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保留指数应用(七)--保留指数估算(1)--非极性或弱极性柱子上面部分化合物的保留指数的估算

气质联用(GCMS)

  • ( 本文只是一种探讨交流,可能有不足不妥之处,欢迎批评指正。未经同意,请勿转载。多谢合作!)
    保留指数应用(七)
    保留指数估算(1)----非极性或弱极性柱子上面部分化合物的保留指数的估算

    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。
    一、基本概念
    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)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)R(z+1)
    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。
    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)R(x)R(z+1)
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  • symmacros

    第1楼2017/01/24

    应助达人

    二、保留指数的估算
    一般讲,保留指数是需要测定正构烷和目标物的保留时间,然后按照上述保留指数的计算公式计算而得到。那么保留指数能不能估算呢?
    在色谱分离过程,目标化合物和柱子固定性有不同的作用力,例如色散力,定向力,诱导力等,不同化合物的作用了不同而形成不同的保留时间而分离。各种化合物里面的化合物里面的基团不同,带来的作用力不同。各种基团对化合物的沸点,极性,保留时间的贡献不同,对保留指数的贡献也不同。每种基团对保留指数的增加量也不同。各种基团对保留指数的贡献叠加就构成最后的保留指数,当然可能有一定的偏差,需要校正。可以利用下面的公式来估算保留指数。


    式中:RI为化合物的保留指数;fn为在分子中某基团出现的次数,gn为此基团的增加值;h为调整值。
    ********************
    表1. 非极性柱子上面基团对保留指数贡献的增加值 (摘选部分)
    序号 基团 gn
    碳烃基团
    1 -CH3 119
    2 >CH2 99
    3 >CrH2 121
    4 >CH- 22
    5 >CrH- 69
    6 >C< -14
    7 >Cr< 32
    8 =CH2 98
    9 =CH- 102
    ……
    含氧基团
    18 -OH 106
    19 1-OH 255
    20 2-OH 239
    21 3-OH 189
    23 -O- 75
    25 -O-OH 372
    羰基基团
    26 -HCO 299
    27 >CO 235
    29 -CO-O- 266
    31 -CO-OH 188
    含氮基团
    37 -NH2 254
    卤素基团
    60 -F -12
    含硫基团
    71 -SH 316
    含硅基团
    79 >SiH- 39
    含磷基团
    82 >P- 98
    83 >PO- 246
    84 >PS- 244
    ************************

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  • symmacros

    第2楼2017/01/24

    应助达人

    1. 部分醇类估算举例(正构醇h取150值)
    正戊醇, CH3(CH2)4OH
    Nonpolar: RI = 112*1 + 99*4 + 106*1 + 150 = 764 (测定值:759)
    (注:甲基-CH3的贡献增加值是112,亚甲基>CH2为99,羟基-OH为106,参表1 )
    己醇:CH3(CH2)5OH
    Nonpolar: RI =112+99*5+106+150=863(测定值:855)
    庚醇
    Nonpolar: RI=112+99*6+106+150=962(测定值:956)
    辛醇
    Nonpolar: RI=1061(测定值:1057)
    壬醇
    Nonpolar:RI=1160(测定值:1154)
    癸醇
    Nonpolar:RI=1259(测定值:1258)
    十一醇
    Nonpolar:RI=1358(测定值:1354)
    十二醇
    Nonpolar:RI=1457(测定值:1460)
    C15醇
    Nonpolar:RI=1754(测定值:1760)
    C20 醇
    Nonpolar:RI=2249(测定值:2267)

    Isoamyl alcohol:RI=112*2+99+22+255+117=717(测定值:715)
    2部分醛类估算举例(醛h取50值)
    己醛 C6,CH3CH2CH2CH2CH2HCO:RI= 112+99*4+299+50=857(测定值,下同:856)
    庚醛C7: RI=112+99*5+299+50=956(956)
    辛醛C8 RI=1055(1057)
    壬醛C9: RI=1154(1154)
    C10:RI=1253(1258)
    C11:RI=1352(1354)
    C12 :RI=1451(1460)
    3部分酮类估算举例(酮h取20值)
    2-pentanone, 2-戊酮,CH3COCH2CH2CH3:RI=112*2+99*2+235+20=677(676)
    2-Hexanone: RI=771(776)
    2-heptanone: RI=876(875)
    2-octanone: RI=974 (974)
    3-octanone: RI=971(974)
    2-nonanone: RI=1074(1073)
    2-decanone: RI=1175(1172)
    2-undecanone:RI=1276(1271)
    2-pentadecanone(C15): RI=1683(1667)
    可以看出2-酮和3-酮的RI是一样的,这是因为各基团的增加贡献值相同。

    4部分酸类估算举例(酸h取0值)
    庚酸C7,CH3(CH)5COOH : RI=112+99*5+461+ 0=1068(1063)
    辛酸C8 RI=112+99*6+461+0=1167(1161)
    壬酸C9 RI=112+99*7+461+0=1266(1280)
    癸酸C10 RI=1365(1353
    C12酸 RI=1563(1542)
    C13酸 RI=1662(1644)
    C14酸 RI=1761(1738)
    C16酸 RI=1956(1943)

    4部分酯类估算举例
    butyl acetate, 乙酸丁酯, CH3COOCH2CH2CH2CH3: RI=112*2+99*3+266+10=797(799),h取10。
    Hexyl acetate:RI=995(997)
    Heptyl acetate:RI=1094(1098)
    Octyl acetate:RI=1193(1194)
    Nonyl acetate: RI=1292(1296)
    Decyl acetate :RI=1391(1396)
    Lauryl acetate :RI=1589(1592)
    其它化合物略。
    从以上例子看出,保留指数估还是有可能的。

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  • symmacros

    第3楼2017/01/24

    应助达人

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  • zwq1973

    第4楼2017/01/24

    应助达人

    朱老师的帖子是一定要来学习的,先保存下来,慢慢消化

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  • bfm00

    第5楼2017/01/24

    朱老师发表教学贴了,收藏下来慢慢学习。

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  • symmacros

    第6楼2017/01/24

    应助达人

    谢谢关注,这个可能对大家不是很熟悉,欢迎探讨交流。

    zwq1973(zwq1973) 发表:朱老师的帖子是一定要来学习的,先保存下来,慢慢消化

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  • symmacros

    第7楼2017/01/24

    应助达人

    谢谢关注,这个有点理论性的探讨,请多提意见。

    bfm00(bfm00) 发表:朱老师发表教学贴了,收藏下来慢慢学习。

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  • sallysally

    第8楼2017/01/24

    没想到保留指数还能估算?

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  • symmacros

    第9楼2017/01/24

    应助达人

    是的,保留指数有可能估算的,但必须在一定的基础上。

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  • symmacros

    第10楼2017/01/24

    应助达人

    有可能的,但必须知道基于物质性质和里面的基团对保留指数的贡献的程度来考虑,并不是一件非常简单的事情。

    sallysally(sallysally) 发表:没想到保留指数还能估算?

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