步研究了面粉蛋白质酰胺Ⅲ带的二维红外光谱。研究发现:随着测定温度的升高,面粉中蛋白质酰胺Ⅲ带的红外吸收强度变化快慢趋势是:1312cm-1(α-螺旋结构)1285cm-1(β-转角结构)1260cm-1(无规卷曲结构)1229cm-1(β-折叠结构)。     

自然老化谷类种子的二维红外光谱研究

种粮老化影响种子活力及粮食品质。利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR),二阶导数红外光谱(SD-IR)和二维相关红外光谱(2D-IR)方法对不同储藏年份的大麦,小麦,稻谷,玉米和高粱种子进行区分研究。结果显示,原始光谱中几个峰强比有差异;在二阶导数红外光谱中,不同储藏年份种子在1 800～800 cm-1范围内的吸收峰强度和形状显示出差异。二维相关红外光谱结果显示：大麦在1 350～1 800 cm-1,小麦,稻谷,玉米和高粱在860～1 690 cm-1范围内有明显差异,随储藏年份增加,自动峰和交叉峰的数目减少,强度减弱。结果表明,应用傅里叶变换红外光谱结合二维相关红外光谱能有效快速地区分不同储藏年份的谷类种子。     

七种不同产地仙鹤草原药材及提取物的红外光谱与二维相关红外光谱的分析与鉴定

采用红外光谱、二阶导数红外光谱以及二维相关红外光谱,对七种不同产地的仙鹤草原药材及其总鞣酸提取物进行了鉴别分析。仙鹤草原药材的红外光谱中出现了1 151,1 101,1 032 cm-1的淀粉特征峰,同时还出现了1 618,1 318,780 cm-1的草酸钙特征峰,说明在原药材粉末中同时有淀粉和草酸钙存在。原药材丙酮提取物中所含淀粉等基本成分大为减少,而总鞣酸等有效成分的相对含量增加,因此不同产地仙鹤草丙酮提取物的红外光谱中均出现1 711与1 447 cm-1的鞣酸特征峰。应用红外光谱、二阶导数红外光谱以及二维相关红外光谱技术,不仅可以提供仙鹤草主要化学成分的相关信息,还可以对不同产地的仙鹤草药材进行很好的区分。因此红外光谱法是考察中药资源的一种快速、准确、有效的方法。     

黄芩及其提取物红外光谱与二维相关光谱的鉴别

采用二维红外相关技术,对黄芩原药材、饮片及其提取物进行分析研究。在一维红外光谱中,各样本间的谱图十分相似,导数光谱分析发现,经过炮制之后在1 745和1 411 cm-1处吸收峰向高波数位移,1 357 cm-1处吸收峰向低波数位移。二维红外谱图显示的药效组分特征差异明显,生黄芩在1 300～1 800 cm-1波数范围内有4个特征峰,以1 575 cm-1最强;黄芩片的自动峰有3个区域;酒黄芩的自动峰有2个区域。各区域内自动峰均为正相关。不同样品总苷提取物的一维谱图显示, 在1 615, 1 585, 1 450 cm-1(苯环骨架振动)和1 658 cm-1(CO)附近均有特征吸收,二阶导数谱图给出在1 656 cm-1(黄酮的CO)附近有特征峰,推测共有的成分为酚苷类化合物。二维谱图在800～1 800 cm-1波段均体现苯环骨架振动的5个自动峰1 366,1 420,1 508,1 585,1 669 cm-1。可见红外光谱宏观指纹技术可提供大量整体信息,能够较准地把握黄芩的整体质量。可用于研究黄芩药材及饮片特征的相关性。     

白芥子炒制过程的红外及二维相关光谱研究

采用傅里叶变换红外光谱技术动态跟踪药用植物白芥子的炒制过程,获得了不同炒制时间样本的红外谱,二阶导数谱和热扰动下的二维相关红外谱。白芥子的红外谱表明,白芥子在炒制过程中1 747 cm-1油脂特征蜂的相对强度变化不明显,说明白芥子羧酸酯相对较稳定;而1 657 cm-1附近酰胺Ⅰ带峰和1 546 cm-1附近的酰胺Ⅱ带的吸收峰相对强度显著减小,是因为白芥子在高温炒制过程中,蛋白质(酶)发生了热变性;1 055 cm-1附近的纤维多糖的特征吸收峰在炒制10 min后明显减弱,这与药材表皮纤维多糖加热分解相关联。二阶导数谱和二维相关红外谱的变化规律与红外谱的结果相一致,进一步验证了白芥子药材在炒制过程中发生的主要变化是蛋白质变性及多糖的分解。该方法揭示了药材在炮制过程中所发生的物理化学变化过程,从分子光谱水平上奠定了白芥子药材炮制的目的“杀酶保甙”的理论基础。     

八角茴香与其伪品莽草的红外光谱三级鉴定研究

采用红外光谱三级鉴定的方法区分和鉴别了八角茴香及其伪品莽草。红外光谱三级鉴定即依次采用一维红外光谱、二阶导数谱和二维相关红外光谱,分辨率逐渐提高,谱图的差别也进一步放大。一维谱图中,两者整体峰形比较相似,但在3 400 cm-1附近八角茴香只出现一个特征峰3 392 cm-1,而莽草则出现3 482和3 387 cm-1两个特征峰。二阶导数谱在850～1 180 cm-1波段八角茴香的几个强峰峰强相对比较接近,其中1 015 cm-1为图中最强峰,而莽草的最强峰在1 070 cm-1附近;在1 180～1 500 cm-1波段八角茴香在1 469,1 454,1 442 cm-1附近的３个特征峰峰强明显强于1 292,1 276,1 266 cm-1附近的特征峰,而莽草则刚好相反。二维相关红外光谱中差异更明显,850～1 165 cm-1波段八角茴香在主对角线上的自动峰较强峰出现在1 153和1 000 cm-1,而莽草峰强较强的自动峰出现在911和878 cm-1;1 165～1 500 cm-1波段八角茴香呈现2个自动峰,而莽草则出现5个自动峰。可见红外三级鉴定方法是一种快速有效的鉴定中药材的方法。     

刺五加不同部位的红外光谱分析与鉴定

采用红外光谱三级宏观指纹鉴定的方法对刺五加不同部位根、茎、叶原药材及总苷提取物的红外光谱图进行了整体的分析。原药材谱图显示,根和茎谱图较为相似,主要体现草酸钙和淀粉特征峰,而叶的草酸钙特征峰几乎消失,淀粉特征峰的峰形也变得不明显。总苷提取物的一维谱图显示根、茎、叶在1 602,1 514,1452 cm-1(苯环骨架振动)和1 271 cm-1(CO)附近均有特征吸收,因此,推测三者共有的成分为酚苷类化合物。二阶导数谱图给出叶在1 656 cm-1(黄酮的CO)附近特征峰明显强于根和茎,说明叶中黄酮类成分高于根和茎。二维谱图在1 350～1 700 cm-1波段根和茎均体现苯环骨架振动的5个自动峰1 636, 1 600,1 521,1 462,1 453 cm-1,叶除了苯环骨架振动峰外还出现1 656 cm-1黄酮类成分的CO振动,进一步证实叶中黄酮类成分高于根和茎。     

不同产地葛根红外光谱的三级鉴定

运用红外光谱法和二维相关光谱技术对天津八仙山、湖南壶瓶山、重庆金佛山三种产地的葛根样本进行了分析鉴定。分析结果表明：不同产地葛根的红外光谱(一级鉴定)和二阶导数谱(二级鉴定)具有一定的相似度,与淀粉和葛根素的谱图比对,三个样本都富含淀粉和一定量的葛根素,不同的是天津葛根在1 048 cm-1波数处的最强峰与淀粉在986 cm-1处的最强峰相差了62个波数,说明淀粉的含量较低,而在891,835和797 cm-1的特征峰与葛根素的指纹特征更一致,可见葛根素的含量要高一些。在二维相关谱图(三级鉴定)上,三种产地的葛根形成的峰簇的位置和数量不同,可以进行产地的鉴别。结果表明,对于不同产地葛根的分析,红外光谱法的三级鉴定是一种有效和快速的检测方法。     

乳胶C-H面外摇摆振动模式ATR二维红外光谱研究

在303~393K温度范围内,采用变温傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)技术,研究了乳胶的分子结构。实验发现:在3500~600cm~(-1)的频率范围内,乳胶主要存在着C-H伸缩振动模式(ν_(C-H))、C=C双键伸缩振动模式(ν_(C=C))、CH_2弯曲振动模式(δ_(CH2))、CH_3弯曲振动模式(δ_(CH3_)和双键上C-H面外摇摆振动模式(ω_(C-H))等五种。本文主要以乳胶ω_(C-H)为研究对象,进一步开展相关二维红外光谱的研究,考查温度对于乳胶分子结构的影响。研究发现:乳胶ω_(C-H)在837cm~(-1)和841cm~(-1)频率处有红外吸收峰,而随着测定温度的升高,乳胶ωC-H红外吸收强度的变化快慢顺序为:837cm~(-1)841cm~(-1)。此项研究拓展了ATR-FTIR技术在乳胶热变性方面的研究范围。     

三维光谱学--二维红外光谱和时间分辨光谱

本文介绍了一类重要的光谱学分析方法-三维光谱学方法,对其中的时间分辨光谱和二维红外光谱作了详细的介绍,包括它们的基本原理、获取谱图的方法、谱图的性质等.介绍了二维红外光谱方法在光谱学分析中的一些应用领域.三维光谱分析方法已经成为光谱分析中重要的研究方法之一.     

聚对苯二甲酸乙二醇酯C=O伸缩振动模式ATR二维相关红外光谱研究

采用变温傅里叶变换衰减全反射红外光谱技术(ATR-FTIR)结合二维相关红外光谱技术,分别研究了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的羰基红外伸缩振动模式(νC=O)。研究发现:玻璃转化温度(Tg)以下时,PET的νC=O的红外吸收频率包括1700cm~(-1)、1709cm~(-1)和1718cm~(-1),而随着测定温度的升高(313~343K),其红外吸收强度变化快慢顺序为:1709cm~(-1)1700cm~(-1)1718cm~(-1);而当在Tg以上时,PET的νC=O的红外吸收频率包括1709cm~(-1)和1718cm~(-1),而随着测定温度的升高(353~393K),PET的νC=O红外吸收强度变化快慢顺序为:1718cm~(-1)1709cm~(-1)。本项研究拓展了ATR二维相关红外光谱技术在PET高分子材料热变性研究的范围。     

二维红外光谱法对肉豆蔻酸相变过程的研究

脂肪酸由于成本低、相变潜热大、热稳定性好的特点,在有机固-液相变材料中应用较多。对脂肪酸进行热分析一般采用热重法（TG）或差示扫描量热法（DSC）得到材料宏观上的热力学性质,但难以对其微观结构变化进行深入探讨。二维红外光谱（2D-IR）在温度扰动的作用下,样品的光谱信号将随之发生动态变化。通过数学处理能够发现样品在相变过程中微观结构的变化。以肉豆蔻酸为例,采用傅里叶红外光谱仪,在4 000～400 cm-1和30～100 ℃温度范围内对肉豆蔻酸进行一系列红外光谱实验。采用二维移动窗口（MW2D）红外光谱技术,对肉豆蔻酸中的CO和O—H键进行分析,发现MW2D测出的肉豆蔻酸熔点与传统的DSC测出的基本一致,且两种化学键显示的热数据具有良好的一致性和稳定性。对光谱数据进行2D-IR分析,结果表明,由于分辨率的提高,一维光谱中单一的重叠吸收峰对应着二维光谱中的多个吸收峰,根据2D-IR的理论知识,推测可能存在二聚体肉豆蔻酸构型向单聚体肉豆蔻酸构型转变的情况。从峰强度和温度的变化关系中发现,升温时CO键和O—H键存在三个变化过程,达到相变温度之前,CO吸收峰强度基本不变,O—H吸收峰强度逐渐下降,说明O—H键偶极矩的变化比CO键更易受温度影响;相变过程中,两者吸收峰强度都显著减弱且O—H吸收峰强度下降幅度更大;达到相变温度之后,可能因O—H形成的分子间氢键,受热导致由强变弱,O—H上的电子云移向CO,导致CO吸收峰强度增大、O—H吸收峰强度减小。同时,结合密度泛函理论,对二维红外光谱的推论进行理论验证,可知存在二聚体肉豆蔻酸向单聚体肉豆蔻酸的转化过程。     

杨木和桉木的二维相关红外光谱

采用红外光谱结合二维相关分析技术,对两种速生阔叶树杨木和桉木进行了快速鉴别研究。结果表明,二者在一维红外光谱图上差别不明显,而二维相关红外谱图具有较大的差别。在800～1 500 cm-1波段范围内,二者的同步二维相关光谱图还比较类似,都在1 221,954,879 cm-1处出现较强的自动峰,在1 470, 1 150,1 1 05, 1 008 cm-1处出现微弱的自动峰。在1 500～1 800 cm-1波段范围内,杨木在1 655 cm-1处有一个非常强的自动峰,在1 600 cm-1附近有一个很弱的自动峰,二者形成了一对正的交叉峰;桉木在1 725,1 650和1 600 cm-1处均出现较强的自动峰,并形成一个较强的3×3峰组。除此之外,桉木还在1 580和1 510 cm-1出现2个弱的自动峰,其中1 580 cm-1和其余4个自动峰形成了较弱的负交叉峰,1 510 cm-1和其他3个自动峰形成正的交叉峰。这说明,桉木在1 500～1 800 cm-1波段对应的官能团比杨木相应的官能团对热微扰更为敏感,杨木和桉木的二维相关红外光谱差别,快速鉴别这两种木材的。     

老鹳草中药材红外光谱的分析与鉴定

采用红外光谱、二阶导数光谱和二维相关红外光谱对来自黑龙江、吉林、辽宁三省的老鹳草中药材进行了分析。不同产地的老鹳草的红外光谱都具有1 730和1 337 cm-1等表征鞣质类成分的特征吸收峰和1 618和1 318 cm-1波数表征草酸钙的特征峰。其中还发现在1 370 cm-1的C—H弯曲振动区和1 230 cm-1的C—O伸缩振动区三产地老鹳草具有一定的差异性。在高分辨的二阶导数谱中, 1 509,1 204,764和763 cm-1附近的表征鞣质类成分的吸收峰更明显,三产地老鹳草在CO羰基伸缩振动区表征了脂肪类化合物的不同;尤其是在二维相关光谱上,各自的自动峰具有显著的差异性,黑龙江的老鹳草出现了7个自动峰,其中1 621 cm-1处自动峰最强;而在吉林和辽宁产地的老鹳草中同样出现了4个自动峰,前者1 580 cm-1处的自动峰最强,后者在1 649 cm-1处自动峰最强。该方法直观、简单、方便、快速,可以作为鉴别和鉴定同种不同产地老鹤草的一种新方法。     

二维相关红外光谱法鉴别不同染发剂染色头发

采用红外光谱法(FTIR)并结合二维相关光谱分析技术,对不同染发剂染过的头发进行了鉴别研究,普通头发和染过的头发在一维谱图上差别不显著,而在二维谱图上具有显著性的差别。在1000—2000cm-1区域同步相关红外谱图上,普通头发与高档染发剂染色的头发在1500cm-1附近有3个强的自动峰,2个弱的自动峰。低档染发剂染色的头发在1500cm-1附近有3个弱的自动峰,在2000cm-1附近有3个弱的自动峰。在2800—4000cm-1区域同步相关红外谱图上,普通头发与高档染发剂染色的头发在3300cm-1附近有1个强的自动峰,1个弱的自动峰。低档染发剂染色的头发在3400cm-1附近有1个弱的自动峰。在异步谱图上普通头发与高档染发剂染色的头发也相似,同时区别于低档染发剂染色的头发。     

真伪半夏二维相关红外光谱法的鉴别研究

本文采用红外光谱法(FTIR)并结合二维相关光谱分析技术(Two-Dimensional Correlation Spectroscopy),对正品半夏和伪品水半夏进行了无损快速鉴别研究。半夏和水半夏在一维谱图上差别不显著,而在二维谱图上具有显著性的差别。在1 220～1 700 cm-1波段范围内,半夏在同步图上有1个较强的自动峰,在1 410 cm-1附近。而水半夏不仅在1 410 cm-1有一个比正品半夏较强的自动峰,还在1 540和1 680 cm-1附近出现了自动峰;同样在940～1 220 cm-1波段范围内半夏有3个较强的自动峰,分别在980,1 080和1 150 cm-1附近,而水半夏只有2个较强的自动峰,在1 080和1 150 cm-1附近。在980 cm-1处未出现自动峰。两个波段的异步谱也显示出较大的差别。结果表明：正品半夏和伪品水半夏的二维相关谱可以用于药材真伪品的鉴别依据。该法快速、准确,为中药材的快速鉴别提供了一种新的方法和手段。