【第二届网络原创大赛参赛作品】保留指数校正在GCMS鉴定中的应用

应助达人

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

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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)
    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。

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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。


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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)

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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

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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。