一种鉴别天然樟脑与合成樟脑的方法

本发明属于太赫兹光谱，具体涉及一种鉴别天然樟脑与合成樟脑的方法。

背景技术：

1、太赫兹(thz)波是指频率在0.1～10thz之间的电磁波，该波段处于微波和红外之间，属于远红外波段。在较长的一段时间里，由于缺少良好的光源和检测器，太赫兹的研究进展缓慢；近十几年来，随着稳定可靠的太赫兹辐射源成为一种常规技术后，基于太赫兹波的各种技术开始蓬勃发展。现阶段，在太赫兹众多研究领域中，thz时域光谱(thz-tds)技术的发展尤为突出，这是因为许多生物大分子的低频振动模式，即分子间的平动转动、分子间氢键的摆动及官能团集体振动均处于thz波段，且thz波对周围环境极其敏感，具有良好的穿透性和特殊的光谱特性，使得基于thz波的thz-tds技术可以很好地运用在物质的定性及定量研究中，因此受到人们越来越多的关注。

2、樟脑是一种重要的有机化工中间体，主要应用于医药、日化及轻工等行业，是国际市场上不可缺少的重要商品。樟脑的功效是通窍、杀虫、止痛、辟秽。能除湿、杀虫、开窍辟秽、温散止痛。根据其原料和加工方法，樟脑分为天然樟脑和合成樟脑两大类。天然樟脑主要从樟科樟(尤其脑樟型樟树)的枝、干、根、叶经水蒸汽蒸馏得挥发油后，再用分馏法从中提取得到(天然樟脑)植物精油中提取制造，一般具有旋光活性。合成樟脑是从松节油经过异构化、乙酸加成酯化、水解和脱氢等主要化学反应过程制成的，是消旋体。在日化及轻工业中一般合成樟脑即可以满足要求，但在医药行业及某些特殊合成中，仅仅用普通合成樟脑还不能满足要求，还需要使用有旋光活性的天然樟脑。目前，检验天然樟脑和合成樟脑的产品时，一般用熔点测定法、分光光度法、hplc法、gc法、gc-ms等，虽然这些方法均能检验出天然樟脑和合成樟脑，但是这些方法需要较复杂的程序或预先进行化学处理等。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的上述问题，本发明所要解决的技术问题在于提供一种鉴别天然樟脑与合成樟脑的方法，用于处理目前检测天然樟脑与合成樟脑程序复杂等问题。

2、为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

3、一种鉴别天然樟脑与合成樟脑的方法，所述的方法为太赫兹波谱法，包括如下步骤：

4、1)采集天然樟脑和合成樟脑的太赫兹波谱；

5、2)对步骤1)采集的太赫兹波谱采用用户输入半峰宽，对洛伦茨函数进行反傅里叶变换，再乘以贝塞尔截断函数进行边缘截断；

6、3)将步骤2)得到的频谱进行傅里叶变换，通过取不同的半峰宽值，得到合适的新频谱；

7、4)对步骤3)得到的新频谱进行分析，根据分析得到的吸收系数、复介电函数和复折射函数，判断出天然樟脑与合成樟脑。

8、进一步的，太赫兹波谱的时域分辨率为2fs，频域分辨率为7.6ghz，扫描范围为131ps，通量为8ms/扫描，频率精度为±10ghz。

9、进一步的，步骤2)中，半峰宽为0.1～1。

10、进一步的，步骤2)中，反傅里叶变换的公式为

11、进一步的，步骤3)中，傅里叶变换的公式为

12、进一步的，步骤4)中，所述吸收系数，分别在0.93thz和2.95thz处有吸收峰，对应的吸收系数分别为6.82和-1.83，即为天然樟脑；分别在0.93thz和3.70thz处有吸收峰，对应的吸收系数分别为6.82和-2.34，即为合成樟脑。

13、进一步的，步骤4)中，复介电函数的公式为ε(f)＝n2＝εr+iεi，其中，εr为实部，εi为虚部。

14、进一步的，所述复介电函数，复介电函数实部在1.75thz有洛伦茨峰，虚部在0.91hz、2.76hz和4.44hz有洛伦茨峰，即为天然樟脑；复介电函数实部在1.88thz和3.66thz有洛伦茨峰，虚部在0.91hz、2.76hz和4.44hz有洛伦茨峰，即为合成樟脑。

15、进一步的，步骤4)中，复折射函数的公式为n＝n+ik，其中，n为实部，k为虚部。

16、进一步的，所述复折射函数，复折射函数实部在1.64thz和4.44thz处有洛伦茨峰，虚部在0.93thz、2.73thz和4.43thz处有洛伦茨峰，即为天然樟脑；复折射函数实部在1.12thz、2.73thz和4.47thz处有洛伦茨峰，虚部在0.93thz、2.73thz和4.43thz处有洛伦茨峰，即为合成樟脑。

17、有益效果：相比于现有技术，本发明的优点为：

18、(1)本发明采用傅里叶自去卷积计算检测复合光谱中的峰，对采集天然樟脑和合成樟脑的太赫兹波谱进行频谱信号处理，该方法对有限长度数据样本处理很有效，能够在较短数据长度的情况下显著提高功率谱估计的频率分辨率，在实现高分辨功率谱估计的同时，有效抑制旁瓣的影响，对于thz微弱信号检测具有重要意义。

19、(2)本发明根据折射函数虚部对比，虽然天然樟脑和合成樟脑折射函数虚部都有相同的三个洛伦茨峰，但合成樟脑折射函数虚部对应消光系数总体更高，分别为1.19、0.89、1.94；天然樟脑折射函数虚部对应消光系数总体更低，分别为1.31、0.96、2.09，二者的差别比率分别为10.08％、7.86％、10.71％，进一步辨别区分天然樟脑与合成樟脑。

技术特征：

1.一种鉴别天然樟脑与合成樟脑的方法，其特征在于，所述的方法为太赫兹波谱法，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的鉴别天然樟脑与合成樟脑的方法，其特征在于，步骤1)中，太赫兹波谱的时域分辨率为2fs，频域分辨率为7.6ghz，扫描范围为131ps，通量为8ms/扫描，频率精度为±10ghz。

3.根据权利要求1所述的鉴别天然樟脑与合成樟脑的方法，其特征在于，步骤2)中，半峰宽为0.1～1。

4.根据权利要求1所述的鉴别天然樟脑与合成樟脑的方法，其特征在于，步骤2)中，反傅里叶变换的公式为

5.根据权利要求1所述的鉴别天然樟脑与合成樟脑的方法，其特征在于，步骤3)中，傅里叶变换的公式为

6.根据权利要求1所述的鉴别天然樟脑与合成樟脑的方法，其特征在于，步骤4)中，所述吸收系数，分别在0.93thz和2.95thz处有吸收峰，对应的吸收系数分别为6.82和-1.83，即为天然樟脑；分别在0.93thz和3.70thz处有吸收峰，对应的吸收系数分别为6.82和-2.34，即为合成樟脑。

7.根据权利要求1所述的鉴别天然樟脑与合成樟脑的方法，其特征在于，步骤4)中，复介电函数的公式为ε(f)＝n2＝εr+iεi，其中，εr为实部，εi为虚部。

8.根据权利要求7所述的鉴别天然樟脑与合成樟脑的方法，其特征在于，所述复介电函数，复介电函数实部在1.75thz有洛伦茨峰，虚部在0.91hz、2.76hz和4.44hz有洛伦茨峰，即为天然樟脑；复介电函数实部在1.88thz和3.66thz有洛伦茨峰，虚部在0.91hz、2.76hz和4.44hz有洛伦茨峰，即为合成樟脑。

9.根据权利要求1所述的鉴别天然樟脑与合成樟脑的方法，其特征在于，步骤4)中，复折射函数的公式为n＝n+ik，其中，n为实部，k为虚部。

10.根据权利要求9所述的鉴别天然樟脑与合成樟脑的方法，其特征在于，所述复折射函数，复折射函数实部在1.64thz和4.44thz处有洛伦茨峰，虚部在0.93thz、2.73thz和4.43thz处有洛伦茨峰，即为天然樟脑；复折射函数实部在1.12thz、2.73thz和4.47thz处有洛伦茨峰，虚部在0.93thz、2.73thz和4.43thz处有洛伦茨峰，即为合成樟脑。

技术总结
本发明公开了一种鉴别天然樟脑与合成樟脑的方法，属于太赫兹光谱技术领域。该方法为：1)采集天然樟脑和合成樟脑的太赫兹波谱；2)对步骤1)采集的太赫兹波谱采用用户输入半峰宽，对洛伦茨函数进行反傅里叶变换，再乘以贝塞尔截断函数进行边缘截断；3)将步骤2)得到的频谱进行傅里叶变换，通过取不同的半峰宽值，得到合适的新频谱；4)对步骤3)得到的新频谱进行分析，根据分析得到的吸收系数、复介电函数和复折射函数，判断出天然樟脑与合成樟脑。本发明通过测量天然樟脑与合成樟脑的THz谱，然后分析吸收系数、复折射函数和复介电常数，判断出天然樟脑和合成樟脑的类型。

技术研发人员：胡文杰,刘宇安,俞静怡
受保护的技术使用者：井冈山大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12