拉曼光的谱法指导原则.pdf

拉曼光谱法指导原则 拉曼光谱法是研究化合物分子受光照射后所产生的散射，散射光与入射光能 级差和化合物振动频率、转动频率的关系的分析方法。 与红外光谱类似，拉曼光谱是一种振动光谱技术。所不同的是，前者与分子 振动时偶极矩变化相关，而拉曼效应则是分子极化率改变的结果，被测量的是非 弹性的散射辐射。 拉曼光谱通常采用激光作为单色光源，将样品分子激发到某一虚态，随后受 激分子弛豫跃迁到一个与基态不同的振动能级，此时，散射辐射的频率将与入射 频率不同。这种频率变化与基态和终态的振动能级差相当。这种“非弹性散射” 光就称之为拉曼散射。频率不变的散射称为弹性散射，即所谓瑞利散射。如果产 生的拉曼散射频率低于入射频率，则称之为斯托克散射。反之，则称之为反斯托 克散射。实际上，几乎所有的拉曼分析都是测量斯托克散射。 拉曼光谱与红外吸收光谱相似。用散射强度对拉曼位移作图。拉曼位移（以 cm-1 为单位）等于激发光的波数减去散射辐射的波数。由于功能团或化学键的拉 曼位移与它们在红外光谱中的吸收波数相一致，所以谱图的解析也与红外吸收光 谱相同。然而，通常在拉曼光谱中出现的强谱带在红外光谱中却成为弱谱带甚至 不出现，反之亦然。所以，这两种光谱技术常互为补充。 拉曼光谱的优点在于它的快速，准确，测量时通常不破坏样品（固体，半固 体，液体或气体），样品制备简单甚至不需样品制备。谱带信号通常处在可见或 近红外光范围，可以有效地和光纤联用。这也意味着谱带信号可以从包封在任何 对激光透明的介质，如玻璃，塑料内，或将样品溶于水中获得。现代拉曼光谱仪 使用简单，分析速度快（几秒到几分钟），性能可靠。因此，拉曼光谱与其他分 析技术联用比其他光谱联用技术从某种意义上说更加简便（可以使用单变量和多 变量方法以及校准）。 除常规的拉曼光谱外，还有一些较为特殊的拉曼技术。它们是共振拉曼，表 面增强拉曼光谱， 拉曼旋光，相关-反斯托克拉曼光谱，拉曼增益或减失光谱以 及超拉曼光谱等。其中，在药物分析应用相对较多的是共振拉曼和表面增强拉曼 光谱法。 1 ⑴ 共振拉曼光谱法 当激光频率接近或等于分子的电子跃迁频率时，可引起强列的吸收或共振， 导致分子的某些拉曼谱带强度急剧增强数百万倍，这就是共振拉曼效应。 许多药物在紫外-可见光区有强的电子跃迁。某些含发色团化合物的拉曼光 谱因共振而增强，而其基体物质的光谱却不会增强。共振拉曼技术与常规拉曼光 谱技术不同之处在于要求光源可变，可调谐染料激光器是获得共振拉曼光谱的必 要条件。 有些化合物可通过化学反应改变其结构，使之最大吸收峰接近激发光频率， 如生成有色化合物，然后再进行共振拉曼光谱测定也是一个提高灵敏度的较有效 的方法。 共振拉曼技术由于灵敏度高而特别适用于药物和生物大分子的研究。但伴随 样品本身或由杂质引起的荧光，以及为这一特殊光谱所需的激光和光学设计费 用，限制了共振拉曼光谱的应用。 ⑵ 表面增强拉曼光谱法（SERS ） 吸附在极微小金属颗粒表面或其附近的化合物（或离子）的拉曼散射要比该 3 6 化合物的正常拉曼散射增加 10 ～10 倍。这种表面增强拉曼散射(SERS)在银表 面上最强，在金或铜的表面上也可观察到。 SERS 现象主要由金属表面基质受激而使局部电磁场增强所引起。效应的强 弱取决于与光波长相对应的表面粗糙度大小，以及和波长相关的复杂的金属电介 质作用的程度。许多SERS 基质可以用于药物分析，最常用的包括溶胶，电极， 电介质表面金属膜等。 带孤对电子或π 电子云的分子呈现的SERS 效应最强，其他芳氮或含氧化合 物，如芳胺和酚，也具有强的SERS 活性，这一效应在其他电负性功能团如羧酸 中也能观察到。 从少数分子获得大量结构信息的可能性使得 SERS 可用于解决高灵敏度化 学分析的许多问题。在表面增强拉曼光谱中，荧光的干扰可有效地得到抑制。 定性和含量测定 1、定性鉴别 拉曼光谱可提供有关样品分子中存在何种功能团的结构信息。所以可用于鉴