自然界中常常存在光谱现象，如雨后天空出现的彩虹，是人类经常观测到的自然光谱。1666年科学家牛顿最早对光谱开始了真正意义上的研究。牛顿证明，一束白光可以分为一系列不同颜色的可见光，而这一系列的光投影到屏幕上将出现一条从紫色到红色的光带，牛顿用“光谱”这一词来形容这一现象。之后，人们对光的认识逐渐从可见光区扩展到红外和紫外区。1881年，Abney和Festing第一次将红外线用于分子结构的研究，他们用HIlger光谱仪拍下了46个有机液体从0.7～1.2μm区域的红外光谱。20世纪初期，人们研制了红外光谱仪；1908年出现了以氯化钠为棱镜的红外光谱仪；1910年研制了小阶梯光栅红外光谱仪；1918年研制出高分辨仪器；20世纪40年代出现了双光束红外光谱仪；1950年出现了商品化的Perkin-Elmer 21的双光束仪器，该仪器不需要经过专门训练的光谱学家即可进行操作，能够很快得到光谱图。从此，红外光谱仪开始普及应用到科学研究中。
红外光谱(infrared spectra)是以波长或波数为横坐标、以强度或其他随波长变化的性质为纵坐标所得到的反映红外射线与物质相互作用的谱图。按红外射线的波长范围，可粗略地分为近红外光谱(波段为0.8～2.5μm)、中红外光谱(2.5～25μm)和远红外光谱(25～1000μm)。对物质自发发射或受激发射的红外射线进行分光，可得到红外发射光谱，物质的红外发射光谱主要决定于物质的温度和化学组成；对被物质所吸收的红外射线进行分光，可得到红外吸收光谱。每种分子都有由其组成和结构决定的独有的红外吸收光谱，它是一种分子光谱。分子的红外吸收光谱属于带状光谱。原子也有红外发射和吸收光谱，但都是线状光谱。
当用红外光区照射样品时，此辐射不足以引起分子中电子能级的跃迁，但可以被分子吸收引起振动和转动能级上的跃迁。红外光谱区测得的谱图实际表达的是分子的振动与转动运动的加和表现，因此，红外光谱也称为转动光谱。按照红外光的波长不同，可以将红外吸收光谱划分为3个区域(表10-1红外吸收光谱)。
表10-1 红外吸收光谱
红外吸收光谱是一种振动-转动光谱。每个官能团都有几种振动形式，利用样品的红外吸收光谱进行定性、定量的分析及测定分子结构的方法称为红外吸收光谱法(infrared spectroscopy)或红外分光光度法(infrared spectrophotometry)，其中应用较多的是中红外光谱。除极个别化合物外，每个化合物都有其特征红外光谱，因而红外光谱是定性鉴别的有力手段。红外光谱法可用于定性鉴别、定量分析及结构分析等。
双原子分子只有一类振动形式:伸缩振动；多原子分子有两类振动形式：伸缩振动与弯曲振动。不同的振动形式能级跃迁可引起吸收峰。由于化合物振动形式复杂导致红外吸收光谱有许多不同的吸收峰。在红外光谱上，从吸收峰的峰位(即所吸收红外线的频率)与基团的振动频率(基本振动频率)之间的关系，可以分为基频峰和泛频峰。
反映红外光谱特征的是谱带的数目和位置、谱带的形状和谱带的相对强度，如何从这些特征来获得化合物的结构信息就是光谱解析。谱图解析一般从特征区开始，从最强峰入手，先否定杂质峰和非特征峰。如果已知某波数范围的谱带对于某个基团是特征的，那么当这个波数区没有出现谱带时，可以判断不存在这个基团。分析特征的强谱带，具体的步骤可以分为如下几步。
第一步，首先将整个红外光谱按高频区至低频区分几个波数区段进行检查吸收峰存在的情况。红外光谱区划分为特征官能团(4000～1333)区和指纹区(2000～1333)cm-1。根据特征官能团的谱带可以确定化合物是无机物还是有机物，是饱和的还是不饱和的，是脂肪族、酯环族、芳香族、杂环化合物，还是杂环芳香族，从而确定存在的基团是哪一类化合物及可能的结构单元，为进一步分析做准备。
第二步，在确定了化合物类型和可能存在的官能团与结构单元后，可以按类别细致查阅各类化合物的特征吸收谱带的特征频率表，并考虑影响特征频率移动的各种因素：质量效应，耦合效应，费米共振、立体的因素(包括空间障碍、场效应和环的张力等)，电性的因素(包括诱导效应和中介效应)及氢键因素等，进一步研究结构细节。
第三步，当以上步骤确定了化合物的可能结构之后，对照相关化合物的标准谱图或者用标准化合物在同样条件下绘制红外谱图进行对照。一般来说，只有知道未知样品的分子式，而且该样品是仅含有单官能团的简单化合物的情况下，才有可能单凭红外光谱对化合物结构作出确认。通常需要结合质谱、磁共振波谱元素分析等结果才能推断化合物结构。
不同类别的化合物由于各自具有典型的红外光谱从而可以得到结构方面的提示。通过对比典型光谱，识别某些基团的特征峰。
(1)脂肪烃类：主要包括烷烃和烯烃。烷烃主要特征峰在υCH 3000～2850cm-1，显示的是甲基的碳氢伸缩振动，次甲基的碳-氢伸缩振动。烯烃的主要特征峰是不饱和双键上的碳氢伸缩振动υ=CH 3100～3000cm-1，不饱和双键碳碳伸缩振动υC=C1650cm-1。
(2)醚、醇与酚类：这类化合物结构当中都含有碳氧键，对应都具有υC-O峰，醇比醚多了υOH峰。醚的υC-O峰出现在1270～1010cm-1，但不具有υO-H峰；而醇酚具有特征峰υOH，游离的羟基出现在3650～3590cm-1，缔合羟基出现在3500～3200cm-1钝峰。υC-O峰出现在1250～1000cm-1。
(3)羰基类化合物：羰基吸收峰在红外光谱上是最重要、最易识别的吸收峰。羰基峰一般为谱图上最强峰，且很少与其他峰重叠，几乎独占1700cm-1左右的区间，易辨认。羰基峰的重要性还在于含羰基化合物较多，但在质子核磁共振谱中却不呈现羰基峰，因此在综合光谱解析中，常利用红外光谱鉴别羰基。
含羰基化合物的振动频率大概有如下的顺序(υC=O)：酸酐(1820cm-1)、酰氯(1800cm-1)、酸酐(1760cm-1)、酯(1735cm-1)、醛(1725cm-1)、酮(1715cm-1)、羧酸(1710cm-1)、酰胺(1680cm-1)。
含氮化合物的主要特征峰：υNH3500～3100cm-1，υC=O 1680～1630cm-1，υC-N1340～1020cm-1。其中硝基化合物，υNO21590～1510cm-1，υNO21390～1330cm-1(图10-1,图10-2)。
图10-1 注射用乙酰胆碱分子结构图
图10-2 注射用乙酰胆碱分子红外光谱标准图
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