红外光谱法(infrared spectroscopy)是研究红外光与物质间相互作用的科学，即以连续变化的各种波长的红外光为光源照射样品时，引起分子振动和转动能级之间的跃迁，所测得的吸收光谱为分子的振转光谱，又称红外光谱。傅里叶光谱法就是通过测量干涉图并依据干涉图和光谱图之间的对应关系进行傅里叶积分变换来测定和研究光谱图。和传统的色散型光谱仪相比，傅里叶变换红外光谱仪(Fourier transform infrared spectrometer, FTIR)可以理解为以某种数学方式对光谱信息进行编码的摄谱仪，它的数字化光谱数据便于数据的计算机处理和演绎，它能同时测量、记录所有谱元信号，并以更高的效率采集来自光源的辐射能量，从而使它具有比传统光谱仪高得多的信噪比和分辨率；正是这些基本优点，使得傅里叶变换光谱方法发展为目前红外和远红外波段中最有力的光谱工具，并向近红外、可见和紫外波段扩展。

红外光谱可分为以下几个区域(表14-1)。

表14-1红外光谱区域的划分

化学领域中红外光谱主要用于两方面。一是分子结构的基础研究，根据测得的力常数可以知道化学键的强弱，可以测定分子的键角、键长，推断出分子的立体构型，并由简正频率计算热力学函数。二是用于物质的化学组成分析，依照特征吸收峰的强度测定混合物中各组分的含量，由于红外光谱反映其分子结构，谱图中的吸收峰与分子中各基团的振动形式相对应，因此根据光谱中吸收峰的位置、峰强及峰形等可以推断化合物中可能存在的官能团，如O－H、N－H、C－H、C－C和C－O等，从而推断出未知物的结构。通常把这种能代表基团存在，且分子的其他部分对其吸收位置影响较小，并有较高强度的吸收谱带称为基团频率，其所在的位置一般又称为特征吸收峰。另外除光学异构体及长链烷烃同系物外，几乎没有两种化合物具有相同的红外吸收光谱，即红外光谱具有“指纹性”，因此可以把红外谱图分为两个重要区域，一是官能团区(高频区):4000～1300cm^-1，光谱与基团的对应关系强；二是指纹区(低频区):1300～400cm^-1，光谱与基团不能一一对应，其价值在于表示整个分子的特征。通过红外光谱波数位置、强度及波峰数目可以确定分子基团及结构；加之红外光谱分析速度快，并可测定样品的各种形态且用量少、样品不被破坏，与色谱等联用(GC-FTIR)具有非常强大的定性、定量功能，因此它已成为有机药物结构测定和鉴定的重要方法之一，也是分析化学、现代结构化学不可缺少的最常用工具。

一.理论基础

红外光谱是由分子振动能级(同时伴随转动能级)跃迁而产生的，红外光谱吸收产生的条件应满足：①辐射光具有的能量应满足物质产生振动跃迁所需的能量；②辐射与物质间具有相互偶合作用。对称分子没有偶极矩，辐射不能引起共振，无红外活性。如N₂、O₂、Cl₂等。非对称分子有偶极矩，具备红外活性。

二.红外吸收与分子结构

红外光谱源于分子振动产生的吸收，其吸收频率对应于分子的振动频率(如双原子分子的振动)。从经典力学的观点，采用谐振子模型来研究双原子分子的振动，即化学键的振动类似于无质量的弹簧连接两个刚性小球，它们的质量分别等于两个原子的质量，如图14-1所示。

图14-1双原子分子谐振子振动模型示意图

根据虎克定律：

式中，v为光速；k为键力常数；u为折合质量；m₁、m₂为谐振子质量。

振动频率不仅取决于化学键两端的原子质量和键力常数，还与内部结构和外部因素(化学环境)有关，实际上在一个分子中，基团与基团之间，化学键之间都会相互影响。

原子种类和化学键的性质不同，以及各化学键所处的环境不同，导致不同化合物的吸收光谱具有各自的特征。大量实验结果表明，一定的官能团总是对应于一定的特征吸收频率，即有机分子的官能团具有特征红外吸收频率。这对于利用红外谱图进行分子结构鉴定具有重要意义，据此可以对化合物进行定性分析。