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  • 保留指數校正在GCMS鑒定中的應用

    上一篇 / 下一篇  2009-08-26 17:13:49/ 個人分類:質譜

    查看( 2745 ) / 評論( 18 )
           作為強有力的分離和鑒定復雜混合物的分析手段,GCMS已廣泛應用于許多領域。特別在天然香精油,香氣香味產品的分析鑒定有明顯的優勢。

            MS鑒定未知物最常用的辦法就是未知物的質譜與質譜數據庫中標準譜圖進行對比。基于相似度,檢索功能可提供一個按相似系數由高到低的匹配列表。相似度越大,檢索的正確的可能性就越高。

           正如眾所周知,充滿揮發性香氣香味成分的植物的提取物,香精油等天然材料的復雜機體含大量的萜(烯)化合物,即由異戊二烯單元組成烯類,如單萜,二萜,倍半萜,雙萜烯類化合物,及其含氧衍生物,如醇類,醛類,酮類,酯類,醚類,氧化物等的復雜混合物。

          同分異構體有著相似的質譜圖,其質譜裂解出非常相似的碎片,用質譜數據譜庫PBM檢索就難以識別。例如,甲位蒎烯和乙位蒎烯這兩個異構體的質譜圖非常接近,在PBM檢索時,給出的結果可能把甲位判斷成乙位。再例如,檸檬醛的兩個異構體橙花醛和香葉醛,橙花醇和香葉醇等等也有同樣問題。許多醇和及其酯的大部分離子碎片也相同。脂肪醇和直鏈烯烴的質譜圖非常相似。三個二甲苯的鄰,間,對異構體也非常相似。

          有時候,即是匹配度很高,也無法斷定檢索的結果是否正確。有時候檢索到的幾個化合物的匹配度都很高,也很接近,究竟選哪一個呢?對于異構體,同系物和結構特征相似的化合物,由于其質譜圖非常相似,譜庫檢索結果匹配度,排列次序都很接近,檢索給出的順序也不一定正確。

          但它們的保留時間可能會不同,但保留時間只能在特定色譜條件下不變,而保留指數在固定相相同下有可比性。雖然在相同的柱子上和相同的色譜條件下,兩個不同的化合物的保留指數有可能相同。但兩個化合物同時具有相同的保留指數(或保留時間)和相同的質譜圖的不可能性極小。

          所以在譜庫檢索的基礎上,用保留指數來確認結果,是一種很重要的手段。

    TAG: 保留指數譜庫匹配度

    Isabelisabel發布于2009-08-26 16:49:50
    下面是甲位蒎烯和乙位蒎烯這兩個異構體的質譜圖,差別不是很大。電腦檢索時是難以區分的。

    [attach][attach]1236[/attach][/attach]


    01保留指數.jpg

    01保留指數.jpg

    Isabelisabel發布于2009-08-26 16:50:31
    上面幾個質譜相似化合物對例子的保留指數差別如下表。

    保留時間應用舉例

            RI(極性柱)        RI(非極性柱)
    甲位蒎烯        1045         941
    乙位蒎烯        1125         980
    橙花醛        1674         1215
    香葉醛        1722         1242
    橙花醇        1793         1212
    香葉醇        1846         1236
    Isabelisabel發布于2009-08-26 16:51:03
    保留指數的計算
    保留指數retention index或Kovats Index(RI或KI)概念是由Kovats在1958年提出。是把組分的保留值用兩個分別前后靠近它的正構烷烴來標定(這比僅用一個參比物質的相對保留值定向更為精確)。正構烷烴的保留指數規定為等于該烷烴分子中碳原子數的100倍。例如正己烷的RI為600,正庚烷為700,正十五烷為1500.正構烷烴的RI與所用的色譜柱,柱溫及其它操作條件無關。
            
    保留指數(RI)的計算公式如下:

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

    式中:t’R為校正保留時間;
    Z和Z+1分別為目標化合物(X)流出前后的正構烷烴所含碳原子的數目;
    這里:t’R(z) < t’R(x)< t’R(z+1), 一般正構烷烴所含碳原子的數目Z大于4.

    以上的保留指數(RI)的計算只用于恒溫分析。對于沸點范圍較寬的復雜組分混合物的分析,一般采用程序升溫的方法。在程序升溫時,組分的保留指數的測定有所不同。兩者有差異,需要校正。

    1963年Van Den Dool 等經過推算(詳細的推導過程略)引入線性程序升溫保留指數的概念。

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

            式中:TR(x),TR(z),TR(z+1)分別代表組分及碳數為Z,Z+1正構烷的保留溫度。且TR(z)< TR(x)<TR(z+1)。

            一般講,保留溫度的測量比保留時間的測定要麻煩一點。由于保留溫度和保留時間通常具有高度的相關性,所以用保留時間代替上式中的保留溫度來進行計算保留指數。

            可以手動來計算保留指數。現在一般是由相關軟件利用正構烷烴的保留時間來自動計算完成。例如有的工作站或第三方軟件里面帶有計算保留指數功能。
    Isabelisabel發布于2009-08-26 16:53:20
    保留指數的測定
    1.首先在與樣品分析相同的色譜條件下,進正構烷烴的混合物標樣。例如C6-C30, 濃度0.1%。一般購買標準混合物(便宜)或購單標樣自己配制(較貴)。下面是用C6-C26得到的正構烷烴的色譜圖。

    [attach][attach]1237[/attach][/attach]


    02保留指數.jpg

    02保留指數.jpg

    Isabelisabel發布于2009-08-26 17:07:13
    2. 在分析相同的色譜條件下,進所要測得組分的混合物或單樣。測得保留時間。

    [attach][attach]1238[/attach][/attach]



    用IT=100Z+100[TR(x)-TR(z)]/ [TR(z+1)-TR(z)]式計算出保留指數。

    例如圖中檸檬烯limonene的保留時間為9.61min,其前后的正構烷烴分別為C12(9.41min)和C13(12.61min). 則檸檬烯得保留指數為:IT=100Z+100[TR(x)-TR(z)]/ [TR(z+1)-TR(z)]=100*12+100(9.65-9.41)/(12.61-9.41)=1207

    通過相同的方法,得到其它組分的保留指數備用。也可以把保留指數存放在MS譜庫里面的retention index選項下面或其它地方備用調用。

    [attach][attach]1239[/attach][/attach]


    01保留指數.jpg

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    02保留指數.jpg

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    Isabelisabel發布于2009-08-26 17:07:32
    保留指數與保留時間的轉換
    從IT=100Z+100[TR(x)-TR(z)]/ [TR(z+1)-TR(z)]式可以導出:

    TR(x)= [IT-100Z]*[TR(z+1)-TR(z)]/100+ TR(z)
    Isabelisabel發布于2009-08-26 17:09:36
    應用舉例
    下面是某未知物經檢索后,工作站給出的前三個匹配度較高的可能的化合物。匹配度都在90以上,但保留時間相差較大。Gamma-terpinene的RI接近,最后選擇未知物就是此化合物。

                                        保留指數(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
    Isabelisabel發布于2009-08-26 17:11:07
    未知物和三種化合物的質譜圖比較
    未知物和三種化合物的質譜圖比較:

    [attach][attach]1240[/attach][/attach]


    01保留指數.jpg

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    Isabelisabel發布于2009-08-26 17:11:55
    一般講只要色譜柱(固定液)和柱溫相同,就可以利用文獻或手冊發表的保留指數來定性。但必須在文獻或手冊給定的條件下,用一些已知組分先進行驗證,確定其可信程度。通過使用了幾種外面的保留指數數據,主要是極性WAX柱,非極性DB-1, DB-5柱子一般比較可靠。有時可能相差5-10個單位,但是是統一每個組分都相差這么多。當然,最好保留時間在自己的條件下測定,自己用。大家也許注意到許多發表的文獻是除質譜鑒定外,并附有保留指數驗證。

    在NIST08中帶約21,847個化合物的224,038個保留指數(極性和非極性柱)。便于質譜鑒定的確認。

    來自網友:jimzhu
    Isabelisabel發布于2009-08-26 17:13:35
    島津的新的GCMSSolution中有“使用保留指數的相似度檢索功能”:

    [attach][attach]1241[/attach][/attach]



    安捷倫需要編宏程序來計算檢索保留指數。用AMDIS也可以計算檢索校正保留指數。其它的儀器沒用過。
    02保留指數.jpg

    02保留指數.jpg

    zxlyidzxlyid發布于2009-08-27 11:25:05
    謝謝樓主分享!學習了。
    飲食男女飲食男女發布于2009-08-27 11:29:34
    感謝您的分享,很實用!
    奶苶奶苶發布于2009-08-27 11:35:08
    恩,資料不錯分析得很詳細!
    symmacrosymmacro發布于2009-08-28 23:40:41
    我的帖子出現在這里。
    沒想到我的帖子也在這里出現。
    Isabelisabel發布于2009-10-25 00:53:30

    QUOTE:

    原帖由 symmacro 于 2009-8-28 23:40 發表 bbcodeurl('http://bbs.antpedia.com/images/common/back.gif', '')
    沒想到我的帖子也在這里出現。


    終于見著原著本人啦,抱歉轉載,實在是寫得條理清晰,很覺得對大家有幫助。

    以上帖子《保留指數校正在GCMC鑒定中的應用》應為symmacro的作品,特此注明!希望symmacro有更多作品問世。
    黃老邪黃老邪發布于2009-10-25 19:40:59
    好資料當然要分享,謝拉
    天蝎尾102天蝎尾102發布于2010-04-08 10:43:56
    太受用了
    最近一直在疑惑這個問題,樓主寫的實在是很詳細。謝謝樓主分享。
    symmacrosymmacro發布于2011-06-05 11:52:59
    不知道大家在GCMS鑒定時,保留指數輔助定性的網友多不多?是怎樣計算保留指數?還是在什么軟件上來用?
    我來說兩句

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