保留指数应用（15）--固定相差异的保留指数粗略比较

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2018/10/17
分析者端木精英队

私聊

气质联用（GCMS）

保留指数应用（15）--固定相差异的保留指数粗略比较

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。
本篇主要是粗略比较固定相差异引起保留指数变化的差异。
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。
1.3 gc/MS条件

1.3.1 色谱条件:
色谱柱：
（1）极性柱子：安捷伦HP-Innowax (30m×0.25 mm( i.d.)×0.25μm)毛细管柱
和VF-Wax (30m×0. 25 mm( i.d.)×0.25μm)毛细管柱；
升温程序： 40℃，以3 ℃/min升至230℃，保持一定时间至所有组分流出；
载气（He,纯度99.999%以上），
恒流模式：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：1428V。SCAN扫描范围：29-400。
**************
2. 分析结果及讨论
2.1 极性柱子恒流模式正构烷标样结果
在上述1.3的相同条件下，进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 HP-Innowax极性柱子的正构烷（C8-C26）总离子色谱图TIC

图2 VF-WAXms极性柱子的正构烷（C8-C26）总离子色谱图TIC
2.2. 两种极性柱子恒流模式保留指数的对比
部分香气化合物的保留指数结果
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部分香气化合物的保留指数如下：
表部分香气化合物的保留指数

No	Name	HP-Innowax	VF-WAXms
1	ethyl acetate	879	879
2	myrcene	1159	1161
3	alpha-terpinene	1181	1176
4	limonene	1206	1198
5	eucalyptol	1212	1206
6	gamma-terpinene	1246	1241
7	acetic acid	1453	1446
8	furfural	1469	1463
9	decenal	1497	1495
10	benzaldehyde	1530	1520
11	linalool	1543	1549
12	octanol	1564	1558
13	caryoppyllene	1591	1584
14	acetophenone	1653	1641
15	Neral	1680	1673
16	ethyl maltol	2020	2015
17	triacetin	2080	2077
18	vanillin	2556	2548

从上面看出HP-Innowax和VF-WAXms两种极性柱子在恒流模式的保留指数有一些差异，但差异非常小。这种小的差异不影响两种柱子的保留指数的相互替换和使用。这两种柱子的固定相都是PEG20M，但制作工艺和方法可能有所差别，原来属于不同的制造商，后来随合并，但仍然保留原来的制作方法，保留原来的商品名称，都是不错的柱子。在实际使用时候，两者的保留指数可以相互参照或应用。