Die Infrarot (IR)-Spektroskopie misst Molekülschwingungen im Bereich von 4000 bis 400 cm⁻¹. Das Spektrum ist in zwei analytische Zonen unterteilt: den funktionellen Gruppenbereich (4000–1300 cm⁻¹), in dem charakteristische Gruppenfrequenzen auftreten, und den Fingerprint-Bereich (1300–400 cm⁻¹), der komplexe, für jedes Molekül einzigartige Muster enthält. Eine erfolgreiche Interpretation erfordert die systematische Untersuchung beider Bereiche.
Jede funktionelle Gruppe absorbiert innerhalb eines charakteristischen Frequenzfensters aufgrund der Masse der Atome und der Kraftkonstante der Bindung. Wichtige Referenzfrequenzen sind: O-H-Streckung (breit, 3200–3600 cm⁻¹), N-H-Streckung (3300–3500 cm⁻¹, typischerweise schärfer als O-H), C-H-Streckung (2850–3000 cm⁻¹ für aliphatisch, 3010–3100 cm⁻¹ für aromatisch), C=O-Streckung (1680–1750 cm⁻¹), C=C-Streckung (1620–1680 cm⁻¹) und C-O-Streckung (1050–1300 cm⁻¹). Wasserstoffbrückenbindungen verbreitern O-H- und N-H-Banden erheblich und verschieben sie zu niedrigeren Wellenzahlen, was Informationen über zwischenmolekulare Wechselwirkungen in der Probe liefert.
Die Probenvorbereitung beeinflusst die spektrale Qualität. Die KBr-Presstechnik beinhaltet das Vermahlen von 0,5–1% Probe mit trockenem KBr und das Pressen zu einer transparenten Scheibe. Die abgeschwächte Totalreflexion (ATR) macht die Probenvorbereitung überflüssig, indem die Probe gegen einen Kristall mit hohem Brechungsindex (Diamant, ZnSe oder Ge) gedrückt und die evaneszente Welle gemessen wird. ATR hat sich aufgrund ihrer Geschwindigkeit, Reproduzierbarkeit und der Fähigkeit, Feststoffe, Flüssigkeiten und Pasten ohne Modifikation zu messen, zur dominierenden Probenahmemethode entwickelt.
Die Spektralsubtraktion ist eine leistungsfähige Datenverarbeitungstechnik für die Differenzspektroskopie. Durch digitales Subtrahieren eines Referenzspektrums (z. B. Lösungsmittel oder Matrix) vom Probenspektrum kann der Analytiker die Absorptionsbanden des Analyten isolieren. Dieser Ansatz ist besonders nützlich für die Identifizierung von Spurenkomponenten, die Überwachung von Reaktionsintermediaten und die Analyse von Formulierungsprodukten, bei denen der Wirkstoff in niedriger Konzentration vorliegt.
Die kombinierte Interpretation mit anderen spektroskopischen Techniken verbessert die Strukturaufklärung erheblich. Die IR-Spektroskopie identifiziert funktionelle Gruppen, die NMR liefert Informationen über das Kohlenstoff-Wasserstoff-Gerüst und die Massenspektrometrie bestimmt Molekulargewicht und Fragmentierungsmuster. In der Praxis dient die IR-Interpretation oft als erster Schritt – ein schneller Scan zeigt, welche funktionellen Gruppen vorhanden sind, und leitet die nachfolgende NMR- und MS-Analyse zu einer vollständigen Strukturzuordnung an.
