主题:【原创】保留指数应用--不同升温速率对保留指数影响小观察

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保留指数应用--不同升温速率对保留指数影响小观察

保留指数作为气质定性一个强有力的辅助手段,在天然香精油,香气香味材料,香精产品等的分析鉴定中广泛应用。当然应用范围远不止这些。
对于异构体,同系物和结构特征相似的化合物,由于其质谱图非常相似,谱库检索结果匹配度,排列次序都很接近,检索给出的顺序也不一定正确。但它们的保留时间可能会不同,但保留时间只能在特定色谱条件下不变,而保留指数在固定相相同下有可比性。虽然在相同的柱子上和相同的色谱条件下,两个不同的化合物的保留指数有可能相同。但两个化合物同时具有相同的保留指数(或保留时间)和相同的质谱图的不可能性极小。虽然保留时间也可以帮助确认,但保留时间会随着柱子使用的不同阶段新旧等因素而变化,但保留指数是和固定相为主要因素的一个值,相对比较固定不变。所以才有保留指数辅助定性更具有优势。在谱库检索的基础上,用保留指数来确认结果。是一种很重要的手段。
本篇主要是粗略考察程序升温的升温速率对保留指数影响。
    (附:基本概念
保留指数retention index或KovatsIndex(RI或KI)概念是由Kovats在1958年提出。是把组分的保留值用两个分别前后靠近它的正构烷烃来标定(这比仅用一个参比物质的相对保留值定向更为精确)。正构烷烃的保留指数规定为等于该烷烃分子中碳原子数的100倍。例如正己烷的RI为600,正庚烷为700,正十五烷为1500.正构烷烃的RI与所用的色谱柱,柱温及其它操作条件无关。)
1 试验部分
1.1 仪器与装置
美国安捷伦6890N/5975C气相色谱-质谱联用仪,带有德国Gerstel的MPS2多功能自动进样系统。
1.2标样
市场样品。
所有香气化合物标准品均来自Sigma-Aldrich等主要试剂公司,少数为实验室内部精制标样。C7-C30正构烷烃来自安谱公司。均配成0.05-0.1%的特丁基甲醚稀释液,正构烷为0.05%的正戊烷溶液。
1.3GC/MS条件

1.3.1 色谱条件:
色谱柱:安捷伦HP-Innowax(60m×0. 25 mm( i.d.)×0.25μm)毛细管柱;
升温程序: 60℃,以3 ℃/min或6℃/min升至250℃,保持一定时间至所以组分流出;
载气(He,纯度99.999%以上)流速1.8 mL/min;
进样口温度250℃,分流进样,分流比100:1;进样量:1μl。
1.3.2质谱条件:
电子轰击(EI)离子源;电子能量70eV;传输线温度280℃;离子源温度230℃;四级
杆温度150℃,EMV:1378V。SCAN扫描范围:29-400。
**************
2. 分析结果及讨论
2.1 正构烷标样结果
在上述1.3的相同条件下,进C7-C30正构烷烃标样,得到其保留时间,用于计算其它化合物的保留指数。

图1  60℃,以3 ℃/min升至250℃的正构烷总离子色谱图TIC
表1.  60℃,以3 ℃/min升至250℃的正构烷数据表:
正构烷名称RIRT(min)
HEPTANE7003.623
CYCLOHEXANE7573.723
OCTANE8003.938
PROPANONE8104.078
NONANE9004.505
DECANE10005.536
UNDECANE11007.256
DODECANE12009.786
TRIDECANE130013.033
TETRADECANE140016.737
PENTADECANE150020.627
HEXADECANE160024.522
HEPTADECANE170028.318
OCTADECANE180031.977
NONADECANE190035.493
EICOSANE200038.858
HENEICOSANE210042.088
DOCOSANE220045.190
TRICOSANE230048.172
TETRACOSANE240051.041
PENTACOSANE250053.807
HEXACOSANE260056.481
HEPTACOSANE270059.050
OCTACOSANE280061.548
NONACOSANE290063.973
TRIACONTANE300066.661


图2  60℃,以6℃/min升至250℃正构烷总离子色谱图TIC

表2.  60℃,以6 ℃/min升至250℃的正构烷数据表:
正构烷名称RIRT(min)
OCTANE8003.846
PROPANONE8103.963
NONANE9004.295
ALCOHOL9344.522
DECANE10005.061
UNDECANE11006.239
DODECANE12007.825
TRIDECANE13009.706
TETRADECANE140011.733
PENTADECANE150013.788
HEXADECANE160015.804
HEPTADECANE170017.748
OCTADECANE180019.614
NONADECANE190021.401
EICOSANE200023.116
HENEICOSANE210024.756
DOCOSANE220026.333
TRICOSANE230027.849
TETRACOSANE240029.306
PENTACOSANE250030.712
HEXACOSANE260032.073
HEPTACOSANE270033.544
OCTACOSANE280035.229
NONACOSANE290037.213
TRIACONTANE300039.603
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symmacros
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2.2 部分香气化合物的保留指数结果
线性程序升温保留指数计算公式:
IRT=100Z+100[RTR(x)-RTR(z)]/[RTR(z+1)-RTR(z)] (线性程序升温)
式中:RTR(x)RTR(z)RTR(z+1)分别代表组分及碳数为Z,Z+1正构烷的保留温度。且RTR(z)<RTR(x)<RTR(z+1)
用上面的线性程序升温保留指数计算公式来计算化合物的保留指数如下:
1. 醇类化合物
3C/min6C/min
NameRT(min)RIRT(min)RI差值
ethabol4.0179404.578936-4
hexanol14.979135210.7411350-2
3Z-hexenol16.216138511.44513850
Linalool22.508154814.721546-2
octanol22.508155614.9031555-1
PG (丙二醇)24.309159415.68715940
decenanol30.329176018.87117600
benzyl  alcohol34.741187821.17818879
2. 酯类化合物
3C/min6C/min
NameRT(min)RIRT(min)RI
ethyl acetate4.4768954.264892-3
ethyl  butyrate6.21210395.53110390
ethyl  cypronate11.01812378.56712392
hexyl acetate12.29512779.30912781
hexyl  butyrate17.508141912.1814212
ethyl  caprylate17.925143012.553144010
3. 酸类化合物
3C/min6C/min
NameRT(min)RIRT(min)RI
acetic acid18.795145312.8011451-2
propanoic  acid22.149153814.5561537-1
isobutyric  acid23.273156815.1361566-2
capronic acid33.482184220.13618431
      
      
      
4 萜烯化合物
3C/min6C/min
NameRT(min)RIRT(min)RI
alpha-pinene6.00310275.4710303
beta-pinene7.67111166.57911215
myrcenen8.90111657.28911661
limonene10.00212068.01912104
caroyphyllene24.631160416.06316139

2.3从上面看两种程序升温升温速率的保留指数有一定的变化,但一般变化不是很大。不同结构、不同性质、不同极性、不同沸点的化合物的定向力、诱导力、色散力、氢键作用力都不同。在色谱柱的温度变化(升温速率不同)时候,这些力中有些占主导作用并随条件改变而改变,可以会产生不同影响。正构烷是非极性化合物,与有些其它化合物的极性可能不同,在色谱柱中迁移快慢有所不同。条件改变时候可能会有一定的影响。
上面只是极性柱子的考察,化合物数量很少,很局限。需要进一步增加样本来考察。在非极性上面也可能有所不同,也需要进一步考察。
在实际应用保留指数时间,测定的保留指数在不同条件下可能有细微变化,需要注意这种情况。
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2016/10/27 22:30:23 Last edit by jimzhu
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以上内容仅供参考,可能有不足之处,欢迎大家参与讨论,拍砖。
tata2016
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原文由 symmacros(jimzhu) 发表:
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朱老师的这个帖子太好了。升温程序对于RI值会有小的影响,不知朱老师有没有考察过梯度升温和程序升温对RI值的影响?大家平时鉴定的时候会参考哪些资料中的RI值?
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原文由 tata2016(v3149721) 发表:
朱老师的这个帖子太好了。升温程序对于RI值会有小的影响,不知朱老师有没有考察过梯度升温和程序升温对RI值的影响?大家平时鉴定的时候会参考哪些资料中的RI值?
梯度升温(多个台阶升温)有一定影响,但一般问题不大。如果想更准确的话,可以采用 梯度升温(多个台阶升温)的保留指数的计算公式来计算。
symmacros
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有意思的原来在3C/min升温的两对组分未分开,而6C/min升温反而能分开。说保留指数还是有点变化的。
tata2016
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原文由 symmacros(jimzhu) 发表:
梯度升温(多个台阶升温)有一定影响,但一般问题不大。如果想更准确的话,可以采用 梯度升温(多个台阶升温)的保留指数的计算公式来计算。
朱老师,梯度升温(多个台阶升温)的保留指数的计算公式是怎样的呢?好像见的比较多的是恒温和线性程序升温对应的公式。
有雨的夜
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原文由 symmacros(jimzhu)发表:有意思的原来在3C/min升温的两对组分未分开,而6C/min升温反而能分开。说保留指数还是有点变化的。
分不开的时候,优化程序升温,有时还是有道理并且有作用的
symmacros
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原文由 有雨的夜(774234134) 发表:
分不开的时候,优化程序升温,有时还是有道理并且有作用的
优化程序升温是必要的,提高分离效果,但须花一点时间来优化。
牛二
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朱老师,为何您用1.8mL/min的流速,
是因为仪器有两个个检测器吗?
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原文由 牛二(v2651621) 发表:

朱老师,为何您用1.8mL/min的流速,
是因为仪器有两个个检测器吗?
不是因为多个检测器,主要是想分析速度快一点。
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