红外光谱法的常规应用

红外光谱法的常规应用 The Routine Application of IR 医药化工学院 制药工程专业 学生: 指导老师:沈阳 摘要 介绍了红外光谱法在常用中药材鉴定、地方民族药识别、中药炮制、中药注射剂四方面应用最新进展。综述了红外光谱在高分子材料结构解析中应用的一些实例，通过这些实例可以理解红外光谱在高分子材料结构解析中应用的重要性。 关键词 红外光谱法;中药;高分子;应用 1 红外光谱的应用领域 红外光谱 (Infrared Spectroscopy, IR) 的研究开始于 20 世纪初期，自 1940 年商品红外光谱仪问世以来，红外光谱在化学中的研究中得到广泛的应用。近两年来红外光谱在中药质量控制领域取得突破性进展, 突破了检测样品有损、存在大量废弃物的问题, 形成了一种无损、环保的新型检测体系。有机物解析常用的结构分析“四大谱”中，由于红外光谱法(IR)制样方便，给出的结构信息丰富，成为各种聚合物鉴定最常用的方法。红外光谱技术已在中药材鉴定、中药材炮制、中药注射剂，高分子材料结构解析各个领域发挥了重要作用。 2 红外光谱在四大方面应用的具体实例 2.1 中药材鉴定 近十几年来，红外光谱法在中药材鉴定中应用的研究日趋增多，方法也趋成熟。其中在对动物药鉴定方面的研究，张氏等测定了天然牛黄、人工牛黄、猪胆结石、人体结石以及大黄等药材制得的假牛黄的红外光谱,其光谱图彼此间均有明显的差别。另有研究报道，天然牛黄和人工牛黄的红外光谱图与伪品牛黄具有明显的区别。但红外光谱图不能作为鉴别的绝对依据，进口非洲牛黄掺入淀粉和动物胶类，在红外光谱上常常反映不出来，所以必须配合其它鉴定方法。综合分析得出正确的结论。王氏等综合研究不同来源的天然熊胆、人工引流熊胆以及一些常见动物(牛、羊、猪、狗、鸡、鸭、鹅)胆的红外光谱，认为熊胆的红外光谱具有很强的特征性。熊胆的红外光谱与牛、羊、猪、狗胆的红外光谱完全不一样，而与鸡、鸭、鹅胆的红外光谱较相似，但因所含成分的不同，在红外光谱中显示出一定的差异可作为鉴别。周氏等报道了红外光谱鉴别熊胆、牛胆、猪胆的方法，三者的光谱图有显著的差别。 2.2 地方民族药识别 由于地方民族药还停留在外观形状经验鉴别水平, 相应色谱含量分析较少。因此红外光谱分析技术已迅速被彝、藏、蒙等少数民族医药所接受, 并且在地域性药物鉴别、基原调查、珍稀药材保护等领域进行了有益的尝试。 杨群等采用傅里叶变换衰减反射红外光谱法对鸡根、大红袍两种彝药药材进行了快速无损的红外光谱测定。说明彝药块根的红外吸收光谱图主要由碳水化合物木质素、纤维等吸收峰组成。关昕璐等采用红外光谱法直接测定藏药翼首草不同产地、不同药用部位的红外光谱, 并比较了它们的红外光谱差别。结果表明: 翼首草药材根与地上部分的红外指纹图谱有明显差别, 可用于药用部位的鉴别; 产地相距较远药材的光谱差别也较大。徐良等用红外三种光谱法对四种蒙药材进行了鉴别研究。四种药材粉末的红外光谱有明显区别。结果表明地方民族药与传统中药一样具有较强的红外光谱指纹特征, 可以据此进行判别。红外光谱在地方民族药中 2.3 中药材炮制 2.3.1 在炮制品定性方面的应用 刘元芬等运用红外光谱技术，对不同产地生石膏及煅石膏进行分析，比较了其炮制前后的红外光谱特征差异，分析其化学组成的变化规律。结果表明，炮制前后的石膏红外光谱图有明显差异，红外光谱技术可以用于炮制前后石膏的鉴别和质量控制。孙素琴等采用红外光谱法(FTIR)并结合二维相关分析技术，对炮附片、黑顺片和白附片进行了无损快速鉴别研究。结果表明，凭借炮附片、黑顺片和白附片的二维红外相关谱可以作为药材不同炮制方法的鉴别依据。 2.3.2 在炮制品定量方面的应用 随着光谱仪器应用技术和化学计量学应用研究的进一步发展，红外作为一种物理测试技术，同样可以实现对药物进行定量分析，目前该技术在炮制品的定量研究中已有应用。 乌头等有毒中药中生物碱的结构中含有羰基，其在红外光谱中是最易识别、吸收最强的吸收峰，所以利用羰基的红外吸收峰建立红外光谱定量测定方法可以比较准确地测定出这类有毒成分。薛燕等利用中红外漫反射定量分析技术测定乌头炮制品中酯类生物碱，建立了乌头炮制品中酯类生物碱含量的检测方法。定量测定了几种乌头炮制品中的酯类生物碱的含量，且吸收度与品的浓度呈良好的线性关系，方法简单、准确，可以用于乌头炮制品种酯类生物碱的含量测定。 2.4 中药注射剂 王晶等将红外光谱技术应用于中药注射剂鉴别; 系统考察了制样、分辨率、扫描次数、 分别测定了板蓝根、川芎、红花、黄芪、重复扫描次数等对光谱信息质量产生影响的因素, 鱼腥草等中药注射剂的红外光谱。结果各种注射剂原始图谱具有较大的相似性, 采用计算机辅助解析技术可以较好的对不同种注射剂进行鉴别。 潘艳丽[20 ]研究黄金菊粉针(金莲花、野菊花、金银花) 药效组分的红外指纹表征, 采用红外光谱及其导数光谱法进行测定, 用相关系数法进行解析, 用原料药和化学药效组分指纹表征表述质量特征。 3 红外光谱在高分子材料结构解析中应用 有机物解析常用的结构分析“四大谱”中，红外光谱法(IR)成为各种聚合物鉴定最常用的方法。聚合物中有很大一部分是含有酯基和苯环的，因此在得到一未知聚合物的IR 光谱图之后， 首先观察在1740,1720cm-1 区域内是否有特征吸收谱带(属于酯基中C,O 的伸缩振动频率)， 以及是否有1600cm-1、1580cm-1、1500cm-1、1450cm-1(属于苯环的C=C 骨架振动频率)这四条谱带。再选用一些表征其他基团或结构的吸收频率(吸收谱带)，就可最终实现鉴定聚合物的目的。 如图是聚乙烯红外光谱图。其特征谱带是在2950cm-1，1460cm-1 和720/730cm-1 处，有三个很强的吸收峰。它们分别属于C,H 的伸缩，弯曲和摇摆振动。其中720cm-1 处光谱反映的是无定型的聚乙烯吸收峰，730cm-1 处光谱是结晶聚乙烯吸收峰。 横坐标波数(cm-1) ，纵坐标透射率(%) 4 红外光谱的应用前景 近年来红外光谱在临床医药学应用中有了新进展。(1)微量样品红外光谱测定的前处 理;(2)红外光谱在药品质量检测方面的应用。例如中药材的检测、西药及其制剂的检测;(3)红外光谱在临床疾病诊断方面的应用。例如冠心病、糖尿病、各种癌症的诊断;(4)红外光谱联用技术的应用。例如GC-FTIR、HPCL-FTIR、TCL-FTIR、HPTCL-FTIR等。为药物质量控制、临床诊断提供参考。随着红外光谱技术的先进，目前近红外光谱技术在现场分析和在线分析方法已得到了较为广泛的应用。 5 结束语 随着红外光谱在解决中药质量标准与检验方面优势的显现, 中药质控领域结合自身实际情况对其在该领域的研究进行了有效的延伸与扩展, 基本形成以红外光谱为定性、半定量分析模式; 红外光谱分析有如下鲜明的技术特点:分析速度快, 多种成分同时分析, 无污染分析, 样品不需特别的预处理, 不使用有毒、有害试剂, 无损伤分析, 操作简单, 分析成本低。 在药物质量控制过程中, 红外光谱可以应用于前道质量控制与样品稳定性考察; 色谱指纹图谱可以应用于后续重点成份指标含量控制; 两者互相渗透、互为补充, 为中药现代化铺平了道路。 参考文献: [1] SUN Suqin , ZHOU Qun , QIN Zhu , et al (孙素琴, 周 群, 秦 竹, 等) . 中药配方颗粒红外光谱非分离提取多级宏观指纹鉴定方法 [ P] . 中国专利: CN 1447109A. 2003. [2] XU Haixing , L IU Xiaoping , ZHANG Chengwei , et al (徐海星, 刘小平, 张成伟, 等) . Journal of Wuhan University of Technology(武汉理工大学学报) , 2006 , 26 (2) : 137. [4] 周南.现代分析化学的内涵和新定义[J]. 理化检验2化学分册. 2001.37(1):74 [3] WANGJing , HU Jin2hong , XIAO Jie (王 晶, 胡晋红, 肖 杰, 等) . Chinese Traditional Paten Medicine (中成药) , 2005 , 27 (5) : 505. [4] John A.Dean.分析化学手册[M].北京:科学出版社,1999 [5] 郁露,樊克峰,周群等.二维相关红外光谱与地黄炮制过程变化机理的研究[A].光谱学与光谱分析[C],2004:129,130