Raman 和傅立葉轉換紅外線光譜 (又稱 FTIR 光譜)，為化學和生物樣品提供其結構和組成的分子資訊。每種技術都受基本原理所約束，這些原理使得這兩種技術能產生互補資訊。但是，根據應用的性質而定，技術常有優略之分。
a. Raman 光譜產生有關分子內部振動及分子間振動的資訊。前者提供分子內特定原子振動的光譜特性，對於識別物質、形式和分子骨架配置及其他更多方面，都很有價值。後者產生低頻率模式的資訊，此資訊會反映晶格結構和多形體形式。
b. 紅外線光譜最大的價值在於能探測光譜的「指紋區」，在此區中，分子內部振動清晰可辨，是原子鍵結的明顯特徵。
這兩種技術的一個實際區別是結晶過程的調查研究，Raman 分析固態晶體形式，IR 則是同時測量液相特性，例如過飽和。
Raman. Raman 效應很弱 (通常稱為一千萬中取一)。其來自於一種能量事件，即單色光 (雷射) 的光子與分子交互作用，此交互作用會導致釋放無彈性光子。
當光子與分子交互作用時，電子可能會被激勵成更高的能階 (即激勵的虛態)，但不會完全進行電子躍遷。然後，該電子能鬆弛成和入射能量不同的振動能階。入射光子能量和散射光子能量的差異，稱為 Raman 位移。分子與光線的交互作用，會導致分子的電子雲移動，導致極化性發生改變。分子內部鍵有極化性發生變化的特定能量轉移事件，這些變化會產生 Raman 活躍模式。Raman 位移的頻率與受激勵的鍵型有關，而此 Raman 峰值的強度與那些鍵的數量成比例。
IR. 紅外線 (IR) 光譜是一種更強的技術，倚靠分子的吸光來運作，分子的吸光頻率與該分子的基本振動相對應。分子的官能基如果具有強偶極，在 IR 光譜中會顯示強峰，官能基如果具有弱偶極且極化性容易改變，在 Raman 光譜中會顯示強峰。
原子在分子中的運動，具有與其鍵強度相關的自然振動頻率。當鍵的振動和導向至其上的 IR 輻射，具有相同的頻率時，此鍵會吸收輻射。分子的鍵所吸收的特定 IR 頻率，會產生該分子的 IR 光譜。
以下會概述每項技術的優點和侷限性，以及每項技術適用的反應。接著會探討儀器如何為關鍵應用領域提供價值，並探索近期的期刊文章，做進一步的閱讀。
優點。由於 Raman 儀器通常在可視/NIR 區域裡採用雷射，因此可利用撓性的二氧化矽光纖纜線來傳輸能量、激勵分子和收集散射的輻射。要進行 Raman 測量，一是將浸入探針直接插到反應器中測量，或是透過非接觸式探針，經由石英或二氧化窗口進行，甚至在流通池中進行，以用於流動化學。Raman 對極端反應條件下的測量作業很有幫助，例如那些在研究催化劑和催化反應時經常需進行的測量。由於羥基鍵並未特別具 Raman 活性，因此水介質中的 Raman 光譜簡單明瞭。
在反應分析方面，Raman 光譜對某些官能基以及 C-C 鍵結非常敏感，因此能提供獨特的分子指紋。測量較低頻率的 Raman 位移，能讓該技術對晶格結構具敏感性，這有助於研究多態性。隨著固態晶體在結晶過程的研究中從液相開始發展，能以定性或定量的方式分析晶體結構。
限制。 許多化合物並無 Raman 活性，而某些具有 Raman 活性的化合物，可能會在存在 NIR 和/或可見雷射頻率的情況下發射螢光。螢光對 Raman 造成的問題特別大，因為訊號比 Raman 散射強幾個數量級，經常壓過 Raman 訊號。
一般而言，Raman 是一種非破壞性技術，可用於各種樣品形式 (例如溶液、固體、凝膠和薄膜)。Raman 光譜提供十分明確的化學資訊，而且，不需製備樣品就能進行測量。
若監測的反應包含以下各者，請選擇 Raman 光譜：
優點。紅外線訊號是一種吸收光譜法，訊號通常很強，並能使用單變量或多變量化學計量方法來校準。指紋區中的 IR 帶配置，獲得了充分的認識，因此 FTIR 光譜非常有助於瞭解分子結構。現今有許多 IR 資料庫讓人能搜尋及識別化合物。ATR (衰減式全反射)-IR 方法對於反應監測非常有用，因為粒子、氣泡和其他潛在干擾物不會影響反應溶液的測量。紅外線不受螢光影響，也無法使樣品加熱或熱分解 (Raman 有這樣的潛力)。現今有 ATR 型流通池和插入探針能用於線內和線上測量，讓人得知反應的進展，例如起始、反應結束、反應中間體、動力等等。IR 是在光譜的指紋區內運作，因此非常有助於判定包括瞬時中間體等反應物種的身分。
限制。由於水會強烈吸收中紅外線輻射，因此利用傳統傳輸紅外線來測量水溶液可能會產生問題，但使用 ATR-IR 技術能緩解此問題。ATR-IR 技術能讓人進行液相監測，而且異質溶液中的顆粒不會影響測量。由於 ATR 浸沒和流通池的路徑長度很短 (約 14 微米)，因此能輕易監測強 IR 吸光物種 (例如 DMSO、NCO 等)，傳統 IR 傳輸光譜則因為訊號飽和 (非線性測量) 而不實用。
一般來說，紅外線對液樣 (ATR-IR) 發揮很好的效果、提供十分具體的化學資訊，且不需製備樣品就能測量。
請在以下情況下選擇用 IR 來監測反應：
Raman 和 IR 光譜能即時剖析反應物種，並追蹤反應的起始、進展、瞬時中間體及端點。還能迅速形成動力資料，並支援提出的反應機制。
這兩種光譜法都能調查催化容積和表面結構、研究催化表面上的吸附物種、檢查配位基-金屬鍵結、發展結構和活性的關係，並透過測量反應變數對產物良率、品質和催化劑活性的影響，達到最佳的催化過程。只要在實際壓力/溫度下透過原位 IR 和 Raman 光譜，並在流動中分析均質催化反應，就能完成這一切。
針對廣泛的反應類別，使用內嵌的化學惰性流通池 (Raman) 和 ATR 流通池 (IR) 持續監測並確保流動反應的穩定性。IR 和 Raman 技術根據不同的流動條件追蹤關鍵的反應物種，協助快速進行過程最佳化研究。
原位 IR 會針對結晶發展來測量液相溶質，原位 Raman 光譜則根據溶劑、播種、冷卻概況、溫度和酸鹼值等變數，測量晶體生長與多態性。
原位 IR 和 Raman 分析能用於支援多種下游處理步驟，包括主要擷取、緩衝液交換、淨化、生物接合與配方。在這些應用以及其他應用中，即時分析消除了傳統離線抓樣分析相關的傳統瓶頸和延遲。
Raman 光譜在分析聚合物骨架結構、鏈長、開環和構形上非常有效。要分析側鏈、長鏈分子的端基和官能基，則使用 IR 光譜。對於反應動力、單體轉換率、反應性比、啟動能量、引發劑和中間體的角色，以及副產物的形成，無需萃取樣品和離線分析就能即時擷取資料。快速聚合過程中，反應黏度升高和遺失分析資料點會導致離線取樣無法再現，原位分析能排除此問題，藉此提供更準確的動力資料。
這兩種技術的樣品儀器和介面雖然作法類似，但細節有所不同。
Raman 光譜儀利用雷射作為來源 (一般為可見或近紅外線雷射)，IR 光譜儀一般則採用黑色輻射體 (例如光條) 在中紅外線區內提供能量。
此外，光力學系統也不同，Raman 光譜儀使用全像光柵和十分敏感的 CCD 偵測器，FTIR 光譜儀則是利用干涉計，提供由焦熱電 (DTGS) 或更敏感的光子 (MCT) 偵測器所偵測到的調變輻射。
這兩種技術都使用光纖探針進行原位反應監測。Raman 方面，光纖由二氧化矽製成，長度介於幾米 (2 m) 到好幾米 (>50 m) 或數公里不等。IR 光纖探針的製造材料，會傳輸硫屬玻璃或銀鹵化物 (AgX) 等中紅外線輻射，而且，由於光纖材料的 IR 能量會自然衰減，因此這種探針的長度有限 (<4 m)。FTIR 光譜中樣品和探針之間的介面，是一種由鑽石或矽晶製成的內部反射 ATR 感測器，原位 Raman 測量作業的樣品介面則是使用藍寶石透鏡，將雷射聚焦於藍寶石透鏡/樣品介面附近的點。
ReactIR 和 ReactRaman 是整合式產品系列的一部分，這些產品結合於 IC 軟體平台上，讓人對反應動力、機制和途徑資訊有共同的認識，對反應進行更強的特性解析。
ReactRaman 是一種非常緊湊、可互換的探針，或是以流通池為主的 Raman 系統，該系統針對化學反應和結晶過程的現場監測，進行了最佳化。該系統採用 785 nm 固態雷射以減少樣品螢光，同時保持極佳的散射截面積，讓 Raman 訊號達到最大程度。雷射能量會傳輸至光纖纜線和化學硬化插入探針，這兩者也會從樣品收集雷射能量，此探針則配有藍寶石透鏡，以和樣品接合。散射的能量會傳遞至高效能全像光柵上，最後，CCD 偵測器會擷取此能量以產生 Raman 光譜。
ReactIR 是一種小型的 FTIR 系統，專門用於化學反應監測，具有可互換的插入探針或流通池，流通池分別連接至批次或連續流動合成。FTIR 光譜儀通常由幾個關鍵組件組成，即光源 (通常是紅外線光條)、帶有固定鏡和移動鏡的干涉計，以及熱探測器或光子探測器。來源的寬帶紅外線能量，被導向至分光器上，分光器會沿著兩條不同的路徑傳遞能量。一條的末端具有固定鏡，一條是移動鏡。這兩條路徑的紅外線能量會返回並在分光器處重組，產生建設性和破壞性干擾圖樣，即干涉譜。這個經過調變的紅外線光束會傳遞至樣品，當中會根據樣品的分子結構吸收此光束，因此產生出 IR 光譜以供分析。
ReactIR 和 ReactRaman 具有即時光譜的威力，且同樣好用。 結果：專家和非專業使用者都能全面瞭解反應。
1.小巧、好攜帶。裝置小巧可疊放，能為通風櫃或手套工作箱節省寶貴空間，並讓人彈性地在最需要之處部署原位光譜。
2.插入就能執行。具備卓越系統效能，探針的整合也經過最佳化，能提供穩定性和靈敏度，無液態氮等任何特殊要求。
3.一鍵分析。利用自動化的反應剖面和趨勢功能，快速取得優質的資訊。先進而直覺的軟體，能識別並追蹤關鍵反應物種，包括那些影響產物純度的瞬時中間體。
4.整合式合成平台。符合業界標準的 IC 軟體，能讓整個工作流程自動化，並整合流程與分析資料，以進行合成、結晶及其他單位操作。
5.研究各種化學類型。多種以批次和流動為主的選項，讓人能在眾多條件下研究化學，在侵蝕性的反應物和試劑中也是如此。
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.
據作者報告，使用了非結晶介孔氣相式二氧化矽 (MFS) 作為傳播 Ni2+ 和 Fe3+ 離子的架構，以替氧氣析出反應創造電催化劑。搭配 X 光光電子光譜測量，Raman 光譜測量指出 Ni2+ 離子與表面 Si-OH 基為共價鍵結，Fe-Si-O 鍵則是透過將 Fe3+ 離子注入到 MFS 架構所形成。
在 MFS 中，345–450、575、750、973 和 1070 cm-1 的 Raman 帶，和各種 Si-O-Si 振動及 Si-OH 伸展相關聯。鐵含量很高時，會出現 332、495 和 1163 cm-1 的 Raman 帶，這些也會指派給 Fe–O–Si 物種。鎳含量很高的 MFS，973 cm-1 的 Si-OH 伸展帶減少，也沒有其他新帶。這表明鎳是鍵結在表面 Si-OH 上，不是 MFS 二氧化矽架構的一部分。Raman 光譜對較低頻振動的測量能力，對取得這些鍵結洞見來說很重要。
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.
作者利用 ReactIR，透過雙步驟式一鍋反應的酮烯醇化和甲苯磺醯化，來調查四元取代無環烯烴的形成。他們根據 1685 cm-1 的酮羰基帶，利用單變量建模成功追蹤了酮到烯醇鹽的轉換。然後利用模型來遵循起始材料的消耗率，接著根據不同反應條件來定義完成性。
為了針對第二步，確定 E 與 Z 四元取代乙烯基甲苯磺酸鹽同質異構產物的比率，研究人員使用全光譜原位 IR 和離線 HPLC 資料，建構了 PCA 與 PLS 多變量模型。這些模型使得能在後續的反應中，確定兩個異構物的相對量，並已利用在不同情況下取得之反應的資料，對模型進行確效。
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.
據作者報告，抗生素 dapsone 與羥基苯甲酸異象體進行了合成，形成新的多成分固體。曾以 X 光繞射、DSC、IR 和 Raman 測量，確定這些固體的結構和特性解析，這指出曾形成新的 DAP 食鹽，含有 2,6-二羥基苯甲酸 (26DHBA)，還形成了 4 個具有其他羥基苯甲酸的共熔體。IR 和 Raman 測量指出此新鹽中出現離子交互作用。
DAP 和 26DHBA 1:1 物理混合的 IR 光譜，是附加的光譜，由兩個個別化合物的光譜所組成。新 DAP-26DHBA (1：1) 產物的 IR 光譜，呈現出重大的變化。例如，1677 cm-1 26DHBA 的羰基頻率消失，產物的光譜中出現 1386cm-1 新帶，這顯示形成了離子鹽。DAP-26DHBA (1:1) 產物 Raman 測量的光譜變化，與 IR 結果一致。此外，DAP-SAL、DAP-3HBA、DAP-4HBA 和 DAP25DHBA 共熔體 [水楊酸 (SAL), 3-羥基苯甲酸 (3HBA), 4-羥基苯甲酸 (4HBA), 2,5-二羥基苯甲酸 (25DHBA) 與 2,6-二羥基苯甲酸 (26DHBA)]，其 Raman 光譜和各自個別成分的光譜不一致，顯示共熔體並不存在新的水晶相。
IR 光譜
Raman 光譜
Raman 光譜與 IR 光譜