气质联用

　　作为强有力的分离和鉴定复杂混合物的分析手段，GCMS已广泛应用于许多领域。特别在天然香精油，香气香味产品的分析鉴定有明显的优势。

　　MS 鉴定未知物最常用的办法就是未知物的质谱与质谱数据库中标准谱图进行对比。基于相似度，检索功能可提供一个按相似系数由高到低的匹配列表。相似度越大，检索的正确的可能性就越高。正如众所周知，充满挥发性香气香味成分的植物的提取物，香精油等天然材料的复杂机体含大量的萜(烯)化合物，即由异戊二烯单元组成烯类，如单萜，二萜，倍半萜，双萜烯类化合物，及其含氧衍生物，如醇类，醛类，酮类，酯类，醚类，氧化物等的复杂混合物。同分异构体有着相似的质谱图，其质谱裂解出非常相似的碎片，用质谱数据谱库PBM检索就难以识别。例如，甲位蒎烯和乙位蒎烯这两个异构体的质谱图非常接近，在PBM检索时，给出的结果可能把甲位判断成乙位。再例如，柠檬醛的两个异构体橙花醛和香叶醛，橙花醇和香叶醇等等也有同样问题。许多醇和及其酯的大部分离子碎片也相同。脂肪醇和直链烯烃的质谱图非常相似。三个二甲苯的邻，间，对异构体也非常相似。有时候，即是匹配度很高，也无法断定检索的结果是否正确。有时候检索到的几个化合物的匹配度都很高，也很接近，究竟选哪一个呢?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。所以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。

　　下面是甲位蒎烯和乙位蒎烯这两个异构体的质谱图，差别不是很大。电脑检索时是难以区分的。

　　

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　　上面几个质谱相似化合物对例子的保留指数差别如下表。

　　保留时间应用举例

　　RI(极性柱) RI(非极性柱)

　　甲位蒎烯 1045 941

　　乙位蒎烯 1125 980

　　橙花醛 1674 1215

　　香叶醛 1722 1242

　　橙花醇 1793 1212

　　香叶醇 1846 1236

　　保留指数的计算

　　保留指数retention index或Kovats Index(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。

　　保留指数(RI)的计算公式如下：

　　I=100Z+100[logt’R(x)- logt’R(z)]/ [logt’R(z+1)- logt’R(z)] (恒温分析)

　　式中：t’R为校正保留时间;

　　Z和Z+1分别为目标化合物(X)流出前后的正构烷烃所含碳原子的数目;

　　这里：t’R(z) < t’R(x)< t’R(z+1), 一般正构烷烃所含碳原子的数目Z大于4.

　　以上的保留指数(RI)的计算只用于恒温分析。对于沸点范围较宽的复杂组分混合物的分析，一般采用程序升温的方法。在程序升温时，组分的保留指数的测定有所不同。两者有差异，需要校正。

　　1963年Van Den Dool 等经过推算(详细的推导过程略)引入线性程序升温保留指数的概念。

　　IT=100Z+100[TR(x)-TR(z)]/ [TR(z+1)-TR(z)] (线性程序升温)

　　式中：TR(x)，TR(z)，TR(z+1)分别代表组分及碳数为Z，Z+1正构烷的保留温度。且TR(z)< TR(x)[tr]< p>
　　一般讲，保留温度的测量比保留时间的测定要麻烦一点。由于保留温度和保留时间通常具有高度的相关性，所以用保留时间代替上式中的保留温度来进行计算保留指数。

　　可以手动来计算保留指数。现在一般是由相关软件利用正构烷烃的保留时间来自动计算完成。例如有的工作站或第三方软件里面带有计算保留指数功能。

　　保留指数的测定

　　1.首先在与样品分析相同的色谱条件下，进正构烷烃的混合物标样。例如C6-C30， 浓度0.1%。一般购买标准混合物(便宜)或购单标样自己配制(较贵)。下面是用C6-C26得到的正构烷烃的色谱图。

　　

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　　2. 在分析相同的色谱条件下，进所要测得组分的混合物或单样。测得保留时间。

　　

　　用IT=100Z+100[TR(x)-TR(z)]/ [TR(z+1)-TR(z)]式计算出保留指数。

　　例如图中柠檬烯limonene的保留时间为9.61min，其前后的正构烷烃分别为C12(9.41min)和C13(12.61min). 则柠檬烯得保留指数为：IT=100Z+100[TR(x)-TR(z)]/ [TR(z+1)-TR(z)]=100*12+100(9.65-9.41)/(12.61-9.41)=1207

　　通过相同的方法，得到其它组分的保留指数备用。也可以把保留指数存放在MS谱库里面的retention index选项下面或其它地方备用调用。

　　

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　　保留指数与保留时间的转换

　　从IT=100Z+100[TR(x)-TR(z)]/ [TR(z+1)-TR(z)]式可以导出：

　　TR(x)= [IT-100Z]*[TR(z+1)-TR(z)]/100+ TR(z)

　　应用举例

　　下面是某未知物经检索后，工作站给出的前三个匹配度较高的可能的化合物。匹配度都在90以上，但保留时间相差较大。Gamma-terpinene的RI接近，最后选择未知物就是此化合物。

　　---------保留指数(RT)--分子量 (M) 匹配度(match quality)

　　未知物 ---------1254 136 -

　　gamma-terpinene 1249 136 93

　　Tricylene ---------1033---------136 91

　　delta-3-carene 1167---------136 91

　　未知物和三种化合物的质谱图比较：

　　

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　　一般讲只要色谱柱(固定液)和柱温相同，就可以利用文献或手册发表的保留指数来定性。但必须在文献或手册给定的条件下，用一些已知组分先进行验证，确定其可信程度。通过使用了几种外面的保留指数数据，主要是极性WAX柱，非极性DB-1, DB-5柱子一般比较可靠。有时可能相差5-10个单位，但是是统一每个组分都相差这么多。当然，最好保留时间在自己的条件下测定，自己用。大家也许注意到许多发表的文献是除质谱鉴定外，并附有保留指数验证。

　　在NIST08中带约21，847个化合物的224，038个保留指数(极性和非极性柱)。便于质谱鉴定的确认。

曾经就保留时间较正问题专门问过S的工程师，结果令我大失所望。

保留指数是组分特定的值，其计算基于 n 链烷烃的保留时间。这样一来，广标样就十分麻烦，需要10多个n烷烃。然后后期维护也比较麻烦，而且每次换柱、割柱等操作后需要重新进样校正。除非是非常麻烦的指纹图谱，一般都没有用到。真要有难以分离的FP谱图，要真正用AART来做也很麻烦。

S的工程师说，目前他所知道的广东省内也就一家研究所用这个，早先我还想用到PAHs上面来着……

谢谢，很好的经验。

谢谢您的经验。

有一个问题，正常来说，做样的条件应保证与文献一致，但实际上无法保证，尤其是混合样品；但我观察，所得ri数值与文献数值比较接近，也可以作为定性参考；楼主怎么看这个问题？谢谢！

楼主，真是这方面的专家啊！！

和楼上的看法相同。当然做样的条件保证与文献一致的话，RI相差很小，运气好的话，仅相差1-2个单位或相同。一般讲，只要所用的柱子性质相同，例如极性一致，所得RI数值与文献数值是比较接近，作为定性参考无问题。有时候可以把FFAP柱的RI数据用到WAx柱上。用同一家相同固定相的柱子（长短可能不同），只要这家产品很稳定，RI就非常接近。仅在个别情况下，非常相近的两个组分可能打颠倒。有时候，所引用的文献或他人的RI数据，所有的成分都相差一个范围，曾经一次用别人的RI值，基本上所有成分都相差约20。另外，非极性柱比极性柱的差别会小一点。不管怎么讲，质谱是第一道门槛，保留指数起码是各个组分程序的另一个门槛。有时候可以灵活运用RI的作用。里面也用技巧。

谢谢您分享经验！