仪器信息网APP

选仪器、听讲座、看资讯

立即体验

当前位置：仪器社区 >质谱 > 气质联用（GCMS） > 帖子详情

保留指数应用（8）----恒流和恒压模式下的保留指数对比

symmacros

2017/10/29

私聊

气质联用（GCMS）

保留指数应用（8）----恒流和恒压模式下的保留指数对比

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恒流和恒压模式下的保留指数对比。
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。）
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。
I^T=100Z+100[T_R(x)-T_R(z)]/[T_R(z+1)-T_R(z)] (线性程序升温)
式中：T_R(x)_，T_R(z)_，T_R(z+1)分别代表组分及碳数为Z，Z+1正构烷的保留温度。且T_R(z)R(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。
I^RT=100Z+100[RT_R(x)-RT_R(z)]/[RT_R(z+1)-RT_R(z)] (线性程序升温)
式中：RT_R(x)_，RT_R(z)_，RT_R(z+1)分别代表组分及碳数为Z，Z+1正构烷的保留温度。且RT_R(z)R(x)R(z+1)_。
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
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。C6_C26和C7-C30正构烷烃来自安谱公司。香气化合物均配成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：
（1）极性柱子：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），
恒流模式：流速1.9mL/min; 恒压模式：34.40psi（柱温60度时柱流速1.9 mL/min）
进样口温度250℃，分流进样，分流比100:1;进样量：1μl。
（2）非极性柱子：安捷伦DB-5MS (30m×0. 25 mm( i.d.)×0.25μm)毛细管柱；
升温程序： 60℃，以3 ℃/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），
恒流模式：流速1.8mL/min; 恒压模式：22.20psi（柱温60度时柱流速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 极性柱子恒流恒压模式正构烷标样结果
在上述1.3的相同条件下，进C7-C30或C6-C26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 极性柱子，恒流模式，60℃，以3 ℃/min升至250℃的正构烷（C8-C30）总离子色谱图TIC
******************************************************************************
表1. 极性柱子，恒流模式，60℃，以3 ℃/min升至250℃的正构烷(C8-C30)数据表：

正构烷名称	RI	RT(min)
OCTANE	800	4.126
PROPANONE	810	4.078
NONANE	900	4.756
DECANE	1000	5.886
UNDECANE	1100	7.742
DODECANE	1200	10.410
TRIDECANE	1300	13.765
TETRADECANE	1400	17.533
PENTADECANE	1500	21.449
HEXADECANE	1600	25.353
HEPTADECANE	1700	29.154
OCTADECANE	1800	32.822
NONADECANE	1900	36.343
EICOSANE	2000	39.724
HENEICOSANE	2100	42.966
DOCOSANE	2200	46.069
TRICOSANE	2300	49.059
TETRACOSANE	2400	51.940
PENTACOSANE	2500	54.713
HEXACOSANE	2600	57.377
HEPTACOSANE	2700	59.954
OCTACOSANE	2800	62.449
NONACOSANE	2900	64.948
TRIACONTANE	3000	67.812

图2 极性柱子，恒压模式，60℃，以3℃/min升至250℃正构烷总离子色谱图TIC

表2. 极性柱子，恒压模式，60℃，以3 ℃/min升至250℃的正构烷数据表：

正构烷名称	RI	RT(min)
OCTANE	800	4.212
NONANE	900	4.864
DECANE	1000	6.041
UNDECANE	1100	7.975
DODECANE	1200	10.818
TRIDECANE	1300	14.390
TETRADECANE	1400	18.419
PENTADECANE	1500	22.626
HEXADECANE	1600	26.820
HEPTADECANE	1700	30.905
OCTADECANE	1800	34.803
NONADECANE	1900	38.641
EICOSANE	2000	42.278
HENEICOSANE	2100	45.716
DOCOSANE	2200	49.101
TRICOSANE	2300	52.270
TETRACOSANE	2400	55.403
PENTACOSANE	2500	58.328
HEXACOSANE	2600	61.196

由于恒压模式下流量随着柱温升高而下降，从柱温60度到250度流量从1.9ml/min下降到约0.9ml/min，从而分离时间加长不少，出峰慢一些。例如C26在恒流模式下在57.377min出峰，而在恒压模式下在61.196min出峰。
2.2. 极性柱子恒流恒压模式保留指数的对比
部分香气化合物的保留指数（极性柱子）结果
线性程序升温保留指数计算公式：
I^RT=100Z+100[RT_R(x)-RT_R(z)]/[RT_R(z+1)-RT_R(z)] (线性程序升温)
式中：RT_R(x)_，RT_R(z)_，RT_R(z+1)分别代表组分及碳数为Z，Z+1正构烷的保留温度。且RT_R(z)< RT_R(x)R(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：

RT(min)

Compounds Name

极性恒压

极性恒流

ETHYL ACETATE

4.803

889

892

4.727

ALCOHOL

5.306

937

5.185

ETHYL PROPIONATE

5.576

959

961

5.484

PINENE, ALPHA-

6.598

1028

6.415

ETHYL BUTYRATE

6.774

1037

1038

6.651

CAMPHENE

7.47

1073

1072

7.244

PINENE, BETA-

8.477

1117

1116

8.197

MYRCENE

9.82

1164

9.471

LIMONENE

11.129

1208

10.697

ETHYL CAPRONATE

12.099

1235

1236

11.744

TERPINENE, GAMMA-

12.63

1250

12.105

CYMENE, P-

13.573

1276

12.987

HEXYL ACETATE

13.5

1274

1276

13.07

TERPINOLENE

13.983

1288

13.37

ALDEHYDE C 8

14.224

1295

1294

13.601

HEXENYL ACETATE, 3Z-

15.223

1320

1322

14.7

METHYL HEPTENONE, 6,5,2-

16.093

1342

1343

15.507

ALCOHOL C 6

16.463

1351

1352

15.849

HEXENOL, 3E-

16.936

1364

16.304

HEXENOL, 3Z-

17.848

1385

1387

17.155

ALDEHYDE C 9

18.381

1398

17.478

HEXENOL, 2E-

18.688

1406

1408

17.944

ACETIC ACID

20.57

1450

1454

19.766

LINALOOLOXIDE

21.567

1475

1474

20.46

CITRONELLAL

21.972

1484

1483

20.82

ALDEHYDE C10

22.72

1502

21.563

BENZALDEHYDE

23.988

1532

1534

22.873

PROPANOIC ACID

24.299

1539

1543

23.238

LINALOOL

24.635

1547

1548

23.33

DIETHYL MALONATE

26.03

1580

1583

24.808

PROPYLENE GLYCOL, 1,2-

26.443

1590

1593

25.167

CARYOPHYLLENE

26.985

1603

1601

25.417

ISOPHORONE

26.943

1602

25.539

BUTYRIC ACID

28.01

1628

1632

26.682

CITRONELLYL ACETATE

29.468

1664

1667

27.973

NERAL

30.464

1688

1687

28.678

TERPINEOL, ALPHA-

30.717

1700

1698

29.117

STYROLYL ACETATE

31.38

1706

1709

29.566

NERYL ACETATE

32.096

1730

1729

30.23

GERANIAL

32.485

1740

1738

30.56

BENZYL ACETATE

32.291

1735

1737

30.592

GERANYL ACETATE

33.254

1759

1758

31.31

CITRONELLOL

33.497

1766

1768

31.733

NEROL

34.886

1801

1799

32.829

PHENYLETHYL ACETATE, 2-

35.688

1822

1824

33.725

GERANIOL

36.626

1847

1846

34.46

CAPRONIC ACID

36.574

1845

1850

34.634

PHENYLETHYL ALCOHOL, 2-

39.201

1914

1918

36.99

MALTOL

41.189

1969

1971

38.79

FURANEOL

43.491

2035

2039

41.001

TRIACETIN

44.942

2077

2076

42.199

THYMOL

48.577

2183

45.552

METHYL ANTHRANILATE

50.677

2249

2251

47.581

GERANIC ACID

53.446

2337

2335

50.074

从上面看极性柱子在恒流和恒压两种模式的保留指数有一定的变化，但一般变化非常小。酸类化合物似乎变化略大一些，但也很小。这种小的差异不影响两种模式的保留指数的转换和定性。
本次实验共测定了约500多种化合物的保留指数，结果基本和上面一致，差别很小。

分
该帖子已被版主-有雨的夜加10积分，加2经验;加分理由:原创

相关话题

+关注

私聊

symmacros

第1楼2017/10/29

应助达人

2.3 非极性柱子恒流恒压模式正构烷标样结果
在上述1.3的相同条件下，进C7-C30或C6-C26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3 非极性柱子，恒流模式，60℃，以3 ℃/min升至250℃的正构烷（C8-C30）总离子色谱图TIC

图4 非极性柱子，恒压模式，60℃，以3 ℃/min升至250℃的正构烷（C7-C26）总离子色谱图TIC
**************************************************************************************************
和极性柱子情况一样，由于恒压模式下流量随着柱温升高而下降，从柱温60度到250度流量从1.9ml/min下降到约0.6ml/min，从而分离时间加长不少，出峰慢一些。例如C26在恒流模式下在39.952min出峰，而在恒压模式下在42.927min出峰。
2.4. 非极性柱子恒流恒压模式保留指数的对比
部分香气化合物的保留指数（非极性柱子）结果
用和极性柱子同样的计算方法来计算化合物的保留指数如下：

恒流

恒压

差值

Compounds Name

Time

恒压-恒流

ETHYL PROPIONATE

2.325

710

709

2.364

-1

PROPYLENE GLYCOL, 1,2-

2.53

732

728

2.526

-4

ETHYL ISOBUTYRATE

2.671

752

751

2.721

-1

BUTYRIC ACID

3.207

810

787

3.019

-23

ETHYL BUTYRATE

3.138

801

799

3.138

-2

HEXENOL, 3Z-

3.819

854

850

3.873

-4

HEXENOL, 2E-

3.919

861

859

4.003

-2

ALCOHOL C 6

3.948

863

861

4.03

-2

BENZALDEHYDE

5.626

958

5.807

CAPRONIC ACID

6.131

983

973

6.136

-10

METHYL HEPTENONE, 6,5,2-

6.131

983

6.339

ETHYL CAPRONATE

6.41

997

996

6.625

-1

HEXENYL ACETATE, 3Z-

6.582

1004

6.805

HEXYL ACETATE

6.723

1010

6.955

FURANEOL

7.698

1050

1048

7.934

-2

DIETHYL MALONATE

8.07

1066

1065

8.365

-1

LINALOOL

8.894

1099

9.24

MALTOL

9.139

1109

1108

9.514

-1

PHENYLETHYL ALCOHOL, 2-

9.214

1112

9.582

ISOPHORONE

9.43

1120

9.822

BENZYL ACETATE

10.535

1162

1161

10.992

-1

STYROLYL ACETATE

11.368

1194

1192

11.851

-2

PHENYLETHYL ACETATE, 2-

12.997

1255

13.601

METHYL ANTHRANILATE

15.39

1348

1344

16.055

-4

CITRONELLYL ACETATE

15.522

1353

1351

16.26

-2

从上面看非极性柱子在恒流和恒压两种模式的保留指数有一定的变化，但一般变化非常小。酸类化合物变化比较大一些，差异较大。特别是丁酸差值为23。观察色谱图的分离情况，恰好在这个位置丁酸的另外的化合物分离变化较大，和丁酸乙酯的位置对调，前后发生变化在恒压时候分离更好。其它化合物这种小的差异不影响两种模式的保留指数的转换和定性。和极性柱子的结果一样，恒流和恒压的保留指数差别更小（酸类化合物除外）。
本次实验（非极性柱子）共测定了约400多种化合物的保留指数，结果基本和上面一致，差别很小。
另外恒压的分离效果似乎比恒流效果要好一些，这是可能因为恒压的流速相对低一些。
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。会造成极性强的酸类化合物在非极性柱子的恒流和恒压模式的保留指数变化更大。

+关注

私聊

symmacros

第2楼2017/10/29

应助达人

欢迎网友参与讨论和指正。

+关注

私聊

wym750306

第3楼2017/10/30

好好学习一下

+关注

私聊

m3079007

第4楼2017/10/30

学习了，谢谢分享

+关注

私聊

tulipylm0499

第5楼2017/10/30

有空好好读一下，横压法现在还没有搞定暂时用ri
symmacros(jimzhu) 发表:2.3 非极性柱子恒流恒压模式正构烷标样结果在上述1.3的相同条件下，进C7-C30或C6-C26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3 非极性柱子，恒流模式，60℃，以3 ℃/min升至250℃的正构烷（C8-C30）总离子色谱图TIC图4 非极性柱子，恒压模式，60℃，以3 ℃/min升至250℃的正构烷（C7-C26）总离子色谱图TIC**************************************************************************************************和极性柱子情况一样，由于恒压模式下流量随着柱温升高而下降，从柱温60度到250度流量从1.9ml/min下降到约0.6ml/min，从而分离时间加长不少，出峰慢一些。例如C26在恒流模式下在39.952min出峰，而在恒压模式下在42.927min出峰。2.4. 非极性柱子恒流恒压模式保留指数的对比部分香气化合物的保留指数（非极性柱子）结果用和极性柱子同样的计算方法来计算化合物的保留指数如下：恒流恒流恒压恒压差值NoCompounds NameTimeRIRITime恒压-恒流1ETHYL PROPIONATE2.3257107092.364-12PROPYLENE GLYCOL, 1,2-2.537327282.526-43ETHYL ISOBUTYRATE2.6717527512.721-14BUTYRIC ACID3.2078107873.019-235ETHYL BUTYRATE3.1388017993.138-26HEXENOL, 3Z-3.8198548503.873-47HEXENOL, 2E-3.9198618594.003-28ALCOHOL C 63.9488638614.03-29BENZALDEHYDE5.6269589585.807010CAPRONIC ACID6.1319839736.136-1011METHYL HEPTENONE, 6,5,2-6.1319839836.339012ETHYL CAPRONATE6.419979966.625-113HEXENYL ACETATE, 3Z-6.582100410046.805014HEXYL ACETATE6.723101010106.955015FURANEOL7.698105010487.934-216DIETHYL MALONATE8.07106610658.365-117LINALOOL8.894109910999.24018MALTOL9.139110911089.514-119PHENYLETHYL ALCOHOL, 2-9.214111211129.582020ISOPHORONE9.43112011209.822021BENZYL ACETATE10.5351162116110.992-122STYROLYL ACETATE11.3681194119211.851-223PHENYLETHYL ACETATE, 2-12.9971255125513.601024METHYL ANTHRANILATE15.391348134416.055-425CITRONELLYL ACETATE15.5221353135116.26-2从上面看非极性柱子在恒流和恒压两种模式的保留指数有一定的变化，但一般变化非常小。酸类化合物变化比较大一些，差异较大。特别是丁酸差值为23。观察色谱图的分离情况，恰好在这个位置丁酸的另外的化合物分离变化较大，和丁酸乙酯的位置对调，前后发生变化在恒压时候分离更好。其它化合物这种小的差异不影响两种模式的保留指数的转换和定性。和极性柱子的结果一样，恒流和恒压的保留指数差别更小（酸类化合物除外）。本次实验（非极性柱子）共测定了约400多种化合物的保留指数，结果基本和上面一致，差别很小。另外恒压的分离效果似乎比恒流效果要好一些，这是可能因为恒压的流速相对低一些。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。会造成极性强的酸类化合物在非极性柱子的恒流和恒压模式的保留指数变化更大。