拉曼光谱与傅里叶变换红外或FTIR光谱提供有关化学与生物样品的结构与成分的分子信息。由于制约每一项技术的基本原理相同，因此两者都可以产生补充信息。然而，通常一项技术是更好的选择，具体取决于应用的性质。
a. 拉曼光谱可产生关于分子内与分子间振动的信息。前者提供了分子中原子特定振动的光谱特征，对于识别物质、形态与分子主链构型等很有价值。后者产生关于较低频率模式的信息，这些信息体现了晶格结构与多晶型物。
b.红外光谱的最大价值在于能够探测光谱的“指纹区域”，在此区域内，分子内振动定义明确，并且具有很强的原子键合特性。
对这两种技术进行区分的一个实例是对结晶过程的研究，其中拉曼光谱分析固态晶型，红外光谱同时测量液相特性，如过饱和度。
拉曼。拉曼效应较弱（通常称为千万分之一），这与单色光（激光）的光子与导致非弹性光子释放的分子相互作用时发生的能量事件有关。
当光子与分子相互作用时，电子可能会被激发到更高的能量级别（即激发虚态），但不会完全发生电子跃迁。然后电子可以弛豫到与入射能量不同的振动能级。入射光子的能量与散射光子的能量之间差异称作拉曼位移。分子与光的相互作用会引起分子电子云的移动，从而导致极化率发生变化。分子具有与极化率发生变化的分子内键相关的特定能量跃迁，并且这些变化会造成拉曼活性模式。拉曼位移的频率与被激发的键类型有关，此拉曼峰的强度与这些键的数量成正比。
红外。红外（IR）光谱是一种更强大的技术，它依赖于分子以与其基本振动相对应的频率对光的吸收。具有强偶极官能团的分子在红外光谱中显示出强峰值，而具有弱偶极且容易发生极化率变化的官能团在拉曼光谱中显示出强峰值。
分子中原子的运动具有与其键强度相关的固有振动频率。当键的振动频率等于对准其的红外辐射频率时，键将吸收辐射。分子键吸收的特定红外频率产生该分子的红外光谱。
下面我们将概述每种技术的优点和局限性，以及适合每种技术的反应。然后，我们将探讨该仪器如何为关键应用领域提供价值，以及供进一步阅读的最新期刊文章。
优点。由于拉曼光谱仪通常使用可见光/近红外区域内的激光，因此可使用柔性硅光纤电缆传输能量、激发分子和收集散射辐射。进行拉曼测量时，可将浸入式探头直接插入反应器，经由非接触式探头穿过石英或硅窗口，甚至可以在流动化学中使用的流通池中进行。拉曼光谱对于极端反应条件下的测量非常有用，例如在研究催化剂和催化反应时通常需要的条件。由于羟基键不是特别具有拉曼活性，因此水介质中的拉曼光谱很直观。
在反应分析方面，拉曼光谱对某些官能团以及C-C键合非常敏感，因此可以提供独特的分子指纹。测量较低频率的拉曼位移使得该技术对于晶格结构敏感，这有助于研究多晶型。当在结晶过程研究中从溶液中形成固体晶体时，可以对晶体结构进行定性或定量分析。
局限性。许多化合物不具有拉曼活性，对于具有拉曼活性的一些化合物，它们可能会在近红外区与/或可见光激光频率下发出荧光。荧光对于拉曼光谱来说尤其成问题，因为它的信号比拉曼散射强几个数量级，通常会导致拉曼信号被覆盖。
一般而言，拉曼是一种非破坏性技术，适用于多种样品形式（如溶液、固体、凝胶与薄膜）。拉曼光谱可提供高度特异性的化学信息，无需进行样品制备即可进行测量。
选择拉曼光谱监测包含以下物质的反应：
优点。作为一种吸收光谱法，红外信号通常很强，并且可以使用单变量或多变量化学计量方法进行校准，以进行定量测量。指纹区的红外光谱带分配为人熟知，这使得FTIR光谱对于了解分子结构非常有用。有大量的红外数据库可用，方便搜索与识别化合物。ATR（衰减全反射）-IR法对于监测反应非常有用，因为颗粒、气泡和其他潜在干扰物不会影响对反应溶液的测量。红外光谱不受荧光的影响，也不会像拉曼光谱那样加热或热分解样品。基于ATR的流通池与插入式探头可分别用于在线测量，提供反应进程的信息，如反应开始、反应结束、反应中间体、动力学等。由于红外光谱在光谱的指纹区域内运行，因此对于确定反应组分（包括瞬时中间体）的特性非常有用。
局限性。由于水会强烈吸收中红外辐射，因此水溶液的测量对于传统的透射红外来说可能是个问题，不过使用ATR-IR技术可以缓解这一问题。ATR-IR技术可实现液相监测，而异质溶液中的颗粒不会影响测量。由于ATR浸没式与流通池的光程很短（约14微米），因此可以轻松监测强红外吸收组分（如DMSO、NCO等），而传统的红外透射光谱法由于信号饱和（非线性测量），因此不实用。
一般情况下，红外光谱适用于液体样品（ATR-IR），可提供高度特异性的化学信息，并且无需制备样品即可进行测量。
选择红外光谱监测反应，其中：
拉曼与红外光谱可实时分析反应组分，并跟踪反应开始、进程、瞬时中间体与终点。它们还允许快速开发动力学数据并支持建议的反应机理。
这两种光谱法都可以研究催化本体与表面结构，研究催化表面上的吸附组分，检查配体-金属键合，建立结构-活性关系，并通过测量反应变量对产物产量、质量和催化剂活性的影响优化催化过程。所有这些都可以通过在实际压力/温度下的原位红外与拉曼光谱进行，以及通过分析流动中的均相催化反应完成。
对于各种反应类型，使用在线化学惰性流通池（拉曼）与ATR流通池（IR）持续监测和确保流动反应的稳定性。红外与拉曼技术通过跟踪关键反应组分随流动条件的变化，支持流动中的快速工艺优化研究。
原位红外测量结晶形成过程中的液相溶质，原位拉曼光谱测量晶体生长和多态性与溶剂、晶种、冷却曲线、温度和pH等变量的关系。
原位红外与拉曼分析可用于支持各种下游处理步骤，包括初级捕获、缓冲液交换、纯化、生物偶联与配方等。在这些与其他应用中，实时分析消除了与传统离线取样分析相关的传统瓶颈与延迟。
拉曼光谱对于分析聚合物主链结构、链长、开环和构象具有强大的作用。使用红外光谱分析侧链、长链分子的末端基团与官能团。实时获取反应动力学、单体转化率、反应率、活化能、引发剂作用、中间体与副产物形成的数据，无需进行萃取取样与离线分析。原位分析消除了在快速聚合过程中因反应粘度增加和分析数据点缺失而造成的离线取样的不可重现性，从而提供更准确的动力学数据。
这两种技术的仪器与样品接口在方法上相似，但在细节上有所不同。
拉曼光谱仪使用激光作为光源（通常为可见光或近红外激光），而红外光谱仪通常使用黑体辐射体（如辉光条）提供中红外区域的能量。
此外，这两种光机系统的不同之处在于，拉曼光谱仪使用带有高灵敏度CCD检测器的全息光栅，FTIR光谱仪使用干涉仪提供由热释电（DTGS）或更灵敏的光子（MCT）检测器检测的调制辐射。
这两种技术均使用光纤探头进行原位反应监测。对于拉曼，光纤由二氧化硅组成，长度从几米（2米）到数米（50米以上）或数千米不等。红外光纤探头由传输中红外辐射的材料制成，如硫属化物玻璃或卤化银（AgX），由于光纤材料对红外能量的自然衰减，因此长度有限（<4 m） 。FTIR光谱中样品与探头之间的界面是由钻石或硅晶体制成的内部反射ATR传感器，而用于原位拉曼测量的样品界面则使用蓝宝石透镜将激光聚焦在蓝宝石透镜/样品界面附近的点位。
ReactIR与ReactRaman是集成在iC软件平台上的产品系列的一部分，可共同了解反应动力学、机理和路径信息，从而增强反应表征。
ReactRaman是一种非常紧凑、可互换的基于探头或流通池的拉曼系统，经过优化，可用于化学反应和结晶过程的原位监测。该系统使用785 nm固态激光，以减少样品荧光，同时保持出色的散射横截面，以最大限度地提高拉曼信号。激光能量通过光纤电缆和配备蓝宝石透镜的化学硬化插入式探头传输至样品和从样品收集，从而与样品连接。散射的能量传递到高性能全息光栅上，最后由CCD检测器捕获此能量，以产生拉曼光谱。
ReactIR是一款专门用于化学反应监测的紧凑型FTIR 系统，配有一个可互换的插入式探头或流通池，可分别连接间歇或连续流动合成。FTIR光谱仪通常由几个关键组件组成 — 光源（通常为红外辉光条）、带有固定和移动反射镜的干涉仪以及热或光子检测器。将光源中的宽带红外能量直接送到分束器，由其通过两个不同光路传递能量。一个光路末端带有一个定镜；另外一个带有动镜。来自于这两条光路的红外能量返回到分束器并且重新组合，从而产生具有建设性和破坏性的干扰图（即：干涉图）。这条经过调制的红外光束被传递至样品并被吸收，这与样品的分子结构有关，因此生成用于分析的红外光谱。
ReactIR与ReactRaman将实时光谱的功能与出色的易用性结为一体。 结果：专家用户和非专家用户均可全面了解反应。
1.小巧便携。结构小巧并且可以堆放的设备可节省通风橱或手套箱内的宝贵空间，并且具有很大灵活性，可在最需要的任何位置部署原位光谱。
2.即插即用。出色的系统性能和优化的探头集成组合提供了稳定性与灵敏度，而无任何特殊要求（例如：液氮）。
3.一键分析。通过自动化反应曲线绘制和趋势分析能力快速获取优质信息。先进而直观的软件可识别和跟踪关键反应物种，包括影响产物纯度的瞬时中间体。
4.集成式合成平台。行业标准iC软件可针对合成、结晶和其他单元操作实现完整的工作流程自动化，以及工艺和分析数据的集成。
5. 研究所有类型的化学品。多种基于间歇和流动的选件使得化学研究能在各种条件下进行 — 即使是在具有腐蚀性的反应物和试剂中也可以。
Ya Wang, Jun Yu, Yanding Wang, Zhuwen Chen, Lei Dong, Rongming Cai, Mei Hong, Xia Long and Shihe Yang, “in-situ templating synthesis of mesoporous Ni–Fe electrocatalyst for oxygen evolution reaction”, RSC Adv., (2020), 10, 23321.
作者报告使用非晶态介孔气相二氧化硅（MFS）作为扩散Ni2+与Fe3+离子的骨架，以产生析氧反应的电催化剂。与X射线光电子光谱测量相结合，拉曼光谱测量表明Ni2+离子与表面Si-OH基团共价键合，而Fe-Si-O键通过向MFS骨架注入Fe3+离子形成。
在MFS中，345–450、575、750、973与1070 cm-1处的拉曼光谱带与各种Si-O-Si振动和Si-OH拉伸有关。当铁含量很高时，332、495与1163 cm-1处的拉曼光谱带出现，并将其分配给Fe–O–Si组分。对于Ni含量高的MFS，973 cm-1处的Si-OH伸缩带减小，并且不存在其他新光谱带。这表明Ni键合在表面Si–OH上，而不是 MFS硅骨架的一部分。拉曼光谱测量低频振动的能力对于获得这些键合信息非常重要。
Kallakuri Suparna Rao, Fredéric St-Jean, Archana Kumar, “Quantitation of a Ketone Enolization and a Vinyl Sulfonate Stereoisomer Formation Using Inline IR Spectroscopy and Modeling”, Org. Process Res. Dev. 2019, 23, 945−951.
作者使用ReactIR，并通过两步一锅反应中的酮烯醇化与甲苯磺酰化研究四元取代的无环烯烃的形成。他们通过基于1685 cm-1处的酮羰基光谱带的单变量建模成功跟踪了酮向烯醇化物的转化。然后使用该模型跟踪原料的消耗速率，然后将完成情况定义为不同反应条件的函数。
为了确定第二步的E与Z四取代甲苯磺酸乙烯酯异构体的比例，研究人员使用全光谱原位红外与离线HPLC数据构建了PCA与PLS多变量模型。这些模型能够在随后的反应中测定两种异构体的相对量，并使用在不同条件下获得的反应数据对模型进行验证。
Wanya Li, Peng Shi, Lina Jia, Yanxiao Zhao, Binqiao Sun, Mingtao Zhang, Junbo Gong, Weiwei Tang, “Eutectics and Salt of Dapsone With Hydroxybenzoic Acids: Binary Phase Diagrams, Characterization and Evaluation”, J. Pharm. Sci., (2020), 109(7), 2224-2236.
作者报告了抗生素氨苯砜与羟基苯甲酸共形成剂的合成，以形成新的多组分固体。这些固体的结构和表征通过X射线衍射、DSC、红外与拉曼测量进行了测定，表明形成了DAP与2,6-二羟基苯甲酸（26DHBA）的新盐，以及4种与其他羟基苯甲酸的共晶。红外与拉曼测量表明，在新盐中发生了离子相互作用。
DAP与26DHBA的1:1物理混合物的红外光谱是由两种单独化合物的光谱组成的累加光谱。新型DAP-26DHBA（1:1）产品的红外光谱显示出明显变化。例如，26DHBA在1677 cm-1处的羰基频率消失，产物光谱中在1386cm-1处出现一个新的光谱带，表明形成了离子盐。DAP-26DHBA（1:1）产品的拉曼光谱变化与红外结果一致。此外，DAP-SAL、DAP-3HBA、DAP-4HBA与DAP25DHBA共晶的拉曼光谱[水杨酸（SAL）、3-羟基苯甲酸（3HBA）、4-羟基苯甲酸（4HBA）、2,5-二羟基苯甲酸（25DHBA）与2,6-二羟基苯甲酸（26DHBA）] 与各个组分的光谱一致，表明共晶不存在新的晶相。
红外光谱
拉曼光谱
拉曼光谱与红外光谱